Solar-Laderegler: PWM oder MPPT?

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Einleitung

PWM- und MPPT-Laderegler werden beide häufig zum Laden von Batterien mit Solarstrom verwendet.

Ein PWM-Regler ist im Wesentlichen ein Schalter, der eine Solaranlage mit der Batterie verbindet. Das Ergebnis ist, dass die Spannung des Arrays auf eine Spannung nahe der der Batterie heruntergezogen wird.

Der MPPT-Regler ist ausgeklügelter (und teurer): Er passt seine Eingangsspannung an, um die maximale Leistung aus der Solaranlage zu gewinnen, und wandelt diese Leistung dann effizient in einer Ladekurve um, um den schwankenden Spannungsbedarf der Batterie plus Last zu decken. Auf diese Weise entkoppelt er im Wesentlichen die Spannungen der Solaranlage und der Batterie, sodass beispielsweise eine 12-V-Batterie auf der einen Seite des MPPT-Ladereglers und in Reihe geschaltete Module zur Erzeugung von 36 V auf der anderen Seite vorhanden sein können.

Allgemein kann gesagt werden, dass bei Modulen, die in etwa der Batteriespannung entsprechen MPPT in einem kalten bis gemäßigten Klima besser abschneidet als PWM, während beide Regler in einem subtropischen bis tropischen Klima ungefähr die gleiche Leistung zeigen.
In diesem Beitrag wird die Auswirkung der Temperatur im Detail analysiert, und es wird ein quantitativer Leistungsvergleich beider Reglertopologien vorgenommen.

Die Strom-Spannungs-Kurve und die Leistungs-Spannungs-Kurve eines Solarmoduls

Die Beispiele auf den folgenden Seiten basieren auf einem durchschnittlichen monokristallinen Solarmodul mit 100 W / 36 Zellen und den folgenden Spezifikationen:

Aus dieser Grundkurve lässt sich die Leistungs-Spannungs-Kurve ableiten, indem man P = U x I gegen U aufträgt. Das Ergebnis ist die blaue Kurve in der folgenden Abbildung:

Es ist offensichtlich, dass die Leistung des Paneels gleich Null ist, wenn es kurzgeschlossen ist (0 x I_sc = 0) oder wenn dem Paneel kein Strom entnommen wird (V_oc x 0 = 0).
Zwischen diesen beiden Null-Leistungspunkten erreicht das Produkt P = U x I ein Maximum: den Punkt maximaler Leistung MPP.

Die Bedeutung des Punktes maximaler Leistung (MPP) kann wie folgt veranschaulicht werden:
Das Produkt V_mpp x I_mpp ist proportional zur Fläche des in Abbildung 3 dargestellten Rechtecks. Der MPP ist erreicht, wenn die Fläche dieses Rechtecks am größten ist. Die Abbildungen 4 und 5 zeigen zwei weniger optimale Ergebnisse, die erzielt werden, wenn die Leistung bei einer zu niedrigen bzw. zu hohen Spannung geerntet wird.

Die maximale Leistung eines 100Wp-Solarmoduls ist definitionsgemäß 100W bei STC (Zelltemperatur: 25°C, Bestrahlungsstärke: 1000 W/m², AM: 1,5).
Wie aus Abbildung 3 hervorgeht, beträgt bei einem kristallinen Panel mit 100Wp / 36 Zellen die dem Punkt maximaler Leistung entsprechende Spannung V_mpp = 18 V und der Strom I_mpp = 5,56 A. Somit sind 18V x 5,56A = 100W.

Schlussfolgerung:
Um das Maximum aus einem Solarmodul herauszuholen, sollte ein Laderegler in der Lage sein, den optimalen Strom-Spannungs-Punkt auf der Strom-Spannungs-Kurve zu wählen: den Maximum Power Point. Ein MPPT-Regler macht genau das.
Die Eingangsspannung eines PWM-Reglers entspricht im Prinzip der Spannung der an seinem Ausgang angeschlossenen Batterie (plus Spannungsverluste in der Verkabelung und im Regler). Das Solarmodul wird daher in den meisten Fällen nicht an seinem Maximum Power Point genutzt.

