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Solarladeregler: Verschiedene Typen und wie man sie auswählt

Photovoltaik (PV)-Systeme werden normalerweise mit Batterie-Backup-Systemen installiert und benötigen ein Gerät, das das Laden und Entladen der Batterien steuert und den Strom und die Spannung reguliert. Das beste Gerät für diese Aufgabe ist der Solarladeregler.

Wenn Sie mehr über Solarladeregler, die verschiedenen verfügbaren Typen und deren Auswahl erfahren möchten, ist dieser Artikel genau das Richtige für Sie. Hier erfahren Sie alles, was Sie über sie wissen müssen, einschließlich ihrer besten Eigenschaften und einer großen Liste von Tipps, die Ihnen bei der Auswahl des besten Solarladereglers helfen.

Der ultimative Leitfaden für Solarladeregler

Was ist ein Solarladeregler? Warum brauchen Sie es?

Der Solarladeregler ist ein Gerät, das wirkt als Schutzsystem für Solarbatterien und Lasten in Solar-PV-Anlagen. Ohne dieses Gerät könnte die Spannung aufgrund der Instabilität des Ausgangs des Solarmoduls die zulässigen Werte für die Lasten oder die Batterie überschreiten und möglicherweise Schäden an diesen verursachen. Die Bereitstellung dieses Schutzes ist der wichtigste Zweck von Ladereglern, es gibt jedoch auch andere Gründe, warum dies erforderlich ist, wie unten zu sehen ist.

Temperaturkompensation

Einige moderne Solarladeregler enthalten ein Temperaturkompensationssystem für die Batteriespannung. Da die ideale Spannung für eine Batterie variiert, wenn die Temperatur von 25 °C ansteigt, kann der Solarladeregler die Temperaturdifferenz messen und entsprechend kompensieren. Je nach Gerät kann der Laderegler -3 mV/°C/Zelle, -4 mV/°C/Zelle oder -5 mV/°C/Zelle kompensieren.

Netzwerk Performance

Mit Solarladereglern können Sie die Batteriespezifikationen überwachen. Mit diesen Informationen können Sie den Ladezustand Ihrer Batterien leicht ermitteln und sogar feststellen, ob eine Anomalie vorliegt.

Schutz vor Rückströmen

PV-Anlagen mit Batterien ohne Solarladeregler würden insbesondere über Nacht regelmäßig Rückströme aufweisen. Dies tritt auf, wenn die Spannung der Batterien größer ist als die der Solarmodule, was hauptsächlich nachts passiert, wenn die Module keinen Strom erzeugen. Mit anderen Worten, Rückströme in einer PV-Anlage bedeuten, dass sich die Batterien entladen würden, um die Module zu „laden“, was keinen Sinn machen würde.

Durch die Installation dieses Geräts schützen Sie Ihr System vor diesem Phänomen, verlängern die Lebensdauer Ihrer Panels und sorgen für eine optimale Ladung Ihrer Batterien. Einige Panels sind so ausgelegt, dass sie kleinen Rückströmen standhalten, aber unter normalen Umständen könnten sie gefährlich beschädigt werden.

Batteriesollwerte

Solarladeregler verwenden ein mehrstufiges Ladesystem, das entwickelt wurde, um Batterien mit der richtigen Spannung und dem richtigen Strom für jede Stufe zu laden. Je nach Batterieelektrolyt kann der Laderegler unterschiedliche Ladestufen verwenden:

  • Blei-Säure-Batterien: (1) Bulk, (2) Absorption, (3) Float und (4) Ausgleich (nur für geflutete Batterien)
  • Li-Ionen-Akkus: (1) Erhaltungsladung, (2) Konstantstrom, (3) Konstantspannung und (4) Ladebeendigung
  • NiMH-Akkus: (1) Erhaltungsladung, (2) Konstantstrom, (3) Top-off und (4) Ladungsbeendigung

Abgesehen vom ordnungsgemäßen Laden der Batterien schützt ein Laderegler die Batterien durch eine Reihe von Schutzsystemen. Die meisten Laderegler schützt Batterien vor Überlastung, Überladung, Überentladung, und sie werden sie wegen niedriger Spannung abschalten.

MPPT vs. PWM Solarladeregler: Was ist der Unterschied?

Bei vielen verschiedenen Solarladereglern auf dem Markt ist es schwierig zu wissen, welche die beste Option ist, aber in Wahrheit gehört jedes Modell zu einem von zwei Typen: MPPT oder PWM. Hier erklären wir, wie jede dieser Technologien funktioniert.

Wie funktionieren PWM Solarladeregler?

Eine Pulsweitenmodulation (PWM) funktioniert als Schalter, der Solarmodule mit Batterien verbindet, und nicht als DC-DC-Wandler, weshalb dieser Laderegler nutzt die IV-Kurve der Platten nicht vollständig aus. Dieser Laderegler moduliert einen von den Panels kommenden Impuls auf die Batterie und begrenzt die Spannung entsprechend dem Ladezustand der Batterie, anstatt sie umzuwandeln.

