Vollständiger Leitfaden zur Auswahl von Solarladereglern – Typ und Größe

how to choose solar charge controller

Im Bereich der Solarenergie ist der Solarladeregler ein wichtiges Gerät. Es sorgt für einen effizienten Energiefluss zwischen Panels und Batterien und schützt diese vor Schäden.

Das Thema dieses Beitrags ist die Reglerauswahl und beginnt mit der Art des Solarladereglers und Controller-Größe Spezifikationen.

 

 

Was sind Solarladeregler?

Im Bereich elektrischer Systeme spielen Regler eine entscheidende Rolle bei der Spannungsregelung. Wenn es jedoch um Solarstromanlagen geht, steht ein bestimmtes Gerät im Mittelpunkt – der Solarladeregler .

Ein Solarregler ist ein wichtiges automatisiertes Gerät in Solarstromanlagen. Der Solarladeregler ist das Herzstück von Solarstromanlagen und erfüllt zwei Hauptfunktionen .

Erstens erleichtert es den reibungslosen Energiefluss von den Solarmodulen zu den Batterien während des Ladevorgangs. Zweitens reguliert es die Entladung der Batterien zum Wechselrichter, wenn Strom benötigt wird.

 

Wie funktioniert ein Solarladeregler?

Um den Energiefluss zwischen Solarmodulen und Batterien zu steuern, übernehmen Solarladeregler die folgenden Hauptaufgaben, um den effizienten und sicheren Betrieb der gesamten Photovoltaikanlage zu gewährleisten.

 

Kontrollieren Sie die Ladephasen der Batterie

Der Laderegler verwaltet das Laden der Batterie in verschiedenen Phasen wie Massen-, Absorptions- und Erhaltungsladung.

  • Massenladung
    Bietet maximalen Strom, bis die Batterie einen bestimmten Spannungsschwellenwert erreicht.
  • Absorptionsladung
    Hält die Spannung konstant und reduziert gleichzeitig den Strom, um die volle Ladekapazität zu erreichen.
  • Erhaltungsladung
    Bietet eine niedrige, kontinuierliche Ladung, um die Batteriekapazität ohne Überladung auf 100 % zu halten.

 

Batterieausgleich

Der Batterieausgleich ist eine regelmäßige Wartungsphase, die die Ladung einzelner Zellen innerhalb einer Batteriebank ausgleicht . Es trägt dazu bei, eine konstante Leistung aller Zellen aufrechtzuerhalten, Kapazitätsungleichgewichte zu verhindern und die Batterielebensdauer zu verlängern.

 

Batterieschutz

Durch die Kombination von Spannungsregelung und Stromregelung behält der Laderegler eine präzise Kontrolle über den Ladevorgang und schützt die Batterien vor verschiedenen potenziellen Problemen . Es enthält:

  • Überladeschutz
    Verhindert Batterieschäden durch Steuerung des Ladevorgangs, um ein Überschreiten sicherer Spannungsgrenzen während des Ladevorgangs zu vermeiden.
  • Überentladungsschutz
    Bewahrt den Zustand der Batterie, indem die Stromversorgung unterbrochen wird, wenn die Spannung auf ein kritisches Niveau abfällt, und verhindert so eine Tiefentladung.
  • Kurzschlussschutz
    Schützt Batterien durch sofortiges Abschalten des Stromkreises im Falle eines Kurzschlussereignisses.
  • Verpolungsschutz
    Verhindert Schäden an Batterien, indem der Stromfluss blockiert wird, wenn die Batteriepole in der falschen Richtung angeschlossen werden.
  • Niederspannungstrennung
    Die LVD-Funktion schaltet Gleichstromlasten ab, wenn die Batteriespannung auf einen bestimmten Wert absinkt, und verhindert so eine Tiefentladung, die die Batterien beschädigen kann.
  • Überspannungschutz
    Der Überlastschutz schützt den Laderegler und die Systemkomponenten vor übermäßigem Strom. Es erkennt und verwaltet hohe Ströme und verhindert Schäden und potenzielle Gefahren durch Überlastbedingungen.
  • Temperaturkompensation
    Einige Laderegler verfügen über Temperatursensoren, um die Ladespannung an die Temperatur der Batterie anzupassen. Diese Funktion optimiert den Ladevorgang und schützt die Batterien zusätzlich vor Schäden durch Temperaturschwankungen.