Der MPPT-Laderegler

Wie in Abbildung 6 dargestellt, kann die Spannung V_mpp, die dem Punkt maximaler Leistung entspricht, durch Ziehen einer vertikalen Linie durch den oberen Teil der Leistungs-Spannungs-Kurve und der Strom Im durch Ziehen einer horizontalen Linie durch den Schnittpunkt der V_mpp-Linie und der Strom-Spannungs-Kurve ermittelt werden. Diese Werte sollten mit den in Tabelle 1 angegebenen Werten übereinstimmen.

In diesem Beispiel sind P = 100W, V_mpp = 18 V und I_mpp = 5,56 A.
Mit seinem Mikroprozessor und der ausgeklügelten Software erkennt der MPPT-Regler den Punkt maximaler Leistung P_m und stellt in unserem Beispiel die Ausgangsspannung des Solarmoduls auf V_mpp = 18 V ein und entnimmt I_mpp = 5,56 A aus dem Modul.

Was passiert als nächstes?
Der MPPT-Laderegler ist ein DC/DC-Wandler, der Strom von einer höheren Spannung in Strom mit einer niedrigeren Spannung umwandeln kann. Die Leistungsmenge ändert sich dabei nicht (abgesehen von einem kleinen Verlust beim Umwandlungsprozess). Wenn also die Ausgangsspannung niedriger ist als die Eingangsspannung, ist der Ausgangsstrom höher als der Eingangsstrom, so dass das Produkt P = U x I konstant bleibt.
Wenn eine Batterie mit V_bat = 13 V geladen wird, beträgt der Ausgangsstrom daher I_bat = 100 W / 13 V = 7,7 A.
(In ähnlicher Weise kann ein Wechselstromtransformator eine Last von 4,4 A bei 23 VAC (4,4 x 23 = 100 W) liefern und daher 0,44 A aus dem 230-V-Netz ziehen (230 x 0,44 = 100 W)).

Der PWM-Laderegler

In diesem Fall kann die dem Solarmodul auferlegte Ladespannung ermittelt werden, indem eine vertikale Linie am Spannungspunkt gezogen wird, die gleich V_bat plus 0,5V ist. Die zusätzlichen 0,5V stellen den Spannungsverlust in der Verkabelung und im Regler dar. Der Schnittpunkt dieser Linie mit der Strom-Spannungs-Kurve ergibt den Strom I_pwm = I_bat.

Ein PWM-Regler ist kein Gleichstromwandler. Der PWM-Regler ist ein Schalter, der das Solarmodul mit der Batterie verbindet. Wenn der Schalter geschlossen ist, haben das Panel und die Batterie nahezu die gleiche Spannung. Geht man von einer entladenen Batterie aus, beträgt die anfängliche Ladespannung etwa 13V, und geht man von einem Spannungsverlust von 0,5V über die Verkabelung und den Regler aus, liegt die Spannung des Panels bei V_pwm = 13,5V. Die Spannung wird mit zunehmendem Ladezustand der Batterie langsam ansteigen. Wenn die Absorptionsspannung erreicht ist, beginnt der PWM-Controller, das Solarmodul zu trennen und wieder anzuschließen, um eine Überladung zu verhindern (daher der Name: PulsWeitenModulierter Controller).

Abbildung 7 zeigt, dass in unserem Beispiel mit V_bat = 13V und V_pwm = V_bat +0,5V = 13,5V die vom Solarmodul aufgenommene Leistung V_pwm x I_pwm = 13,5V x 6A = 81W beträgt, was 19% weniger ist als die 100W, die mit dem MPPT-Regler aufgenommen wurden.

Bei 25°C ist ein MPPT-Regler also eindeutig einem PWM-Regler vorzuziehen.

