Hoe een zonnelaadcontroller selecteren

Een zonnelaadregelaar is een cruciaal onderdeel in elke zonne-installatieHet beschermt uw batterijopslagcomponenten en zorgt ervoor dat alles efficiënt en veilig verloopt gedurende de levensduur van het systeem

Wat is de zonnelaadcontroller?

De laadregelaar in een zonne-installatie zit tussen de energiebron (zonnepaneel) en de accuDe laadregelaar voorkomt dat de accu wordt overladen door de hoeveelheid en snelheid van het opladen van de accu te beperkenZe voorkomen ook dat de batterij ontlaadt door het systeem uit te schakelen als het opgeslagen laadvermogen onder de 50% van de capaciteit komt en de batterij op het juiste spanningsniveau op te ladenDit helpt om de levensduur en gezondheid van de batterijen te behouden

Hoe werkt een zonnelaadcontroller?

In de meeste laadregelaars wordt de laadstroom door een halfgeleider geleid, die fungeert als een klep om de stroom te regelenDe laadregelaar voorkomt ook dat de batterij wordt overladen door de stroom van energie naar de batterij te verminderen zodra deze een bepaald voltage bereiktOverladen van de batterij kan bijzonder grote schade aan de batterij zelf veroorzaken, dus de laadregelaar is bijzonder cruciaalDe laadregelaar biedt ook enkele andere belangrijke functies, waaronder overbelastingsbeveiliging, laagspanningsuitschakeling en blokkering van tegenstromen

Overbelastingsbeveiliging

De laadregelaar biedt de belangrijke functie van overbelastingsbeveiligingAls de stroom die in de batterij stroomt veel hoger is dan wat het circuit aankan, kan het systeem overbelast rakenDit leidt tot oververhitting of zelfs brandDe laadregelaar voorkomt dat deze overbelastingen optredenIn grotere zonnesystemen raden we ook een stroomonderbreker en zekering aan voor dubbele veiligheid

Laagspanningsschakelaar

Dit werkt als een automatische ontkoppeling van de niet-kritieke belasting van de batterij wanneer de spanning onder een bepaalde drempel zaktWanneer hij wordt opgeladen, maakt hij automatisch weer verbinding met de batterijDit voorkomt overmatige ontlading

Terugstroom blokkeren

Het zonnepaneel pompt stroom door batterijen in één richtingTijdens de nacht kan het paneel natuurlijk een deel van de stroming in de omgekeerde richting doorlatenHierdoor kan de batterij enigszins ontladenDe zonnelaadregelaar voorkomt dit door als klep te fungeren

Wat is van invloed op uw besluitvorming bij het kiezen van een laadregelaar?

Met deze factoren moet rekening worden gehouden wanneer u van plan bent een laadregelaar aan te schaffenHet budget, het klimaat waar het systeem komt te staan,

de levensduur van de controller de technologie (welke soorten laadcontrollers werken beter in koudere klimaten) hoe hoog uw energiebehoefte is, en de grootte, het aantal en het type batterij dat in het systeem wordt gebruikt

Deze factoren hebben allemaal een complexe wisselwerking die u kan beïnvloeden, waardoor het moeilijk wordt om effectief te implementerenEr is echter een duidelijk proces om te bepalen welke laadregelaar geschikt is voor de toepassing

Factoren waarmee u rekening moet houden bij de beslissing om een ​​laadregelaar te kopen

Verschillende soorten zonne-laadregelaars

Er zijn twee hoofdtypen laadregelaars die u kunt overwegen: goedkope maar minder efficiënte pulsbreedtemodulatie (PWM) laadregelaars en zeer efficiënte maximale power point tracking (MPPT) laadregelaarsBeide technologieën worden veel gebruikt om batterijen te beschermen, die doorgaans ongeveer 15 jaar meegaan, hoewel dit van product tot product kan verschillen