 

Welche Art von Solarladeregler soll verwendet werden?

PWM-Solarladeregler

PWM-Solarladeregler nutzen eine schnelle Ausgangsumschaltung , um die durchschnittliche Ausgangsspannung effektiv zu regeln. Durch Anpassen der Impulsbreite (Arbeitszyklus) kann die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom fein abgestimmt werden, was eine zuverlässige und effiziente Steuerung gewährleistet.

Während des Batterieladens passen die PWM-Controller die Wellenform an die spezifischen Anforderungen der Batterie an und ermöglichen so eine optimierte Ladung basierend auf ihrem aktuellen Zustand.

Bei Erreichen der Vollladung schalten die PWM-Controller in einen Erhaltungszustand (Erhaltungsladung) und sorgen so für einen gleichmäßigen, kleinen Stromfluss, um den Akku in seinem vollständig geladenen Zustand zu halten.

Die Spannungs- und Stromabgabe von Solarmodulen schwankt jedoch aufgrund äußerer Faktoren wie der Lichtintensität ständig . Dadurch ist beim Einsatz eines PWM-Solarladereglers ein gewisser Abfall unvermeidbar.

Änderung des Sonnenwinkels während eines Tages

Daher wird der MPPT-Algorithmus (Maximum Power Point Tracking) auf Solarladesysteme angewendet, um die Energienutzungseffizienz zu verbessern.

 

MPPT-Solarladeregler

In einer Photovoltaik-Solaranlage hat jedes Photovoltaikmodul einen Arbeitspunkt , der durch seine angeschlossene Last bestimmt wird. Da sich die auf das Modul einfallende Einstrahlung ändert , variiert auch der Arbeitspunkt im Tagesverlauf bei konstanter Belastung.

MPPT-Solarregler (Maximum Power Point Tracking) können die Spannung und den Strom der Solarmodule in Echtzeit erfassen und kontinuierlich die aktuelle Leistungsabgabe (P=U*I) berechnen.

Durch den Vergleich der aktuellen Leistung mit früheren Werten kann der MPPT-Solarladeregler feststellen, ob der aktuelle Arbeitspunkt über oder unter dem maximalen Leistungspunkt liegt. Anschließend passt es die Ausgangsspannung entsprechend an, wodurch der Arbeitspunkt näher an den Punkt maximaler Leistung gebracht wird, wodurch die maximal verfügbare Leistung aus der Photovoltaikanlage entnommen und an die Last abgegeben wird.

Maximum Power Point Tracking und PV-Modul-Arbeitspunkt

 

Welcher ist der beste Solarladeregler für Ihre Solaranlage?

Wegbringen

Anhand der unterschiedlichen Funktionsprinzipien dieser beiden Controller lässt sich der Hauptunterschied zwischen ihnen leicht erkennen:

Im Vergleich zu PWM-Controllern haben MPPT-Controller eine deutlich höhere Eingangsspannung als die Batteriebänke, die sie laden. Dies liegt daran, dass MPPT-Controller über die einzigartige Fähigkeit verfügen, die Spannung herabzusetzen, um sie an die Spannung der Batteriebank anzupassen, und dann den Strom zu erhöhen, um etwaige Leistungsverluste auszugleichen.

Die unterschiedlichen Funktionsprinzipien von PWM-Reglern und MPPT-Reglern führen zu spezifischen Anwendungsgebieten für jeden Typ.

Wenn Sie sich in den folgenden Situationen befinden, wäre ein PWM-Solarregler die bessere Wahl:

  • Kleine Solarenergiesysteme , z. B. der Einbau von Blei-Säure-Batterien in ein Wohnmobil, bei denen die Spannung des Solarpanels eng mit der Batteriespannung übereinstimmt.
  • Wenn die Ladeeffizienz nicht im Vordergrund steht, beispielsweise die Aufrechterhaltung der Ladung von Schiffsbatterien.
  • Kostensparende Installationen , da PWM-Controller im Allgemeinen budgetfreundlicher sind.