Die Temperatur hat jedoch einen starken Einfluss auf die Ausgangsspannung des Solarmoduls. Dieser Effekt wird im nächsten Abschnitt erörtert.

Der Einfluss der Temperatur

Der Einfluss der Temperatur ist viel zu groß, um ihn zu vernachlässigen.

Wenn sich ein Solarmodul durch die Sonneneinstrahlung erwärmt, sinken sowohl die Leerlaufspannung als auch die Spannung des maximalen Leistungspunkts. Der Strom bleibt jedoch praktisch konstant. Mit anderen Worten: Die Strom-Spannungs-Kurve verschiebt sich mit steigender Temperatur nach links, wie in Abbildung 8 dargestellt.

Wie in Abbildung 9 zu sehen ist, bewegt sich der Punkt maximaler Leistung ebenfalls nach links und nach unten, da das Produkt V_mpp x I_mpp mit steigender Temperatur abnimmt.

Der MPPT-Regler bei einer Zelltemperatur von 75°C

MPPT-Leistung, -Strom und -Spannung lassen sich wie folgt aus den Spezifikationen des Solarmoduls ableiten:

P (75°C) = P (25°C) x (1 + (75°C – 25°C) x γ) = 100 x (1 + (50 x – 0,45 / 100) = 77,5W

Die Berechnung von MPP-Strom und MPP-Spannung nach der gleichen Methode:
I_mpp (75°C) = 5,6 A
V_mpp (75°C) = 13,8 V
Und eine Überprüfung: I_mpp (75°C) x V_mpp (75°C) = 5,6 x 13,8 = 77,3W.

Dies ist ein Unterschied von 0,2 W im Vergleich zu dem zuvor berechneten P (75°C), so dass dies nahe genug ist und korreliert.

Anmerkung:
Die meisten Zell- und Modulhersteller geben die Temperaturkoeffizienten von I_mpp (δ) und V_mpp (ε) nicht an, und wenn sie es tun, wird ε oft mit einem viel zu niedrigen Wert angegeben. Dies hat zur Folge, dass die Berechnung von V_mpp mit Hilfe seines Temperaturkoeffizienten einen falschen Wert ergibt (der in den meisten Fällen viel zu optimistisch ist) und I_mpp x V_mpp ebenfalls falsch ist, d. h. I_mpp x V_mpp ≠ P, was mathematisch unmöglich ist.

Der PWM-Regler bei einer Zelltemperatur von 75°C

Geht man weiterhin von einer Batteriespannung von 13V aus, so beträgt die am Panel anliegende Spannung 13,5V. Mit Hilfe von Abbildung 11 kann der PWM-Strom durch Einzeichnen der vertikalen Spannungslinie und der horizontalen Stromlinie ermittelt werden. Der resultierende PWM-Strom beträgt 5,95A und die Leistung des Solarmoduls ist
13,5V x 5,7A = 77W.

Fazit: Bei T_cell = 75°C und V_bat = 13V ist bei der hier gewählten Modulspannung der Leistungsunterschied zwischen den beiden Controllern vernachlässigbar.

Zelltemperatur 100°C

Es ist interessant zu sehen, was bei noch höheren Temperaturen passiert. Abbildung 12 zeigt, was bei 100 °C geschieht.

Die meisten MPPT-Regler können eine niedrigere Spannung nicht in eine höhere Spannung umwandeln, da sie dafür nicht ausgelegt sind. Wenn die MPPT-Spannung V_mpp niedriger als V_bat ist, arbeiten sie daher wie ein PWM-Regler und verbinden das Panel direkt mit der Batterie.
Wie in Abbildung 11 dargestellt: Wenn V_bat = 13 V ist, wird der vom Panel entnommene Strom auf 4 A begrenzt.

