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Energia Alternativa ed Energia Fai Da Te > Solare Fotovoltaico

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Regolatore di carica MPPT o PWM? , Quale sciegliere, pro e contro...
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kekko.alchemi

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Inviato il: 20/3/2012,23:54

Salve a tutti, dopo molte richieste di molti utenti apro questa discussione molto utile per capire quale dei due sia il regolatore di carica che fa per noi.

Riporto qui di seguito varie domande e risposte, scaturite dal fatto che in una discussione mi ero posto contrario all'utilizzo di un MPPT.




Modificato da kekko.alchemi - 25/3/2012, 23:53


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L'universo è dominato dagli estremi, l'infinitamente grande e l'infinitamente piccolo.
Ma l'equilibrio è ciò che plasma la materia di cui siamo fatti.
by kekko

 

eliafino

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Inviato il: 24/3/2012,10:30

CITAZIONE (kekko.alchemi @ 20/3/2012, 22:21)
PS: Io sono sempre contrario agli MPPT, se volete ne discutiamo...

Ciao kekko,
discutiamone faccine/biggrin.gif

i pro li ho letti in giro, mi mancano i contro... perché sceglieresti un buon PWM invece di un MPPT?

Grazieee,
Elia



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Impianto Fotovoltaico A Isola "eliafino" in Tempo Reale.
http://pv.eliafino.it

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 24/3/2012,10:45

Per il semplice fatto che se utilizzi un MPPT è perchè hai sbagliato il dimensionamento del numero di celle per il tuo impianto. Secondo motivo è perchè un buon PWM rende sicuramente di più del migliore MPPT in commercio.

Il mio impianto a 24V utilizza pannelli a 60 celle (non a 72 come spesso si legge in giro) e avendo la tensione di lavoro dei pannelli praticamente identica a quella delle batterie, posso permettermi il lusso di non utilizzare un regolatore MPPT. Se poi volessi anche per prova mettere un regolatore MPPT l'aggiunta di rendimento (forse quando è nuvoloso) verrebbe sminuita dal fatto che quel regolatore (se di buona qualità) costa troppo, e con la differenza di soldi fra un MPPT e un PWM (di ottima qualità) mi compro minimo minimo un altro pannello (se non due) da 230Wp, e avrei così incrementato la produzione di un valore sicuramente più che doppio rispetto a quello che mi avrebbe incrementato l'MPPT.

Questo è il rendimento attuale del mio impianto ad isola, rendimento calcolato fra fase di carica e scarica in cui ho prodotto, accumulato e consumato. LINK (dove puoi trovare i dati passati e in real-time)

1018 KWh prodotti dai pannelli
953 KWh prima accumulati nelle batterie (plantè) e poi consumati

Rendimento= 953/1018*100= 93,6%

Aggiungo poi il fatto che ho un impianto con potenza di 1300 Wp e nelle giornate di sole (se guardi nei vari giorni sotto il grafico) ho una produzione di picco, e siamo a marzo, compresa fra 1000 Wp e 1200 Wp.
Vorrei tanto vedere i rendimenti di un impianto con regolatore MPPT faccine/tongue.gif

Kekko



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Sostenibile

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Inviato il: 24/3/2012,16:34

Ciao Kekko,
provo a fare un ragionamento , correggimi se sbaglio.

Tu hai (leggo da un tuo post precedente) 7 pannelli da 210W per un totale di 1470Wp , ora i pannelli producono nel tempo diverse curve di rendimento , dove per rendimento parlo esclusivamente dei pannelli e non dell'impianto in generale. Queste curve vengono influenzate da grado di irraggiamento e dalla temperatura + varie ed eventuali. Qunidi in diversi istanti avrai diverse curve di rendimento dei pannelli.

Ora i pannelli a 60 celle dovrebbero produrre un voltaggio di circa 30V o più mentre le tue batterie lavorano a 24V la cui carica viene ottimizzata grazie all'efficacia del prodotto V*I (voltaggio prodotto dai pannelli * amperaggio prodotto dai pannelli). Qui entra in gioco l'MPPT. L'algoritmo riesce in ogni istante a convertire eventuale surplus di voltaggio in maggiore amperaggio in modo da ottimizzare il prodotto V*I. In condizioni nuvolose ad esempio ho notato che i miei pannelli producono (32 celle e impianto a 12V) 15V ma con 0.5A , se avessi un MPPT avrei magari 14V con 1.5A o qualcosa del genere. Voglio dire che la resa maggiore che ti garantisce un MPPT è ben diversa dall'aggiungere un pannello in più al tuo impianto, infatti con un regolatore PWM anche il tuo pannelli aggiuntivo soffrirebbe di poca efficienza in determinati momenti. C'è da aggiungere che se stimi anche di solo il 15% di rendimento in più (dicono che arrivi anche al 30%) che ti da l'MPPT , questo maggiore rendimento ti viene applicato su tutto il tuo campo fotovoltaico , nel tuo caso il 15% di 1470Wp = 220,5 Wp in più , in tutte le condizioni di irraggiamento in cui il tuo pannello in più produrrebbe quasi 0 .

