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Der MPPT Solarregler für leistungsfähige Solar-Systeme

MPPT Solarregler Epever

Der MPPT-Regler ist ein DC-DC Wandler und komplexer im Aufbau. Er passt die Spannung an der Eingangsseite so an, dass die Solaranlage maximale Leistung bringt. Hierbei sind in den Prozessoren verschiedene Leistungskurven und Formeln programmiert an denen sich der Regler orientiert. (Werden zu viele Solarmodule an einen MPPT Regler angeschlossen, leitet dieser in der Regel die Leistung bis zu seiner angegebenen Leistungsfähigkeit weiter, wird dabei aber nicht zerstört.)

Bei Teilverschattung, kaltem bis mäßig warmen Klima übertrifft der MPPT Regler den PWM Regler hinsichtlich der in die Batterie eingespeisten Leistung um bis zu 30%. Bei großer Hitze ist die Leistung bei beiden Reglern fast identisch. Weiterhin verfügen die meisten MPPT Regler über entsprechende Temperatursensoren, welche eine Beschädigung der Batterie in sehr kalten Wintern oder heißen Umgebungen verhindern.

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PWM Solarregler für kleine Solarsysteme

Der günstigere PWM Regler wirkt quasi wie ein Schalter der die Spannung der Solarmodule auf die Batterien runterschaltet.  Die PWM Regler können bei zu viel Solarleistung (zu viele Module) beschädigt werden. Auch ist es wichtig immer erst die Batterie und dann die Solarmodule anzuklemmen. 

Die meisten größeren PWM Solarregler (20A-40A) können bei 12 Volt Systemen maximal 30 Volt Solarmodul Eingangsspannung und bei 24 Volt Systemen 55 Volt Solare Eingangsspannung vertragen bei i.d.R. maximal 400 Watt Gesamteingangsleistung.

Diese bedeutet, das maximal 2 Solarmodule in Reihe und der Rest parallel geschaltet werden muss um die Eingangsspannung niedrig zu halten. 

Dies bedeutet in der Praxis, dass z.B. schon 4*100 Watt Solarmodule parallel geschaltet in einem 12 Volt System über 30 Ampere Stromfluss in den Leitungen zum Solarregler produzieren. Dies bedeutet, dass die Leitungen einen großen Durchmesser (8-10mm2 = teuer)  haben müssen um die Wärmeverluste zu vermindern. Weiterhin verfügen die meisten Solarmodule standardmäßig über MC4 Stecker. Um diese parallel zu verbinden, gibt es sogenannte MC4 Abzweigstecker (Y Stecker) um entsprechende parallele Schaltungen zu bauen. Diese parallelen Abzweigstecker sind jedoch in der Regel auf 20A bis maximal 40 Ampere limitiert um nicht zu überhitzen. Um die  Brandgefahr des Gesamtsystem zu minimieren sollten also in keinem Fall mehr als 400 Watt Systeme mit einem günstigen PWM Regler betrieben werden.

Weiterhin verfügen die meisten PWM Regler nicht über einen Temperatursensor, der für die günstigen Blei-Säurebatterien benötigt wird um diese in warmen Umgebungen nicht zu überhitzen. 

Fazit zu PWM Solarreglern: 

PWM Solarregler eignen sich für kleine günstige, kompakte Systeme mit wenig Leistung (unter 400 Watt) und kurze Kabelstrecken. Sind die Solarmodule weiter vom Solarregler entfernt ist es oft günstiger einen MPPT Regler zu kaufen, als in dickere teure Solarkabel zu investieren.

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Basiswissen zum Aufbau einer Photovoltaikanlage

Eine Solaranlage besteht prinzipiell aus Solarmodulen (Stromerzeuger), einem Solarregler, Batterien (Stromspeicher) und Verbrauchern (5Volt USB, 12 Volt Gleichstrom oder 220 Volt Wechselstrom). 

