Bildiğiniz gibi güneş enerjisi, herkesin faydalanabileceği en hazır yenilenebilir enerji türlerinden biridir. Güneş enerjisi sistemleri güneş enerjisini saf haliyle kullanır, bu nedenle bu enerjinin bağlı olduğu sistemle uyum içinde çalışabilmesi ve ona zarar vermemesi için dönüştürülmesi ve uyarlanması gerekir. İşte bu noktada PWM ve MPPT solar şarj kontrol cihazları veya regülatörleri önemli bir rol üstlenir.
Solar Şarj Kontrol Cihazı Nedir?
Solar şarj kontrol cihazı, bir solar sistemin performansındaki ana karakterdir. Adından da anlaşılacağı gibi, bir güneş panelinin şarj süresi boyunca bir batarya ile etkileşimini kontrol eder. Bir solar şarj kontrol cihazı, güneş panelinden aküye giden akımı ve voltajı düzenler ve kontrol eder, böylece akünün enerji çıkışını iyileştirir. PWM ve MPPT olmak üzere iki ana tip solar şarj kontrol cihazı vardır ve hangisinin kullanılacağı kullanıcının fotovoltaik (güneş paneli) dizisine ve istenen enerji çıkışına bağlıdır.
PWM Şarj Kontrol Cihazı Nasıl Çalışır?
Bir PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) solar şarj kontrolörü, tamamen şarj olduktan sonra aküyü tamamen dolu tutmak için güneş panelinden aküye akım akışını modüle eden bir açma ve kapama anahtarı görevi görür.
PWM Şarj Kontrol Cihazının Özellikleri
300W – 400W veya daha küçük güneş paneli kurulumları için daha uygundur.
Düşük voltaj limitleri nedeniyle çoğu zaman güneş panellerinde paralel bağlantı gerektirir.
Daha çok kurşun asit aküler ile uyumludur.
Sunduğu verimlilik ortalama %75 seviyesindedir.
Giriş voltajının akü voltaj kapasitesine benzer olduğu durumlarda kullanmak idealdir.
PWM şarj kontrol cihazları kullandıkları temel teknoloji sebebi ile daha ucuz bir seçenek olma eğilimindedir.
MPPT Şarj Kontrol Cihazı Nasıl Çalışır?
Bir MPPT (Maksimum Güç Noktası İzleme) solar şarj kontrolörü, maksimum gücü üretmek için hem akım hem de voltaj olarak en yüksek çıkışı bulmak için güneş panelinin voltajını izler. Panelin voltajını sürekli takip ederek ve düzenleyerek en fazla gücü üretebilir.
MPPT Şarj Kontrol Cihazının Özellikleri
400W ile 1000W veya daha büyük güneş paneli kurumları için uygundur.
Daha çok kurşun asit ve lityum aküler ile kullanılır.
Sunduğu dönüştürme (DC-DC) verimliliği yaklaşık %95 seviyesindedir.
Uyarnabilirliği sayesinde güneş paneli veya akünün voltaj değerinden bağımsız olarak verimli bir performans gösterirler.
Yüksek verimlilikleri dolayısı ile MPPT solar şarj kontrol cihazları daha pahalı bir seçenek olma eğilimindedir.
PWM mi MPPT mi: Hangi Solar Şarj Kontrol Cihazı Daha İyi?
Bu sorunun cevabını basit bir örnek ile vermeye çalışalım. 100 Watt aşağıdaki dataya sahip bir güneş panelini PWM ve MPPT şarj kontrol cihazı ile çalıştırdığımızda ortaya çıkan sonucu kıyaslayalım.
Pmax: 100 Watt, Vmax: 18V, Imax: 5.56A, Voc: 21.6V, Isc: 6.12A
Bu güneş panelinden elde edebileceğimiz maksimum güç MPPT kullandığımız takdirde:
Pmax = Vbat X Ibat = 13V X 7.7A = 100 Watt
Aynı koşullarda (25˚C) PWM şarj kontrol cihazı kullanılsa idi elde edeceğimiz güç 81 Watt olacaktı:
Akü voltajımızı 13V iken PWM voltajımız yaklaşık 13.5 V olmakta (0.5V kablo-bağlantı kaybı). PWM grafiğini incelediğimizde, 13.5V (Vpwm) değerine karşı sahip olacağımız PWM çıktı akımı yaklaşık 6A’dir. Buradan güneş panelinden elde edeceğimiz güç Vpwm X Ipwm = 13.5V X 6A = 81 Watt olacaktır.
Sonuç: Hangi Solar Şarj Kontrol Cihazı Doğru Tercih?
PWM
Bir güneş paneli dizisi PWM şarj kontrol cihazı aracılığıyla aküye bağlandığında, dizinin voltajı akünün sahip olduğu voltaja yakın olacak şekilde düşecektir. Bu da optimum olmayan bir güç çıkışı değerine sahip olacağımız anlamına gelir.
Yağmurlu veya yoğun bulutlu günlerde ya da yoğun aralıklı yükler durumunda akü voltajının daha düşük olduğu bir durum meydana gelebilir. Bu durum panel voltajını daha da aşağı çekerek güç çıkışının daha da düşmesine sebep olacaktır.
Güneş panel hücrelerinin yüksek sıcaklıklara sahip olduğu durumlarda panel voltaj değeri dramatik olarak düşer. Bu yüzden de aküyü şarj etmek için yeterli voltaj değerine ulaşılamayabilir.
Bu yüzden, PWM şarj kontrol cihazları panel hücre sıcaklıklarının 45˚C - 75˚C olduğu ılımlı hava koşullarında iyi bir çözüm olacaktır.
MPPT
Bir MPPT şarj kontrol cihazı temel bir şarj kontrol işlevini yerine getirmenin yanında, panel dizisinin voltajını çok az güç kaybı ile akülerin ihtiyaç duyduğu voltaja dönüştüren bir DC’den DC’ye voltaj dönüştürücü de içerir.
Bir MPPT şarj kontrol cihazı akünün değişen voltaj gereksinimini karşılarken, panel dizisinden gücü Maksimum Güç Noktasına yakın olarak elde etmeye çalışır.
Akü voltajından önemli ölçüde daha yüksek bir nominal voltaja sahip bir panel dizisine bağlanır ise, MPPT şarj kontrol cihazı bu nedenle çok yüksek hücre sıcaklıklarında veya çok düşük ışınım koşullarında bile şarj akımı sağlayacaktır.
Bu yüzden, MPPT şarj kontrol cihazları düşük ve yüksek sıcaklık ortamları ile düşük ışınım ortamlarında bile güç elde etmenin önemli olduğu durumlarda iyi bir seçimdir.