Bu yazıda PWM ve MPPT şarj kontrol cihazları arasındaki verim farkınından bahsetmeye çalışacağım.
Mevcut PWM cihazım ve 190W monokristal güneş panelim ile 120Ah kapasiteli akümü 10Ah kapasite ile şarj edebiliyordum. En azından teoride öyle. Güneş panellerinin üzerindeki değerlerde çalışma akımı 9,78A olarak görünmekte. Biz bunu yaklaşık 10 Amper olarak kabul edelim.
Güneş panelimi tam kapasiteyle kullanabiliyor muyum?
Güneşli bir yaz gününde , Türkiye şartlarında ortalama 5 saat verimli güneş aldığımızı düşünürsek, 120 Ah kapasiteli yarım dolu bir aküyü 6 saatte doldurabileceğim anlamına geliyor. Güneşin artık açılı geldiği zamanlarda da bir miktar dolum yapılıyor elbette. Güneş panelinden , en azından 5 saat süreyle %100 verimli bir şekilde faydalandığımızı düşünebiliriz. Ama PWM cihaz bağlı bir sistemde durum tam öyle değil. PWM cihazı , 19 Volt x 10 Amper girişi olsa da çıkışta 14,4 Volt 10 amper ile şarj ediyor. Bu da gösteriyor ki ; ben 190Wlık güneş panelimi 144W lık bir panelmiş gibi kullanıyorum.
Kamp ortamındaki şartları ele alacağımız ve akülerimizi %50 kapasitenin altına düşürmemeye özen göstereceğimiz için, en fazla %50 kapasiteye kadar boşaltma senaryosu üzerinden hareket edelim.
Aydınlatma , hidrofor , buzdolabı ve diğer ihtiyaçlar için ortalama saatlik 5A bir harcamamız olduğunu düşünelim. Gündüz saatlerinde 12 saat boyunca bu tüketimi yapış olsak 120 A lik bir akünün % 50 sini boşaltıyoruz anlamına gelir.
Burada aküleri gerek güneş paneli üzerinden , gerekse harici elektrik ile doldurma konularına değişmek istiyorum.
Daha önce, akülerimi PWM şarj cihazının gerilim girişine, harici 19 V girerek, yani güneş panelini taklit ederek , harici adaptör ile şarj etme konulu bir video ve yazı hazırlamıştım.
Gerek güneş paneli gerekse harici şebeke ile şarj etme hakkında, değinmek istediğim bazı noktalar var. PWM cihazıma gelen 19 Volt gerilimi, ana kaynağından aşama aşama gelerek açıklamak istiyorum ki, hangi kayıplarımız olduğunu , sistemi nasıl iyileştirebileceğimizi , sonunda akülerimizi nasıl en kısa sürede şarj edebileceğimizi görelim.
Tabi burda şu noktaya özellikle değinmek lazım , Bizim akülerimize verilecek olan akım değerini biz ne kadar arttırırsak artıralım bunun ayarlamasını PWM ya da MPPT cihazımız kendisi yapıyor.
Bizim burda amacımız, PWM ya da MPPT cihazımızın uygun akım kapasitesine göre maksimum akımı verip , aküleri optimum şekilde şarj edebilmek.
PWM gerilim girişine, harici güç kaynağından gerilim vererek aküleri şarj etmek.
İlk düzeneğimizde 220/12V 30 Amper kapasiteli bir adaptör kullanıyor , ve 1200 W’ a kadar kapasiteli bir DC-DC gerilim convertörü sayesinde PWM cihazımızın gerilim girişine 19 V veriyorduk. Böylece akülerimiz şarj ediyorduk. 30Amper kapasiteli adaptör kullandığımız için de %50 boşalmış akümüze 2 saatte şarj edebiliriz sonucu çıkabilir. Ancak durum tam olarak öyle değil. Bunu birazdan açıklayacağım. Ondan önce gerilimi neden convertör ile yükseltiyoruz sorusunu cevaplayalım.
12 Voltu neden 19 Volta yükseltiyoruz?
Harici adaptör ile PWM şarj cihazının girişine de 12 volt uygulasak bile akülerimizi şarj edemeyiz. Aküleri şarj edebilmek için gerekli minimum voltaj değeri 14,2V-14,4 Volt. Bunun için de 12 Volt gerilimi minimum 14.2 Volta yükseltmemiz gerekiyor. Ancak biz şarj kontrol cihazımıza farklı gerilim uygulayarak kafasının karışmaması için 12 voltu 19 volta yükselterek güneş panelini taklit ediyoruz.
