18 Solar Laderegler

In diesem Kapitel geht es um Solar-Laderegler. Die Punkte, die ich kurz ansprechen werde sind:

• 18.1 Funktionsprinzip
• 18.2 Step-Down / Step-Up
• 18.3 PWM / MPPT
• 18.4 ein paar Modelle vorgestellt

 

 

18.1 Funktionsprinzip

Laderegler machen immer zwei Dinge:

1. PV-Module werden daran angeschlossen
2. Batterie wird angeschlossen

Ein Solar-Laderegler wandelt also von den PV-Modulen den DC-Strom (Gleichspannung), um damit die Batterie (ebenfalls Gleichspannung) zu laden.

Intern ist also immer ein DC-DC-Wandler verbaut, der die, je nach Sonneneinstrahlung ständig wechselnde, Gleichspannung der PV-Module umwandelt in eine genau definierte Gleichspannung zum Laden der Batterie.

Dabei muss der Laderegler auch noch dafür sorgen, dass die Batterie nicht überladen wird und den Ladevorgang rechtzeitig beenden,

zusätzlich sollte er passend zum verwendeten Batterietyp auch noch verschiedene Ladekurven beherrschen. Dazu gleich mehr.

 

18.2 Step-Down / Step-Up

Bei preiswerten Solar-Ladereglern wird das Wandeln der Spannung mittels Stepdown-Wandler (oder auch Buck Konverter / Step-Down Converter) gemacht.

Achtung:

Das bedeutet, dass die Spannung der angeschlossenen PV-Module immer ein paar Volt höher sein muss, als die Batteriespannung da ein Stepdown nur Spannungen generieren kann die niedriger sind, als die EIngangsspannung.

Beispiel:

Um eine typische 12V KFZ-Batterie mit 14,4V laden zu können müssen die PV-Module allermindestens 16V liefern, besser 18V als niedrigsten Wert.

Das bedeutet:  mit einem 12V Solarpanel kann man keine 12V Batterie laden.

Step-Down Module sehen so oder so ähnlich aus

 

zur technischen Funktionsweise hier auch eine schematische Darstellung

Bildquelle und mehr Infos zur Funktionsweise von Step-Down Konvertern -> Abwärtskonverter @ itwissen.info

 

Ganz selten haben Solar-Laderegler anstelle eines Stepdown Konverters auch einen Step-Up oder Boost Konverter verbaut. Der funktioniert genau andersherum, er benötigt eine niedrige Eingangsspannung und macht daraus eine höhere Ausgangsspannung.

Vor dem Kauf solltest Du also immer darauf achten, welches Funktionsprinzip dahinter steckt wobei in der Regel wenn es ein Step-Down ist es nicht immer dabei steht weil das die Regel ist, und falls es ein eher seltener Step-Up ist dann steht es immer dabei.

 

18.3 PWM / MPPT

• PWM steht für Puls-Weiten Modulation
• MPPT für Maximum Power Point Tracker

Beides bezeichnet eine Technik zur Regelung der PV-Eingangsspannung.

 

 

 

PWM Laderegler

Beim PWM Regler wird im Grunde die Spannung der PV-Module durch die Ladereglersteuerung so weit nach unten gezogen, bis sie nur noch so hoch ist wie die Batteriespannung. Dann wird der Strom durchgeschaltet.

• Vorteil:  diese Schaltung ist billig zu produzieren
• Nachteil:  Leistung ist immer Spannung x Stromstärke und dadurch dass der PWM die Modulspannung runterbricht ist die Leistung, die tatsächlich in den Batterien landet idR sehr niedrig

 

Ein typischer und oft zu findendender PWM Laderegler ist dieser (unterschiedliche Markennamen)

Kostet zwischen 7€ und 15€

Meistens wird er als MPPT Laderegler beworben, aber das ist ein Fake, es ist definitiv ein billiger (im wahrsten Sinne des Wortes) PWM Laderegler, über den man auch unzählige Reviews und Berichte im Internet findet

 

Es gibt auch viele Varianten davon, die mit unterschiedlichen Farben oder leicht geändertem Plastikgehäuse daherkommen

 

 

Hier noch ein schönes Vergleichsvideo zwischen PWM und MPPT

 

Ohne jetzt allzu sehr vorgreifen zu wollen aber:   Bitte - kauf Dir keinen PWM Laderegler und erstrecht nicht die o.g. Billigst-Regler. Die sind Schrott und gefährlich.