Mit zunehmender Batteriespannung (oder steigender Temperatur) verschlechtert sich die Situation: Der Ladestrom sinkt schnell auf nur wenige Ampere.
Könnte der MPPT-Controller in dieser Situation jedoch immer noch am Maximum Power Point arbeiten, könnte er 66 W ernten, egal ob V_bat niedrig oder hoch ist!

Die Lösung

Es ist klar, dass in unserem Beispiel sowohl MPPT- als auch PWM-Regler bei hohen Zelltemperaturen nicht funktionieren.
Die Lösung zur Verbesserung der Leistung des MPPT-Reglers bei hohen Zelltemperaturen besteht darin, die Spannung des Solarmoduls zu erhöhen, indem die Anzahl der Zellen in Reihe erhöht wird.

Diese Lösung ist natürlich nicht auf PWM-Regler anwendbar: Eine Erhöhung der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen verringert die Leistung bei niedrigen Temperaturen.
Im Falle des MPPT-Reglers: Ersetzen Sie das 12 V / 100 W-Panel durch ein 24 V / 100 W-Panel oder durch zwei
12 V / 50 W-Panels in Reihe. Dadurch verdoppelt sich die Ausgangsspannung und der MPPT-Regler lädt eine 12-V-Batterie mit 66 W (5,1 A bei 13 V) bei 100 °C Zelltemperatur, siehe Abbildung 13.

Ein zusätzlicher Vorteil: Da sich die Spannung des Solarmoduls verdoppelt hat, reduziert sich der Strom des Panels um die Hälfte (P = U x I und P hat sich nicht verändert, aber U hat sich verdoppelt).

Das Ohmsche Gesetz besagt, dass die Verluste durch den Kabelwiderstand P_c (Watt) = R_c x I² sind, wobei R_c der Widerstand des Kabels ist. Diese Formel zeigt, dass bei einem gegebenen Kabelverlust die Kabelquerschnittsfläche um den Faktor vier reduziert werden kann, wenn die Array-Spannung verdoppelt wird.

Schlussfolgerung:
Beim Einsatz eines MPPT-Ladereglers gibt es zwei überzeugende Gründe, die PV-Spannung zu erhöhen (durch Erhöhung der Anzahl der in Reihe geschalteten Zellen):

• So viel Energie wie möglich aus der Solaranlage zu gewinnen, auch bei hoher Zelltemperatur.
• Verringerung der Kabelquerschnittsfläche und damit der Kosten.

Leistungskurven MPPT- und PWM-Reglern

Relative Leistung in Abhängigkeit von der Temperatur

Nehmen wir nun an, dass der MPPT-Regler an eine Solaranlage angeschlossen ist, deren Zellen in Reihe geschaltet sind, um eine MPPT-Spannung zu erreichen, die um mehrere Volt höher ist als die höchste Batteriespannung.

Zum Beispiel:

• 12-V-Batterie: 72 Zellen (ein 24-V-Array) oder mehr
• 24-V-Batterie: 108 Zellen (ein 36-V-Array) oder mehr
• 48-V-Batterie: 216 Zellen (ein 72-V-Array) oder mehr

Der PWM-Regler wird an eine Solaranlage mit genau der gleichen Wp-Leistung angeschlossen, mit der üblichen Anzahl von Zellen in Reihe geschaltet und zum Laden einer 12-V-, 24-V- oder 48-V-Batterie verwendet: 36, 72 bzw. 144 Zellen.
Die relative Leistung der beiden Regler in Abhängigkeit von der Zelltemperatur kann wie in Abbildung 14 dargestellt verglichen werden.

Die Leistung des MPPT-Reglers ist auf 100 % gelegt, entspricht also der maximal erzielbaren Leistung. Die PWM-Leistung entspricht der MPPT-Leistung (100 % relative Leistung), wenn die Batteriespannung plus Verluste in der Verkabelung und im Regler zufällig gleich der MPPT-Spannung ist. Es werden drei Kurven der relativen PWM-Leistung gezeigt, die auf drei verschiedenen Batteriespannungen basieren, und wie erwartet wird der 100%-Punkt bei niedrigeren Temperaturen erreicht, wenn die Batteriespannung steigt.