Er zijn bepaalde situaties in elk van deze twee hoofdtypen en het zijn duidelijke keuzesHet kiezen van een laadregelaar is echter meer dan alleen het juiste type kiezen - daarnaast moet u ook rekening houden met andere kenmerken op het gebied van veiligheid en gemak De kwaliteit van deze producten varieert sterk, zelfs binnen de twee hoofdcategorieën

Pulse Breedte Modulatie Laadregelaars zijn het beste voor mensen met kleinschalige systemenHet meest geschikt voor voertuigen met kleinere systemen (busjes, campers, campers, tiny houses) en voertuigen met warmere klimatenPWM-laadcontrollers bestaan ​​al langer en zijn eenvoudiger en goedkoper dan MPPT-controllersDe PWM-controller regelt de stroom van energie naar de batterij door de stroom geleidelijk te verminderen, pulsbreedtemodulatie genoemdIn tegenstelling tot het leveren van een stabiele output, levert een PWM-laadregelaar een reeks korte laadpulsen aan de batterij

Hoewel effectief, resulteert deze pulsbreedtemodulatie in een vermogensverlies tussen het zonnepaneel en de batterijDit type laadregelaar kan geen spanningen aanpassen, schakelt alleen af ​​en toe uit om te hoge spanning op de accu's te voorkomenDe spanning en stroom die door het zonnepaneel worden afgegeven, verschuiven altijd, dus dit leidt onvermijdelijk tot wat verspilling bij het gebruik van een PWM-zonnelaadregelaarWanneer de batterij volledig is opgeladen, levert de PWM-laadregelaar continu een kleine hoeveelheid stroom om de batterij vol te houdenDeze tweetrapsregeling is ideaal voor systemen die mogelijk weinig energie verbruikenPWM-controllers zijn het beste voor kleinschalige toepassingen omdat het zonnepaneelsysteem en de batterij bijpassende spanningen moeten hebbenDe stroom wordt net boven de accuspanningen uit het paneel getrokken

Veel PWM-laadregelaars hebben een reeks verschillende extra functies10A PWM-laadregelaar kan worden gebruikt met 12 volt of 24 volt batterijen of accubanken en is uitgerust met zelfdiagnose en elektronische beveiligingsfuncties om schade door installatiefouten of systeemfouten te voorkomen

Voordelen:

Goedkoper dan MPPT-zonnelaadregelaars

Best geschikt voor kleinere systemen waar de efficiëntie niet zo kritisch is

Best voor warm zonnig weer

Over het algemeen een langere levensduur door minder onderdelen die kapot kunnen gaan

De prestaties zijn het beste wanneer de batterij bijna volledig is opgeladen

Nadelen:

Minder efficiënt dan MPPT-zonnelaadregelaars

Omdat zonnepanelen en batterijen dezelfde spanningen moeten hebben met deze controllers, zijn ze niet ideaal voor grotere en complexere systemen

MPPT-controllers zijn het meest geschikt voor diegenen die een zeer efficiënt systeem willen

Best voor mensen met grotere systemen zoals cabana's, woningen en huisjes, en mensen die in koudere klimaten leven

MPPT-controllers zijn efficiënt in het gebruik van het volledige vermogen van de zonnepanelen om batterijen op te ladenMet MPPT-zonnelaadcontrollers wordt de stroom uit het paneel getrokken bij de maximale voedingsspanningen, maar ze beperken ook hun output om ervoor te zorgen dat batterijen niet overladen rakenMPPT-laadregelaars bewaken en passen hun invoer aan om de stroom van het zonnestelsel te regelenHet totale vermogen zal daardoor toenemen en u kunt een goede efficiëntiescore van 90% of hoger verwachtenMet andere woorden, MPPT staat voor Maximum Power Point Tracker; deze controllers zijn veel geavanceerder dan PWM-laadcontrollers en stellen het zonnepaneel in staat om op het maximale vermogen te werken, of beter gezegd, op de optimale spanning en stroom voor maximaal vermogenMet behulp van deze ingenieuze techniek kan het rendement van MPPT zonnelaadregelaars tot wel 30% worden verhoogd, dit is uiteraard afhankelijk van de accuspanning en de bedrijfsspanning (Vmp) van het zonnepaneel