Zudem ist PWM ineffizient, d.h. Du verschenkst jede Menge Sonnenenergie. Diese verpufft einfach ungenutzt anstatt damit die Batterie zu laden.

 

MPPT Laderegler

Um zu verstehen, wie ein MPPT Laderegler funktioniert vorher noch eine kurze Erkäuterung, wie PV-Module leistungstechnisch funktionieren.

1. jedes PV-Modul hat eine eigene, typische Arbeitsspannung
2. je nach Sonneneinstrahlung und Belastung varriiert diese Spannung
3. je nach Spannugshöhe variiert auch die Stromstärke, die das Modul liefern kann und damit auch die Leistung in Watt

 

 

Am obigen Bild erkennt man die beiden Verläufe von Spannung und Stromstärke eines PV-Moduls. Diese Kurven sind bei jedem Modul von den Werten her anders, aber der schematische Verlauf ist übertragbar und überall ähnlich.

Man sieht auch, es gibt einen optimalen Punkt in dem das Ergebnis von Spannung [U] x Stromstärke [I] den höchsten Wert = Watt [W] hat. Diesen Punkt nennt man MPP = Maximum Power Point also Punkt der maximalen Power.

Um das besser zu visualisieren kann man auch diesen Punkt als Fläche einzeichnen. Ist die Fläche am größten dann ist auch die Leistung am größten.

 

Zur Erinnerung:

je nach Sonneneinstrahlung und Belastung am Ausgang (sogar abhängig von der Außentemperatur) verschiebt sich dieser Punkt, ist also nicht fix sondern ändert sich ständig je nach Modul und Situation.

Ein MPPT (das T steht für Tracker = engl. für "Sucher" oder "Aufspürer") sucht und findet also immer den Punkt auf der Spannungskurve eines PV-Moduls, an dem die Leistung maximal ist. Dieses sog. Tracken geschieht permanent, solange der MPPT-Laderegler läuft.

 

Hier im direkten Vergleich zum PWM Laderegler wird der Unterschied noch klarer

Anstatt wie beim MPPT den Punkt der idealen Leistungsausbeute zu nutzen (hier 100W) nimmt der PWM den Punkt, der am besten zur Batterie passt (hier 81W), der Rest an Leistung geht schlicht verloren.

 

Da MPPT-Laderegler immer teurer sind als PWM Geräte habe ich mir ein paar Modelle genauer angeschaut, die ich im nachfolgenden kurz vorstellen möchte.

 

18.4 ein paar Modelle vorgestellt

Hier nochmal der Hinweis:

Wir bekommen weder Geld für Werbung noch erhalten wir Geräte kostenlos oder sonstige Gegenleistungen, haben keine Affiliate-Links, bekommen keine Provisionen, haben keine Werbebanner geschaltet oder sonstwas. Wir versuchen nur unsere eigenen Erfahrungen mit anderen Menschen zu teilen.

Deswegen lassen wir uns auch nicht kaufen oder sonstwie beeinflussen. Wenn ein Gerät scheisse ist dann steht hier auch - dass es scheisse ist. Und das wird auch so bleiben. Punkt.

• 18.4.1 MPPT Solar Laderegler mit um 30A Ladestrom und Eignung für 48V LiIon Akkus
• 18.4.2 Solar Laderegler mit 60A
• 18.4.3 MPPT Laderegler 20 - 25A super-billig

 

18.4.1 MPPT Solar Laderegler mit um 30A Ladestrom und Eignung für 48V LiIon Akkus

Zuerst habe ich selbst nach günstigen MPPT Ladereglern mit um 30A Ladestrom geschaut, die auch 48V Batteriespannung können. Davon gibt es nicht viele, aber ein paar habe ich gefunden.

