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MPPT Laderegler

Ein Laderegler ist in Photovoltaiksystemen mit Batteriespeichern unerlässlich, da er den Ladevorgang steuert und die Batterien vor Überladung oder Tiefentladung schützt. Es gibt zwei Haupttypen von Ladereglern: PWM und MPPT. PWM (Pulsweitenmodulation): Diese Laderegler sind einfacher aufgebaut und kostengünstiger. Sie eignen sich gut für kleinere Anlagen, bei denen die Spannung der Solarmodule ähnlich der Batteriespannung ist. PWM-Laderegler schalten einfach die Verbindung zwischen Solarmodul und Batterie ein und aus, um den Ladestrom zu regeln. MPPT (Maximum Power Point Tracking): MPPT-Laderegler sind technologisch fortschrittlicher und können die Leistung der Solarmodule optimieren, indem sie den Punkt maximaler Leistung (MPP) finden. Sie sind effizienter als PWM-Laderegler, insbesondere bei größeren Anlagen oder schwankenden Umgebungsbedingungen, und können den Ertrag der Anlage deutlich steigern. Die Wahl des richtigen Ladereglers hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Größe der Photovoltaikanlage, der Spannung und dem Strom der Solarmodule, dem Batterietyp und der Batteriekapazität sowie den Kosten und dem gewünschten Wirkungsgrad. Bei netzgekoppelten Anlagen ohne Batteriespeicher wird kein Laderegler benötigt, da der Wechselrichter die Leistungsregelung übernimmt. Für die Dimensionierung eines MPPT-Ladereglers ist es wichtig, die Leistung der Solarmodule und die Batteriespannung zu kennen. Mit Hilfe einer Formel kann der benötigte Ladestrom berechnet werden. Generell sollte der Laderegler etwas überdimensioniert werden, um mögliche Berechnungsfehler und Unterdimensionierung zu vermeiden. MPPT-Laderegler sind besonders für Anlagen zu empfehlen, die eine optimale Nutzung der Solarenergie und eine Maximierung der Erträge anstreben. Bei der Installation und Auswahl ist es ratsam, sich von einem Fachmann beraten zu lassen, um die bestmögliche Kompatibilität und Leistung zu gewährleisten.
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    Ein Laderegler ist ein unverzichtbares Bauteil zur Beladung eines Akkumulators sowie für die elektrische Sicherheit, wie sie etwa in einer Inselanlage oder einem Nachtspeicher vorhanden sind. Der Laderegler soll zum einen ein Über- oder Tiefentladen des Akkus verhindern und den Ladestrom an den Ladezustand des Akkus anpassen und bei Bedarf drosseln.

    MPPT-Solarladeregler berechnen

    Formel zur Berechnung des benötigten Solarladereglers:
    (Ladestrom der Batterie) = (Leistung des Solarpanels) / (Spannung der Batterie)

    Solarladeregler Berechnung

    Bitte beachten Sie, dass alle gemachten Angaben ohne Gewähr sind.


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    Funktionsweise

    Innerhalb einer Solaranlage sind Laderegler als technische Geräte zwischen den Solarmodulen und der zu beladenden Batterie geschalten. Je nach Sonneneinstrahlungsintensität variiert der Fluss von elektrischem Strom und muss dann in einen kontinuierlichen Fluss umgewandelt werden. Gleichzeitig ist die Entnahme aus dem Speicher ständig unterschiedlich und muss miteinbezogen werden. Weiterhin wird durch den solar Laderegler sichergestellt, dass die Grenzspannungen eingehalten werden.

    Neben diesen essenziellen Hauptaufgaben können elektrische Kennwerte abgelesen werden. Größen wie Ladezustand, Ladestrom, Laststrom, die Akkuspannung und den Betriebszustand sind hier zu nennen. Durch akustische Warnsignale können Stör- und Fehlermeldungen ausgegeben werden, damit man einen Fehler schnell bemerkt und beheben kann

    Typen

    Verschiedene Batterien und Akkus benötigen unterschiedliche Ladeverfahren. In älteren Geräten wird das Verfahren elektromechanisch erzeugt, neuerdings, wie auch in den meisten solar Laderegler oder auch solar charge controller, durch Leistungselektronik umgesetzt. In dem Konzept der Leistungselektronik wird in folgende Bauweisen unterschieden.

    Serienregler

    In Serienreglern wird der eingehende Strom durch ein Relais oder eines Trafos unterbrochen, wenn die Ladeschlussspannung erreicht wurde. Fällt nun der Batterieladestand unter die Grenzspannung, wird erneut der Stromfluss durch das jeweilige Bauteil wieder freigegeben.
    So wird eine Überladung verhindert und es kommt zu einer längeren Akkulebenszeit, da nicht dauerhaft Energie durch die Batterie läuft. Wenn der Stromkreis geöffnet wird, befinden sich die einzelnen Solarzellen und ihre Module im Leerlauf.

