MPPT oder PWM? Den passenden Laderegler für die PV Anlage finden
Es gibt zwei Möglichkeiten, um den Strom der Photovoltaikmodule zu nutzen. Zum einen gibt es Einspeise-Wechselrichter (Grid Tie Inverter), zum anderen Laderegler, welche den Strom in Akkus speichern. Wir schauen uns PWM und MPPT Laderegler an, die Strom der PV Module in den Akku laden.
Eine Photovoltaik Inselanlage ist ein eigener Stromkreislauf mit Generator (PV Module), Akku und 230V Sinus Wechselrichter. Sozusagen unabhängig vom öffentlichen Stromnetz.In diesem Beitrag schauen wir uns die Ladetechnik für Akkus an. Das geht entweder teuer und effizient oder billig und recht ineffizient.
Die Auswahl des richtigen Ladereglers ist essenziell wichtig, möglichst keine Energie zu verschwenden.
PWM und MPPT Laderegler - worin liegt der Unterschied?
Mal ganz allgemein. Ein Laderegler hat die Aufgabe, Strom von den PV-Modulen in den Akku zu schicken. Außerdem noch die Ladung abzuschalten, wenn der Akku voll ist und wieder einzuschalten, wenn die Spannung/der Ladezustand sinkt. Das machen PWM und auch MPPT Regler in jedem Fall gleich.
Doch kommen wir nun zu den Unterschieden. Falls du bereits nach den verschiedenen Typen recherchiert hast, wirst du vor allem Preis- und Größenunterschiede festgestellt haben.
MPPT Laderegler:
MPPT Laderegler Victron 75/15Der Victron MPPT Laderegler bietet kein Display, sondern ist nur z.B. über eine Smartphoneapp auslesbar. Die gelben Ringe um das Kabel sind meine Aderendhülsen. Bitte crimpe immer eine Aderendhülse auf die Kabel, um ein Lösen und schlechten Kontakt zu verhindern.
MPPT Solarladeregler EPEVER TracerANDies ist mein EPEVER MPPT Laderegler in der 30 Ampere Variante. Bis 100V Modulspannung kann verarbeitet werden. Die Batterie-Systemspannung kann 12V oder 24V sein.
PWM Laderegler:
PWM Laderegler von EPEVEREPEVER hat auch PWM Laderegler. Sieht man schon an der Größe. Anstelle eines Displays, gibt es hier eine LED als Statusanzeige für die Akkuspannung. USB und Lastausgang können über den Knopf ein- und ausgeschaltet werden.
PWM Laderegler von innenEine kleine Platine im inneren des PWM Ladereglers. Die kleine Spule die du siehst (links unten mit 470 drauf), ist zur Umwandlung auf USB Spannung. MPPT Laderegler erkennt man an einer großen Spule.
Schauen wir uns folgend die Technik hinter PWM und MPPT genauer an.
Dieser Bereich enthält Amazon-Partnerlinks (Werbung). Bilder von Amazon.
PWM - Pulsweitenmodulation / Unterschwingungsverfahren
Der einfachste Solar-Laderegler nutzt die PWM Technik. Es wird dabei die Spannung, welche vom PV Modul kommt und über der Ladeschlussspannung bzw. Erhaltungsspannung des Akkus liegt abgeschnitten. Dabei geht ein Teil der Leistung verloren. Vor allem, wenn die Modulspannung deutlich höher als die Batteriespannung ist.
Ein kurzes Rechenbeispiel:
Wir nutzen in unserer Solaranlage 12V Systemspannung. Die Ladeschlussspannung eines typischen Blei-Säure Akkus liegt dabei bei 14,4V und die Erhaltungsspannung bei 13,8V.
Nehmen wir an, wir haben ein 30V 10A PV-Modul (=300W).
Unser PWM Laderegler lädt den Akku nun bis zur Ladeschlussspannung von 14,4V. Dabei wird die Spannung darüber abgeschnitten.
Die Ladeleistung beträgt damit
14,4V bei 10A, was dann 144 Watt entspricht.
Sehr schade für ein 300W. Modul.Nun ist der Akku voll und der Laderegler geht in die Erhaltungsladung. Die liegt bei 13,8V. Auch nun wird alles darüber abgeschnitten.
13,8V x 10A Entsprechen dann 138W.
Aber wo liegen die Vorteile bei einem PWM Regler?
Ganz klar im Preis. Ein guter PWM Laderegler kostet nur circa die Hälfte eines MPPT Reglers.
Es gibt aber noch einen guten Punkt. Denn wenn die Modulspannung nahe der Akku-Ladeschlussspannung liegt, so gibt es gegenüber der deutlich teureren MPPT Technik nur sehr wenige Unterschiede. Für unser Beispiel-Modul mit 300W würde ein 24V System Sinn machen, da die Ladeschlussspannung zweier in Reihe geschalteten 12V Blei Akkus bei 28,8V liegt.
Lesetipp: Reihenschaltung und Parallelschaltung
Übrigens, hier eine weiterführende Seite, wenn du wissen willst, wie du den richtigen Laderegler für deine PV Anlage findest.
Jetzt aber die Rechtfertigung des Preises für MPPT.
MPPT - Maximum Powerpoint Tracking
Die Technik des Powerpoint Tracking ist umfangreicher. Diese Laderegler sind auch deutlich größer und schwerer. Unter anderem ist eine Spule und ein Steuergerät (Controller) auf der Platine integriert. Sozusagen ein DC Wandler.
Dabei hat die Stromspule die Aufgabe, die Spannung zu verringern und dafür die Stromstärke zu erhöhen. Das klappt mit wenig Verlusten und gegenüber dem PWM, wird die Spannung nicht einfach abgeschnitten, sondern gedrosselt, was den Strom (Ampere) erhöht. Kurze Erklärung von Wattstunden, Amperestunden.
Ein kurzes Rechenbeispiel:
Nehmen wir wieder unsere 12V Anlage mit dem 30V 10A Photovoltaik-Modul.
Unser Akku wird nun zur Ladeschlussspannung (14,4V) geladen. Die Spannung vom Modul wird nun runter geregelt, dafür steigt der Strom.
30V x 10A = 300W
300W : 14,4V = 20,83A
300W : 14,4V = 20,83A
Wie du siehst, geht beim MPPT Laderegler keine Leistung verloren. Der PWM hingegen hat über die Hälfte (in unserem Beispielsfall) abgeschnitten.
Fazit: MPPT oder PWM?
PV Module kosten nicht viel, aber der Platz ist begrenzt. Mehrere Module können an einen Laderegler angeschlossen werden. Warum also auf Leistung verzichten, wenn diese da ist? Ein kleines bisschen mehr Geld für einen anständigen Laderegler ausgeben, ist in den meisten Fällen die beste Wahl. Zudem gibt es für MPPT Laderegler oft noch weitere gute Funktionen. Z.b. eine App fürs Smartphone (wie bei den Victron Geräten) oder den PC (wie bei den EPEver Tracer). Damit lässt sich täglich die Stromernte einsehen.
Dieser Bereich enthält Amazon-Partnerlinks (Werbung). Bilder von Amazon.