Differenza tra un regolatore PWM ed un MPPT = 200 EUR
Costo di un pannello da 200W circa 200 EUR

Io tra i due prenderei un regolatore MPPT.

Che ne pensi? sbaglio?

Grazie

Ciao

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 24/3/2012,17:07

Ciao sostenibile, io fra i due prenderei il pannello, per semplice motivo che un pannello da 230Wp 200W in genere me li eroga, il regolatore MPPT, a differenza di quanto dicono ha un rendimento legato principalmente al rendimento del "DC-DC" converter che contiene. Questo DC-DC converter difficilmente supererà l'85-90% di rendimento, quindi già un 10-15% dell'energia totale se ne andrebbe via, in confronto a un PWM che può rendere tranquillamente il 98% (lascia perdere quello che dichiarano i costruttori). Se a questo poi aggiungiamo il fatto che l'MPPT su pannelli a 60 celle interviene quasi mai, è ovvio che la scelta volge al dimensionare per bene l'impianto.
Un pannello a 60 celle ha una tensione di lavoro ottimale di circa 28,8V a 25°C, tensione che scende proporzionalmente con la temperatura. Ma oltre a scendere la tensione di lavoro dei pannelli, con l'aumentare della temperatura scende anche la soglie di fine carica delle batterie.
Ecco quindi che se dimensioni per bene l'impianto, e scegli il numero di celle giuste per le tue batterie, ti ritroverai a spendere mooolto meno per due motivi, il primo è che compri meno celle a parità di Watt che sfrutti, e il secondo è che ti puoi permettere un regolatore PWM perchè un MPPT interverrà quasi per niente, e visto che anche quando non lavora, cmq tutta l'energia passa per il DC-DC converter, ecco che alla fine dei conti avrai un rendimento globale superiore con il PWM.

Ti do però pienamente ragione sull'utilizzo di un regolatore MPPT nel caso in cui utilizzi pannelli a 72 celle con tensioni di lavoro quindi troppo diverse dal tuo banco d'accumulo. In questo caso l'uso del MPPT è d'obbligo, ma a conti fatti calcolando per bene tutti i vari parametri, con gli stessi soldi si sarebbe potuto prendere un impianto che generava di più e senza MPPT.

PS: Il mio impianto è di 1300 Wp, un pannello l'ho dovuto escludere parzialmente perchè difettato...

Saluti Kekko



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Inviato il: 24/3/2012,17:22

Ciao kekko , grazie per la spiegazione.

Vediamo se ho capito.... Facciamo un esempio. I pannelli stanno erogando 28,8V a 25°C , il converter DC-DC perde il 10% e diciamo che carica le batterie con circa 26V che dovrebbe essere una buona tensione di carica x un parco batterie da 24V , ora non essendoci surplus di voltaggio, l'MPPT non interviene.
Diverso è lo scenario in cui ho pannelli a 72 celle con tensioni più alte il cui surplus viene convertito in amperaggio dall'MPPT....

A questo punto mi verrebbe da dire che per la progettazioje di un impianto sceglierei i 72 celle (salvo occasioni economicamente vantaggiose come la tua) in modo che il surplus di voltaggio viene convertito dall'MPPT in amperaggio e con poco sole l'impianto viene comunque maggiormente ottimizzato.

giusto?

Grazie ancora

Marco

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 24/3/2012,17:35

Giustissimo, con giornate nuovolose la scelta volge verso i 72 celle con MPPT, ma c'è da dire che in giornate nuovolose la produzione è anche 8-10 volte inferiore a quelle soleggiate. Perciò l'MPPT andrebbe a guadagnare solamente dove c'è poco da guadagnare, mentre il PWM con 60 celle andrebbe a guadagnare dove c'è molto da guadagnare.

I pannelli a 60 celle sono fra l'altro meno costosi a parità di watt dei 72 celle, per il semplice motivo che i 60 celle vengono comunemente utilizzati per gli impianti in rete e quindi di largo utilizzo. Quelli a 72 celle in genere costano un po' di più perchè utilizzati prettamente per gli impianti ad isola, e cioè per pochi "matti" come noi! faccine/smile.gif

Kekko



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Inviato il: 24/3/2012,19:04

Tutto chiaro.

Grazie

Marco

 

energyfree

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Inviato il: 24/3/2012,23:39

Scusate, ma allora avere un impianto con pannelli 60 celle (come diceva kekko costano meno) ed un regolatore mppt rende meno che avere un semplice regolatore pwm?
E se si, si intende solo nel caso di un sistema con batterie a 24v?

 

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Inviato il: 24/3/2012,23:49

In un impianto a 60 celle un mppt dovrebbe rendere come un pwm , si con batterie a 24v.

