MPPT vs PWM Kontroler untuk Lampu Jalan Tenaga Suria: Cara Memilih

Apa sebenarnya fungsi setiap jenis kontroler?

Kontroler PWM (Pulse Width Modulation) menghubungkan panel suria secara langsung ke bateri dan mengawal proses pengisian bateri dengan menghidupkan dan mematikan sambungan secara berulang-ulang. Apabila bateri (biasanya jenis lithium (LiFePO4) atau lead-acid dengan voltan 12 V atau 24 V) hampir penuh, kontroler akan mengurangkan arus yang mengalir ke bateri. Tidak ada proses konversi voltan; voltan panel akan diturunkan hingga sama dengan voltan bateri, dan sebarang tenaga yang melebihi voltan tersebut akan hilang.

Kontroler MPPT (Maximum Power Point Tracking) meletakkan sebuah pengubah DC-DC di antara panel suria dan bateri. Pengubah tersebut memisahkan voltan antara keduanya, membolehkan panel suria beroperasi pada titik kuasa maksimumnya sementara bateri menerima jumlah tenaga yang diperlukannya. Kontroler tersebut mengambil sampel keluaran panel setiap beberapa saat dan menyesuaikan nisbah pengubahan untuk terus mengikuti titik kuasa maksimum tersebut seiring perubahan cahaya dan suhu. Dari sinilah tenaga tambahan diperoleh.

Dari mana datangnya peningkatan kecekapan sebanyak 20–30% – dan bila kaedah ini tidak berkesan

Kelebihan teknologi MPPT paling ketara apabila voltan pada titik kuasa maksimum panel (Vmp) jauh melebihi voltan bateri. Dalam sistem seperti ini, kontroler PWM menyebabkan panel suria tidak beroperasi pada titik kuasa maksimumnya sepanjang hari, dan kerugian akibat ketidaksepadanan ini bersifat kekal (bukan kesilapan pengiraan); kerugian tersebut mencapai 1/5 hingga 1/3 daripada jumlah tenaga yang dihasilkan oleh panel. Cuaca sejuk memperbesar lagi jurang tersebut, kerana voltan panel meningkat ketika suhu sel suria menurun.

Ada dua perkara yang perlu diingat dengan jujur: ramai yang menganggap teknologi MPPT selalu lebih baik, tetapi sebenarnya tidak semuanya berlaku seperti yang dikatakan.

• Apabila voltan sudah sepadan, nilai peningkatan (gain) menurun hampir ke kosong. Panel yang mempunyai nilai Vmp (Voltage at Maximum Power Point) dalam lingkungan 10–15% daripada voltan bateri menyebabkan pengawal MPPT (Maximum Power Point Controller) mempunyai sedikit ruang untuk menyesuaikan diri. Membeli komponen elektronik tambahan untuk penjejakan voltan tersebut hanya memberikan keselesaan, bukan peningkatan kecekapan penggunaan tenaga.
• Angka 20–30% adalah perbandingan pada tahap sistem keseluruhan, bukan nilai yang terdapat dalam spesifikasi pengawal MPPT. Nilai tersebut bergantung pada susunan panel suria, keadaan iklim, dan jumlah jam operasi panel tersebut. Anggaplah angka tersebut sebagai garis panduan umum dalam reka bentuk sistem, bukan jaminan yang pasti.

Perbandingan antara MPPT dan PWM

(MPPT vs PWM in a nutshell…)

Cara kami memilih kawalan dalam kilang kami

Kami menentukan spesifikasi kawalan berdasarkan keperluan setiap peralatan, bukan berdasarkan julat harga. Peraturan yang kami gunakan dalam setiap senarai bahan (bill of materials) adalah…

1. Bacalah terlebih dahulu nilai Vmp (Maximum Power Point) dari panel suria dan voltan nominal bateri yang terdapat dalam borang data masing-masing. Jika nilai Vmp dibahagikan dengan voltan bateri menghasilkan angka di bawah 1.2, maka penggunaan teknologi PWM (Pulse Width Modulation) biasanya merupakan pilihan yang tepat dari segi kejuruteraan, dan kami akan memilihnya tanpa ragu-ragu.
2. Jika nisbah tersebut melebihi 1.5 – yang merupakan keadaan normal untuk unit all-in-one berkuasa 300 W yang menggunakan bateri jenis LiFePO4 bervoltan 12 V – maka teknologi MPPT (Maximum Power Point Tracking) perlu digunakan dalam reka bentuk sistem tersebut. Tenaga yang dapat dipulihkan sepanjang jangka hayat perkhidmatan 5 tahun jauh lebih besar berbanding perbezaan harga antara komponen kawalan dan komponen lain dalam sistem tersebut.
3. Untuk projek-projek di kawasan iklim sejuk atau lintang tinggi, teknologi MPPT menjadi pilihan laluan walaupun nisbahnya hampir mencapai 1.5, kerana peningkatan voltan semasa musim sejuk boleh merosakkan sistem yang menggunakan teknologi PWM.
4. Kami masih menggunakan teknologi PWM di situasi-situasi di mana ia benar-benar sesuai , seperti untuk papan tanda kecil, lampu taman dengan jangka hayat operasi yang pendek, atau kit penggantian yang berharga murah. Memaksa penggunaan teknologi MPPT dalam kes-kes tersebut hanyalah untuk menambah kos komponen dalam sistem, bukan untuk tujuan kejuruteraan yang lebih baik.

Kegagalan yang paling sering kita lihat dalam bidang ini bukanlah disebabkan oleh kerosakan pada pengawal (controller) tersebut, tetapi kerana ketidaksepadanan voltan yang tidak pernah dihitung dengan betul. Seorang kontraktor akan menggabungkan panel suria dengan pengawal PWM yang mempunyai nilai Vmp yang tinggi, menyebabkan bateri terus-menerus kekurangan tenaga (undercharged). Gejala ini akan muncul dua musim sejuk kemudian, iaitu lampu suria tidak berfungsi dengan baik. Penyelesaian masalah ini hanya memerlukan data dari spesifikasi peranti (datasheet) dan sedikit pengiraan matematik, bukan panggilan perkhidmatan.

Apa yang tidak dibincangkan dalam panduan ini

Panduan ini hanya membincangkan pemilihan pengawal pengecasan untuk lampu jalan suria yang disambungkan secara terus (DC-coupled). Ia tidak meliputi sistem yang disambungkan secara bergantian antara arus bolak-balik (AC-coupled), pengawal tenaga angin-surya hibrid, atau inverter yang terhubung ke grid (grid-tied inverters), kerana kesemua ini mempunyai reka bentuk dan peraturan yang berbeza. Untuk menentukan saiz pengawal, bateri, dan panel yang sesuai untuk projek tertentu, gunakan kalkulator saiz pengawal kami, atau hantarkan kepada kami keperluan fotometrik dan jangka masa operasi (autonomy requirements) anda, dan kami akan membantu anda mengira angka-angka yang diperlukan.

Langkah seterusnya: Jika anda ingin memulakan projek sekarang, mulailah dengan penggunaan kalkulator tersebut, kemudian bandingkan produk kami iaitu lampu jalan solar all-in-one. Setiap unit lampu jalan ini dilengkapi dengan kawalan (controller) yang sesuai dengan panel surya yang digunakan, jadi masalah ketidaksesuaian antara komponen tersebut tidak akan berlaku secara tidak sengaja.

适用范围 ：以上讲解 MPPT 与 PWM 两种充电控制方式的原理与取舍。MPPT 在弱光与温差下效率更高，代价是成本与故障率。若环境光照充足且成本优先，PWM 亦可，本文不构成唯一选择。