Het werkingsprincipe van de MPPT-zonnelaadregelaar is vrij eenvoudig: door het veranderende zonlicht (instraling) dat gedurende de dag op de zonnepanelen valt, veranderen de spanning en stroom van zonnepanelen voortdurendOm maximaal vermogen te genereren, veegt een MPPT door de paneelspanning om de goede plek of de beste combinatie van spanning en stroom te vinden om het maximale vermogen te producerenDe MPPT volgt continu de PV-spanning en past deze aan om maximaal vermogen te produceren, ongeacht het tijdstip van de dag of de weersomstandigheden

Voorbeeld PWM versus MPPT

Een gewoon zonnepaneel met 60 cellen (24 V) met een bedrijfsspanning van 32 V (Vmp) wordt bijvoorbeeld aangesloten op een 12 V-accu met behulp van PWM en een MPPT-laadregelaarMet een PWM-controller moet de paneelspanning dalen om overeen te komen met de accuspanning, waardoor het uitgangsvermogen aanzienlijk wordt verminderdMet behulp van een MPPT-laadregelaar kan het paneel op zijn maximale vermogen werken, wat op zijn beurt meer vermogen kan genereren

Opties batterijspanning

De meeste MPPT-zonnelaadcontrollers ondersteunen doorgaans een reeks verschillende accuspanningenDe meeste kleinere zonnecontrollers van 10A tot 30A kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt om een ​​batterij van 12 volt of 24 volt op te laden, terwijl zonnelaadcontrollers met een grotere capaciteit of hogere ingangsspanning zijn ontworpen voor gebruik op een batterij van 24 volt of 48 volt systemen

Naast de huidige (A) classificatie, wordt de maximale grootte van het zonnepaneel dat kan worden aangesloten op een zonnelaadcontroller ook beperkt door de accuspanningVanzelfsprekend kan met een 24 volt accu meer zonne-energie worden aangesloten op een 20A zonnelaadregelaar dan met een 12 volt accu

Volgens de wet van Ohm en de vermogensvergelijking kunnen met hogere accuspanningen meer zonnepanelen worden aangeslotenDit komt door de formule Vermogen = Spanning x Stroom (P=V*I)Zoals 20A x 125V=250W, terwijl 20A x 25V=500WDus het gebruik van een 20A-controller met een hogere 24-volt batterij verdubbelt de hoeveelheid zonne-energie die mag worden aangesloten in vergelijking met een 12V-batterij

20A MPPT met een 12-volt batterij = 260W max Zonne-energie aanbevolen

20A MPPT met een 24-volt batterij = 520W max Zonne-energie aanbevolen

20A MPPT met een 48-volt batterij = 1040W max Zonne-energie aanbevolen

Om ervoor te zorgen dat de MPPT-laadregelaar goed werkt, moet de bedrijfsspanning van het zonnepaneel minimaal 4 volt tot 5 volt hoger zijn dan de laadspanning (absorptie) van de batterij, niet de nominale batterijspanningGemiddeld is de werkelijke paneelspanning ongeveer 3 volt lager dan de optimale paneelspanning (Vmp)

Bovendien hebben alle zonnepanelen twee nominale spanningen, die worden bepaald onder standaard testomstandigheden (STC) op basis van een celtemperatuur van 25°CDe eerste is de maximale voedingsspanning (Vmp), die iets daalt bij bewolking of wanneer de temperatuur van het zonnepaneel stijgtDe tweede is de nullastspanning (Voc), die ook afneemt bij hogere temperaturenOm ervoor te zorgen dat de MPPT goed werkt, moet de bedrijfsspanning van het paneel (Vmp) onder alle omstandigheden, inclusief hoge temperaturen, altijd enkele volts hoger zijn dan de laadspanning van de batterij

MPPT-laadregelaars worden dus ten zeerste aanbevolen voor de meeste grote zonne-energiesystemenPWM-laadregelaars zijn doorgaans alleen een haalbare optie voor kleinere toepassingen, zoals voor camperreizen of mogelijk voor een klein off-grid huisje

