PV laadimiskontroller- kuidas valida?
Updated: Aug 22, 2022
Selles artiklis räägin ma off-grid PV laadimiskontrollerites. Sa saad teada, miks laadimiskontrollerid on vajalikud, millist tüüpi kontrollereid on olemas, kuidas nad töötavad ja millised on minu arvates head kontrollerid. Ja kõige olulisem - sa saad vastuse, miks PWM sobib vaid kuni 500W päikesepaneelide jaoks. See on ohutuse küsimus. Loe kindlasti lõpuni.
Mis on laadimiskontroller?
Laadimiskontroller on seade päikesepaneelides toodetud elektrienergia muundamiseks aku laadimiseks sobivaks energiaks (viide).
Tänapäeval on kontrollerid väga arenenud ja iga tootja R&D raames proovid saada mingit turueelist, kuid neil on 3 peamist olulist funktsiooni:
1) kaitsevad akut ülelaadimise eest;
2) kaitsevad akut tühjenemise eest ehk ei lase energial öösel, kui päikest pole, tagasi voolata;
3) muundavad paneelidest tuleneva energia aku jaoks sobivaks.
Päikesepaneelid toodavad päeval pidevalt energiat. Kui lasta akut kontrollimatult laadida, siis aku elektrolüütides toimub lagunemine, mille tulemuseks on gaaside teke. See võib lõppeda plahvatusega ja kindlasti on aku rikutud. Samas öösel energia tootmist ei toimu ja ilma kontrollerita toimuks kontrollimata aku tühjaks laadimine, mis omakorda võib viia aku rikkumiseni.
Mis vahe on PWM ja MPPT vahel
Lihtsalt öeldes on olemas kahte tüüpi laadimiskontrollereid: PWM ja MPPT.
PWM laadimiskontroller
PWM ehk Pulse Width Modulation on sisuliselt on-off nupp. PWM päikeseenergia laadimiskontrollerid on kaheastmelise reguleerimisega konstantse pinge kontrollerid. Esimeses etapis laadib kontroller akut kõrgema pingega, et aku saaks olla 100% laetud. Teises etapis, pärast aku täielikku laadimist, alandab see pinget, nii et aku hoitakse 100% laetuna. Kui aku on täis, siis lülitab kontroller paneelid järelt ära ja toodetud energia muundatakse soojusenergiaks.
PWM on umbes 2-3 korda odavam, kui sama nominaalpinge ja voolutugevusega MPPT, kuid valel kasutamisel on isegi kuni 70% vähem efektiivsem.
PWM töötab hästi väikese päikeseenergia süsteemi korral, kui päikesepaneelide nominaalpinge on sarnane aku nominaalpingega. 12V pingega aku laadimiseks kasutatakse 18v päikesepaneele ühendatuna paralleelselt, 24V aku korral 36V paneele (nt kaks 18V paneeli seerias) jne. Siinkohal on oluline meeles pidada, et tegemist on näitarvuga - 18V päikesepaneeli maksimaalne tööpinge on tegelikult kuni 21V (VOC) ja 12V aku on 12.6V (pliiaku) või 13.7V (LiFePO4 aku).
Seega kui sul on 12V aku, siis selleks, et PWM oleks maksimaalselt efektiivne, pead sa ühendama 18V päikesepaneelid paralleeliselt selleks, et pinge ei muutuks. Kui sul on 24V aku, siis pead 2tk päikesepaneele ühendama seeriasse, et pinged liituks jne. Isegi siis, on kaotus ca 20-30%.
Näited efektiivsusest:
- kui sul on 1 tk 18V päikesepaneel (18V * 5.56A = 100W) ja 12V aku (13V * 5.56A = 72W), siis kaotus on 28%.
- kui sul on 1 tk 24V päikesepaneel (36V * 2.78A = 100W) ja 12V aku (13V * 2.78A = 36W), siis kaotus on hämmastavad 64%.
