Negli impianti fotovoltaici a isola, detti anche off-grid, il pannello solare da solo non basta. Per avere energia anche quando il sole non c’è, serve una batteria in grado di accumulare la corrente prodotta durante il giorno e renderla disponibile nelle ore serali o nei momenti di minore irraggiamento. Nell’articolo pubblicato sulla rivista 291 di Elettronica In, si parla di come gestire correttamente questo processo grazie al regolatore di carica: un circuito fondamentale per proteggere la batteria, controllare il flusso di corrente proveniente dal pannello e alimentare in sicurezza il carico collegato.
Un circuito per impianti solari off-grid
Il progetto descritto propone un regolatore di carica PWM adatto ad accumulatori da 12 V al piombo-acido, piombo-gel, VRLA o AGM. Il circuito può lavorare con pannelli fotovoltaici fino a 300 W e gestire una corrente massima di 16 A, risultando adatto per piccoli impianti autonomi, baite, casette di campagna, sistemi di illuminazione o applicazioni dove non è disponibile la rete elettrica. La funzione principale è quella di limitare la corrente verso la batteria quando questa si avvicina alla carica completa. In questo modo si evita il sovraccarico e si migliora la durata dell’accumulatore.
Protezione della batteria e del carico
Il regolatore non si limita alla sola ricarica. Integra anche una protezione contro la scarica eccessiva della batteria: quando la tensione scende sotto una soglia minima, il circuito scollega automaticamente il carico collegato. Prima del distacco viene attivato un avviso acustico tramite buzzer, utile per segnalare che l’alimentazione sta per essere interrotta. Questa funzione può risultare molto comoda, ad esempio, se all’uscita è collegato un inverter che alimenta dispositivi più sensibili.
Come funziona la regolazione PWM
La carica viene gestita tramite un MOSFET controllato da un modulatore PWM. Quando la batteria è scarica, gli impulsi di corrente verso l’accumulatore sono più ampi; man mano che la tensione sale, gli impulsi si riducono, fino a mantenere solo una piccola corrente di mantenimento. Il circuito utilizza anche LED di segnalazione per indicare lo stato della carica e l’eventuale intervento della protezione. Due trimmer permettono di regolare le soglie principali: una per la tensione di fine carica e una per il distacco del carico in caso di batteria scarica.
Realizzazione pratica
Il montaggio prevede l’utilizzo di un circuito stampato dedicato, componenti tradizionali e alcuni dispositivi di potenza, tra cui MOSFET e diodi in contenitore TO-220. Questi ultimi devono essere montati con attenzione e fissati a un dissipatore, così da garantire una corretta gestione del calore durante il funzionamento. Una volta completato il montaggio, il regolatore va tarato con alimentatore, tester e, se disponibile, oscilloscopio. La regolazione permette di impostare correttamente la soglia di carica e quella di protezione della batteria.
Energia solare più stabile e sicura
Un regolatore di carica come questo rende un impianto fotovoltaico a isola molto più affidabile. Permette di accumulare energia nelle batterie, alimentare carichi anche quando il pannello non produce abbastanza corrente e proteggere l’accumulatore da sovraccarichi o scariche troppo profonde.È quindi una soluzione interessante per chi vuole realizzare un piccolo sistema solare autonomo, semplice ma completo, capace di gestire in modo intelligente pannello, batteria e utilizzatore.
