Controlador MPPT para 4 placas de 550 W em banco 24 V

1. O que define o tamanho do controlador

Um controlador MPPT converte a tensão alta das placas na tensão do banco, e a especificação em ampères se refere à corrente de saída, do lado da bateria. Por isso a conta é:

Corrente = potência do arranjo ÷ tensão nominal do banco

2.200 W ÷ 24 V = 91,7 A → próximo tamanho comercial: 100 A

A tensão do banco pesa tanto quanto a potência. Os mesmos 2.200 W exigem:

2. E o controlador de 60 A oferecido?

O controlador limita a própria saída à corrente nominal. Com 60 A em 24 V, ele entrega no máximo cerca de 60 × 24 = 1.440 W ao banco (um pouco mais durante a absorção, quando a tensão sobe). O restante fica no telhado.

Na prática, as placas raramente entregam a potência de etiqueta: adotando 85% como pico realista, o arranjo chega a uns 1.870 W. Ainda assim, o de 60 A cortaria cerca de 430 W em todos os dias limpos, por várias horas. Um leve subdimensionamento é aceitável e comum; um corte desse tamanho não é.

3. Série ou paralelo: a tensão no frio

A outra metade da escolha é a tensão máxima de entrada FV do controlador. Ela não pode ser superada nem na manhã mais fria, quando o Voc das placas sobe. A calculadora aplica um fator de correção por temperatura; para −5 °C, o fator é 1,12.

• 1S4P parece simples, mas a tensão de trabalho fica baixa demais. No calor, com célula a 65 °C, o Vmp de cada placa cai para perto de 35,9 V, pouco acima dos 28 a 29 V que um banco de 24 V pede no fim da carga. O MPPT precisa de uma margem de tensão para funcionar bem, e ela some justamente no verão.
• 2S2P é o equilíbrio: tensão de trabalho em torno de 83 V, longe do banco e longe do limite.
• 4S1P reduz a corrente nos cabos do telhado, mas exige controlador de 250 V, mais raro e caro, e a sombra sobre uma placa afeta a string inteira, que agora é o arranjo todo.

4. As três saídas para este caso

a) Um MPPT de 100 A / 150 V em 2S2P. Resolve com um único equipamento, mas controladores de 100 A em 24 V são grandes e a corrente de 92 A até o banco exige cabos grossos e fusível de 125 A.

b) Dois MPPTs de 50 A / 150 V, cada um com 2 placas em série. Cada um recebe 1.100 W e entrega 45,8 A. Controladores de 50 A são muito comuns, os dois podem carregar o mesmo banco em paralelo, e se um falhar o outro continua.

c) Trocar o banco para 48 V. A corrente cai para 45,8 A e um único MPPT de 50 A / 150 V atende. Faz sentido quando o banco atual já está perto do fim da vida ou quando o inversor também será trocado.

5. Cabos e proteção entre placas e controlador

Em 2S2P, as duas strings se juntam antes do controlador. Com só duas strings em paralelo, a corrente reversa que uma delas pode receber em caso de defeito é a da outra string, em geral abaixo do valor que o módulo suporta. Com três ou mais strings, a soma das outras pode passar desse valor, e a proteção individual por string costuma ser necessária. O dado a conferir está na etiqueta da placa, como "fusível máximo em série" ou corrente reversa máxima, e os critérios de proteção do lado CC estão na NBR 16690.

Do lado da bateria, a corrente é muito maior que no telhado: 92 A na saída contra cerca de duas vezes o Isc de uma placa na entrada. É por isso que o controlador deve ficar perto do banco. Cada metro de cabo grosso entre controlador e bateria custa mais e perde mais do que um metro de cabo fino entre placas e controlador. Use terminais prensados com a ferramenta certa; um terminal mal prensado a 92 A aquece rápido.

6. Energia por dia

Com 4,5 HSP de média e 20% de perdas, o arranjo produz em torno de 7,92 kWh/dia, ou 330 Ah por dia num banco de 24 V. É esse número que precisa cobrir o consumo diário da cabana mais a recarga depois de dias nublados.

7. Como ler a etiqueta do controlador

• Corrente nominal de carga (A): a saída para a bateria; é o número da conta.
• Tensão máxima FV (Voc máx.): precisa ficar acima do Voc no frio.
• Potência FV máxima por tensão de banco: muitos fabricantes informam, por exemplo, "1.440 W em 24 V".
• Tensões de banco suportadas: 12/24 V automático ou 12/24/48 V.
• Perfis de carga: chumbo-ácido, gel, lítio ou personalizado.

8. Checklist de instalação

1. Controlador o mais perto possível do banco, com cabo curto e grosso.
2. Fusível ou disjuntor CC entre controlador e bateria.
3. Ligar sempre primeiro a bateria, depois as placas.
4. Disjuntor CC entre placas e controlador para manutenção.
5. Perfil de carga ajustado à química do banco.
6. Dois controladores no mesmo banco com as mesmas tensões de absorção e flutuação.

9. Sinais de problema

• Corrente de carga "travada" num valor fixo ao meio-dia: controlador no limite.
• Controlador desligando em manhãs frias: Voc perto da tensão máxima.
• Carga fraca em dias quentes com placas em 1S4P: tensão de trabalho baixa demais.

10. Erros comuns

• Dimensionar pela corrente das placas, não pela do banco.
• Esquecer o frio no Voc. Na serra, ele pesa.
• Usar PWM em vez de MPPT com placas de 550 W em banco de 24 V: o PWM desperdiça a diferença de tensão.
• Ligar as placas antes da bateria.

Perguntas frequentes

Quatro placas de 550 W em banco 12 V? Seriam 183 A, fora do alcance de um controlador comum. Use 24 ou 48 V.

Posso usar o controlador de 60 A e aceitar o corte? Pode, mas ele aproveitaria no pico só 1.440 de 1.870 W. Melhor ligar só 3 placas nele (68,8 A) e guardar a quarta.

Qual o Voc de 2 placas em série a 5 °C, em vez de −5 °C? Com fator 1,08, 107,1 V, ainda na classe de 150 V.

E se eu acrescentar mais duas placas? Seis placas em 24 V pedem 138 A; em 48 V, 68,8 A, ou seja, um controlador de 70 A.

Quanto eu perderia com um controlador PWM? O PWM liga as placas direto ao banco e força a tensão delas para perto da tensão de carga, uns 26 V. Cada placa continua entregando só a sua corrente de máxima potência, cerca de 13,2 A, então as quatro em paralelo dariam algo como 1.372 W em vez de 2.200 W, antes mesmo das perdas por temperatura. Placas de 550 W foram feitas para inversores e MPPTs, não para PWM.

Controlador de 100 A e 150 V aguenta 2S2P? Sim: 111 V de Voc no frio e 92 A de saída.

Resumo do caso

Confira a sua combinação de placas, ligação e banco na calculadora de controlador MPPT.