In jeder solarbetriebenen Anlage ist ein Solarladeregler unerlässlich. Diese Regler regeln die Spannung und den Stromfluss vom Solarmodul zur Batterie. Dies schützt die Batterie vor Überladung. Es gibt hauptsächlich vier Grundtypen von Solarladereglern. Wir erklären, was ein MPPT-Laderegler ist und wie er funktioniert.
Was ist ein MPPT-Laderegler?
Die grundlegendste Funktion einer Solarstromanlage besteht darin, dass Solarmodule Sonnenenergie sammeln und in Batterien für die spätere Nutzung speichern. Sie können Ihre Solarmodule jedoch nicht einfach an Ihre Batterien anschließen und erwarten, dass sie sich aufladen. Um das Beste aus Ihren Solarmodulen herauszuholen, benötigen Sie einen Laderegler. Laden Sie Ihre Batterien effizient aufDer Laderegler mit Maximum Power Point Tracking (MPPT) ist die effizienteste Art von Laderegler. Lassen Sie uns im Detail besprechen, was ein MPPT-Laderegler ist.
Was ist Maximum Power Point Tracking?
Bevor wir uns mit der Funktionsweise von MPPT-Ladereglern befassen, ist es wichtig zu verstehen, woher ihr Name stammt. Die maximale Leistungspunktspannung ist die Spannung, bei der Ein Solarpanel erzeugt die größte Leistung. Die maximale Leistungspunktspannung ändert sich je nach Umgebung und Tageszeit.
MPPT Laderegler leiten ihren Namen von der Tatsache, dass Sie überwachen das Solarpanel und berechnen die maximale Leistungspunktspannung unter den aktuellen Bedingungen. Dies wird als Maximum Power Point Tracking oder kurz MPPT bezeichnet.
Was genau ist ein MPPT-Ladegerät?
Die idealen Betriebsspannungen von Solarmodulen und Batterien unterscheiden sich. Darüber hinaus schwanken ihre Spannungen. Ein MPPT-Laderegler ist ein DC-DC-Wandler Dies verbessert die Effizienz einer Solaranlage. Dies wird durch eine verbesserte Spannungsanpassung zwischen Solarmodulen und Batterien erreicht.
Eine 12-Volt-Batterie beispielsweise weist eine Nennspannung auf, die je nach Ladezustand zwischen etwas über 10 Volt und knapp 13 Volt variiert. Zudem variiert die zum Laden einer 12-Volt-Batterie benötigte Spannung je nach Ladephase zwischen 13.5 und 14.5 Volt.
Die ideale Ausgangsspannung eines Solarmoduls hingegen ändert sich je nach Modultemperatur, Tageszeit, Bewölkung und anderen äußeren Parametern. Ein 250-Watt-Solarmodul kann beispielsweise unter idealen Bedingungen eine optimale Betriebsspannung von 32 Volt haben. Erwärmt sich das Modul in der Sonne oder an einem warmen Tag, kann die optimale Spannung auf bis zu 26 Volt sinken.
Um diese Spannungsabfälle im Panel und die erhöhte erforderliche Batterieladespannung auszugleichen, muss die Nennspannung des Panels höher sein als die Batteriespannung. Ohne MPPT-Laderegler geht durch diese Spannungsdifferenz viel Strom verloren.
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Wie funktioniert MPPT?
Im Vergleich zu Shunt-Controllern und Pulsweitenmodulation (PWM) ist Maximum Power Point Tracking (MPPT) eine effizientere DC-DC-Wandlertechnik. Sehen wir uns an, wie MPPT funktioniert.
Die Verwendung eines Nicht-MPPT-Ladereglers entspricht direkte Verbindung der Batterie mit dem Solarmodul. Ein herkömmlicher Laderegler kann eine Batterie mit der von der Batterie vorgegebenen Spannung laden. Eine voll geladene Batterie hat per Definition eine höhere Spannung als eine leere Batterie. Daher ist die Leistungsaufnahme einer leeren Batterie in der Regel geringer als die einer vollen Batterie.