Da der PWM-Laderegler nur die maximale Spannung begrenzt, dies übersetzt von Leistungsverlusten. Der Grund für Leistungsverluste liegt darin, dass der Spannungssollwert für die Batterie möglicherweise nicht der optimalste Punkt in der IV- oder PV-Kurve des Solarmoduls ist. Mit anderen Worten, wenn Sie die Spannung auf 12 V einstellen, ohne den Strom so anzupassen, dass er dem maximalen Leistungspunkt der Kurve entspricht, führt dies zu Leistungsverlusten.

PWM-Solarladeregler sind recht günstig, und ideal für kleine PV-Anlagen. Da diese Laderegler mit einem Wirkungsgrad von 75-80 % arbeiten, können sie 25-20 % Leistungsverluste für das System erzeugen.

Wie funktionieren MPPT-Solarladeregler?

Der Maximum Power Point Tracking (MPPT) Solarladeregler maximiert die Leistungsentnahme aus den Solarmodulen, indem er einem Algorithmus folgt, der ermöglicht es, den maximalen Leistungspunkt der IV-Kurve zu verfolgen (Punkt im Allgemeinen als Pm in der IV-Kurve markiert). Um diesen Pm-Wert (der sich über den Tag ändert) an die Spannung der Batterie anzupassen, wird der elektrische Strom erhöht. Mit anderen Worten, diese Art von Laderegler liefert immer die maximal mögliche Menge an Leistung aus den Panels.

Durch die Verwendung eines MPPT-Ladereglers ist es möglich, eine 92-95%ige DC-zu-DC-Wandlung Effizienz. Mit diesem Laderegler müssen Sie die Spannung der Batterie nicht anpassen, da er die Solarleistung unabhängig von der Batteriespannung, mit der Sie arbeiten, maximiert.

PWM vs. MPPT Solarladeregler

PWM- und MPPT-Laderegler werden immer wieder verglichen. Während PWM-Controller billiger sind, ist MPPT viel fortschrittlicher, was sie auf lange Sicht besser macht. Hier vergleichen wir einige der Vor- und Nachteile der einzelnen:

effizienz

Der größte Vorteil von MPPT-Solarladereglern gegenüber PWM ist der Effizienz. Während der PWM-Solarladeregler die Spannung der IV-Kurve reduziert und Leistungsverluste von bis zu 25 % verursacht, verwendet MPPT fortschrittliche Mikrocontroller, um den maximalen Leistungspunkt auf der IV-Kurve zu verfolgen. Dies kann durch eine DC-zu-DC-Umwandlung erfolgen, die diesen Leistungswert an die entsprechenden Spannungs- und Stromwerte für die Batterien anpasst und kaum 5-8 % Leistungsverluste im System verursacht.

Dieser Unterschied im Wirkungsgrad hängt stark mit der Fähigkeit von MPPT-Solarladereglern zusammen, den Betriebspunkt der maximalen Leistung zu verfolgen, eine Funktionalität, die PWM-Modelle nicht haben.

Preis

PWM-Solarladeregler sind billiger, weil sie eine viel einfachere Technologie sind; sie hinterlassen jedoch höhere Verlustleistungen. PWM-Solarladeregler werden besser für kleine und tragbare PV-Anlagen verwendet, bei denen die Verluste nicht so erheblich sind wie bei großen Anlagen und Kostensenkungen wichtig sind. In der Zwischenzeit ist für große oder Haushaltstypen von Systemen trotz des erhöhten Preises definitiv ein MPPT erforderlich.

Spannung der Panels

Bei PWM-Solarladereglern muss die Spannung des Arrays nahe genug an der Spannung der Batterien liegen, um erhebliche Leistungsverluste zu vermeiden. Bei MPPT-Reglern ist dies nicht der Fall, hier kann die Spannung der Solaranlage die der Batterien bei weitem übersteigen.

Temperaturkompensation

Die meisten MPPT-Solarladeregler verfügen über eingebaute Temperaturkompensationssysteme, die die Ausgangsspannung des Geräts auf die ideale Spannung zum Laden der Batterie regulieren. Nur moderne PWM-Laderegler beinhalten diese Option, aber sie erfordern normalerweise einen externen Batterietemperatursensor.

Diagramm: Solarladeregler in einer Solar-PV-Anlage
© SolarBuy.com

Wie wählt man einen Solarladeregler aus? Dinge, die man beachten muss

Bei der Suche nach dem besten Solarladeregler für Sie ist es wichtig, mehrere Aspekte zu berücksichtigen:

System Typ

Die Art des Ladereglers, die Sie auswählen müssen, hängt möglicherweise von der Art des Solarsystems ab, das Sie installieren möchten.

Off-Grid-Solarsystem? Netzgebundenes System?

