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Ratgeber

Solarregler oder auch Solar Laderegler genannt sind besonders bei Inselanlagen wichtig, um die Lebenszeit der Energiespeicher oder Akkumulatoren zu verlängern. Dem Solarregler fällt die Aufgabe zu eine Tiefenentladung oder Überladung des Speichers zu vermeiden und die Ladung zu regulieren.

Hinweis

Eine „Inselanlage“ ist ein autarkes, in sich geschlossenes System (oftmals auch Off-grid System genannt) der Stromerzeugung mit Photovoltaik –oder Solarmodulen. Inselanlagen sind nicht an das öffentliche Netz angeschlossen und benötigt daher wichtige Komponenten, um die generierte Energie speichern zu können.

Überblick

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Aufgaben – Solarregler

Zentrale Steuerung

Ein Solarregler übernimmt die zentrale Schalt –und Steuerregelung innerhalb einer Photovoltaik (PV) –oder Solaranlage und wird zwischen den Solarmodulen, der Batterie bzw. Akku und den Endverbrauchern geschalten. Dabei ist der Solar Laderegler über Kabel auf der einen Seite mit den Solarmodulen und auf der anderen Seiten mit den Speichern und Verbrauchern verbunden. Aufgrund der zentralen Rolle ist diesem Gerät bei der Auswahl besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Es ist wichtig, dass eine zuvor bestimmte Grenzspannung innerhalb der Inselanlage eingehalten wird, da jedoch essentielle Faktoren wie Tages -/ Jahreszeit, Sonneneinstrahlung, das Angebot an Solarstrom oder auch der Verbrauch der angeschlossenen Geräte stark variieren kann, muss ein Solarregler in diesem Fall ausgleichend wirken.

Bei Gleichstromanbindungen reicht ein Solarregler für das Management der Batterie oder des Akkus, wobei bei Wechselstromanbindungen zweit Solar Laderegler integriert werden müssen, da der Wechselstrom wieder in Gleichstrom umgewandelt werden muss.

Tiefladeschutz

Der Tiefladeschutz eines Solarreglers tritt ein wenn der Verbraucherstrom einen gewissen Grenzwert der Tiefenentladung des Akkumulators erreicht, sollte dies der Fall sein, wird die Entladung einfach unterbrochen.

Überladeschutz

Der Solar Laderegler gewährleistet ein ordnungsgemäßes Aufladen der Akkus. Wird der Wert der Ladeschlussspannung, also der max. aufnehmbaren Spannung, erreicht, dreht der Regler den Zustrom ab und verhindert eine Überladung. Wird der Akku entladen, leitet der Solarregler spätestens bei Erreichen des Mindestspannungswertes das Aufladen wieder ein.

Diese Steuerung ist zugunsten der Lebensdauer der Speichersysteme sehr sinnvoll, da bei Über –oder Unterschreiten der Grenzwerte eine irreversible Schädigung der Zellen im Akku standfinden kann.

  • Herz einer Inselanlage
  • Zentrale Schaltung
  • Schutz für die Auf -und Entladung der Akkumulatoren

Folgendes zeigt ein Solarregler an

Moderne Steuerergeräte sind mit LCD Bildschirmen, die wichtige Kennwerte der Anlage anzeigen, ausgestattet.
Zu diesen Kennwerten gehören:

  • Ladestrom
    Jener Strom mit dem der Akkumulator aufgeladen wird. Wird in Coulomb (C) angegeben. Höhe des Ladestroms ist vom Akkutyp abhängig.
  • Ladezustand
    Wird üblicherweise in Prozent angegeben.
  • Spannung im Akku
    Abhängig vom Ladezustand. Bei Vollladung ist die Spannung höher, als bei Entladung.
  • Lastabschaltung
  • Aktueller Betriebsstand der Anlage
    Moderne Solarregler können oftmals die gesamte Anlage überwachen und werden vom Hersteller mit entsprechenden Programmen ausgeliefert. Die Auswertung kann auch extern über Mobilgeräte oder Computer geschehen.
  • Ergebnisse des Temperatursensors

Die Ladekennlinie eines Akkus ist von der Temperatur abhängig. Aus diesem Grund muss der Solarregler die Ladekurbe entsprechend der vorherrschenden Temperatur anpassen.