 

Andererseits eignen sich MPPT-Solarregler besser für die folgenden Szenarien:

  • Regionen mit wechselndem Wetter oder rauen Umgebungen , da sie sich an die sich ändernde Leistung von Solarmodulen anpassen und die Energiegewinnung im Laufe des Tages optimieren können.
  • Solar-Photovoltaikanlagen mit einer höheren Spannung als die Batteriebank, die ein sicheres Laden und Entladen gewährleisten.
  • Wenn es darum geht , die Energieeffizienz und den Ertrag aus Kostengründen zu maximieren , beispielsweise bei Gewerbe- und Industrieprojekten oder Solaranlagen für Privathaushalte mit Batteriespeicher. MPPT-Regler haben im Vergleich zu PWM-Reglern eine höhere Umwandlungsrate für Solarmodule und können mindestens 30 % mehr Strom aufnehmen.

 

So dimensionieren Sie einen Laderegler für meine Solaranlage

Auf die Frage, welche Solarladereglergröße für 200/300/400/600/800/1000-W-Solarmodule geeignet ist, gibt es keine einheitliche Antwort .

Bei der Auswahl eines Solarreglers sind vier wichtige Punkte zu beachten:

  • Kompatible Batterietypen und Batteriespannung.
  • Maximale Eingangsleistung der Solarmodule.
  • Maximale Eingangsspannung der Solarmodule.
  • Maximaler Ladestrom der Batterie.

 

Notiz:

Beide Solarladeregler in den Beispielen unten sind mit allen Batterietypen kompatibel. Beim Kauf eines Reglers ist es jedoch dennoch notwendig, die Spezifikationen und das Handbuch des Solarladereglers zu prüfen, um festzustellen, ob er mit Ihrem Batterietyp kompatibel ist .

 

Dimensionierung des MPPT-Solarladereglers

Am Beispiel des PowMr POW-M60-PRO MMPT-Controllers :

So dimensionieren Sie den MPPT-Solarladeregler gemäß seinen Spezifikationen

Kernpunkt 1.

Dieser 60-A-MPPT-Solarladeregler kann Batteriespannungssysteme mit 12 V/24 V/36 V/48 V automatisch erkennen und ist somit mit allen vier Spannungsoptionen kompatibel.

Kernpunkt 2.

Gemäß der obigen Spezifikationstabelle darf die maximale Eingangsspannung von Solarmodulen 160 V DC nicht überschreiten , was bedeutet, dass die Leerlaufspannung der in Reihe geschalteten Solarmodule 160 V oder weniger betragen sollte.

Kernpunkt 3.

In einem 48-V-System beträgt die maximale Eingangsleistung der Solarmodule 2800 W. Die Gesamtleistung des an den Controller angeschlossenen Solarpanel-Arrays sollte 2800 W nicht überschreiten, da dies zu Schäden am Controller führen kann.

Kernpunkt 4.

Um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten, sollte der Nennladestrom des Controllers den maximal zulässigen Ladestrom des Akkus nicht überschreiten . Da der POW-M60-PRO einen Nennbatteriestrom von 60 A hat, muss die angeschlossene Batterie einen maximalen Ladestrom von mindestens 60 A oder mehr haben.

Beispielsweise kann der 48-V-100-Ah-Lithium-Akku von PowMr einen maximalen Dauerladestrom von 100 A verarbeiten, was ihn zu einer kompatiblen Wahl für die Verwendung mit dem POW-M60-PRO-Controller macht.

 

Dimensionierung des PWM-Solarladereglers

So dimensionieren Sie den PWM-Solarladeregler gemäß seinen Spezifikationen

Am Beispiel des PowMr Pstar 30A PWM-Controllers :

Kernpunkt 1.

Dieser PWM-Controller ist für den Betrieb mit 12-V-/24-V-/36-V-/48-V-Batteriesystemen konzipiert und erkennt automatisch die entsprechende Spannung.

Kernpunkt 2.