Wenn wir einen Stromausfall feststellen, den wir nicht nutzen, während unsere Batterien schwach werden, stellt sich die Frage: Was ist mit meinem Strom passiert? Der MPPT nutzt die gesamte Leistung des Moduls, indem er die Spannung des Batterieladezustands steuertdem „Vermischten Geschmack“. Seine Laderegler hält die Spannung und Strom auf optimalem Niveau, sodass die Module den größtmöglichen Strom produzieren können.
Angenommen, wir verwenden ein Solarmodul mit einer Vmp von 18.3 Volt und einer Imp von 11.48 Ampere. (11.48 A x 18.3 V = ~210 Watt) Im Allgemeinen kann eine leere 12-V-Batterie 12.2 Volt haben. Folglich würde die Batterie mit 11.48 A x 12.2 V = 140 Watt geladen. Das ist deutlich weniger als die maximal mögliche Leistung des Moduls (210 Watt).
Ein MPPT-Laderegler erhöht die Spannung und den Strom des Systems so nah wie möglich an die Stromkennlinie des Moduls heranzuführen. In diesem Szenario lädt der MPPT-Laderegler die Batterie mit knapp 18.3 V und 11.48 A und nutzt dabei die maximale Leistung des Solarmoduls. Die Maximum Power Point Tracking-Technologie hat nichts mit der Sonnennachführung zu tun. MPPT ist lediglich eine Steuerungsfunktion für Batterieladegeräte. Im Folgenden sehen wir uns verschiedene MPPT-Typen an.
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Was sind verschiedene MPPT-Typen?
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-Technologien werden in Photovoltaikanlagen eingesetzt, um die Ausgangsleistung der PV-Anlage kontinuierlich zu maximieren. Diese wird durch Sonneneinstrahlung und Zelltemperatur bestimmt. MPPT-Typen werden grob in folgende Kategorien unterteilt: zwei Arten: konventionelle Methoden wie die Perturbation and Observation (P&O)-Methode und die Incremental Conductance (IncCond)-Methode sowie fortgeschrittene Methoden wie die auf Fuzzy-Logik (FL) basierende MPPT-Methode.
1. Herkömmlicher MPPT
Konventionelle MPPT-Methoden wurden schon vor langer Zeit vorgeschlagen und sind daher sehr beliebt. Die Hauptvorteile dieser Methoden sind ihre Einfachheit und Leichtigkeit der Implementierung. Diese Algorithmen können nur einen einzelnen MPP bei gleichmäßiger Beleuchtung verfolgen.
Herkömmliche Ansätze sind unkompliziert, können jedoch bei teilweiser Beschattung nicht zwischen lokalen und globalen Spitzen unterscheiden und sind daher nur begrenzt wirksam.
a. Störung und Beobachtung (P&O): Der Perturb and Observe-Algorithmus ist eine Variante des herkömmlichen Algorithmus, die den Suchraum des Algorithmus begrenzt, die Komplexität verringert und die Leistung unter gleichmäßigen und variablen Wetterbedingungen verbessert.
b. Leitfähigkeitsmethode (IncCond): Die inkrementelle Leitfähigkeitsmethode basiert auf der Annahme, dass die Steigung der Leistungskurve des PV-Arrays am MPP Null beträgt. Daraus ergibt sich, dass der MPP durch Vergleich der momentanen Leitfähigkeit mit der inkrementellen Leitfähigkeit verfolgt werden kann.
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2. Erweitertes MPPT
Diese Ansätze werden oft als Soft Computing, bioinspiriert (BI) oder künstliche Intelligenz (KI) bezeichnet. Sie sind relativ anspruchsvoll, dennoch übertreffen sie Standardmethoden in Bezug auf die Tracking-Leistung.