Absolute Leistung in Abhängigkeit von der Temperatur

Wenn man die Temperaturabhängigkeit von P einbezieht, ergibt sich die folgende Abbildung 15.
Die Leistung des MPPT-Reglers wird mit STC auf 100 % bei 25°C eingestellt.

Der blaue Bereich zeigt, dass ein PWM-Regler über einen relativ weiten Batterieladespannungs- (13V bis 15V) und Temperaturbereich (45°C und 75°C) fast genauso gut abschneidet (innerhalb von 10 %) wie ein MPPT-Regler.
Die 10 %-Grenze wird durch die dünne blaue Linie in den Abbildungen 14 und 15 angezeigt.

Bevor Schlussfolgerungen gezogen werden können, müssen jedoch noch einige andere Solarzellen- und Systemparameter berücksichtigt werden.

Der Einfluss der Bestrahlungsstärke

Die Leistung eines Solarmoduls ist ungefähr proportional zur Bestrahlungsstärke, aber V_mpp bleibt nahezu konstant, solange die Bestrahlungsstärke 200 W/m² übersteigt. Die Bestrahlungsstärke hat daher keinen wesentlichen Einfluss auf das MPPT/PWM-Leistungsverhältnis, solange die Bestrahlungsstärke 200 W/m2 übersteigt (siehe Abbildung 16).

Bei niedriger Bestrahlungsstärke (bedeckter Himmel, Winter) fällt Vm jedoch schnell ab, und ein MPPT-Regler, der an eine Anlage mit einer viel höheren Nennspannung als die Batterie angeschlossen ist, wird weitaus bessere Ergebnisse erzielen als ein PWM-Regler.

Monokristallin oder polykristallin

Den Datenblättern der Hersteller zufolge ist V_mpp bei polykristallinen Modulen im Durchschnitt etwas niedriger. Bei einem 12V-Modul beträgt der Unterschied 0,35V bis 0,7V. Der Temperaturkoeffizient ist bei beiden Technologien ähnlich. Dies hat zur Folge, dass sich die PWM-Kurven in den Abbildungen 13 und 14 im Falle eines polykristallinen Panels um 5 bis 10 °C nach links verschieben.

Teilabschattung

Eine Teilabschattung senkt die Ausgangsspannung, insbesondere wenn im Modul Bypassdioden verbaut sind. MPPT ist daher bei Teilabschattung gegenüber PWM klar im Vorteil.

Verluste in Verkabelung und Laderegler

Bei einer gut ausgeführten Installation sind diese Verluste im Vergleich zu den Auswirkungen der Temperatur gering. Beachten Sie, dass in diesem Dokument Leistung, Spannung und Strom am Ausgang des Solarmoduls gemessen werden und keine Verluste berücksichtigt wurden, sofern nicht anders angegeben.

Zelltemperatur

Die nächste Frage, die es zu beantworten gilt, lautet: Wie hoch ist die Temperatur der Solarzellen in der Praxis.

Einen ersten Anhaltspunkt bietet die NOCT (Normal Operating Cell Temperature), die heutzutage von den meisten Solarmodulherstellern angegeben wird.

Die NOCT-Bedingungen sind wie folgt definiert:

• Umgebungstemperatur: 20°C
• Bestrahlungsstärke: 800 W/m2
• Luftmasse: 1.5
• Windgeschwindigkeit: 1 m/s
• Montage: offene Rückseite (freistehendes Array)
• Keine elektrische Last: dem Solarmodul wird kein Strom entnommen

Nach Angaben des Herstellers beträgt die durchschnittliche NOCT = 45°C. Das bedeutet, dass die Temperatur der Solarzelle unter den angegebenen Bedingungen 25°C höher ist als die Umgebungstemperatur.