Kullanmış olduğumuz DC-DC Convertör, 1200 W’ a kadar güç üretebiliyor. Convertörün giriş gerilimi 8-60 V gibi geniş bir skalada ancak, convertörün maksimum çalışma akımı 20 A. Yani, convertörden alacağımız maksimum güç, girişe uygulayacağımız güçten büyük olamaz. Convertörün girişi maksimum 20 Ampere kadar destekliyor.
Bu nokta önemli çünkü MPPT cihazı taktıntan sonra, şu anda dezavantaj gibi görünen bu nokta üzerinden ilerleyip nasıl avantaja döndüreceğimizi açıklayacağım.
Şu aşamada , 12 V 30 A lik bir harici güç kaynağı kullansak da , convertör giriş akımı, maksimum 20 Amper olduğundan dolayı 12 Volt x20A = 240 W lık bir gücü convertor üzerinden alabilmekteyiz. Yani üzülerek söyleyeyim, adaptör gücü olan 12V-30A ( 360W) ile şarj edebilme olanağımız kalmadı.
Kayıplarımız yavaş yavaş otaya çıkmaya başlıyor.
Convertörümüzün, PWM cihazımıza vereceği toplam güç 240W olduğundan dolayı , convertör giriş gücünü sabit tutabilmek için çıkış akım değerini düşürüyor ve 240W /19V = 12,63A akım verebiliyor.
Bu noktada herhangi bir kayıp yok gibi görünse de, birdiğer kaybımız PWM cihazımız üzerinden şarj voltajı ayarlaması esnasında ortaya çıkmakta.
PWM cihazımız 12,63 A giriş akımını koruyarak çıkış akımını da aynı değerde veriyor ancak bu sefer Voltajı aküleri şarj etmek için gerekli olan 14,4 Volta düşürüyor. 14,4V – 12,63A yani toplam 181Wh lık bir güç ile şarj oluyor. Güneş paneli üzerinden 10A (144W) ile şarj edebiliyorduk.
MPPT Şarj kontrol cihazının avantajları
PWM cihazı giriş akımını sabit tutarak aküleri giriş akımı ile şarj ederken , MPPT şarj kontrol cihazı, hem güneş panelini hem de harici güç kaynağını tam kapasite ile kullanma imkanı sunuyor.
Hem güneş panelini hem de harici adaptörü kullanarak , sistemdeki PWM cihazı MPPT cihaz ile değiştirdiğimizde ortaya çıkan farkı şimdi size anlatmaya çalışacağım.
190W , 19V – 10 A gücündeki güneş panelimizden gelen gerilim, MPPT cihaza girdiğinde; cihaz güneş panelinden maksimum gücü almaya odaklanıyor ve Giriş gücü =~ çıkış gücü mantığıyla hareket ediyor. Şarj Voltajı 14.4 Volta düştüğü noktada 190W / 14,4V = 13,19 Ah akım ile akümüzü şarj etmeye başlıyor. PWM cihaz ile şarj ederken maksimum giriş gerilimi ile yani 10 Amper ile şarj edebiliyorduk. Burada yaklaşık yüzde 30 luk bir artış sağlamış olduk. Tam olarak güneş panelimizin kapasitesini kullabilme imkanına sahip olduk.
Aynı şekilde harici adaptör ve konvertör üzerinden şar etmeye kalktığımızda ise , convertörden maksimum alacağımız gerilimh 240 W idi hatırlarsanız. Yani şarj kontrol devresi girişimiz 19V – 12,63 Amperdi. Şimdi MPPT cihazımız yine maksimum çekebileceği güç olan 240 W üzerinden çalışmaya başlıyor ve 240W/14,4= 16,66 Ah ile akülerimiz şarj etmeye başlıyor.
Özetle PWM ile MPPT arasındaki en önemli fark; PWM cihazı, akım odaklı çalıştığından dolayı, tam kapsiteli çalışmıyor. Ancak MPPT cihaz, toplam çekebileceği güce odaklı çalıştığı için ne kadar yüksek gerilim verirseniz uygulayacağı akım değerini ayarlayabiliyor. Ve akülerimizi daha hızlı şarj etme imkanı oluyor.
Bir başka örnekle MPPT cihazı tekrar ele alalım. Akülerimiz 12 Volt ancak MPPT cihazımızın girişine 410W – 41V ve 9 Amperlik bir güneş paneli bağladığımızı düşünelim.
MPPT cihazımız güneş panelinden gelen 410 W a odaklanıyor ve Akülere vereceği akımı 410W / 14,4V = 28,5 A olarak ayarlıyor. Bu da daha hızlı bir şarj süresi demek.
Daha fazla bilgi için https://spartycaravan.com/karavan-akusunu-harici-sebeke-ile-sarj-etmek/
