MPPT Laadregelaars Haal meer energie uit je zonnepanelen

Praktisch ieder zeiljacht maakt gebruik van zonnepanelen om stroom op te wekken. Het grootste probleem met zonnepanelen op een zeiljacht is dat er niet genoeg plaats is om de eigenlijk gewenste oppervlakte aan zonnepanelen kwijt te kunnen. Een tweede probleem is dat het onvermijdelijk is dat zonnepanelen vaak deels in de schaduw van "iets" komen te liggen, zoals een zeil, of in het gunstigste geval een stag. Om je stroomproductie te maximaliseren moet je proberen om zoveel mogelijk energie te oogsten uit je zonnepanelen, ondanks schaduwen en een sub-optimale invalshoek.

Werking van zonnepanelen

Zonnepanelen bestaan uit een samenvoeging van individuele cellen. Elke cel wekt, afhankelijk van de lichtinval, temperatuur en belasting, ongeveer 0.5 Volt op. Om een 12 Volt accu bij te laden heb je dus minstens 24 in serie geschakelde cellen nodig. Maar in de praktijk heb je meer cellen nodig, want bij stijgende temperatuur gaat de celspanning omlaag, bij belasting idem ditto, en als er een cel (deels) in de schaduw valt dan doet de betreffence cel niet meer mee. Daarbij is de spanning van een 12Volt accu tijdens het laden veel hoger dan 12 Volt; 14.4 Volt is een gangbare waarde. De meeste fabrikanten van zonnecellen mikken dan ook op een veel hoger voltage dan 12 Volt, meestal iets rond de 18 Volt.

Standaard laadregelaar

Een standaard laadregelaar bewaakt eigenlijk vooral of er niet teveel wordt geladen, en gedraagt zich min- of meer als een aan-uit schakelaar. Zolang de accu geen te hoog voltage ontwikkeld wordt het zonnepaneel rechtstreeks op de accu aangesloten.

Stel dat we een zonnepaneel hebben dat maximaal 2 ampere kan leveren, en maximaal 18 volt. Je hebt hierbij dus te maken met een 36 Watt zonnepaneel, want Watt is Volt maal Ampere. Sluit je dit zonnepaneel aan op een accu die op dat moment een spanning heeft van 12 Volt dan blijft de laadstroom 2 Ampere, want dat is het maximum dat dit zonnepaneel kan leveren. Bij 12 Volt is het overgedragen vermogen dus maar 24 Watt (namelijk 12 Volt x 2 Ampere). En tegen de tijd dat de accuspanning teveel gaat stijgen dan is dit een signaal voor de laadcontroller dat de accu vol is en wordt het zonnepaneel losgekoppeld. Het theoretische maximale vermogen van 36 Watt zal dus op deze manier nooit worden bereikt.

MPPT laadregelaar

Een MPPT laadregelaar bestaat uit onder andere een omvormer. Deze kan 18 Volt omzetten in 12 Volt. Het interessante van een omvormer is dat deze het aantal Watts aan in- en uitgang gelijk weet te houden. Laten we opnieuw naar een praktijkvoorbeeld gaan: In het bovengenoemde geval van een 18 Volt zonnepaneel dat 2 Ampere kan leveren heb je het dus over een vermogen van 18x2= 36 Watt. Maar aan de uitgang van de omvormer vind je dan 36/12= 3 Ampere! De MPPT laadregelaar zet dus het overtollige voltage om in extra laadstroom!

curve

Behalve de winst die dit oplevert kunnen we de mogelijkheid om spanning om te zetten in een andere spanning ook nog benutten door een zonnepaneel te kiezen met hogere uitgangsspanning. Dit is niet persé nodig om de voordelen van een MPPT regelaar te benutten maar een extra voordeel waar je voor kunt kiezen op het moment dat je toch nieuwe zonnepanelen wilt aanschaffen. Een 24 Volts paneel of zelfs een 48 Volts paneel kan nu optimaal worden gebruikt voor je 12 Volts systeem. En dat heeft twee voordelen:

  • Kosten. Zonnepanelen met een hogere spanning zijn veel goedkoper. Dat komt doordat deze panelen bedoeld zijn voor installatie op een woonhuis. Deze panelen worden in grote aantallen gemaakt en de concurrentie op dit terrein is groot. Voor een 250 Watt zonnepaneel betaalden wij 200 Euro. Terwijl de 12 Volt zonnepanelen die in botenwinkels worden aangeboden vele malen duurder zijn.
  • Beperking kabelverliezen. Het is niet spanning maar stroom die voor kabelverliezen zorgt. Daarom kun je bij een zelfde vermogen beter kiezen voor een hogere spanning met bijbehorende lagere stroomsterkte. Dit is precies de reden waarom electriciteit tussen steden wordt getransporteerd middels hoogspanning. Dus wanneer je kiest voor een 250 Watt paneel op 24 Volt dan heb je te maken met zo'n 10 Ampere aan stroom, terwijl wanneer dit paneel 12 Volt zou leveren je al uit moet gaan van 20 Ampere (en dan worden de meeste kabeltjes al merkbaar warm). Uiteraard geldt dit voordeel alleen tot aan de laadregelaar, want na de laadregelaar is het natuurlijk gewoon 12 Volt met bijbehorende hogere stroomsterkte. Monteer de laadregelaar dus in de buurt van de accu en niet in de buurt van het zonnepaneel!