 

kekko.alchemi

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Inviato il: 25/3/2012,22:45

In un impianto a 60 celle un PWM ha la meglio perchè l'MPPT non interverrebbe quasi mai, con un banco a 24V. Il fatto che non intervenga però non preclude il fatto che tutta la potenza passi nel DC-DC converter in esso contenuto che ha un rendimento che non supera l'85-90%.
Il PWM invece quando non interviene è come se fosse un pezzo di cavo diretto, con rendimenti quindi molto vicini al 99%. Le altre motivazioni sono scritte sopra... Ora apro una discussione e trasferisco tutte le domande e riposte, perchè questa è una questione importante, e che non tutti considerano a dovere.

Ricapitolando:

- Batterie 12V e Pannelli a 30 celle -----------> Regolatore PWM
- Batterie 24V e Pannelli a 60 celle -----------> Regolatore PWM
- Batterie 48V e Pannelli a 120 celle -----------> Regolatore PWM

- Batterie 12V e Pannelli a 36 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 12/24V e Pannelli a 48 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 24V e Pannelli a 54 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 24V e Pannelli a 72 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 48V e Pannelli a 144 celle -----------> Regolatore MPPT

Kekko




Modificato da kekko.alchemi - 27/3/2012, 02:14


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kekko.alchemi

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Inviato il: 25/3/2012,23:46

Analizziamo ora come si comporta un regolatore PWM in un impianto a 24V con pannelli a 60 celle.

ForumEA/us/img838.imageshack.us/img838/5465/graficopwm.png

Questo è il grafico del mio impianto il giorno del 29 febbraio 2012. Il mio impianto è composto da pannelli a 60 celle per un totale di 1300 Wp. Quello che vedete in rosso è l'andamento della tensione delle batterie, quello che vedete in verde è la produzione dei pannelli, e quello in arancione è la produzione potenziale che l'impianto avrebbe fatto se le batterie non fossero arrivate a fine carica.

Scendiamo nel dettaglio, come potete notare fino alle ore 14:00 il regolatore non è intervenuto, mandando così corrente e tensione alle batterie così com'era dai pannelli. Il picco di produzione è stato di circa 1100 W, questo valore fa capire come i pannelli a 60 celle siano ottimali per impianti a 24V. Considerando poi che il grafico è di febbraio (dove il sole ha una media radiazione solare) questo porta a comprendere definitivamente come un regolatore MPPT sia praticamente inutile in questo impianto, in quanto la potenza erogata dai pannelli mentre caricano le batterie, è abbastanza vicina alla potenza di picco che questi possono erogare (a mezzogiorno di giugno). Perciò mettendo un MPPT in questo caso si peggiorerebbe solo la situazione per i motivi di perdita di rendimento spiegati nei post precedenti.

Dunque fino a che le batterie sono in carica il regolatore PWM crea un contatto DIRETTO fra i pannelli e le batterie, evitando quindi perdite di ogni tipo. Non appena le batterie sono cariche, alle 14:00, il regolatore entra in gioco limitando la corrente per non mandare in elettrolisi le batterie. Il grafico arancione indica poi come sarebbe stata la produzione se le batterie fossero state scariche e quindi come i pannelli avrebbero caricato le batterie. E' un sistema abbastanza intelligente quello che riesce a prevedere la produzione, ma questo è un altro discorso.

La situazione sarebbe nettamente cambiata se avessi montato pannelli a 72 celle il cui punto di lavoro sarebbe stato troppo lontano dal punto di lavoro delle batterie, e avrei dovuto installare per forza di cose un regolatore MPPT che avrebbe incrementato non di poco la produzione finale.

Per altri chiarimenti chiedete pure, Kekko. faccine/smile.gif



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Inviato il: 26/3/2012,00:29

Grazie mille Kekko, questo thread è molto utile.

Riporto la tabella dei valori per celle:

Nominal VoltageVOC - typicalVMP - typical# of cells in series
12181430
12211736
18302448
18332654
24362960
24423572
487258120
488470144






Modificato da kekko.alchemi - 27/3/2012, 02:08
 

bodo81

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Inviato il: 26/3/2012,05:51

CITAZIONE (kekko.alchemi @ 25/3/2012, 23:45)
Ricapitolando:

- Batterie 12V e Pannelli a 30 celle -----------> Regolatore PWM
- Batterie 24V e Pannelli a 60 celle -----------> Regolatore PWM
- Batterie 48V e Pannelli a 120 celle -----------> Regolatore PWM

- Batterie 12V e Pannelli a 36 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 24V e Pannelli a 72 celle -----------> Regolatore MPPT
- Batterie 48V e Pannelli a 144 celle -----------> Regolatore MPPT

Kekko

allora in casso mio che uso pannelli a 36 celle messe in serie per 24V sarebbe meglio il MPPT.
oggi lo rimetto per fare un po di prove e cercare di risolvere il problema del voltaggio sballato

 

eliafino

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Inviato il: 26/3/2012,12:22

CITAZIONE (kekko.alchemi @ 25/3/2012, 23:45)
Ricapitolando:
<cut>
Kekko

Grazie kekko,
potresti aggiornare il riassunto della convenienza MPPT/PWM con 48 celle 12/24/48V?

Te ne sarei grato faccine/happy.gif

Un saluto by Elia



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