Controlador de Carga MPPT DIY con Arduino: Optimización de Energía Solar

Componentes y materiales

Componente	Cantidad
Arduino Nano R3	1
Transistor MOSFET de conmutación (IRFZ44N)	4
Módulo ESP8266 ESP-01	1
Pantalla LCD alfanumérica 20x4 (I2C)	1
Driver dual de MOSFET (IR2104)	1
Sensor de corriente ACS712 (5A)	1
Diodo TVS (P6KE36CA)	1
Transistor NPN de propósito general (2N2222)	1

Aplicaciones y servicios online

• Arduino IDE

Sobre el proyecto

¿Qué es MPPT (Seguimiento del Punto de Máxima Potencia)?

El algoritmo MPPT permite extraer la máxima potencia disponible de un módulo fotovoltaico bajo condiciones variables. Es una herramienta esencial para aprovechar la energía solar (fuente renovable) de manera eficiente. Si queremos reducir la huella de carbono, debemos avanzar hacia energías limpias y renovables como la solar, hidroeléctrica y eólica; de lo contrario, aceleraremos el calentamiento global.

Cada país debe transicionar hacia energías verdes, especialmente China, principal emisora con el 63% del CO₂ mundial.

¿Cómo funciona MPPT? ¿Por qué un panel de 150W no entrega 150W?

Imagina un panel solar que entrega 7A, con una batería configurada a 12V: 7A × 12V = 84W (P=V×I). Pierdes más de 66W —pagaste por 150W— debido a la mala coincidencia entre la corriente del panel y el voltaje de la batería. Esos 66W no desaparecen; simplemente no se aprovechan.

Con el algoritmo MPPT, la batería recibe 12A a 12V: 12A × 12V = 144W. Ahora aprovechas casi toda la potencia disponible.

Especificaciones del proyecto

• Indicación LED para nivel de carga: bajo, medio, alto
• Pantalla LCD 20x4 para mostrar potencia, corriente, voltaje, etc.
• Protección contra rayos/sobretensión
• Protección contra flujo de corriente inverso
• Protección contra sobrecarga y cortocircuito
• Registro de datos vía WiFi
• Carga de dispositivos móviles mediante puerto USB

Especificaciones eléctricas

• Voltaje nominal: 12V
• Corriente de entrada máxima: 5A
• Corriente de carga soportada: hasta 10A
• Voltaje de entrada (panel solar): 12-24V
• Potencia del panel solar: 50W

Lista de componentes adicionales

• Resistencias: 3×200Ω, 3×330Ω, 1×1kΩ, 2×10kΩ, 2×20kΩ, 2×100kΩ, 1×470kΩ
• Diodos TVS: 2×P6KE36CA
• Convertidor buck LM2596
• Regulador lineal 3.3V AMS1117
• Diodos: 2×1N4148, 1×UF4007
• Condensadores: 4×0.1µF, 3×10µF, 1×100µF, 1×220µF
• Inductor: 1×33µH/5A
• LEDs: rojo, amarillo, verde
• Fusibles: 5A

Librerías necesarias para Arduino IDE

• TimerOne.h
• LiquidCrystal_I2C

Nota: Crea una carpeta con el nombre exacto de cada librería (TimerOne, LiquidCrystal_I2C) y colócalas en la carpeta libraries de Arduino.

Modelo del controlador MPPT basado en Arduino

Se incluyen imágenes del modelo físico, simulación en Proteus 8.6 y registro de datos WiFi con ESP8266 hacia ThingSpeak.

Para configurar el módulo ESP8266:

1. Regístrate en ThingSpeak
2. Crea un canal nuevo con "Solar Panel Data" en Field 1
3. Copia la API Key y pégala en el código fuente

Diagrama esquemático

El esquemático completo está disponible en la sección de esquemáticos.

Código fuente

Descarga el código desde el repositorio Bitbucket indicado. Recuerda instalar todas las librerías necesarias antes de subir el código al Arduino Nano.

Si encuentras dificultades durante la construcción, no dudes en consultar; estamos disponibles para ayudar 24/7.