De MPPT-zonnelaadcontroller levert superieure prestaties, met als enige echte nadeel de extra kosten in vergelijking met meer basisopties

Voordelen:

MPPT-laadregelaars hebben een zeer efficiënte

Het is het meest geschikt voor grootschalige systemen waar de extra energieproductie waardevol is

Het is het beste in koudere, bewolktere omgevingen

Het is ideaal voor situaties waarin de spanning van de zonnepanelen hoger is dan de accuspanning

De prestaties zijn het beste wanneer de batterij bijna leeg is

Nadelen:

De MPPT-laadcontroller is duurder dan de PWM-controller

Meestal kortere levensduur vanwege meer componenten

De afmetingen van de laadregelaar bepalen

Als het gaat om de dimensionering van de laadcontroller, moet u er rekening mee houden of u van plan bent een PWM- of MPPT-controller te gebruikenEen onjuist geselecteerde laadregelaar kan tot 50% verlies aan door zonne-energie opgewekt vermogen veroorzaken

De afmetingen van laadregelaars zijn afhankelijk van de stroom van de zonnepanelen en de spanning van het zonnestelselMeestal wilt u ervoor zorgen dat uw laadregelaar groot genoeg is om het vermogen en de stroom die het paneel produceert aan te kunnenLaadregelaars zijn meestal verkrijgbaar in 12 volt, 24 volt en 48 voltHuidige (stroom)waarden kunnen tussen één en 60 ampère liggen en spanningswaarden van 6 tot 60 volt

Als het gaat om de juiste dimensionering van uw systeem, zijn de versterkers de waarde waar u de meeste aandacht aan moet besteden voor uw laadregelaarU hebt ook de juiste spanning nodig, maar dat is net zo eenvoudig als het afstemmen van de nominale spanningen van het systeem en de laadregelaar

De stroomsterkte is in plaats daarvan gebaseerd op uw energieverbruik en batterijcapaciteit, wat veel moeilijker te bepalen kan zijn

Als de spanning van uw zonnestelsel 12V was en uw versterkers 14A, dan heeft u een zonnelaadregelaar nodig die ten minste 14 ampère heeftVanwege omgevingsfactoren moet u echter rekening houden met een extra 25%, waardoor de minimale ampère die deze ladercontroller moet aankomen op 17 komt.5 ampèreIn dit geval heeft u dus een laadregelaar van 12 volt en 20 ampère nodig

PWM-controllerafmetingen

De PWM-laadregelaar kan zijn uitgangsstroom niet beperkenZe gebruiken gewoon de arraystroomDaarom, als zonnepanelen 40 ampère stroom kunnen produceren en de laadregelaar die u gebruikt slechts geschikt is voor 30 ampère, dan zal de controller beschadigd rakenHet is cruciaal om ervoor te zorgen dat uw laadregelaar overeenkomt met, compatibel is met en de juiste maat heeft voor uw zonnepaneel

Als je naar een laadregelaar kijkt, zijn er een aantal dingen die je moet onderzoeken op de lijst met specificaties of labelsEen PWM-controller heeft een ampèrewaarde, zoals een PWM-controller van 30 ampèreDit geeft aan hoeveel ampère de controller aankan, wat in het bovenstaande geval 30 ampère isOver het algemeen zijn de twee dingen waar u naar moet kijken in een PWM-controller de stroomsterkte en de nominale spanning

Ten eerste moeten we kijken naar de nominale systeemspanningenDit zal ons vertellen met welke voltages batterijbanken de controller compatibel is

Ten tweede moeten we kijken naar de nominale batterijstroomLaten we aannemen dat u een laadregelaar van 30 ampère hebtWe adviseerden een veiligheidsfactor van minimaal 125, wat betekent dat u de stroom van uw panelen met 1 kunt vermenigvuldigen25 en vergelijk dat dan met de 30 ampèreVijf panelen van 100 watt parallel kunnen bijvoorbeeld 5 zijn29 x 5 = 2645 Ampère 2645 ampère x 125 = 33 ampère, dit zou te veel zijn voor de controllerDit komt omdat het paneel meer stroom kan ervaren dan waarvoor het is geclassificeerd wanneer de blootstelling aan zonnestralen hoger is dan 1000 Watt/m^2 of gekanteld

