Células solares y baterías

Las celdas solares proporcionarán algo de corriente cuando estén iluminadas. Esto se puede aplicar para cargar la batería. No importa si hay algo más conectado a la batería al mismo tiempo que está consumiendo corriente, aún puede usar la energía de las células solares de manera efectiva. De hecho, es más eficiente alimentar la carga final directamente que almacenar primero la energía en una batería y luego hacer que la batería alimente la carga. El objetivo de la batería es poder usar la energía cuando se necesita, no solo cuando las células solares pueden proporcionarla.

Por ejemplo, digamos que las celdas solares pueden producir 1A a plena luz del sol, y este 1A se puede aplicar para cargar la batería. Ahora digamos que se enciende una carga que consume 400 mA. El 1A de la celda solar se dividirá para que 400mA impulsen la carga, dejando 600mA para cargar la batería. Esto está perfectamente bien. Si la carga fuera mayor que la corriente de la celda solar, esto aún funcionaría. Digamos que la carga toma 1.5A. 1A de eso vendría directamente de la celda solar y 500mA de la batería.

En otras palabras, no hay nada de malo en que la corriente de la celda solar alivie parte de la carga de la batería en lugar de cargar la batería y luego hacer que la batería suministre la corriente de carga. Como dije antes, eso es en realidad más eficiente ya que hay cierta pérdida en el almacenamiento y la recuperación de energía de la batería.

Saber cuándo la batería está llena y qué hacer al respecto es un tema aparte. Algunos tipos de batería son bastante quisquillosos con la forma en que se cargan. Para aquellos, necesitará un circuito activo para monitorear el voltaje de la batería y posiblemente la temperatura para decidir con qué corriente cargarla o a qué voltaje mantenerla.

Las baterías de plomo-ácido son bastante indulgentes en esta área y no tienen problemas con la carga continua, incluso cuando están llenas. La solución más sencilla es organizar y dimensionar las células solares de manera que solo puedan producir el voltaje de flotación máximo con la corriente máxima que la batería puede tomar cuando está llena. Luego, puede conectar las células solares a través de la batería y listo. Esto cargará la batería mucho más lentamente de lo que es capaz cuando está baja, pero es una configuración simple que garantiza que no la dañará.

Si el tamaño o el costo del panel solar es importante, debe usar la energía de este de manera más eficiente. En ese caso, usaría una fuente de alimentación conmutada impulsada por un microcontrolador que tenga en cuenta la corriente que pueden producir las células solares, el voltaje de la batería y posiblemente la temperatura de la batería para decidir con qué corriente, si corresponde, cargarla. Esto se complica. Debe leer atentamente la hoja de datos de la batería e implementar el régimen de carga en consecuencia.

La corriente de la celda solar va a cualquier carga que esté conectada, la batería es solo una carga como cualquier otra. Entonces, si tanto su carga como la batería están conectadas a la celda solar, no hay forma de garantizar que la batería se sirva primero.
Por cierto, esta probablemente no sea una buena configuración. Para cargar la batería, querrá una corriente constante (depende de la tecnología), pero lo más probable es que su carga necesite un voltaje constante.

Esta tarea es mucho más compleja de lo que uno podría pensar si desea implementarla correctamente. El voltaje de la batería y el voltaje de la celda solar no coinciden, por lo que no puede conectarlos directamente.

La celda solar tiene un punto de eficiencia óptima: si consume menos o más corriente, la potencia total será menor (porque A * V será menor). No puede mantener el trabajo en este punto sin un microcontrolador o un IC especializado. Su tarea sería extraer exactamente esta corriente de la celda solar y convertirla usando un convertidor DCDC en modo limitado de corriente y voltaje, y conectarlo directamente a la batería.

Luego, puede conectar su carga a la batería, y funcionará automáticamente, si la celda solar produce más energía de la que puede consumir la batería, su dispositivo la consumirá. Si la batería está cargada (DCDC está en el límite de voltaje), su carga funcionará con una celda solar.

Entonces, la parte más compleja es este DCDC limitado de A&V y mantener una corriente óptima para la celda solar.

Necesita una unidad de controlador de carga para cargar las baterías, lo que permitirá que la batería se cargue hasta cierto límite y apague la carga cuando la batería esté cargada y también iniciará la carga de la batería una vez que el voltaje de la batería baje por debajo de un cierto límite de umbral.

No puede simplemente conectar directamente los paneles a la batería. La batería volará el panel ya que por la noche el panel actuará como una carga para la batería ya que el voltaje en el panel será considerablemente bajo en comparación con la batería. (¡Diferencia de potencial que ves compañero!)