پنل های خورشیدی قابلیت تشخیص میزان شارژ باتری را ندارند و به صورت خودکار توان تولید شده را به باتری ها می فرستند. این توان در صورتی که باتری ها در شارژ کامل باشند باعث آسیب رساندن به باتری ها می شود. شارژکنترلر خورشیدی وسیله ای است که جریان و ولتاژ ورودی به باتری را کنترلر می کند. البته عمده شارژ کنترلر های موجود در بازار علاوه بر کنترل شارژ ورودی به باتری ها وظایف دیگری نیز انجام می دهند. برخی از وظایف شارژ کنترلر به شرح زیر است :
چرا از کنترل شارژ در سیستم خورشیدی استفاده کنیم
بیشتر شارژکنترلر های خورشیدی بازار این سه مرحله را برای شارژ باتری ها انجام می دهند :
در این مرحله ولتاژ شارژ در حد همان ولتاژ BULK در یک زمان معین ( معمولاً یک یا دو ساعت ) باقی می ماند ولی جریان کاهش پیدا می کند تا هنگامی که جریان وارد شده به باتری به جریان اشباع برسد. انتقال از مرحله BULK به مرحله ABSORPTION به آرامی صورت می گیرد بدلیل اینکه ولتاژ دو مرحله تقریباً با یکدیگر برابر است .
زمانی که مرحله ABSORPTION تمام شد (معمولاً جریان شارژ به 3 درصد جریان نامی برسد) ولتاژ تا حد ولتاژ مرحله FLOAT (معمولاً 13.2 تا 13.6 ولت) کاهش پیدا می کند. در این مرحه باتری ها جریان کمی به نام خود نگه دار یا جریانی که از تخلیه باتری جلوگیری کند از سیستم دریافت می کنند.
رابطه بین جریان و ولتاژ در این سه مرحله از شارژ در شکل 3-29 نشان داده شده است. همانگونه که در شکل مشاهده می کنید در مرحله Bulk ولتاژ باتری در حال تغییر (افزایش) و جریان آن ثابت می باشد. در مرحله Absorption دقیقاً بر عکس مرحله Bulk است ولتاژ ثابت و جریان در حال تغییر (کاهش) می باشد.
شکل 3-29 : مراحل کار شارژکنترلر خورشیدی
یکی از مزایای بعضی از شارژکنترلر های خورشیدی بازار داشتن قابلیت جبران سازی دما می باشد. این قابلیت میزان ولتاژ شارژ باتری را با توجه به دمای محیط نصب باتری تغییر می دهد. شارژ کنترلر توسط سنسور خارجی که به باتری ها وصل می شود میزان دما را می سنجند و بر اساس آن میزان تغییرات ولتاژ را اعمال می کنند. البته در بعضی از شارژ کنترلر ها این سنسور، داخل شارژ کنترلر می باشد که باید شرایط دمایی مکان نصب شارژ کنترلر و باتری با هم برابر باشد.
نحوه کار جبران ساز دما در شارژ کنترلر خورشیدی به این صورت است که در زمانی که دمای هوا پایین می باشد میزان ولتاژ مورد نیاز برای شارژ باتری را افزایش می دهد تا باتری ها شارژ کامل را دریافت کنند. اگر دمای هوا گرم باشد ولتاژ شارژ را کم می کند تا باتری ها بیش از حد شارژ نشوند. مثلاً ولتاژ شارژ برای یک شارژ کنترلر با ولتاژ نامی 24 ولت برابر 28.2 ولت در دمای باشد. فرض کنیم دمای محیط نصب زیاد شده و برابر 40 درجه سانتی گراد شود حال ولتاژ شارژ برابر 27.3 ولت می شود و اگر دمای محیط برابر شود ولتاژ شارژ برابر 29.7 ولت می شود.
اکثر شارژکنترلرهای خورشیدی بازار قابلیت پشتیبانی از چند نوع باتری را دارند پس باید نوع باتری را برای آنها مشخص کرد. زیرا باتری ها بسته به نوع (AGM,GEL,Flooded,…) ولتاژ و جریان شارژ متفاوتی دارند. نحوه تعیین نوع باتری در کاتالوگ شارژ کنترلر ها نوشته شده است.
اگر حداکثر جریان یکی از آرایه ها در سیستم کمتر از 3% ظرفیت بانک باتری باشد می توان از شارژکنترلر خورشیدی برای آن آرایه استفاده نکرد. برای مثال در سیستمی که حداکثر جریان تولیدی پنل آن برابر 3 آمپر است و ظرفیت باتری استفاده شده در این سیستم برابر 100 آمپر ساعت می باشد نیاز به استفاده کردن از شارژ کنترلر نیست.
در هنگام انتخاب شارژکنترلر خورشیدی ابتدا باید ولتاژ و جریان کاری سیستم را مشخص کنیم تا متناسب با آن شارژ کنترلر مورد نظر را انتخاب کنیم. ولتاژ و جریان پنل ها نباید بیشتر از محدودیت ولتاژ و جریان مشخص شده برای شارژ کنترلر ها باشد. در هنگام انتخاب شارژ کنترلر، جریان شارژ کنترلر باید 25% بیشتر از جریان اتصال کوتاه آرایه باشد. همچنین ماکزیمم ولتاژ ورودی شارژ کنترلر باید بیشتر از ماکزیمم ولتاژ سیستم باشد.
برای انتخاب شارژکنترلر خورشیدی باید دو عامل ولتاژ و جریان شارژ کنترلر را تعیین کنیم. ولتاژ شارژ کنترلر برابر با ولتاژ خروجی آرایه تعیین می شود. در سیستم های 12 و 24 ولت به دلیل اینکه اکثر شارژ کنترلر توانایی کار با هر دو ولتاژ را دارند شارژ کنترلر استفاده شده از نظر ولتاژی یکی است. پس از انتخاب ولتاژ باید جریان شارژ کنترلر را انتخاب کنیم. را برای محاسبه میزان جریان شارژ کنترلر مورد نیاز در سیستم خورشیدی می توانیم از فرمول زیر استفاده کنیم :
Ich=Isc*Np*1.25
در معادله بالا جریان اتصال کوتاه پنل ها را با Isc و تعداد آرایه ها یا پنل های موازی را با Np نشان داده ایم.
مثال :
چه شارژ کنترلری برای سیستمی با مشخصات زیر انتخاب کنیم؟
2 پنل موازی – جریان اتصال کوتاه هر پنل 3.85 آمپر – ولتاژ 12 ولت
Ich=3.85*2*1.25=9.62
یک شارژ کنترلر 24 ولت 10 آمپر برای این سیستم نیاز است.