In elk systeem op zonne-energie is een zonnelaadregelaar erg belangrijk. Deze regelaars regelen de spanning en stroom die van het zonnepaneel naar de accu gaat. Dit voorkomt dat de accu overladen wordt. Er zijn hoofdzakelijk 4 basistypen zonnelaadregelaars. Laten we bespreken wat een MPPT-laadregelaar is en hoe deze werkt.
Wat is een MPPT-laadregelaar?
De meest basale functie van een zonne-energiesysteem is dat zonnepanelen energie van de zon verzamelen en deze opslaan in batterijen voor later gebruik. U kunt echter niet zomaar uw zonnepanelen op uw batterijen aansluiten en verwachten dat ze worden opgeladen. Om het maximale uit uw zonnepanelen te halen, hebt u een laadregelaar nodig om laad uw batterijen efficiënt op. De maximum power point tracking (MPPT) laadregelaar is de meest efficiënte soort laadregelaar. Laten we in detail bespreken wat een MPPT laadregelaar is.
Wat is Maximum Power Point Tracking?
Voordat we ingaan op hoe MPPT-laadregelaars werken, is het belangrijk om te begrijpen waar ze aan hun naam komen. De maximale vermogenspuntspanning is de spanning waarbij een zonnepaneel het meeste vermogen produceert. De maximale vermogenspuntspanning varieert afhankelijk van de omgeving en het tijdstip van de dag.
MPPT- laadregelaars ontlenen hun naam aan het feit dat ze het zonnepaneel bewaken en de spanning bij het maximale vermogenspunt onder de huidige omstandigheden berekenen . Dit wordt maximum power point tracking of kortweg MPPT genoemd.
Wat is een MPPT-lader precies?
De ideale bedrijfsspanningen van zonnepanelen en accu's verschillen. Bovendien fluctueren hun spanningen. Een MPPT-laadregelaar is een DC-DC-omvormer die de efficiëntie van een zonne-energiesysteem verbetert. Dit wordt bereikt door de spanning tussen de zonnepanelen en de accu's beter op elkaar af te stemmen.
Een 12-volt accu heeft bijvoorbeeld een nominale spanning die varieert afhankelijk van de laadstatus tussen iets meer dan 10 volt en net onder de 13 volt. Daarnaast varieert de spanning die nodig is om een 12-volt accu op te laden tussen 13.5 en 14.5 volt, afhankelijk van de laadfase.
De ideale uitgangsspanning van een zonnepaneel verandert daarentegen op basis van de temperatuur van het paneel, het tijdstip van de dag, de bewolking en andere externe parameters. Een zonnepaneel van 250 watt kan bijvoorbeeld een optimale werkspanning van 32 volt hebben onder perfecte omstandigheden. Als het paneel opwarmt in de zon of op een warme dag, kan de optimale spanning dalen tot wel 26 volt.
Om rekening te houden met deze spanningsverlagingen in het paneel en de toegenomen benodigde batterijlaadspanning, moet de nominale paneelspanning groter zijn dan de batterijspanning. Dit spanningsverschil verspilt veel elektriciteit bij afwezigheid van een MPPT-laadregelaar.
Lees ook: Wat is een PWM-laadregelaar?
Hoe werkt MPPT?
Vergeleken met shunt controller en pulse width modulation (PWM) technologieën, is maximum power point tracking (MPPT) een efficiëntere DC-DC converter techniek. Laten we eens kijken hoe MPPT werkt.
Het gebruik van een laadregelaar zonder MPPT-functie komt neer op het rechtstreeks aansluiten van de batterij op de zonnemodule. Een conventionele laadregelaar laadt een batterij op met de spanning die de batterij zelf aangeeft. Een volledig opgeladen batterij heeft per definitie een hogere spanning dan een lege batterij. Daardoor is het vermogen dat een lege batterij verbruikt doorgaans lager dan dat van een volle batterij.
