Beim Aufbau einer Solarstromanlage ist die Auswahl der richtigen Komponenten entscheidend für optimale Leistung und Langlebigkeit. Eine wichtige Komponente ist der Solarladeregler , der den Stromfluss von den Solarmodulen zur Batteriebank regelt. Für Effizienz und Sicherheit ist es von entscheidender Bedeutung, zu wissen, wie der Laderegler für Ihre spezifische Konfiguration dimensioniert werden muss.
Notiz:
Berücksichtigen Sie bei der Bestimmung der Größe Ihres Ladereglers die Größe des Batteriesystems und ob Sie Ihre Solarmodule in Reihe oder parallel schalten möchten. Reihenschaltungen erhöhen die Spannung, während Parallelschaltungen den Strom erhöhen. Abhängig von Ihrer Konfiguration müssen Sie die Strom- und Spannungsspezifikationen des Ladereglers entsprechend anpassen.
Die Auswahl des geeigneten MPPT-Solarladereglers für ein 200-W-Solarpanel erfordert eine gründliche Berücksichtigung verschiedener Faktoren, um Effizienz und Kompatibilität sicherzustellen. Hier sind die wichtigsten Fragen , die Sie vor dem Kauf klären sollten:
Faktor 1 – Wie hoch ist die maximale Leistung des Solarpanels?
Die maximale Leistung eines Solarmoduls, oft als Pmax bezeichnet, stellt die maximale Ausgangsleistung unter idealen Bedingungen (STC) dar. Diese Metrik ist wichtig, um die Kompatibilität mit Solarladereglern sicherzustellen.
Suchen Sie den Pmax-Wert entweder auf dem Etikett auf der Rückseite des Panels oder im Datenblatt . Es muss unbedingt überprüft werden, dass die Gesamtleistungsabgabe des Solarmoduls die maximale PV-Eingangsleistung, die vom gewählten Regler unterstützt wird , nicht überschreitet .
Faktor2 – Wie hoch ist die maximale Spannung des Solarpanels?
Bei der Bewertung des Ladereglers ist es wichtig, die Voc ( Leerlaufspannung ) des Solarmoduls zu berücksichtigen, die seine maximale Ausgangsspannung ohne Last angibt und oft unter STC (Standard Test Conditions) getestet wird.
Es ist wichtig sicherzustellen, dass die maximale Eingangsspannung des Ladereglers (auch als maximale Leerlaufspannung der PV bekannt) die Voc des Solarmoduls übersteigt. Dies garantiert, dass der Laderegler die höchste Ausgangsspannung des Solarmoduls auch bei starker Sonneneinstrahlung sicher verwalten kann.
Notiz:
Darüber hinaus ist es für eine optimale Effizienz und maximale Leistungsabgabe der Solarmodule weiterhin wichtig, die maximale Leistungsspannung (Vmp) des Solarmoduls zu berücksichtigen. Der Betriebsspannungsbereich des Solarladereglers sollte die Vmp des Solarpanels umfassen, um eine effiziente Energieumwandlung bei unterschiedlichen Sonneneinstrahlungsbedingungen und Lastanforderungen zu gewährleisten .
Faktor 3 – Wie viele Ampere erzeugt ein 200-W-Solarpanel?
Bei der Auswahl eines Ladereglers ist neben der Leerlaufspannung ein weiterer wichtiger Parameter des Solarmoduls zu berücksichtigen, nämlich der Isc oder Kurzschlussstrom des Solarmoduls. Der Isc stellt den Strom dar, der aus dem Solarpanel fließt, wenn die Plus- und Minusleitungen unter Standardtestbedingungen kurzgeschlossen werden, und gibt den maximalen Strom an, den das Panel ohne Beschädigung liefern kann .
Es empfiehlt sich, bei der Bestimmung der für die Kompatibilität mit Solarladereglern erforderlichen Stromverarbeitungskapazität eine Sicherheitsmarge einzubeziehen, typischerweise durch Addition von 25 % zum Isc-Wert.
Beispielsweise erzeugt ein PowMr 200-W-Solarmodul mit einer Voc von 25,2 V und einem Isc von 10,28 A bei Hinzurechnung einer Marge von 25 % etwa 12,85 Ampere.
Daher würde ein Solarladeregler mit einem Nennladestrom von 15 A ausreichen, um die Leistung dieses 200-W-Solarmoduls zu bewältigen.
Faktor 4 – Wie lange dauert das Laden einer Batterie mit einem 200-W-Solarpanel?