Eine allgemeinere Formel zur Berechnung der Zelltemperatur T_c lautet wie folgt:

T_c=T_a+G/U oder ΔT=T_c-T_a=G/U

T_a: Umgebungstemperatur
G: Bestrahlungsstärke (W/m²)
U: Wärmeverlustfaktor (W/m²-ΔT)
Ein einfaches Modell für den Wärmeverlustfaktor ist:
U = U_c + U_v – W_v
Dabei ist U_c eine konstante Komponente und U_v ein Faktor, der proportional zur Windgeschwindigkeit W_v (m/s) an der Anlage ist.
Die resultierende thermische Formel ist:
T_c = T_a + G/(U_c + U_v – W_v) oder ΔT = T_c – T_a = G/(U_c + U_v – W_v)

Nach einer Extrapolation von https://www.pvsyst.com/help/noct_definition.htm und einigen anderen Websites lauten die ungefähren Werte für U_c und U_v:

Freistehende Arrays:
U_c ≈ 20 W / m² x ΔT
U_v ≈ 12 W / m² x ΔT m/s

Arrays mit vollständig isolierter Rückseite:
U_c ≈ 10 W / m² x ΔT
U_v ≈ 6 W / m² x ΔT m/s

Abbildung 17 zeigt den sich daraus ergebenden Anstieg der Zellentemperatur im Verhältnis zur Umgebungstemperatur für freistehende Arrays und für Arrays mit vollständig isolierter Rückseite. Zu beachten ist, dass dies für klassische Module mit thermisch stark isolierender Glas-Vorderseite gilt – für Module mit Polymer-Frontsheet wie zum Beispiel die von SOLBIAN Solar ist Hinterlüftung nicht erforderlich, da die Wärme über die Vorderseite abgegeben kann – sie verhalten sich thermisch dann ähnlich hinterlüfteter Glas-Module.

Es wird deutlich, dass der Luftstrom bzw. die Kühlung der Zellen extrem wichtig ist.

Freistehende Anlage:
Ohne Wind kann der Temperaturanstieg von 40°C bei einer freistehenden Anlage an einem heißen sonnigen Tag in Europa zu Zelltemperaturen von 70 bis 80°C führen. Unter solchen Bedingungen hinkt die PWM-Leistung der MPPT-Leistung um 10 % hinterher.

Vollständig isolierte Rückseite:
In einem Array mit vollständig isolierter Rückseite kann die Zellentemperatur routinemäßig 100°C überschreiten. Ein vollständiges Aufladen der Batterie mit einem PWM-Regler wird dann unmöglich, da der Ladestrom sehr niedrig oder sogar Null ist, bevor die Absorptionsspannung erreicht wird.

Bei den meisten Installationen ist die Rückseite eines Arrays nicht vollständig isoliert. Bei der Montage auf einem Schrägdach zum Beispiel wird normalerweise darauf geachtet, dass ein gewisser Luftstrom zwischen dem Dach und der Rückseite der Solarmodule möglich ist.
Die Wärmekapazität von Luft ist jedoch sehr gering. Die unter den Paneelen strömende Luft kann schnell ein Gleichgewicht mit der Temperatur der Paneele erreichen, was dazu führt, dass außer in den ersten paar Dezimetern des Luftkanals überhaupt kein Wärmeaustausch stattfindet. Daher kann der rückseitige U-Wert für den größten Teil der Anlage der vollständig gedämmte U-Wert sein.

Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Temperatur

Ein kristallines Standard-Solarmodul mit einer Nennspannung von 12V besteht aus 36 in Reihe geschalteten Zellen. Bei einer Zelltemperatur von 25°C ist der Ausgangsstrom dieses Paneels bis zu einer Spannung von etwa 17V nahezu konstant. Oberhalb dieser Spannung fällt der Strom schnell ab, so dass die maximale Leistung bei etwa 18V erzeugt wird.