Aufgrund ihrer höheren Effizienz werden häufig fortschrittliche Tracking-Technologien eingesetzt. Konventionelle und fortschrittliche Methoden weisen zwar Einschränkungen auf, doch hybride Methoden bieten Möglichkeiten, diese zu überwinden.
a. MPPT auf Basis von Fuzzy-Logik: Der Regler wurde entwickelt, um die Spannung des PV-Moduls zu erhöhen. Bei Änderungen von Spannung und Stromstärke am PV-Modul nutzt die vorgeschlagene Technik eine Fuzzy-Logik-basierte Steuerung (FLC), um den Steuerbefehl an den Abwärts-/Aufwärtswandler am Ausgang zu senden.
MPPT-Regler (Maximum Power Point Tracking) erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und sind ein wichtiges Thema zur Verbesserung von PV-Systemen. Diese Regler verwenden verschiedene Algorithmen und unterscheiden sich in Effizienz, Leistung, Modernität, Komplexität und Tracking-Geschwindigkeit. MPPT-Regler haben sich rasant weiterentwickelt und lassen sich grob in konventionelle und fortschrittliche Techniken einteilen. Die Wahl des besten MPPT-Ansatzes ist noch in der Entwicklung. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die Vorteile von MPPT.
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Was sind die Vorteile von MPPT?
Die Vorteile von MPPT sind folgende:
1. MPPT-Ladegeräte nutzen fast die gesamte verfügbare LeistungMit anderen Worten: Es entnimmt einem Modul die gesamte verfügbare Leistung und passt Spannung und Stromstärke an die entsprechende Batteriespannung an.
2. Einige MPPT-Laderegler können weitaus höhere Spannungen tolerieren als die Batterie.
3. Durch die Reihenschaltung mehrerer Module können Sie die Spannung erhöhen und gleichzeitig die Stromkonstante.
4. Beachten Sie, dass MPPT-Ladegeräte eine maximale DC-EingangsspannungDie fortschrittlichste und daher auch teuerste Lösung ist der MPPT-Laderegler.
5. Dennoch sparen Sie Geld bei Verkabelung, Modulen und Gestellen.
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Was sind die Nachteile von MPPT?
Die Nachteile von MPPT sind folgende:
1. Maximum Power Point Tracking oder MPPT größter Nachteil ist seine Hohe KostenEin solches System kostet in der Regel mehr als ein herkömmliches Ladereglersystem ohne Nachführung, da der MPPT-Regler kompliziertere elektrische Komponenten erfordert.
2. Der MPPT-Regler muss zwischen dem Solarpanel und den Batterien platziert werden, das System erfordert mehr Verkabelung.
3. Ein weiterer Nachteil dieser Berücksichtigung ist Komplexität. Die Installation und Konfiguration eines MPPT-Reglers erfordert mehr technisches Fachwissen als die eines typischen Ladereglers, was die Installationskosten erhöhen kann.
4. Bei auftretenden Problemen kann die Diagnose eines MPPT-Systems schwierig sein.
5. Ein MPPT-System kann verhindern, dass die Batterien aufgeladen werden vollständig. Dies liegt daran, dass der MPPT-Regler normalerweise nur eine Ladung der Batterien bis zu 80%-90% zulässt, was bedeutet, dass die PV-Anlage wird in der Nähe seines Spitzenleistungspunkts (PPP) betrieben, aber nicht unbedingt an diesem.
Lohnt sich die Investition in MPPT-Solarladeregler?
MPPT-Laderegler kosten mehr als PWM-Regler. Bei kleinen, einfachen Systemen lohnen sich die zusätzlichen Kosten für eine Aktualisierung Ihres Reglers möglicherweise nicht. Bei größeren Systemen oder an Orten mit schlechtem Wetter ist die mehr Leistung und Effizienz gewonnen Durch die Verwendung eines MPPT-Controllers werden die Mehrkosten des Controllers wahrscheinlich mehr als ausgeglichen.
Niemand verschwendet gerne Energie. Mit MPPT-Ladereglern holen Sie das Beste aus Ihren Solarmodulen heraus, ohne sich um wechselnde Wetterbedingungen kümmern oder sicherstellen zu müssen, dass Ihre Solarmodule die richtige Größe für Ihre Batteriespannung haben.
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