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Solarladeregler: Funktion und Arten von Ladereglern

Solarladeregler: Funktion und Arten von Ladereglern

Ein Solarladeregler ist ein Gerät, das die Spannung und den elektrischen Strom steuert, die Solarmodule an eine Batterie liefern. Laderegler prüfen den Ladezustand der Batterie, um den Ladevorgang und die Lebensdauer des Geräts zu optimieren

Ein Solarladeregler ist speziell für eine Photovoltaikanlage konzipiert.

Der Laderegler kann als separates Gerät (z. B. eine elektronische Einheit in einer Windkraftanlage oder einer Photovoltaikanlage) oder als Mikroschaltung zur Integration in eine Batterie oder ein Ladegerät geliefert werden.

Solarmodule sind so ausgelegt, dass sie eine höhere Spannung abgeben können als die Ladeschlussspannung der Batterien. Dadurch wird sichergestellt, dass die Solarmodule die Batterie immer laden können, auch wenn die Temperatur der Batteriezellen hoch ist und die erzeugte Spannung abnimmt.

Wozu dient ein Laderegler?

Laderegler erfüllen folgende Funktionen:

  • Sie prüfen den Ladezustand der Batterie.

  • Sie optimieren den Ladevorgang, indem sie die Geschwindigkeit beim Be- und Entladen begrenzen.

  • Sie verlängern die Lebensdauer des Geräts.

  • Sie schützen die Batteriebank vor möglichen Überlastungen.

  • Liefern Sie einen Strom, der größer als der Selbstentladestrom, aber kleiner als der maximale Ladestrom ist, um eine Zerstörung des Akkus zu vermeiden.

  • Ausgleich von Energieflussdifferenzen bei zeitgleicher Energieversorgung des Verbrauchers mit Batterieladung.

  • Temperaturmessung (mittels Temperatursensor) zur Notabschaltung bei Kaltlast oder bei Überhitzung.

  • Druckmessung zur Notabschaltung der Last bei Gasaustritt.

Warum sollte die Batterieüberspannung kontrolliert werden?

Diese Überspannung hat zwei Nachteile:

  • Einerseits geht ein kleiner Teil der maximalen theoretischen Energie verloren, die das Photovoltaikmodul liefern kann (10 %), die erhalten würde, wenn es mit Spannungen arbeiten würde, die etwas höher sind als die von der Batterie vorgegebenen.

  • Wenn die Batterie andererseits ihren vollen Ladezustand erreicht, erreicht sie nicht ihr maximales Potenzial, das das Solarpanel theoretisch abgeben kann, und das Solarpanel wird weiterhin versuchen, Energie in die Batteriepole einzuspeisen, was zu einer Überlastung führen wird kann die Batterie beschädigen Batterie, die sie beschädigen kann.

Solarladeregler: Funktion und Arten von LadereglernDiese letzte Unannehmlichkeit kann manuell gelöst werden: Trennen der Batterie, wenn eine volle Ladung erkannt wird, aber offensichtlich ist dies nicht die zuverlässigste oder praktischste Methode.

Parameter eines Solarladereglers

Die Parameter, die einen Regler definieren, sind:

  • Maximal zulässige Spannung oder maximale Regelspannung: Dies ist der Wert der maximalen Nennspannung, die der Regler an die Batterie anlegen kann.

  • Oberes Hystereseintervall: Dies ist die Differenz zwischen der maximalen Regelspannung und der Spannung, bei der der Regler den Durchgang des gesamten von den Solarmodulen erzeugten Stroms zulässt. Bei einem mittleren Spannungswert lässt der Regler einen Bruchteil des von den Photovoltaikmodulen erzeugten Stroms passieren, der umso kleiner ist, je näher die Spannung der Batterieklemmen am maximalen Regelwert liegt.

  • Abschaltspannung: Spannung, bei der die Verbraucher automatisch getrennt werden, um eine Überladung der Batterie zu vermeiden.

  • Unteres Hystereseintervall: Dies ist die Differenz zwischen der Abschaltspannung und der Spannung, bei der die Lasten wieder an die Batterie angeschlossen werden dürfen.

Übliche Merkmale von Ladereglern

Die folgenden Parameter definieren die häufigsten Merkmale von Ladereglern, die in autonomen Photovoltaik-Solaranlagen verwendet werden:

  • Akku-Überlastschutz (high cut-off): Dies ist die Grundfunktion des Reglers. Es verhindert, dass sich die Batterie aufheizt, Wasser aus dem Elektrolyten verliert und die Platten oxidieren.

