Por más que busqué no pude encontrar una explicación totalmente satisfactoria al por qué es recomendable usar el MPPT en los sistemas en los que los paneles solares o bien cargan la batería o bien alimentan directamente al inversor solar. Así pues elaboré una explicación que me satisface más y se las comparto a mis sagaces lectores que tal vez tengan la misma inquietud que yo.
Comencemos por el propio panel solar. El panel solar está compuesto de celdas que al recibir la luz generan una tensión (popularmente decimos voltaje). Si los bornes de salida del panel no están conectados a ninguna carga y medimos, el resultado de la medición es el voltaje en vacío. Si le conectamos una carga (una resistencia) entre los bornes, va a aparecer una corriente. En la medida que aumentamos la carga (disminuimos el valor de la resistencia) la corriente va a aumentar, pero el voltaje en los bornes del panel va a disminuir. Así pues, variando la corriente, variamos el voltaje.
Considerando que la potencia es igual a la intensidad de corriente por el voltaje (P= I x V), si queremos trabajar en el punto de máxima potencia, necesitaremos una tensión y una intensidad que nos coloque en ese punto de máxima potencia (Pmpp = Impp x Vmpp). Para ello, la ficha técnica de cada panel solar incluye un gráfico donde se puede observar la Curva del producto Corriente x Voltaje. El voltaje del panel varía todo el tiempo, dependiendo de la iluminación que recibe, pero la corriente la gobernamos nosotros, por tanto, si vamos variando la corriente podemos hacer que el panel nos entregue el máximo de potencia en cada momento.
¿Cómo lograr eso de variar la corriente buscando en cada momento que el panel nos entregue el máximo de potencia? Pues para eso se crearon las enigmática «cajitas» que reciben el nombre de MPPT.
¿Qué es un MPPT?
El MPPT (Seguimiento del Punto de Máxima Potencia, siglas en inglés de Maximum Power Point Tracker) es un circuito (hardware) o algoritmo inteligente (sí, puede correr como software en un microcontrolador) que funciona como el «cerebro» que optimiza la conexión entre los paneles solares y el inversor solar o entre los paneles solares y las baterías en los inversores autónomos, también está presente en los inversores híbridos. Su misión es garantizar que los paneles siempre entreguen la máxima potencia posible, independientemente de los cambios de luz, temperatura o iluminación de los paneles. Esto lo logra regulando la corriente que dan los paneles (el voltaje que ellos dan lo determinan las celdas solares y la iluminación que estén recibiendo).
Un circuito MPPT, monitorea en tiempo real la corriente y el voltaje del panel solar. Mediante un algoritmo, realiza pequeños ajustes en la carga eléctrica para «buscar» continuamente ese punto óptimo. A continuación dos de los algoritmos más usados:
Perturbación y Observación (P&O): El algoritmo más común. Perturba (aumenta o disminuye) ligeramente el voltaje de operación, observa si la potencia resultante sube o baja, y decide el siguiente paso. Es simple pero puede «oscilar» alrededor del MPP.
Conductancia Incremental (InC): Un algoritmo más avanzado y estable. Compara la conductancia instantánea (I/V) con la conductancia incremental (dI/dV). Cuando son iguales y opuestas, se ha encontrado el MPP. Este algoritmo reacciona mejor a los cambios bruscos de luz.
Ya explicamos el algoritmo que sigue el MPPT para buscar el óptimo de potencia, hablemos un poco sobre el hardware del MPPT que es lo que permite que el MPPT varíe la corriente para buscar el óptimo de potencia. Este hardware tiene dos topologías diferentes, acorde al tipo de inversor en el que se ubique (inversor autónomo e inversor solar o híbrido).
Cuando el MPPT se usa en un sistema de inversor autónomo es un regulador de carga para baterías, y suele ser un conversor DC-DC reductor (Buck). Toma el alto voltaje del panel (por ejemplo, 40V) y lo reduce al voltaje de carga de la batería (por ejemplo, 14.4V para una de 12V), aumentando la corriente en el proceso (ley de conservación de la energía: P_entrada ≈ P_salida).
Cuando el MPPT se usa en un inversor solar (o híbrido), la etapa de entrada de un inversor solar, a menudo es un conversor elevador (Boost). Eleva el voltaje de los paneles a un bus de CC de alto voltaje (por ejemplo, 400V) que es óptimo para la posterior conversión DC-AC.
Veamos una tabla resumiendo:
Los optimizadores de potencia
Más allá de los dos tipos que mencionamos (integrados en reguladores de carga o en inversores solares o híbridos), existe una arquitectura que lleva la filosofía MPPT a su máxima expresión: ellos son los optimizadores de potencia. Se trata, en esencia, de MPPTs individuales y distribuidos. Se instala uno en la parte posterior de cada panel solar, permitiendo que cada uno trabaje de forma completamente independiente en su propio punto de máxima potencia. Luego se comunican con un inversor central. Esta es la solución ideal para techos con sombras parciales complejas, donde un panel sombreado no penaliza el rendimiento de toda la cadena, o para instalaciones con paneles en múltiples orientaciones. Fabricantes como Tigo o SolarEdge han basado sus sistemas en esta tecnología.
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