MPPT Laderegler kurz erklärt

Um zu verstehen wie ein MPPT-Ladergler arbeitet muss man erst verstehen, wie ein Laderegler ohne MPPT-Funktion arbeitet. Dazu stellen wir im Folgenden sowohl die MPPT-Regler als auch kurz die PWM-Regler vor, denn beide werden vermehrt zum Laden von Batterien mit Solarenergie genutzt.

Der PWM-Regler (pulse-width modulation) stellt im Prinzip eine Direktverbindung zwischen der Solaranlage und der Batterie her. Als Ergebnis wird die Spannung der Solaranlage (fast) auf die Spannung der Batterie heruntergezogen. Der Ladestrom entspricht dem Strom des Solarmoduls.

Der MPPT-Regler arbeitet dagegen umsichtiger: Er passt seine Eingangsspannung der Solaranlage an, damit diese die maximale Leistung liefern kann. Diesen Vorgang nennen Fachleute „Maximum Power Point Tracking“ oder kurz MPPT. Diese Spannung ist höher als die der Batterie, weswegen der Laderegler im nächsten Schritt diese umwandelt. Bei diesem Vorgang verliert er keine Leistung., d.h. für jeden Volt den er von der Solarmodulspannung abnehmen muss, um auf die Batteriespannung zu kommen, erhöht er den Ladestrom dementsprechend. Diese Tatsache macht den MPPT-Laderegler effizienter als den PWM-Laderegler. An einem Zahlenbeispiel erklärt, sieht das so aus.

Eine 12V- Batterie braucht eine Ladespannung von max. 14,4 V.

Beispiel PWM:

Komponenten der Anlage:
Batterie + PWM-Regler + 100Wp Solar Swiss Solarmodul
Daten des Solarmoduls:
(Nennspannung 18,7 V; Ladestrom 5,35 A; Leistung 100 W)

PWM verbindet Batterie und Solarmodul ⇒ Modulspannung sinkt auf 14,4V, Ladestrom bleibt 5,35A
In die Batterie eingespeiste Leistung:
Strom mal Spannung = 5,35 A x 14,4 V = 77,04 W

 

23 W Solarleistung bleiben ungenutzt

Beispiel MPPT:

Komponenten der Anlage: Batterie + MPPT -Regler+ 100Wp Solar Swiss Solarmodul
Daten des Solarmoduls
(Nennspannung 18,7 V; Ladestrom 5,35 A; Leistung 100 W)

MPPT-Regler nähert sich der Modulspannung an: 18,7V
Regler transformiert die Modulspannung in die Batteriespannung: 18,7V zu 14,4 V
zusätzlich entstehen 1,6 A Strom im Regler
(23 W / 14,4 V = 1,6 A)
In die Batterie eingespeiste Leistung: Strom mal Spannung = (5,35 A + 1,6 A) x 14,4 V = 100 W
Keine Leistung geht verloren

Ganz so wie in der Theorie arbeitet der MPPT-Laderegler dann auch nicht, denn er hat einen Wirkungsgrad von bis zu 98%, das heißt, dass Sie immer etwas Leistung im Regler verlieren.
Zudem schreibt ein MPPT-Laderegler-Hersteller über die MPPT-Technologie folgendes:
„Es ist allgemein anerkannt, dass ein MPPT- einen PWM-Regler in einem kalten bis mäßig warmen Klima übertrifft, wohingegen beide Regler in einem subtropischen bis tropischen Klima in etwa die gleiche Leistung erbringen.“
Quelle: Victron; Welcher Solar-Lade-Regler: PWM oder MPPT?

Zusammenfassend ist ein MPPT-Regler effizienter als ein PWM-Regler und kann das Optimum aus Ihrem Solarmodul herausziehen, doch müssen Sie auch damit rechnen, dass Sie einen deutlichen Aufpreis für einen MPPT-Regler im Vergleich zu einem PWM-Regler hinnehmen müssen.