Ehk lihtsalt öeldes- PWM tõmbab päikesepaneelidest sobiva pinge, kuid MPPT muundab selle aku jaoks sobivaks.
Seega efektiivususe mõistes võiksid sa PWMi kasutada vaid 12V süsteemide korral ja mitte rohkem, kui 500W paneelide korral, sest paneelide MC4 ühendus talub vaid 20-30A. Näiteks 18V 100W paneeli Isc on 5,63A. Seega 30A/5,63 = 5 paneeli maks.
PWM sobib vaid kuni 500w päikesepaneelide võimsusega süsteemidele
MPPT laadimiskontroller
MPPT ehk Maximum Power Point Tracking on kontroller, mis otsib pidevalt maksimaalset pinget, muundab selle aku süsteemi jaoks sobivaks, kuid kuna energia hulk on süsteemis sama, siis selle võrra suureneb akusse minev amprite arv.
Näiteks:
- kui sul on 1 tk 12V päikesepaneel (18V * 5.56A = 100W), siis MPPT vähendab pinge 13Vni, samal ajal suurendab voolutugevuse 7.7Ani, ehk kui sul on 12V aku (13V * 7.7A = 100W) ehk kaotust põhimõtteliselt pole.
Samas on MPPT laadimiskontrollerid 2-3 korda kallimad. Kui sul on 12V süsteem, 1-2 päikesepaneeli, siis PWM sobib sulle ideaalselt. Kui aga soovid sa ühendada rohkem kui 3 päikesepaneeli, siis tasub MPPT üsna kiiresti ära.
Kuidas valida laadimiskontrollerit?
Laadimiskontrolleri suurus sõltub sellest, kui palju on sul vaja päikesepaneele selleks, et laadida oma akupanka.
PWM sobib vaid kuni 500W võimsusega päikesepaneelidega süsteemi korral, sest paneelid ühendatakse paralleelselt ja MC4 ühendus ei talu rohkem, kui 30A.
Kui sa tead, et sul on vaja oma akupanga mõistlikuks laadimiseks1400W paneele, siis sa saad välja arvutada, kui võimas peab olema su MPPT.
Ma ei soovita kindlasti paigaldada 12V süsteemi, sest ampreid on juba liiga palju. Kasuta 24V süsteemi.
MPPT suurus = 1400W (paneelid) / 24 (süsteemi nominaalpinge)= 58A = 60A.
Nüüd sa peab valima omale sellise MPPT, mille maksimaalne paneeli sisendvõimsus (PV input power) oleks vähemalt 1400W. Aga kuna paneelid on võrdlemisi odavad, siis mida suurem see number on, seda rohkem paneele saad panna ja seda kiiremini laeb aku täis.
Millised on väga head kontrollerid?
Praegu müüakse igasugust jama ja prahti laadimiskontrollerite pähe. On jamasid, ülehinnatud või puudub mõni oluline funktsioon.
Olulised funktsioonid ja võimekused on:
- päris MPPT, millel on 99% efektiivsus
- seda saab üle-paneelida ehk saad panna rohkem paneele, kui hinnatud on
- temperatuuri kompensatsioon - see suurendab aku eluiga
- saab käsitsi sätteid muuta (pigem on see edasijõudnutele oluline)
- suured ja korralikud sisend-terminalid
- hea tagasiside alis või amazonis.
Ole väga ettevaatlik - väga palju müüakse PWM laadimiskontrollereid justkui nad oleks MPPT. See siin pildil on PWM, kuigi silt on MPPT.
Siin on sulle minu poolt testitud laadimiskontrollerid, mis töötavad väga hästi.
Kokkuvõtteks võib öelda, et PWM on oma aja ära elanud. Need on kaua olnud turul, odavad ja töökindlad, kuid olemas on olemas palju efektiivsem alternatiiv. See on küll 2-3 korda kallim, kuid tasub ennast kiiresti ära. PWM sobib hästi kuni 500W päikesepaneeli võimsusega süsteemidele ja ennekõike 12V süsteemis. Muude süsteemide korral on kaod väga suured.