Solar Laderegler Arten

Die verschiedenen Arten von Solar Ladereglern werden nach ihrer Ladestrategie unterschieden und haben sowohl Vor-, als auch Nachteile. Es gibt drei bekannte Arten.

Shunt Regler

Der Shunt –oder Parallel Regler schließt den Solargenerator kurz, wenn die Spannung für den Akku zu groß wird. Dieses Vorgehen klingt zwar ziemlich aggressiv, ist aber für den Akkumulator schonend, da der Zustrom konstant sinkt.

Vorteil eines Shunt-Solarreglers ist, dass er auch bei kompletter Entladung des Speichers noch eine Ladung ermöglicht, was bei einem Serienregler (siehe unten) nicht möglich ist.
Shuntregler sind zudem leichter zu bauen und erfreuen sich daher großen Zuspruch.

Ein Nachteil bleibt jedoch: Schließt man den Solargenerator kurz wenn eine Zelle zu selben Zeit beschattet ist, kann es passieren, dass diese Zelle sehr heiß wird (ähnlich wie bei Z Dioden). In diesem Fall spricht man von Hot Spots. Dies tritt normalerweise aber nur ein wenn die 15V Sperrspannung überschritten wird. Bei modernen Generatoren mit Antiparalleldioden ist dies kaum mehr möglich.

Serienregler

Die Ladestrategie von eines Serien Solar Ladereglers sieht demgegenüber so aus, dass der Ladestrom bei Erreichen der Ladespannung einfach unterbrochen wird. Die Spannung im Generator und in den Solarmodulen steigt auf den Wert der Leerlaufspannung.

Bei beiden Regelungen wird der nicht abgeführte Strom in Wärme umgewandelt, was eine zusätzliche Erwärmung des Generators zur Folge hat.

MPP Regler

Die sowohl modernste, als auch teuerste Ausführung sind sogenannte MPP – Maximum Power Point – Regler. Dieser passt den Solargenerator an den Akkumulator an und hält den Ladestrom stets auf ein optimales Level. Der MPP wird durch die Außentemperatur und die Sonneneinstrahlung ständig verändert.

Sonstiges

Eine weitere Möglichkeit der Laderegelung ist die überschüssige Energie sofort sinnvoll einzusetzen und beispielsweise zu verheizen. Hierfür kann ein Parallelregler zyklisch einen Lastwiderstand zuschalten, der die größte zu erwartende Generatorleistung abführen kann. Die dadurch entstehende Wärme kann für Heiz –oder (über einen Absorber) Kühlzwecke genutzt werden.

Berechnung und Auswahl

Folgende Information dienen der groben Abschätzung, für Detailfragen wenden Sie sich bitte an einen Fachmann. Grundsätzlich ist zu sagen, dass bei der Wahl eines ordentlichen Reglers nicht gespart werden soll, da ein falsch dimensionierter Solarregler die Lebensdauer der Speicher verringert und diese sogar zerstören kann. Wirtschaftlich gesehen kann sogar eine Überdimensionierung des Solar Ladereglers vorteilhaft und für die Inselanlage schonend sein.

Der ausschlaggebende Punkt für die Dimensionierung eines Solarreglers ist die maximal mögliche Leistung der Photovoltaik –bzw. Solarmodulen. Dabei addiert man bei mehreren Modulen die einzelnen Stromflüsse und erhält einen Gesamtwert. Um noch Sicherheitsreserven oder Ausbaumöglichkeiten zu haben, empfehlen Experten, einen höheren Wert als den Gesamtwert zu wählen. Demnach hat der Solarregler noch Spielraum und die PV Anlage kann bei Bedarf mit zusätzlichen Solarmodulen aufgestockt werden.

Ist die Stromstärke der Module oder der Verbraucher höher als jene des Solar Ladereglers wird dieser zerstört oder stellt den Eigenbetrieb ein.

Hochwertige Solarregler sollten schon beim Anschluss an die Anlage erkennen, ob es sich um ein 12V oder 24V System handelt. Dennoch sollte zuerst der Akku an den Regler angeschlossen werden, da diese in der Regel eine niedrigere Spannung aufweisen als die Solarmodule, bei umgekehrter Vorgehensweise könnte der Regler eine zu hohe Systemspannung annehmen.

Ausgangsseite haben herkömmliche Solar Laderegler oftmals schon 12 oder 24V DC Anschlüsse, die direkt für einen Verbraucher (z.B. Pumpe) genutzt werden können.

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