Die maximale Eingangsspannung für Solarmodule beträgt 100 V DC, wodurch sichergestellt wird, dass die Leerlaufspannung der angeschlossenen Solarmodule unter 100 V bleibt.

Kernpunkt 3.

Bei 12-V-Batteriesystemen sollte die maximale Eingangsleistung für Solarmodule 360 ​​W nicht überschreiten . Es ist unbedingt erforderlich, diesen Grenzwert nicht zu überschreiten, um Schäden am Controller zu vermeiden.

Kernpunkt 4.

Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Ausgangsstrom des Controllers den maximal zulässigen Ladestrom der Batterie nicht überschreitet . Der PowMr Pstar 30A hat einen Nennbatteriestrom von 30 A. Wenn der maximale Dauerladestrom der Batterien im System 20 A beträgt, kann es erforderlich sein , zwei Batterien mit dieser Spezifikation parallel zu schalten , um den Controller unterzubringen.

 

Solarladeregler Kaufberatung Video


FAQs zur Auswahl eines Solarladereglers

Kann ich zwei Solarladeregler verkabeln?

In Situationen, in denen zwei oder mehr Solarpanel-Arrays vorhanden sind und die Photovoltaik- Ausgangsleistung die Kapazität eines einzelnen Ladereglers übersteigt , kann die Verwendung von zwei oder mehr Ladereglern mit einer Batteriebank eine praktische Lösung darstellen. Dieser Ansatz ist besonders effektiv bei MPPT-Ladereglern, da verschiedene Arrays unterschiedliche maximale Leistungspunkte haben können, was eine optimale Leistungsabgabe ermöglicht.

Um eine gleichmäßige Spannungs- und Stromverteilung über alle Batterien hinweg zu gewährleisten, ist es jedoch unbedingt erforderlich , die Laderegler parallel zu schalten . Dieser Ausgleich von Spannung und Widerstand innerhalb der Batteriebank trägt dazu bei, Überladung und mögliche Schäden an der Batterie zu vermeiden.

Stellen Sie zur Wahrung der Systemkompatibilität und -sicherheit sicher, dass die Gesamtkapazität der Laderegler die maximale Ladekapazität der Batteriebank nicht überschreitet. Für eine reibungslosere Integration empfiehlt es sich, beim Einsatz mehrerer Einheiten den gleichen Solarladereglertyp zu verwenden.

 

Benötige ich immer einen Solarladeregler?

Nicht immer, aber in der Regel geben Solarmodule mehr als ihre Nennspannung ab. Nur die kleinsten Panels, wie 1- oder 5-Watt-Erhaltungsladegeräte , können ohne Controller funktionieren.

Solarmodule sind für STC (Standardtestbedingungen) ausgelegt, zu denen eine Zelltemperatur von 25 °C und eine einfallende Sonneneinstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter gehören. In realen Situationen kommt es jedoch zu Spannungsschwankungen über und unter ihrer Nennspannung. Solarladeregler sind für die Bewältigung höherer Spannungsausgänge und die Gewährleistung der Systemsicherheit unerlässlich.

 

Was passiert mit einem überdimensionierten Solarladeregler?

Der Einsatz eines überdimensionierten Solarladereglers kann sowohl Vor- als auch Nachteile haben. Positiv ist, dass ein überdimensionierter Regler einen höheren Stromfluss ermöglicht, was von Vorteil sein kann, wenn Sie planen , Ihre Solaranlage in Zukunft zu erweitern . Dies kann auch zu einem geringeren Spannungsabfall und einer verbesserten Systemeffizienz führen.

Zu den Nachteilen gehören jedoch höhere Kosten und eine potenzielle Ineffizienz bei geringeren Solarmodulkapazitäten . Darüber hinaus arbeitet ein überdimensionierter Controller möglicherweise nicht mit seinem optimalen Wirkungsgrad, was zu Energieverschwendung führt. Daher ist es wichtig, die Anforderungen Ihres Systems sorgfältig zu prüfen und die Vor- und Nachteile abzuwägen, bevor Sie sich für einen Solarladeregler entscheiden.

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