Netzunabhängige Solarsysteme benötigen immer einen Solarladeregler. Abhängig von der Größe des Solar-PV-Systems benötigen Sie möglicherweise ein MPPT-Modell, oder wenn das System sehr klein ist, können Sie sich für einen PWM-Laderegler entscheiden. Wenn Sie daran denken, Ihr netzgekoppeltes System in ein netzgekoppeltes System mit Batterie-Backup umzuwandeln, benötigen Sie auf jeden Fall einen MPPT.

Solarlicht (Gartenlicht oder Straßenlicht?)

Solarleuchten werden im Allgemeinen mit einem zusätzlichen Solarpanel geliefert, um ein LED-Licht mit Strom zu versorgen. Für diese Art von System wird ein PWM-Laderegler die Arbeit wahrscheinlich recht gut erledigen. Solarstraßenlaternen sind im Allgemeinen keine elektronisch sensiblen Komponenten und verbrauchen wenig Strom. Da die Quelle nur ein einzelnes Modul ist, eignen sie sich außerdem perfekt für die PWM-Technologie. Aber für robuste Leistung und längere Lebensdauer viele moderne Solarstraßenlaternen haben auf MPPT-Controller umgestellt, da ihre Kosten gesunken sind.

Wohnmobil (Freizeitfahrzeug)?

Wohnmobile benötigen immer einen Solarladeregler. Wenn Sie eine sehr kleine PV-Anlage (vielleicht 1-2 Panels) haben, bei der die Ausgangsspannung nahe an der Batteriespannung liegt, ist ein PWM-Laderegler möglicherweise gut, wenn die Anlage einen großen Teil der Lasten abdecken soll im Wohnmobil, dann wäre ein MPPT die bessere Wahl.

Wetter

Entgegen der landläufigen Meinung sind PV-Anlagen bei kühlen Temperaturen effizienter. Denn bei kalten Temperaturen steigt die Spannung und damit auch die Leistung. Ebenso funktionieren Laderegler im Allgemeinen besser bei kalten Temperaturen. Die Wahl des einen oder anderen basierend auf dem Wetter allein kann eine schwierige Entscheidung sein, aber was am wichtigsten ist, ist zu überprüfen, ob die Umgebungstemperatur innerhalb der Betriebstemperaturbedingungen des Ladereglers liegt.

Die Spannung der Panels und der Batterie

Die meisten Batteriespeichersysteme arbeiten mit einer Spannung zwischen 12 und 48 V. Wenn Sie einen PWM-Laderegler installieren möchten, müssen Sie die Spannung der Panels an die Batteriebank anpassen. Wenn Sie eine Solaranlage mit einer viel höheren Spannung installieren möchten, sollten Sie sich für einen MPPT-Solarladeregler entscheiden.

Größe der Lasten an die Macht

Bei der Auswahl eines Solarladereglers sollten Sie die Größe der Last im Hinblick darauf berücksichtigen, wie viele Ampere der Laderegler verarbeiten kann. Die meisten PWM-Regler eignen sich besser für kleine PV-Systeme, die kleine Lasten von bis zu 240 W handhaben und mit 20 A 24 V arbeiten. MPPT-Solarladeregler hingegen können höhere Lasten bewältigen und sind eine bessere Option für netzunabhängige Haushalte.

Spezifikationen und zusätzliche Funktionen für Solarladeregler

Während die oben genannten Aspekte zu den wichtigsten gehören, sollten Sie auch andere Spezifikationen berücksichtigen, wie unten zu sehen ist

  • Maximaler Stromausgang
  • Nennbatteriespannung
  • PV-Unterbrechungsspannung
  • MPPT-Spannungsbereich (nur für MPPT-Laderegler)
  • Maximale PV-Array-Leistung unter STC
  • effizienz
  • Parameter der Temperaturkompensation
  • Technologie.
  • Betriebstemperaturen
  • Spannungsregelungsstufen
  • Typ des kompatiblen Akkus
  • Größe

Abgesehen von den technischen Spezifikationen gibt es noch weitere Merkmale, die Sie beachten sollten:

  • Art des Bildschirms und der Benutzeroberfläche
  • Zusätzliche Schutzfunktionen für die Batterien und die Last
  • Fernbedienung
  • Garantie

Fazit

Der Solarladeregler ist eine der wichtigsten Komponenten für batteriebasierte und netzunabhängige Solarsysteme. Dieses Gerät schützt Ihre Batterien, Sonnenkollektoren und steuert viele Aspekte des Systems. Berücksichtigen Sie bei der Installation eines Solarladereglers immer zwischen PWM und MPPT, abhängig von der Größe Ihres Systems, Ihrem Budget und den Leistungsverlusten, die Sie für das System erwarten.

Um den besten Solarladeregler für Sie auszuwählen, vergleichen Sie jede Option mit den Aspekten und Tipps im letzten Abschnitt des Artikels. Dieser Abschnitt hilft Ihnen bei der Auswahl eines Solarladereglers, der sich perfekt an Ihre Bedürfnisse anpasst, Ihnen die beste Leistung zeigt und die Lebensdauer Ihrer Batterien verlängert.

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