@ Bridge
"Giocando" con le celle elettrochimiche e avendone costruiti svariati prototipi, prevalentemente al piombo-acido ma non solo, e avendo anche giocato con le batterie commerciali di diversi tipi, ti posso dire con assoluta certezza che in fase di ricarica gli unici limiti da rispettare sono la tensione di soglia da non superare e una corrente massima determinata dalla sezione dei conduttori dell'impianto e dai poli/collettori stessi delle batterie in modo tale che nel circuito complessivo (cavo---polo piombo---griglia--elettrolita---griglia----polo piombo---cavo) non vi siano punti di surriscaldamento.
Dal punto di vista chimico la ricarica genera un'ondata di sostanze conduttive e la si può effettuare con la massima corrente disponibile fin tanto che non venga superata una soglia oltre la quale l'elettrolisi sia troppo vigorosa e possa sbriciolare le materie attive, il problema della corrente massima nelle batterie si presenta in fase di scarica, in quanto in quel dato momento si genera un ondata di produzione di materie isolanti e quindi se su asorbe troppa corrente si inibisce la maggior parte delle materie attive riducendo drasticamente la capacità utile sfruttabile.
Per il discorso MPPT, proprio per il fatto che tu dici che sono le batterie a comandare, ovvero che se colleghi direttamente un pannello ad una batteria scarica la tensione del pannello scenderà fino ad adeguarsi a quella della batteria, però in questo processo c'è una parte di energia che viene dispersa sotto forma di calore a lato pannello, per comprendere meglio esageriamo appositamente con le differenze di tensione tra banco fotovoltaico e banco accumulatori:
banco fotovoltaico 240V a vuoto e corrente di corto 10A
banco accumulatori 48V
supponendo che le batterie sono al 50% di stato di carica e che quindi "mangiano" qualsiasi corrente disponibile (per semplificare), se colleghiamo direttamente i pannelli alle batterie essendo i pannelli dei generatori di corrente costante avremo 10A che scorrono dai pannelli alle batterie, però essendo le batterie a 48V staremo immettendo nell'accumulo 10A*48V=480W, è probabile che il nostro banco fotovoltaico potrebbe erogare la stessa corrente anche senza scendere sotto i 200V, quindi in realtà abbiamo 10A*200V=2000W disponibili sulle celle, ma nelle batterie ne vengono sfruttati solo 480, cosa succede ai restanti 2000W-480W=1520W?
Vengono dissipati sotto forma di calore sulle celle fotovoltaiche!!!
In una situazione del genere un regolatore MPPT troverebbe il punto di massima resa a circa 200V e regolerebbe il PWM sullo stadio switching C-L-C in modo tale da non far scendere la tensione dei pannelli sotto i 200V e allo stesso tempo senza far salire la tensione delle batterie sopra la tensione di soglia di fine carica.
Se la tensione delle batterie sale troppo velocemente prima di poter raggiungere un livello PWM adeguato a raggiungere il punto di massima resa semplicemente il regolatore si ferma, non si raggiunge il punto di massima resa ma in questo caso non serve neanche poichè le batterie hanno la pancia quasi satolla e serve solo una frazione di energia per completare la ricarica.
Il regolatore MPPT entra in funzione di ricerca del punto di massima resa, ovvero di adattatore di impedenza (se così possiamo chiamarlo) solo nella cosiddetta fase bulk di ricarica, ovvero quando le batterie assorbono tutta la potenza dispionibile, che se ci pensi bene è la maggior parte del tempo, ovvero quando abbiamo tutto l'ammanco e dobbiamo recuperarlo il più in fretta possibile prima che il sole tramonti, a meno di non avere una tale esagerazione di pannelli per cui le batterie si ricaricano in mezzora già alle prime luci del giorno, ma a parte che è un caso raro che qualcuno possa permettersi una tale esagerazione di pannelli anche in un caso del genere qualora le batterie sono cariche che senso ha pretendere di ineguire il punto di massima resa se non abbiamo più posto per imagazzinare energia perchè siamo già al completo? (che è poi il sogno irraggiungibile di tutti gli offgrid, avere le batterie subito e sempre cariche
)
Ovviamente ho esagerato con la differenza tra tensione nominale pannelli e batterie volutamente per rendere più chiaro il fronte su cui un regolatore MPPT lavora, a livello elettronico il risultato è ottenuto da una catena di condensatore-mosfet-bobina-condensatore dove viene immesso una porzione di energia nel campo magnetico della bobina dal mosfet per poi scaricare tale campo magnetico sulle batterie, i condensatori a lato pannello servono per immagazzinare energia nel tempo off del mosfet e quelli in uscita per livellare il rilascio induttivo di scarica della bobina, questa catena di condensatori e bobine pilotati in regime discontinuo a frequenza fissa ma duty-cycle variabile opportunamente scelto in tempo reale da un microcontrollore che monitorizza tensione pannelli, tensione batterie e corrente batterie permette di ottenere le funzioni sopra citate senza mai superare la soglia di tensione massima di fine carica a lato batterie.
In pratica il PWM viene abbassato seguendo queste priorità in ordine:
1) tensione batterie supera soglia massima
2) potenza erogata (Ibatt*Vbatt) inferiore al punto precedente (ricerca bidirezionale o a perturbazione come mi pare dicesse Fabio)
In un regolatore MPPT è importante sia la logica di controllo per l'inseguimento del punto di massima erogazione di potenza che lo stadio switching con condensatori lato pv, induttanza e condensatori lato batt tutti adeguatamente dimensionati, per questo motivo tempo addietro mettevo in guardia nei confronti di regolatori venduti come MPPT che non avessero al loro interno componenti di adeguate e generose dimensioni, è anche il motivo per cui un regolatore MPPT costa molto di più di un PWM, mentre nel PWM c'è solo uno stadio mosfet, in un MPPT servono anche grossi e costosi condensatori elettrolitici ad alta tensione e bobine di generose dimensioni che fanno lievitare il prezzo finale.
Nel caso in cui adattiamo con un MPPT la tensione di massima resa dei pannelli alla tensione del banco batterie è inevitabile che il carico di diversione deve per forza essere modulao a partire dal banco batterie, se lo collegassimo a lato fotovoltaico andremmo ad alterare l'equilibrio ottenuto di mantenimento del punto di massima resa, inotre se prima facciamo scorrere la potenza nello stadio switching del regolatore MPPT che effettua la conversione Vpv*Ipv = Vbatt*Ibatt (incrementa la corrente abbasando la tensione) avremo che anche il carico di diversione sfrutterà la piena potenza del parco fotovoltaico.
Per fare un esempio pratico nel mio sistema quando intervengono i boilers anche a discrete potenze, la tensione a lato pannelli è sempre superiore a quella del banco batterie, questo perchè lo stadio MPPT riesce sempre a mantenere il punto di tensione del grafico delle celle in cima alla gobba anche in presenza di batterie cariche e boiler accesi ad un certo livello, se collegassi i boilers direttamente ai pannelli (inteso anche tramite un mosfet in pwm) saltando lo stadio C-L-C di conversione MPPT non avrei un trafserimento ottimale di potenza verso il riscaldamento dell'acqua, perchè essendo il banco boiler nel mio caso un 4Kw nelle fasi intermedie di irraggiamento il suo inserimento abbasserebbe la tensione dei pannelli sotto la soglia di massima resa in quelle frazioni di t-on del mosfet di pilotaggio diversione.
