Welchen Laderegler brauche ich für meine Solaranlage 12V und 24V

Der Laderegler übernimmt in kleinen Solaranlagen (Home Solar Systems) eine Schlüsselrolle ein. Er ist das Bindeglied und Schaltzentrale zwischen den einzelnen Komponenten Solarmodul, Batterie und Endgerät.

Das Photovoltaik Modul erzeugt bei Sonneneinstrahlung Gleichstrom. Der auf diese Weise erzeugte Strom wird wiederum an den Laderegler weitergeleitet. Er hat die Funktion ein präzises und schonendes Laden der wertvollen Solar Batterien zu gewährleisten. Zu seinen wichtigsten Aufgaben gehört das Solar Batterie Management.

Grundsätzlich folgende Batterietypen für den Betrieb in einer Solaranlage mit einem Laderegler geeignet:

Blei-Akkumulatoren mit flüssigen Elektrolyten
Verschlossene Blei Akkumulatoren; AGM Batterien und GEL Batterien

Bei hochwertigen Solarreglern kann man den in der Solaranlage verwendeten Batterietyp einstellen. Ein Solar Laderegler sollte jedoch nicht mit Nickel-Cadmium, Lithium-Ionen oder anderen Batterietypen verwendet werden, für weiterführende Informationen sollte auf jeden Fall die Bedienungsanleitung konsultiert werden da sie sonst ihren Batterien und dem Solarregler irreparable Schäden zufügen könnten. Weiterhin sollten sie bei der Montage beachten, dass der Laderegler an einem trockenen Ort installiert wird. Je nach Schutzklasse ist aber auch eine Montage im Aussenbereich möglich.

Bereits vor dem Kauf des Ladereglers sollten sie sich über die Nennströme [A] und Spannungen [V] in ihrem Solar Home System bewusst sein. Der Laderegler muss sowohl die Nennströme die durch den PV-Generator erzeugt werden als auch die auftretenden Lastströme auf der Seite der angeschlossenen Endgeräte (Verbraucher) verarbeiten können. Viele Solarregler haben inzwischen eine automatische Spannungserkennung und wechseln automatisch von den 12V in den 24V Betrieb und umgekehrt.

Anschluss Laderegler

Bei der Montage ist darauf zu achten das der Regler auf einem festen, stabilen, trockenem und nicht brennbaren Untergrund montiert wird. Da die Leitung zwischen dem Ladegerät und der Batterie möglichst kurz sein sollte empfiehlt es sich das Laderegler und Batterie im gleichen Raum zu montieren.

Beim Leitungsquerschnitt zwischen Solarregler und Batterie ist ein optimaler Leitungsquerschnitt zu wählen da so Verluste in der Inselanlage vermieden werden können. Hier einige Beispiele: 2,5 mm2 bei 10 A und 2m; 4 mm2 bei 20 A und 2 m; 6 mm2 bei 30 A und 2 m.

Beim Anschluss der einzelnen Komponenten an einen Laderegler sollte folgende Reihenfolge eingehalten werden:

Anschluss der Batterie an den Laderegler - Plus Pol und Minus Pol
Anschluss des Solar Modul an den Laderegler - Plus Pol und Minus Pol
Anschluss der Verbraucher an den Laderegler - Plus Pol und Minus Pol

Aus Sicherheitstechnischen Gründen sollte ein Solar Inselsystem geerdet werden. Hier gibt es nun zwei Möglichkeiten. Erstens, nur die Batterie auf dem negativen Anschluss erden. Zweitens, alle Komponenten (Solarmodul, Laderegler und Verbraucher) auf dem positiven Anschluss erden. Genauere Informationen sollten im Handbuch des Gerätes nach gelesen werden.

Die Funktionen eines Ladereglers sind abhängig vom Geräte Typ, dennoch sollen einige Funktionen hier näher erläutert werden.

Bestimmung des Ladezustandes

Der Solarregler überwacht im Betrieb verschiedene die Spannung und Stromfluss der Batterie. Aus diesen Parametern berechnet das Gerät dann den Ladezustand (SOC [Engl.] Abk. State of Charge) der Batterie. Hierbei handelt es sich um einen fortlaufenden Lernprozess im Photovoltaik System und Änderungen wie z. B. der Alterungsprozess der Batterie werden automatisch berücksichtigt. Verfügt ihr Laderegler über eine visuelle LCD Anzeige so können sie an dieser den genauen Ladezustand ihrer Batterie ablesen. Ferner wird über den vom Laderegler ermittelte SOC die Auswahl des passenden Ladeverfahrens und Tiefentladeschutz bestimmt, so dass ihre Batterie optimal gepflegt wird.

Ladereglung

Der Solar-Controller führt eine Konstantspannungsladung der Batterie durch, so dass bis zum erreichen der Lade-Endspannung der gesamte durch die Solarmodule zur Verfügung stehende Strom zur Ladung der Batterie verwendet wird. Der Ladestrom wird dann durch pulsweitenmoduliertes Kurzschließen (PWM) des Moduleingangs abgereglet (Shunt Laderegler). Je nach Gerätetyp und in Abhängigkeit des Batterieverhaltens werden automatisch verschiedene Ladeverfahren (Normalladen, Boostladen und Ausgleichsladen) durchgeführt. Bei der Ladespannung wird außerdem automatisch die Temperatur kompensiert, weswegen der Laderegler nach Möglcihkeit im gleichen Raum installiert werden sollte.

Anhand des folgenden Beispiel (Laderegler Steca Pr 3030) werden die Aktivierungsschwellen veranschaulicht:

Aktivierung Laderegelung 12V (Steca PR 3030)
Aktivierungsschwellen SOC Steuerung Spannungssteuerung
Normalladen SOC >= 70% >= 12,7 V
Boostladen SOC 40% - 69% 11,7 V -12,4 V
Ausgleichsladen SOC < 40% < 11,7 V
30. täg. Wartungsladung Wenn innerhalb 30 Tagen kein Ausgleichs- bzw. Boostladen aktiv war.

Tiefentladeschutz
Eine Tiefentladung der Batterie kann diese dauerhaft schädigen und die Lebenserwartung der Batterie drastisch verringern. Deshalb ist es wichtig das die Batterie von den Endgeräten getrennt und der Lastausgang abgestellt wird. Unterschreitet die Batterie einen bestimmten Ladezustand (entweder SOC oder Batteriespannung wird eine Abschaltung der Verbraucher durchgeführt.

Lastabschaltung 12V (Steca PR 3030)
Aktivierungsschwellen SOC Steuerung Spannungssteuerung
Vorwarnung Lastabschaltung SOC < 40% < 11,7 V
Lastabschaltung SOC < 30% 11,1 V
Wiedereinschaltung der Last SOC > 50% > 12,6 V