Doorlopende aanpassing

Terug even naar dat overtollige voltage van het zonnepaneel: dat overtollige voltage hadden we toch niet voor niets? Dat klopt! Daarom past een MPPT regelaar zich voortdurend aan de omstandigheden aan. Ligt er een cel in de schaduw? Dan daalt het ingangsvoltage en zal de MPPT regelaar de verhouding tussen in- en uitgang direct aanpassen. Het uitgangsvoltage blijft dan gelijk, maar de laadstroom zal iets afnemen. Hetzelfde zal gebeuren wanneer de spanning van het zonnepaneel verandert door temperatuursverschillen of een verandering van stand ten opzichte van de zon. Zelfs als de totale spanning van het zonnepaneel onder de accuspanning komt te liggen (waarbij er normaal gesproken geen stroom meer uit het zonnepaneel zou stromen) weet de MPPT regelaar er nog iets bruikbaars van te maken door de spanning op te krikken tot de gewenste accuspanning.

Tracking

In de praktijk werkt het allemaal nog iets complexer. Wanneer je stroom trekt uit het zonnepaneel zal de uitgangsspanning iets dalen. De curve verloopt echter niet lineair: bij hogere belasting gaat de uitgangsspanning steeds harder dalen terwijl de uitgangsstroom nog maar nauwelijks toeneemt. Vermogen (Watt) is voltage maal ampere. Om het maximale vermogen uit het zonnepaneel te halen zal de laadregelaar dus het optimale compromis moeten weten te vinden tussen spanning en stroom, en dit ideale punt wisselt voortdurend onder allerlei invloeden zoals schaduw, temperatuur en intensiteit van de zonnestraling. Daarom bezitten MPPT laadregelaars een tracking algoritme dat voortdurend kortstondig "speelt" met de parameters en nagaat of er met een andere instelling een hogere winst te behalen is.

Wanneer leveren MPPT regelaars winst?

In ideale omstandigheden met een perfect op de accu afgestemd zonnepaneel levert een MPPT regelaar niet al te veel winst. Maar wanneer de omstandigheden minder ideaal worden dan kan de MPPT regelaar gemakkelijk 20% tot zels 100% winst leveren! De "winst-omstandigheden" zijn:

  • Het zonnepaneel heeft een relatief hoge uitgangsspanning (waarschijnlijk omdat de fabrikant mikte op een hoge "schaduwbestendigheid"). De MPPT regelaar zet het "overvoltage" om in extra laadstroom.
  • Het zonnepaneel heeft een relatief lage uitgangsspanning (dit omdat de fabrikant mikte op maximale uitgangsstroom). Bij hogere temperaturen en/of hogere accuspanningen kan het gebeuren dat de uitgangsspanning van het paneel de accuspanning te dicht nadert en de stroom tot stilstand komt. De MPPT regelaar zal automatisch de belasting van het zonnepaneel aanpassen en indien nodig de spanning wat opkrikken.
  • Een groot deel van het zonnepaneel ligt in de schaduw, waarbij de uitgangsspanning fors daalt. De MPPT regelaar krikt nu de spanning op naar een bruikbare waarde.
  • De weerstomstandigheden zijn slecht. Nevel, of een te lage invalshoek van het zonlicht (avond, ochtend). De MMPT regelaar weet veel langer stroom uit het paneel te peuteren dan de conventionele laadregelaar. Beter iets dan niets!
Victron

Kooptips

Belangrijk is het om voor een regelaar van een goed merk te kiezen. Wij hebben gekozen voor regelaars van het merk Victron.

Tijdens onze zoektocht naar MPPT regelaars kwamen we op eBay diverse goedkope "MPPT regelaars" tegen, soms voor prijzen onder de 10 USD. Voor de grap zo'n ding gekocht, maar het bleek dus gewoon een simpele shuntregelaar te zijn. MPPT als kreet doet het goed in de productomschrijving en de meeste mensen hebben geen clue maar weten slechts dat "MPPT" iets goeds is.


Reacties

Naam:
Tekens over:

Als ik 4 panelen heb voor 12 volt Onbelast ongeveer 20v per paneel dan kan ik ze dus het beste alle 4 in serie zetten op een mppt regelaar 100/15 de panelen zijn 50wp per stuk klopt dit?? (Houten100@gmail.com)
1
-1

Precies de info die ik nodig heb om, een deel, van de technische info te begrijpen van de inverter voor mijn zonnepanelen. Bedankt!
2
0

contact