In den Solarmodulen wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. 12 Volt Solarmodule im KFZ-Bereich haben in der Regel um die 21 Volt Leerlauf-Spannung und liefern Gleichstrom. (Die Module für den Hausbereich sind schwerer und die Spannung ist höher) 
Der Solarregler wandelt die unregelmäßige Spannung (0-24 Volt) / Strom der Solarmodule in eine gleichmäßige Spannung (zwischen 12,6 und 14,5 Volt)  für die Ladung der Batterie um. Dabei wird zwischen PWM-Reglern (Pulse Width Modulation) und MPPT-Reglern (Maximum power point tracking) unterschieden.

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Akkus LiFePo4

Battle Born Batterien in Deutschland kaufen

Wer im Internet nach LiFePo4 Akkus recherchiert, kommt im hochwertigen Bereich schnell auf die Batterien von Dragonfly Energy, die unter der Marke Battle Born Batteries beworben werden. „Battle Born“ weil der Sitz der Firma in Reno, Nevada ist und, das deren Motto ist.

Die LiFePo4 Akkus fallen vor allem auf, weil sie mit 10 Jahren Garantie angeboten werden. Aber auch die technischen Leistungen der Batterien scheinen anderen überlegen. Das selbstentwickelte BMS (Batterie Management System) schützt die Zellen vor zu hoher Belastung beim Laden und Entladen und balanciert die Zellen so aus, dass sie nur geringe Verschleißerscheinungen aufweisen und sehr lange halten. Bisher haben die aktuellen Akku kein App fähiges BMS, so das man nicht auf dem Handy den Zustand der Batterie prüfen kann – das entspricht jedoch der Philosophie von Battle Born, dass die Batterie einfach immer funktionieren (sich selbst schützen) so, das man sich nie um diese kümmern muss.

Wir stehen zwar mit Battle Born Batteries bzw. Dragongfly Energy in Kontakt, jedoch haben sie derzeit leider kein Interesse den deutschen Markt zu bedienen, da die Marke in Deutschland noch zu unbekannt ist. (Wie die Vorteile von LiFePo4 Akkus, bzw. Solar in mobilen Anwendungen im Generellen – da hier nach wie vor noch Landstrom vorherrscht)

Sollten Sie Interesse an diesen Batterien in Deutschland, bzw. im deutschsprachigen Raum haben, freuen wir uns nachfolgend auf einen Kommentar oder eine kurze Nachricht , damit wir diese an BB weiterleiten können.

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Allgemein Bluetti AC200

Bluetti AC100

Kapazität: 1000 WH!
Maximale Solarladung: 170 Watt
Maximale Solar Input Spannung: 23 Volt
Inverter Output: 600 Watt
Anschlüsse: 2x Wechselstrom, 5x USB, 1x 12 Volt Zigarettenanzünder
Gewicht: 17 kg

Bluetti Ac100
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kleiner Solargenerator AC50S von Bluetti

Bluetti launcht gerade auf Indigogo einen verbesserte Version des AC50 mit stabilisierten 12 Volt Output um alle 12 Volt Geräte betreiben zu können. Der AC50S erhält noch einige weitere Verbesserungen die wesentliche Verbesserung die zum Kauf überzeugt ist der stabilisierte 12 Volt Ausgang den die meisten anderen kleinen Solargeneratoren nicht haben und deshalb einige Geräte die stabile 12 Volt benötigen nicht zuverlässig funktionieren.

BLUETTI INDIEGOGO AC50S
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Allgemein

leistungsfähige Solarkoffer 180 Watt

Seit einigen Jahren gibt es sogenannte Solarkoffer bzw. Solartaschen. Dabei handelt es sich um meist zusammenklappbare Stofftaschen mit 3-5 flexiblen Solarmodulen. Diese Solarkoffer sehen unscheinbar aus, haben teils sogar mehr Leistung als normale Solarmodule mit ähnlicher Größe.

