Solar Laderegler

Die primäre Aufgabe eines Solar Laderegler ist es, den vom Solargenerator kommenden Strom kontrolliert an den Solarakku weiterzuleiten, diesen zu Laden und den Ladezustand zu überwachen.
Solange der Solarakku noch nicht voll ist möchte man die von den Solarpanelen erzeugte Energie möglichst verlustfrei im Akku speichern. Deshalb würde die Laderegelung in diesem Fall komplett durchschalten und mit dem maximalen Modulstrom laden. Bei einem vollen Akku muß der Ladestrom begrenzt werden. Einfache Shunt-Laderegler unterbrechen dann einfach die Verbindung vom Solargenerator zur Batterie und schliessen das Solarmodul kurz. Bei hochwertigeren Modellen wird der Ladestrom durch eine Pulsweitenmodulation (PWM) geregelt. Bei der PWM wird der Strom mit einer hohen Frequenz in einzelne Pulse zerhackt. Das Verhältnis zwischen Ein- und Ausschaltdauer ist die Pulsweite die dann den effektiven Ladestrom bestimmt. Dadurch kann eine mehrsufige Batterieladung mit Erhaltungsladung realisiert werden.

Bei größeren Anlagen oder einer höheren Spannungsdifferenz zwischen Modul- und Ladespannung (Winterbetrieb) sind PPT bzw. MPP Laderegler von Vorteil. Ein normaler Laderegler kann den Solarakku maximal mit dem Strom laden, den das PV-Modul bei der Ladespannung liefern kann. Die maximale Leistung bringen PV-Module aber bei einer höheren Spannung. Ein PPT bzw. MPP Laderegler transformiert den Strom des Moduls im idealen Arbeitspunkt auf die benötigte Ladespannung und kann so den Ladestrom bis zu 30% erhöhen.

Batterietypen:

Wegen der unterschiedlichen Ladeschlussspannungen von Blei-Säure und Blei-Gel Batterien kann man am Laderegler über Steckbrücken oder Schalter den angeschlossenen Batterietyp einstellen. Da die richtige Ladeschlussspannung auch von der Umgebungstemperatur abhängt haben manche Regler einen Fühler zur Temperaturkompensation.

Tiefentladeschutz:

Bei einfachen Solar-Inselanlagen wird die elektrische Energie direkt am Akku entnommen. Bei Ladereglern mit Tiefentladeschutz wird die Energie nicht direkt am Akku sondern über den Laderegler entnommen. Dieser Überwacht die Akkuspannung, gibt Alarmsignale und trennt die Verbraucher vom Akku bevor dieser tiefentladen wird.

Akku-Ladezustands Anzeige:

Eine echte Akku-Ladezustands Anzeige zu relisieren ist schwierig. Über die Akkuspannung und den Entladestrom kann aber der ungefähre Ladezustand des Akkus abgeschätzt werden. Viele Laderegler besitzen LED's oder ein Display das Aussagen über den Ladezustand gibt.

2 Batteriekreise:

Bei einem vollen Akku würde Energie von den Solarpanelen nicht mehr genutzt werden können. Bei Reglern mit einem 2. Batterieanschluß wird die Energie dann genutzt um z.B. die Fahrzeugbatterie zu laden.

Fernanzeigen:

Manche Geräte besitzen Anschlüsse für Displays. Diese können dann abgesetzt vom Regler montiert werden und zeigen Spannung, Strom Ladezustand usw. an.

Datenlogger:

Eine sehr interessante Möglichkeit um die richtige Dimensionierung der Solaranlage zu überprüfen sind Datenlogger. Über einen längeren Zeitraum werden Daten wie erzeugte und entnommene Energie gespeichert. Anschließend können die Daten ausgelesen und am PC ausgewertet werden.

Lichtsteuerung:

Für Beleuchtungsaufgaben gibt es Laderegler mit integrierten Lichtsteuerung. Hier kann eine angeschlossene Lampe abhängig von der Tageszeit und Helligkeit geschaltet werden. Die Helligkeit kann dabei einfach über den Solar-Ladestrom ermittelt werden.

PPT bzw. MPP Laderegler:

Normale Shunt-Laderegler können den Solarakku maximal mit dem Strom laden, den das PV-Modul bei der Ladespannung liefern kann. Bei vollem Akku wird der Ladestrom dann reduziert um den Akku vor Überladung zu schützen. Die maximale Leistung bringen PV-Modul aber bei einer höheren Spannung.

Hier ein Beispiel:

Ein PV-Modul mit 36 Zellen liefert 4,71A vei 18,05V, das sind 85W

4,71A x 18,05V = 85W

Durch den Laderegler wird die Spannung auf 14,4V runtergezogen, dabei liefert das Modul dann 4,9A. Die Leistung ist jetzt 70,6W

4,9A x 14,4V = 70,6W

also ca. 17% geringer als im optimalen Arbeitspunkt.

Ein PPT bzw. MPP Laderegler transformiert den Strom des Moduls im idealen Arbeitspunkt auf die benötigte Ladespannung und könnte so, theoretisch, bei 14,4V den Akku mit 5,9A laden

85W / 14,4V = 5,9A

Natürlich geht bei der Umwandlung auch etwas verloren.

Da die Spannung der PV-Module mit zunehmender Erwärmung sinkt, und die Module dann weniger leisten, machen PPT-Laderegler im Sommer nur bei größeren Anlagen Sinn. Anders sieht es im Winter aus. Die Module sind dann gut gekühlt und arbeiten mit der vollen Spannung, so daß mit einem PPT-Laderegler die zur Verfügung stehende Solarleistung besser ausgenutzt werden kann als mit einem herkömmlichen Laderegler.