اگر اجزای اصلی یک سیستم فتوولتائیک جدا از شبکه را شامل پنل‌ها، اینورتر ، کنترلر شارژ و باتری ها برشماریم، شاید کمترین هزینه سرمایه گذاری به کنترلرها اختصاص خواهد یافت. این تجهیزات به ندرت بیش از 10 درصد از هزینه کل یک سیستم فتوولتائیک را به خود اختصاص می دهند. در خصوص کارآیی اما شرایط اینگونه نیست و بر خلاف سهم آنها در هزینه کل سیستم، نقش آنها به مراتب پر رنگ تر بوده و عدم وجود کنترلر مناسب در یک سیستم فتوولتائیک جدا از شبکه می‌تواند عملکرد سایر اجزا را نیز تضعیف نماید.

در واقع کنترلرها انرژی تولیدی را از پنل ها دریافت کرده و آنها را در باتری‌ها ذخیره می‌کنند. بنابراین عملکرد کنترلرها متاثر از شرایط پنل ها و باتری ها خواهد بود و بر عملکرد آنها تاثیر خواهد گذاشت. به دلیل نوسانات میزان تابش خورشید و دمای محیط، ولتاژ خروجی پنل‌های فتوولتائیک شدیدا متغیر بوده و در صورتیکه این ولتاژ با نوسانات موجود به باتری‌ها اعمال شود، فرآیند شارژ به درستی انجام نشده و ضمن اینکه منجر به آسیب رسیدن به باتری‌ها خواهد شد، بخشی از انرژی تولیدی پنل‌ها که در سطوح ولتاژ پایین انجام می‌شود قابل ذخیره‌سازی در باتری‌ها نخواهد بود. بنابراین این میزان انرژی تولیدی هدر رفته و برای جبران آن مجبور به نصب میزان پنل و باتری بیشتر از حد نیاز خواهیم بود.

کنترلر خورشیدی در واقع مدار توسعه یافته یک مبدل DC-DC از نوع Bulk-Boost می‌باشد. بنابراین قادر است ولتاژ ورودی خود را بنابر شرایط نیاز افزایش یا کاهش دهد. ولتاژ تولیدی در پنل‌های فتولتائیک از نوع DC و متغیر در طول روز می‌باشد. بنابراین هر میزان نوسان در شرایط محیطی شامل تابش، حرارت، سایه محیط اطراف و …. بر میزان ولتاژ خروجی این پنل‌ها تاثیر بسزایی خواهد داشت. تصور کنید در ساعات میانی روز که دمای هوا کمتر و تابش نور خورشید مطلوب است ولتاژ تولیدی پنل‌ها در بالاترین میزان خود خواهد بود و در مقابل در دمای بالای محیط و در شرایط وجود سایه جزئی بر روی پنل، ولتاژ آن در حداقل مقادیر ممکن تثبیت خواهد شد.

این نوسانات در طول شبانه روز مکررا اتفاق افتاده و چنانچه پنل‌های فتوولتائیک به صورت مستقیم و بدون استفاده از کنترلر به باتری‌ها متصل شوند، به دلیل ثابت بودن ولتاژ باتری‌ها‌، همواره اختلاف ولتاژی قابل توجهی بین ولتاژ خروجی پنل و باتری وجود خواهد داشت. بدیهی است در برخی مواقع این اختلاف ولتاژ مثبت شده و در نتیجه میزان ولتاژ اعمالی به دو سر باتری‌ها فراتر از حد نامی آنها خواهد شد. در چنین شرایطی علی رغم اینکه عمل شارژ انجام می‌شود، اما به دلیل اینکه این فرآیند در ولتاژی بالاتر از ولتاژ باتری‌ها صورت می‌پذیرد، کاهش طول عمر باتری و آسیب به آنها را به همراه خواهد داشت.

از سوی دیگر چنانچه ولتاژ خروجی پنل از مقدار ولتاژ نامی باتری کمتر شود، عمل شارژ انجام نشده و جریان الکتریکی در مسیر معکوس از سمت باتری به سمت پنل جریان یافته و ضمن اینکه منجر به تخلیه انرژی ذخیره شده در باتری‌ها خواهد شد، منجر به آسیب جدی به پنل ها شده و عملکرد صحیح آنها را به مخاطره خواهد انداخت. این وظیفه کنترلر خورشیدی است تا ولتاژ خروجی پنل ها را صرفنظر از مقدار و نوسانات دریافت کرده و در هر شرایطی آنها را به ولتاژ مطلوب و مورد نیاز باتری تبدیل نماید.

[lee_title title_text=”منافع حاصل از بکارگیری کنترلر در یک سیستم فتوولتائیک”]

• بهبود عملکرد شارژ باتری ها
• جلوگیری از  تخلیه انرژی ذخیره شده در باتری ها
• افزایش طول عمر باتری ناشی از تثبیت ولتاژ
• افزایش طول عمر پنل ها به دلیل جلوگیری از بازگشت توان از باتری به پنل
• ایجاد قابلیت کنترل از راه دور 
• دارای خروجی ها جداگانه با قابلیت برنامه پذیری برای بارهای خروجی
• افزایش مزان انرژی قابل استحصال از پنل ها