Ten derde, laten we eens kijken naar de maximale input van zonne-energieDit zal u vertellen hoeveel spanning u in de controller kunt hebbenDeze controller accepteert geen spanningen van meer dan 50 voltLaten we eens kijken naar 2 x 100 watt panelen in serie voor een totale spanning van 225 volt (nullastspanning) x 2 = 45 voltIn dit geval kunnen de twee panelen in serie worden geschakeld

Ten vierde kunnen we naar de terminal kijkenElke controller heeft doorgaans een maximale maat van de terminalDit is erg belangrijk wanneer u bedrading voor uw systeem aanschaft

Tot slot kunt u de batterijtypes bekijkenDit vertelt ons welke batterij compatibel is met uw laadregelaarHet is belangrijk om dit te controleren, aangezien u geen batterijen wilt hebben die niet kunnen worden opgeladen door de controller-unit

Het is belangrijk om dit te controleren, aangezien u geen batterijen wilt hebben die niet kunnen worden opgeladen door de controller-unit

Maatvoering MPPT-laadregelaar

Omdat de MPPT-laadcontroller zijn uitvoer beperkt, kunt u een array zo groot maken als u wilt en zal een controller de uitvoer beperkenDit betekent echter dat uw systeem niet zo efficiënt is als het zou kunnen zijn, omdat u panelen heeft die niet goed worden gebruiktMPPT-controllers hebben een ampèrewaarde, zoals een MPPT-controller van 40 ampèreZelfs als uw paneel het potentieel heeft om 80A stroom te produceren, zal de MPPT-laadregelaar slechts 40A stroom produceren, wat er ook gebeurt

Ze hebben ook een nominale spanning, maar in tegenstelling tot PWM-controllers is de nominale ingangsspanning veel hoger dan de batterijbanken die worden opgeladenDit komt door het speciale vermogen van de MPPT-controller om de spanning naar de accubankspanningen te verlagen en vervolgens de stroom te verhogen om het verloren vermogen te compenserenU hoeft geen hoge ingangsspanningen te gebruiken als u serieschakelingen in kleine systemen wilt vermijden, maar het is zeer voordelig in grotere systemen

Laten we aannemen dat het label van een controller aangeeft dat deze 12 volt of 24 volt accubanken aankanU kunt zoeken naar de Rov-waardeAls het bijvoorbeeld Rov-40 toont, betekent dit dat het geschikt is voor 40 ampère stroom

Laten we bovendien eens kijken naar de maximale ingangsspanningen van de zonAls de MPPT-controller bijvoorbeeld een invoer van 100 volt kan accepteren, accepteert deze (tot) 100 volt en stapt hij terug naar een batterij van 12 volt of 24 voltLaten we zeggen dat je 4 panelen van 100 watt in serie hebt staan, elk met een nullastspanning van 225 voltDie vier spanningen in serie zijn 4 x 225 volt = 90 volt, wat de controller kan accepteren

Omdat ze hogere spanningen kunnen accepteren, zijn MPPT-zonnelaadregelaars bijzonder geschikt voor bepaalde specifieke toepassingenHogere spanningen leiden tot minder vermogensverlies over een draadlengte, waardoor langeafstandstransmissielijnen grote hoeveelheden elektriciteit kunnen transporteren

Als uw accubanken op enige afstand van uw panelen staan, is het de beste manier om het systeem op hogere spanningen te laten werken en te vertrouwen op MPPT-zonnelaadcontrollers transmissieverlies verminderen

Kunt u meerdere laadregelaars gebruiken?