De vraag rijst wanneer we een energieverlies constateren dat we niet benutten terwijl onze accu's bijna leeg zijn. Waar is mijn energie gebleven? De MPPT (Maximum Power Point Tracking) benut het volledige vermogen van de module door de spanning tijdens het laden van de accu te regelen . De laadregelaar handhaaft de spanning en stroom op optimale niveaus, waardoor de modules hun maximale vermogen kunnen leveren.
Stel dat we een zonnepaneel gebruiken met een Vmp van 18.3 volt en een Imp van 11.48 ampère. (11.48A x 18.3V = ~210 watt) Over het algemeen kan een lege 12V-accu 12.2 volt hebben. Als gevolg hiervan zou de accu worden opgeladen met 11.48A x 12.2V = 140 watt. Dat is veel minder dan het hoogst mogelijke vermogen van de module (210 watt).
Een MPPT-laadregelaar verhoogt de spanning en stroom van het systeem tot zo dicht mogelijk bij de IV-curve van de module. In dit scenario laadt de MPPT-laadregelaar de batterij op met bijna 18.3 V en 11.48 A, terwijl het maximale vermogen van de zonnepanelen wordt benut. Tot slot heeft Maximum Power Point Tracking-technologie niets te maken met zonvolging. MPPT is slechts een functie voor het regelen van de batterijlader. Laten we nu de verschillende MPPT-typen bekijken.
Lees ook: Hoe werkt een hybride omvormer?
Wat zijn de verschillende MPPT-typen?
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-technologieën worden gebruikt in fotovoltaïsche (PV) systemen om het uitgangsvermogen van de PV-array continu te maximaliseren. Dit vermogen wordt bepaald door de zonnestraling en de celtemperatuur. MPPT-methoden worden grofweg onderverdeeld in twee typen : conventionele methoden zoals de Perturbation and Observation (P&O)-methode en de Incremental Conductance (IncCond)-methode, en geavanceerde methoden zoals de op fuzzy logic (FL) gebaseerde MPPT-methode.
1. Conventionele MPPT
Conventionele MPPT-methoden werden al lang geleden voorgesteld en zijn daarom vrij populair. De belangrijkste voordelen hiervan zijn hun eenvoud en implementatiegemak. Deze algoritmen kunnen echter slechts één MPP (Maximum Power Point Tracking) volgen bij uniforme belichting.
Traditionele benaderingen zijn eenvoudig, maar kunnen geen onderscheid maken tussen lokale en globale pieken wanneer er gedeeltelijke schaduw optreedt. Daarom is hun efficiëntie beperkt.
a. Verstoring en Observatie (P&O): Het verstoring- en observatiealgoritme is een variant op het traditionele algoritme dat de zoekruimte van het algoritme beperkt, waardoor de complexiteit afneemt en de prestaties verbeteren onder uniforme en variabele weersomstandigheden.
b. Methode van geleidbaarheid (IncCond): De incrementele geleidbaarheidstechniek is gebaseerd op de aanname dat de helling van de vermogenscurve van de PV-array nul is bij het MPP, wat resulteert in, met. Gezien het feit dat het MPP kan worden gevolgd door de momentane geleidbaarheid te vergelijken met de incrementele geleidbaarheid.
Lees ook: 5 verschillende soorten montagesystemen voor zonnepanelen
2. Geavanceerde MPPT
Deze benaderingen staan vaak bekend als soft computing, bio-geïnspireerde (BI) of kunstmatige intelligentie (AI). Ze zijn relatief geavanceerd , maar presteren desondanks beter dan standaardmethoden als het gaat om het bijhouden van de prestaties.
Vanwege hun verhoogde efficiëntie worden geavanceerde trackingtechnologieën vaak gebruikt. Terwijl conventionele en geavanceerde methoden beperkingen hebben, ontdekken hybride methoden een manier om deze beperkingen te overwinnen.
a. MPPT op basis van fuzzy logica: De controller is ontwikkeld om de spanning van de PV-module te verhogen. Naarmate de spanning en stroom over het PV-paneel veranderen, gebruikt de voorgestelde techniek een op fuzzy logica gebaseerde besturing (FLC) om het stuurcommando naar de buck-boost-omvormer te initiëren.