180 Watt Solarkoffer mit Solarregler und Klemmen der direkt an die Autobatterie oder Solarbatterie angeklemmt werden kann.

Die Vorteile eines Solarkoffer sind:

  • zusammenfaltbar
  • leicht zu transportieren, geringes Gewicht (ca. 10Kg)
  • überall aufstellbar (mit integrierten Ständern)
  • verhältnismäßig viel Leistung
  • gibt es auch mit 25 Jahren Leistungsgarantie auf die verbauten Module
  • aufspannbar
  • gut zu verstauen als Schutz gegen Diebstahl
  • Kann auch hinter die Frontscheibe gelegt werden, allerdings mit wesentlich geringerer Ladeleistung

Die Nachteile eines Solarkoffers sind:

  • nicht fest montierbar, deshalb leicht demontierbar und somit stehlbar
  • relativ hoher Preis
  • bei grober Handhabung sind Beschädigungen schneller möglich
  • Stoff kann nass werden

Ideal für kleine Camperbusse und Zelte um schnell nachzuladen oder Tagsüber einfach das Autoradio laufen zu lassen.

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Bluetti AC200 Solargeneratoren

Bluetti AC200 lädt nicht mit einem Solarmodul

Der AC200 Solargenerator kann auf 5 verschiedenen Wegen geladen werden. Das solare Laden kann mit 35-150 Volt passieren. Da die interne Lithium-Ionenbatterie 50 Volt hat und ein entsprechender MPPT-Laderregler verbaut wurde, ist es wichtig mindestens die 35 Volt zu erreichen, da sonst gar keine Ladung möglich ist.

Kenner wissen, dass ein reguläres Solarmodul für den KFZ Bereich in der Regel nur maximal 19 Volt Output hat und so mindestens 2 Solarmodule, in Reihe geschaltet, benötigt werden.

Bluetti AC200

Sofern keine Dachboxen, Klimaanlagen oder ähnliches auf dem Dach vorhanden sind, können in der Regel auf Wohnmobilen und Bussen zwei Solarmodule angebracht werden – was natürlich die optimale Lösung ist.

Sollte dies nicht der Fall sein und nur ein Solarmodul Platz finden oder im Zelt oder Gartenhaus nur ein z.B. 180 Watt Solarkoffer verfügbar sein gibt es einen Trick, auch mit nur einem Solarmodul den Bluetti AC200 zu laden.

Und zwar mit einem DC-DC Stromwandler Spannungswandler, welcher die 12V-24V auf 48V/6A hoch transformiert. Dies geschieht natürlich nicht verlustfrei, ermöglicht aber den AC200 auch mit nur einem Solarmodul langsam zu laden.

Ein Anwendungsbereich könnte z.B. ein Wochenend-Camper sein.
Dieser sollte mit der 1700WH Speicherkapazität des Bluetti AC200 in der Regel für ein Wochenende klar kommen und kann danach schonend, mit wenig Ladeleistung, den Solargenerator 5 Tage bis zum nächsten Wochenende solar aufladen.

Da das DC-DC transformieren in jedem Fall mit Wärmeverlusten verbunden ist, ist eine Schnellladung natürlich nicht möglich. Auch bietet der bei Amazon verlinkte DC-DC Converter auch nur einen maximalen Output von 6 Ampere bei 48 Volt- was im Idealfall 288 Watt entspricht (Während die Bluetti AC200 mit bis zu 700 Watt geladen werden kann) .

Ein großes 180 Watt Solarmodul mit 18 Volt Output kann maximal nur 10 Ampere liefern, von daher ist sowie so nur eine langsame schonende Ladung möglich.

Eine andere nicht getestete Lösung wäre es die größeren Haussolarmodule zu verwenden. Diese verfügen über eine höhere Arbeitsspannung von i.d.R. 37 Volt und könnten einzeln funktionieren.