Leider nimmt der Spannungspunkt, bei dem der Strom abfällt, mit steigender Temperatur ab. Unterhalb dieses Spannungspunktes bleibt der Strom jedoch praktisch konstant und wird von der Temperatur nicht beeinflusst.

Sowohl die Ausgangsleistung als auch die Ausgangsspannung nehmen pro 10°C Temperaturerhöhung um etwa 4,5% ab.

PWM-Regler

Wenn ein Solarmodul über einen PWM-Laderegler an die Batterie angeschlossen ist, wird seine Spannung auf einen Wert nahe dem der Batterie gesenkt. Dies führt zu einer suboptimalen Ausgangsleistung in Watt
(Watt = Ampere x Volt) bei niedrigen und bei sehr hohen Solarzellentemperaturen.

An regnerischen oder stark bewölkten Tagen oder bei starker Belastung der Batterie kann es zu einer Situation kommen, in der die Batteriespannung niedriger als normal ist. Dies würde die Spannung des Panels weiter nach unten ziehen und somit die Leistung noch weiter verringern.

Bei sehr hohen Zelltemperaturen kann der Spannungsabfallpunkt unter die Spannung sinken, die zum vollständigen Aufladen der Batterie erforderlich ist.

Da die Fläche des Arrays linear mit der Leistung ansteigt, nehmen auch die Querschnittsfläche der Verkabelung und die Kabellänge mit der Leistung zu, was bei Arrays von mehr als einigen 100 Watt zu erheblichen Kabelkosten führt.

Der PWM-Laderegler ist daher nur für kleine Systeme eine gute und kostengünstige Lösung, wenn die Zelltemperatur moderat bis hoch ist (zwischen 45°C und 75°C).

MPPT-Regler

Ein MPPT-Regler erfüllt nicht nur die Funktion eines Basisreglers, sondern enthält auch einen Gleichspannungswandler, der die Spannung des Arrays mit sehr geringem Leistungsverlust in die von den Batterien benötigte Ladekurve umwandelt.

Ein MPPT-Regler versucht, die Leistung der Anlage in der Nähe ihres maximalen Leistungspunktes zu ernten, während er gleichzeitig die schwankenden Spannungsanforderungen der Batterie und der Last erfüllt. Er entkoppelt also im Wesentlichen die Spannungen der Anlage und der Batterie, so dass auf einer Seite des MPPT-Ladereglers eine 12V-Batterie und auf der anderen Seite zum Beispiel zwei in Reihe geschaltete 12V-Module (V_max =18V) zur Erzeugung von 36V liegen können.

Wenn ein MPPT-Laderegler an eine Solaranlage mit einer wesentlich höheren Nennspannung als die Batteriespannung angeschlossen ist, liefert er daher auch bei sehr hohen Zelltemperaturen oder bei geringer Einstrahlung Ladestrom – ein PWM-Regler könnte hier nicht mehr viel liefern.

Mit zunehmender Größe der Anlage nehmen sowohl der Querschnitt der Verkabelung als auch die Kabellänge zu. Die Möglichkeit, mehr Module in Reihe zu schalten und dadurch den Strom zu verringern, ist ein weiterer überzeugender Grund für die Installation eines MPPT-Reglers. Sobald die Array-Leistung hundert Watt (12V-Batterie) oder mehrere hundert Watt (24V- oder 48V-Batterie) überschreitet.

Ein MPPT-Laderegler ist daher die Lösung der Wahl:

• Wenn die Zelltemperatur häufig niedrig (unter 45°C) oder sehr hoch (über 75°C) ist.
• Wenn die Kosten für die Verkabelung durch Erhöhung der Feldspannung erheblich gesenkt werden können.
• Wenn die Systemleistung bei niedriger Bestrahlungsstärke wichtig ist.
• Wenn Teilabschattung ein Problem darstellt.

Generell empfehlen wir, im Zweifel einen MPPT-Regler zu nutzen.

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