In situaties waarin een enkele laadregelaar niet voldoende is om de output van de zonnepanelen te verwerken, kunt u meerdere laadregelaars gebruiken met een enkele accubankVoor MPPT-zonnelaadcontrollers is dit waarschijnlijk de beste manier om het systeem aan te sluiten, aangezien de arrays verschillende maximale stroompunten hebbenMet twee controllers kan het totale vermogen worden geoptimaliseerd

We raden echter aan hetzelfde type controller te gebruiken als u meerdere controllers gebruiktDus als u een MPPT-laadregelaar heeft, moeten al uw laadregelaars MPPT's zijnBovendien moet u ervoor zorgen dat al uw zonne-laadcontrollers dezelfde invoer voor de batterij-instelling hebben

Wat is de bovenste spanningslimiet?

Alle laadregelaars hebben een bovengrens voor de spanningDit verwijst naar de maximale hoeveelheid spanning die de controller veilig aankanErvoor zorgen dat u de bovenste spanningslimiet van de controller kentAnders kunt u de zonnelaadregelaar doorbranden of andere veiligheidsrisico's creëren

Hoewel er veel andere factoren een rol spelen om te bepalen of je de juiste maat controller kiest, is er heel weinig bewegingsruimte als het gaat om de bovenste spanningslimiet

Als u de verkeerde maat selecteert in termen van stroomsterkte, kunt u zonder de capaciteit komen die u nodig heeft van uw laadregelaar, maar een onvoldoende bovengrens van de spanning zal ertoe leiden dat uw systeem helemaal niet functioneert

U moet ervoor zorgen dat uw laadregelaar de maximale spanning aankan die door uw zonne-energiesysteem wordt afgegevenOver het algemeen is dit een serieus probleem als u zonnepanelen in serie gebruikt

Als je panelen in serie aansluit, wordt de spanning per zonnepaneel opgeteldDus je twee 12 volt panelen geven nu 24 volt af, wat zeker je 12 volt laadregelaar zal doen braden

Veelvoorkomende fouten en vergissingen in de laadregelaar

Door alle verschillende componenten van een zonne-installatie is het gemakkelijk om fouten te maken tijdens het installatieprocesEr zijn enkele veelgemaakte fouten gemaakt met zonnelaadregelaars

Sluit geen AC-belastingen aan op de controllerOp de uitgang van de controller mogen alleen DC-belastingen worden aangesloten

Bepaalde laagspanningsapparaten moeten rechtstreeks op de batterij worden aangesloten

De controller moet altijd in de buurt van de batterij worden geïnstalleerd, aangezien nauwkeurige meting van de batterijspanning een belangrijk onderdeel is van de functie van de zonnelaadcontroller

Tijdens de werking kunnen er potentiële problemen optreden met de controllerU kunt ontdekken dat uw zonne-energiesysteem helemaal geen stroom heeftDeze situatie kan worden veroorzaakt door losgekoppelde of onjuist aangesloten dradenControleer of alle aansluitingen zijn gemaakt en controleer of er geen zijn omgekeerd

De temperatuur van verschillende componenten is een serieus probleem als het gaat om de zonnelaadregelaarIn het slechtste geval is de kern van de batterij oververhit, wat tot aanzienlijke schade kan leidenDe controller zelf kan ook oververhit raken, wat zou moeten gebeuren voordat de batterij dat doet om verdere schade te voorkomen

Voor het hoogste niveau van veiligheid van uw zonne-energiesysteem, moet u kijken naar een batterijtemperatuursensor of een batterij met BMSDit eenvoudige apparaat houdt de batterijtemperatuur in de gaten en voorkomt rampzalige oververhitting Een lithiumbatterij met BMS kan hem in veilige omstandigheden houden

Conclusie

Of u zich nu in een camper, een marineboot, een off-grid cabine of uw huis bevindt, als u van plan bent er een zonnestelsel voor op te zetten, zijn laadregelaars een essentieel onderdeel van uw zonne-installatieDoor onderzoek te doen en uw opties af te wegen voordat u een investering doet, weet u zeker dat u de juiste controller voor u en uw systeem kiest