  • Alarm bei niedrigem Batteriestand: Ton-/Lichtanzeigen, die anzeigen, dass die Batterie ausreichend entladen ist. Von diesem Moment an kann der Benutzer den Verbrauch mäßigen, wodurch eine schädliche und übermäßige Entladung des Akkus verhindert wird.

  • Tiefentladung (Low Battery Cut Off): Diese Funktion bewirkt, dass der Regler die Stromzufuhr zu den Verbrauchern unterbricht, wenn der Ladezustand des Akkus zu niedrig ist und somit die Gefahr einer Tiefentladung besteht, was dazu führen würde Sulfatierungsprobleme.

  • Schutz gegen Kurzschluss: Diese Funktion ermöglicht es, den Regler sowie den Ausgang des Akkumulators durch eine Sicherung vor hohen Strömen im Falle eines Kurzschlusses in einem der Verbraucherkreise der Anlage zu schützen.

  • Visualisierung der Funktionen: Die meisten Regler verfügen über ein visuelles System, das es ermöglicht, Informationen über den Status der Installation zu erhalten, einfach mit einigen Anzeigen, die angeben, dass die Paneele Strom liefern, ob die Batterie geladen oder entladen ist, oder genauer gesagt durch Anzeigen des aktuellen Ladezustands , Batteriespannung...

Arten von Solarladereglern

Es gibt zwei Arten von Solarladereglern: 

PWM-Solarladeregler

PWM-Regler modulieren den Strom durch Pulse. Es unterbricht den Stromfluss zwischen den Photovoltaikmodulen und den Batterien erst, wenn diese vollständig geladen sind.

Diese Art von Batterieregler muss mit der gleichen Nennspannung zwischen den Solarmodulen und den Batterien arbeiten. Dazu arbeiten die Solarpanels nicht immer mit maximaler Leistung, weshalb die Leistung der Photovoltaikanlage abnimmt, da ein Teil der erzeugten Energie verloren geht. Im Gegenteil, sie sind billiger.

Es gibt PWM-Controller, die für Spannungen von 12 V, 24 V und 48 V ausgelegt sind.

MPPT-Solarladeregler

MPPT-Regler (Maximum Power Point Tracking) sind so konzipiert, dass sie die maximale Produktion des Photovoltaikmoduls ausnutzen.

Diese Art von Solarregler passt diese Spannung effizient an die von der Batterie benötigte Spannung an, gewinnt an Intensität und bewahrt die Gesamtleistung der Produktion.

Diese Option ist teurer als PWM-Regler, aber die bessere Kapazität, die elektrische Produktion der Solarzellen zu nutzen, gleicht die zusätzlichen Kosten aus.

Der MPPT-Solarregler enthält einen DC-DC-Transformator und einen Maximum-Power-Point-Regler. Der DC-DC-Transformator wandelt Hochspannungs-Gleichstrom während des Batterieladens in Niederspannungs-Gleichstrom um.

Sicherheitssysteme

Der Laderegler hat die Aufgabe, den von der Batterie aufgenommenen Strom so zu regulieren, dass sie niemals gefährlich überladen wird. Aus diesem Grund erfasst und misst es ständig Batteriespannung und Ladezustand.

Wenn diese Parameter einen bestimmten Wert erreichen, wirkt es auf zwei mögliche Arten:

  • Unterbrechen Sie den Stromfluss zur Batterie

  • Lassen Sie nur einen Teil passieren, um ihn in einem voll aufgeladenen Zustand zu halten, ohne ihn zu überschreiten.

Dieser Mindeststrom wird Erhaltungsstrom genannt und tritt auf, wenn die Batterie vollständig aufgeladen ist und gerade genug Energie erhält, um sie in diesem Zustand zu halten.

Was ist eine Sperrdiode?

Ein besonders wichtiges Element, das viele Regler enthalten, ist eine Sperrdiode.

Die Sperrdiode lässt Strom von den Batterieplatten nur in eine Richtung fließen und nicht in die andere Richtung. Diese Diode ist notwendig, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist und die Batteriespannung höher ist als die der Photovoltaikmodule, wodurch verhindert wird, dass die Batterie durch die Photovoltaikmodule entladen wird.

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Veröffentlichungsdatum: 8. April 2016
Letzte Überarbeitung: 16. Juli 2022