Maximum Power Point Tracking (MPPT)-controllers worden steeds populairder als essentieel onderwerp voor verbetering van PV-systemen. Deze controllers gebruiken verschillende algoritmen en hun efficiëntie, prestaties, modernisme, complexiteit en trackingsnelheid variëren. MPPT-controllers zijn snel verbeterd en kunnen grofweg worden geclassificeerd als conventionele of geavanceerde technieken. Het kiezen van de beste MPPT-aanpak is nog steeds een werk in uitvoering. Laten we hierna meer te weten komen over de voordelen van MPPT.
Zie ook: 3 belangrijkste soorten zonnepanelen
Wat zijn de voordelen van MPPT?
De voordelen van MPPT zijn als volgt:
1. MPPT-laders gebruiken vrijwel al het beschikbare vermogen . Met andere woorden, ze nemen al het beschikbare vermogen van een module en zetten de spanning en stroomsterkte om naar de juiste accuspanning.
2. Verschillende MPPT-laadcontrollers kunnen veel hogere spanningen aan dan de accu.
3. Door meerdere modules in serie te schakelen, kunt u de spanning verhogen terwijl de stroomsterkte constant blijft.
4. Houd er rekening mee dat MPPT-laders een maximale gelijkspanningsingang hebben . De meest geavanceerde en daarom ook de duurste oplossing is de MPPT-laadregelaar.
5. Het bespaart u echter wel geld op bedrading, modules en rekken.
Lees ook: 5 belangrijke voordelen van straatverlichting op zonne-energie
Wat zijn de nadelen van MPPT?
De nadelen van MPPT zijn als volgt:
1. Het grootste nadeel van Maximum Power Point Tracking (MPPT) is de hoge prijs . Een dergelijk systeem kost doorgaans meer dan een standaard laadregelaar zonder MPPT, omdat de MPPT-regelaar complexere elektrische componenten vereist.
2. De MPPT-regelaar moet tussen het zonnepaneel en de accu's worden geplaatst. Het systeem vereist meer bedrading.
3. Een ander nadeel van het meenemen van deze overweging is de complexiteit . Het installeren en configureren van een MPPT-regelaar vereist meer technische expertise dan een standaard laadregelaar, wat de installatiekosten kan verhogen.
4. Het kan lastig zijn om een MPPT-systeem te diagnosticeren als er problemen optreden.
5. Een MPPT-systeem kan voorkomen dat de batterijen volledig worden opgeladen. Dit komt doordat de MPPT-regelaar normaal gesproken slechts toestaat dat de batterijen tot 80-90% worden opgeladen, wat betekent dat de zonnepanelen in de buurt van, maar niet noodzakelijkerwijs op, hun piekvermogenspunt (PPP) werken.
Zijn MPPT-zonnelaadcontrollers de investering waard?
MPPT-laadregelaars zijn duurder dan PWM-regelaars. Bij kleine, eenvoudige systemen zijn de extra kosten voor het upgraden van de regelaar wellicht niet de moeite waard. Bij grotere systemen of op plaatsen met ongunstige weersomstandigheden zullen de hogere vermogensafgifte en efficiëntie die een MPPT-regelaar biedt, de extra kosten echter ruimschoots compenseren.
Niemand vindt het leuk om energie te verspillen. Met MPPT-laadregelaars haalt u het maximale uit uw zonnepanelen zonder dat u zich zorgen hoeft te maken over veranderende weersomstandigheden of dat uw zonnepanelen de juiste maat hebben voor uw accuspanning.
Aanbevolen: Onderdelen voor een op het elektriciteitsnet aangesloten zonne-energiesysteem