    Shuntregler

    Ein sogenannter Shuntregler ist in der Bau- und Funktionsweise der einfachste aber auch unwirtschaftlichste der Spannungsregler.
    Das Prinzip des Reglers beruht darin, die eingehende Spannung so zu drosseln, damit die Batterie mit dem richtigen Ladestrom belastet wird. Dies wird durch einen internen Widerstand erreicht, welcher entweder erhöht oder verringert wird.

    MPP-Regler

    Der MPP-Regler, kurz für Maximum Power Point Regelverfahren, beruht auf einem weitaus aufwändigerem technischem Konzept. Hierbei ermittelt der Regler automatisch die optimale Leistungsausbeute aus den angeschlossenen Solarmodulen. Weiterhin wird dann der Spannungsüberschuss zwischen den Modulen und der Batterie auf einen höheren Batterie-Ladestrom um transformiert. Diese beiden Vorgänge werden pro Sekunde mehrfach durchgeführt, um stets die optimale Anpassung der Solarmodule an die Batterie sowie die bestmögliche Leistungsausnutzung zu garantieren. Durch dieses Verfahren kann die Ladestromzunahme gegenüber herkömmlichen Reglern um etwa 10 bis zu 30 % erhöht werden.

    Dimensionierung

    Damit der Laderegler für die eigene Solaranlage richtig dimensioniert werden kann, muss die eingehende Stromstärke berechnet werden. Hierzu wird die maximal mögliche Anlagenleistung sowie die Spannung der Batterie benötigt. Als maximal mögliche Anlagenleistung wird die Leistung, auf welche vom Hersteller eine Leistungsgarantie gewährt wird, genommen. Dann wird lediglich diese Leistung durch die Batteriespannung dividiert.
    Um eine Unterdimensionierung sowie mögliche Rechenfehler auszuschließen, sollte der Laderegler immer mindestens zu 10 % überdimensioniert werden. In einem Bereich von 5 bis 30 Ampere sind Laderegler in allen Ausführungen erhältlich.

    Häufig gestellte Fragen zum Thema Laderegler

    Was ist ein Laderegler und welche Funktion hat er in einer Photovoltaikanlage?

    Ein Laderegler ist ein elektronisches Gerät, das in Photovoltaikanlagen eingesetzt wird, um den Ladevorgang von Batterien zu steuern. Er verhindert, dass die Batterien überladen oder tiefentladen werden, indem er den Stromfluss zwischen den Solarmodulen und den Batterien regelt. Dadurch wird die Lebensdauer der Batterien verlängert und die Effizienz der gesamten Photovoltaikanlage verbessert.

    Welche Arten von Ladereglern gibt es?

    Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Ladereglern: PWM (Pulsweitenmodulation) und MPPT (Maximum Power Point Tracking).

    1. PWM-Laderegler: Diese Art von Laderegler ist einfacher und kostengünstiger. Sie regeln den Stromfluss, indem sie die Verbindung zwischen Solarmodul und Batterie ein- und ausschalten. PWM-Laderegler sind für kleinere Photovoltaikanlagen geeignet, bei denen die Spannung der Solarmodule der Batteriespannung nahekommt.
    2. MPPT-Laderegler: MPPT-Laderegler sind komplexer und effizienter als PWM-Laderegler. Sie passen die Eingangsspannung der Solarmodule kontinuierlich an, um den maximalen Leistungspunkt (MPP) zu finden und somit die Leistungsausbeute der Anlage zu optimieren. MPPT-Laderegler eignen sich besonders für größere Photovoltaikanlagen oder bei stark schwankenden Umgebungsbedingungen.

    Wie wähle ich den richtigen Laderegler für meine Photovoltaikanlage aus?

    Bei der Auswahl des richtigen Ladereglers für Ihre Photovoltaikanlage sollten Sie folgende Faktoren berücksichtigen:

    1. Art der Photovoltaikanlage: Für kleinere Anlagen mit geringeren Leistungsanforderungen ist ein PWM-Laderegler ausreichend, während bei größeren Anlagen ein MPPT-Laderegler empfehlenswert ist.
    2. Spannung und Strom der Solarmodule: Überprüfen Sie die technischen Daten Ihrer Solarmodule und stellen Sie sicher, dass der gewählte Laderegler für die Modulspannung und den maximalen Strom geeignet ist.
    3. Batterietyp und -kapazität: Achten Sie darauf, dass der Laderegler mit dem von Ihnen verwendeten Batterietyp (z. B. Blei-Säure, Lithium-Ionen) kompatibel ist und die Batteriekapazität berücksichtigt.
    4. Kosten und Effizienz: Wägen Sie die Kosten und die Effizienz des Ladereglers ab, um eine Entscheidung zu treffen, die Ihren Anforderungen und Ihrem Budget entspricht.

    Muss ich einen Laderegler verwenden, wenn ich keine Batterie in meiner Photovoltaikanlage habe?

    Wenn Ihre Photovoltaikanlage ausschließlich netzgekoppelt ist und keine Batterie zur Energiespeicherung verwendet, benötigen Sie keinen Laderegler. In diesem Fall übernimmt der Wechselrichter die Rolle der Leistungsregelung und sorgt dafür, dass der erzeugte Strom ins Netz eingespeist oder direkt im Haushalt verbraucht wird.

    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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