Wenn das effiziente Laden der Batterie mit der gewünschten Geschwindigkeit das Hauptanliegen ist, wäre die Dimensionierung des Solarladereglers auf der Grundlage der Batteriekapazität und des Nennladestroms angemessener.
Der Nennladestrom einer Batterie bezeichnet den maximal zulässigen Strom , mit dem die Batterie sicher geladen werden kann, ohne dass es zu Schäden kommt. Sie dient als Obergrenze dafür, wie schnell die Batterien geladen werden können. Bei der Auswahl eines Solarladereglers ist unbedingt darauf zu achten, dass dessen maximaler Ladestrom den Nennladestrom der Batterie nicht überschreitet.
Am Beispiel der 12V 100Ah LiFePO4-Batterie und ihrer Fähigkeit, einen maximalen Ladestrom von 50A zu verarbeiten, könnten wir uns für einen PowMr 40A MPPT-Solarladeregler (maximale PV-Leerlaufspannung: 100V & maximale Eingangsleistung: 520W) entscheiden, um die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen .
Um diesen Ladestrom sicherzustellen, muss jedoch die Leistung der Solaranlage erhöht werden. Wie wir bereits festgestellt haben, erzeugt das 200-W-Solarpanel 20,84 A (mit einer Marge von 25 %). Um den 40-A-Ausgang zu erreichen, müssen wir also zwei 200-W-Solarmodule parallel schalten. Bei dieser Konfiguration würde es etwa 2,5 Stunden dauern, den 100-Ah-Akku vollständig aufzuladen (berechnet als 100 Ah/40 A = 2,5 Stunden).
Abschließende Überlegung: Wofür wird das 200-W-Solarpanel betrieben?
Tatsächlich besteht der ultimative Zweck beim Aufbau einer Solaranlage darin, Energie für die Last bereitzustellen. Bei der Auswahl eines Reglers sollte es um die Gesamtleistung der Last gehen. Berechnen Sie zunächst die Lastleistung mit Solarstrom und ermitteln Sie anhand der Dauer der Stromversorgung die benötigte Batteriekapazität. Wählen Sie abschließend passende Solarmodule aus und entwerfen Sie ein Solarpanel-Array basierend auf Batteriespannung, Batterieladestrom und den vier oben genannten Überlegungen .
Als allgemeine Faustregel gilt, dass ein 200-W-Solarpanel verschiedene kleine bis mittelgroße Elektrogeräte betreiben kann, z. B. LED-Leuchten, Laptops und Flachbildfernseher. Zunächst gilt es, die Batterie so zu dimensionieren, dass sie ideal auf den Energiebedarf und die Nutzungsmuster des Systems abgestimmt ist, um einen effizienten Betrieb und eine ausreichende Notstromversorgung sicherzustellen.
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Um Ihnen dabei zu helfen, einige grundlegende Vorstellungen zu entwickeln und zu verstehen, wie viel Strom Sie speichern müssen, erstellen wir eine Liste dieser Geräte und ihrer gemeinsamen Nennleistung und Laufzeit:
| Gerät | Anzahl der Verkaufsstellen | Nennleistung / Maximalleistung | Nutzungsdauer an einem Tag | Energieverbrauch pro Gerätetyp |
|---|---|---|---|---|
| LED Lichter | 3 | 6 Watt | 4 Stunden | 72 Wattstunden |
| Flachbildfernseher | 1 | 50 Watt | 2 Stunden | 100 Wattstunden |
| Laptop | 1 | 45 Watt | 3 Stunden | 135 Wattstunden |
| Kühlschrank | 1 | 150 Watt | 4 Stunden | 600 Wattstunden |
| Gesamtenergieverbrauch | / | / | / | 907 Wattstunden |
Durch diese Energiebedarfsberechnung haben wir ermittelt, dass unsere Batterien mindestens 907 Wh Wattstunden Solarstrom speichern müssen. Um unerwartete Nutzungsspitzen auszugleichen, sollte dieser Wert mit 1,5 multipliziert werden. Folglich wäre die ideale Batteriegröße etwa 1360,5 Wattstunden. Rechnet man dies in Amperestunden (Ah) um, ergibt sich unter Berücksichtigung einer erforderlichen Batteriespannung von 12 Volt etwa 113,4 Ah. Daher wäre eine Batterie im Bereich von 100 Ah bis 120 Ah geeignet.
Nachdem Sie nun die erforderliche Batteriekapazität kennen, können Sie die Größe der Photovoltaikanlage anhand der Batteriespannung, des Ladestroms und der zuvor genannten vier entscheidenden Faktoren anpassen.
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