Quale regolatore di carica tra pwm e mppt?

Le differenze in breve:

Un regolatore di carica PWM effettua il trasferimento di energia dai moduli FV tramite impulsi di corrente, durante questi impulsi la tensione dei moduli FV è imposta secondo la tensione della batteria, dunque potrebbe essere differente dal valore di tensione di massima potenza (Vmp) del modulo FV associato. Un regolatore di carica MPPT, invece, effettua una conversione elettrica DC/DC tra modulo FV e batteria, garantendo che il modulo FV lavori sempre nel suo punto di massima potenza (Maximum Power Point) tramite un opportuno algoritmo di ricerca (Tracking). I regolatori MPPT sono dunque in grado di utilizzare tutta la potenza generata dal pannello per caricare la batteria, a differenza dei regolatori tradizionali PWM che inviano alla batteria la corrente generata dal pannello.

Dove usare un regolatore MPPT e dove è sufficente usare uno PWM?

Il regolatore PWM costa qualcosa meno rispetto ad un regolatore MPPT, ma il regolatore MPPT è in grado di sfruttare pienamente un pannello fotovotaico con tensione di lavoro superiore o inferiore alla batteria o pacco batterie associato e quindi consente di produrre maggiore energia rispetto ad un regolatore PWM a parità di pannello fotovoltaico. Se la tensione del pannello è di poco superiore a quella della batteria (tipico caso di un pannello 12V a 30 celle e batteria 12V), il regolatore PWM è sufficente in quanto ha un rendimento simile all'MPPT.

Quali sono i principali vantaggi del sistema MPPT?

1.Maggior corrente di ricarica erogata alla batteria
Per capire questo concetto, occorre innanzitutto specificare che la potenza di un pannello è il risultato della seguente moltiplicazione; (Corrente erogata dal pannello) x (Tensione generata dal pannello)
La tensione di lavoro generata dal pannello è tipicamente intorno ai 16-18V (non 12V, come la tensione di batteria): questo surplus di tensione non viene considerato nei regolatori di tensione tradizionali e quindi è "perso" mentre nei regolatori MMPT viene anchesso sfruttato: 

Ipotizziamo un sistema con batteria da 12Volt associato a un pannello fotovoltaico che, in una certo momento della giornata produca una potenza di 3A. Se stiamo utilizzando un regolatore tradizionale PWM la corrente che viene trasferita alla batteria per la ricarica è dunque pari a 3A per una potenza totale di 36Watt (3A x 12Volt)

 Un regolatore MPPT analizza invece la potenza generata dal pannello (P = V x I, come detto prima), e considera quindi anche la tensione del pannello: se pertanto supponiamo che la tensione del pannello sia in quel momento 17V e la corrente erogata dal pannello è come prima di 3A avremo una potenza totale generata di 51W (3A x 17Volt).

Notiamo quindi che la batteria sarà caricata con una corrente pari a 4,25A (51W / 12 Volt) con il regolatore MPPT, anziché 3A con un regolatore tradizionale, e la ricarica avverrà pertanto con una rapidità maggiore del 30%, a parità di pannello e di corrente erogata. 
In pratica è come se utilizzassimo un pannello da 130W anziché uno da 100W, quindi il maggior costo di un regolatore MPPT viene bilanciato dal risparmio sul costo del pannello.

2) Ampio range di tensione in input (fino a 100V, secondo i modelli): questa caratteristica genera ad esempio la possibilità di caricare una batteria 12V con un pannello progettato per lavorare a 24V, senza perdita di potenza. Infatti, riprendendo l'esempio di prima, ipotizziamo di usare un pannello progettato per lavorare a 24V, che ha valori di tensione di lavoro tipici di 32-36V (valore tipico per potenza pannello superiore a 160W) Vediamo che cosa accade con corrente erogata di 3A:
- la potenza erogata dal pannello è 32,2V x 3A=96,6W
- la corrente di carica della batteria corrispondente ad esempio a 12,1V di tensione della batteria è 96,6W/12,1V= 7,98 A

Notiamo come con una corrente di 3A prodotta dal pannello a 34V riusciamo a caricare la batteria 12Vcon c.a. 8A, grazie al lavoro del regolatore MPPT.
Un regolatore classico PWM non avrebbe effettuato questo innalzamento di corrente, e si sarebbe limitato a trasferire i 3A generati dal pannello, che si sarebbe quindi comportato come un pannello di metà potenza.

Anche in questo caso il maggior costo del regolatore MPPT viene bilanciato dal fatto che un pannello da 180W costa meno di 2 pannelli da 110W, ma che la corrente di carica alla batteria è la stessa.