1.) noname Solar Charge Controller PWM 30A

• Nennspannung: 12V 24V Auto
• Anwendung: Solar System Controller
• Nennstrom: 30A
• Max. PV Spannung: 50V
• um 7€ inkl. Versand für das Modell mit 30A (gibt es auch in 10er-Schritten gestaffelt von 10A bis 60A) -> Aliexpress

Kurzbewertung:

- Fake-MPPT

- PWM = ineffiziente Methode

+ sehr günstig, als Einstieg in Photovoltaik oder für Basteleien gut geeignet, auf Youtuber und im Netz findet man hierzu auch viele Infos

Hier ein Test-Video auf Youtube ->Billiger 10 Euro PWM Laderegler im CHECK #SOLAR​ LADEREGLER 12/24 Volt

 

 

2.) MPT-7210A

• Eingangs spannung: DC 12-60V
• Ausgangs spannung: DC 15-90V, einstellbar, um 24V / 36V / 48V / 60V / 72V batterie
• Ausgang strom: 0-10A einstellbar
• Ausgang power: 20-600W
• Besonderheit:  Step-Up Konverter. Achtung:  bei Eingangsspannung gleich oder größer Batteriespannung funktioniert die Ladeabschaltung nicht mehr
• auf Aliexpress und auf eBay
  
• ausführlicher Testbericht hier -> MPT-7210A - günstiger MPPT Solar Laderegler mit Boost

 

 

Kurzbewertung:

+ günstigste Ausführung, echter MPPT
- nur 10A Leistung, Lüfter sehr laut

mehr Infos:

• -> recht ausführlicher Thread im PV-Forum
• YT-Review 1
• Lüfter-Problematik @ Youtube von HBPowerwall
• Handbuch als Pdf zum Download @ Filehorst

 

3.) Yosun MPPT Solar Charge Controller -> ACHTUNG FAKE - nur PWM

• Versionen mit 10A/20A/30A/40A/50A/60A verfügbar. 30A Version: max. 1.600W PV-Modul Anschlussleistung, 30A Batterieladestrom
• Eingangs spannung: DC 12-80V
• alle relevanten Spannungen (Lade- , Ladeschluss- / Unter- ...) einstellbar

Kurzbewertung:

-> gute Leistungswerte, aber die max. 80V PV-Moduleingangsspannung ist gerade so nicht ausreichend, um zwei Standard-Module in Serie zu schalten, d.h. man muss alles parallel anschließen. Zudem: rein passive Kühlung
-> Nachtrag: schein kein MPPT sondern nur PWM zu sein, siehe Kommentare hier
Handbuch als Pdf zum Download @ Filehorst

 

 

 

4.) JNGE JN-MPPT-Mini

• Open-Circuit Spannungsbereich: 80V - 150V (Anfangsspannungsbereich unklar)
• PV-Anschlussleistung: max. 1.600W
• Ausgangs spannung: 12V / 24V / 48V
• Ladestrom: 30A
• separater Load-Ausgang: 15A
• RS485 Ausgang für Monitoring
• aktive Kühlung
• Hier mehr Infos + Handbuch als Pdf

Kurzbewertung:

• gefällt mir aktuell am besten da gute Leistungswerte und hoher Eingangsspannungsbereich + aktive Kühlung
• RS485 Schnittstelle nur mit Aufpreis nutzbar: +15USD für entsprechendes Interface (Modbus, USB, WiFi), +15USD für die benötigte Software = 50% Aufpreis für Monitoring welches nach diesem Youtube Video (mMn) nicht wirklich lohnt.
• Handbuch als Pdf zum Download @ Filehorst
• Achtung:  ich habe den Solar-Laderegler 3x bestellt bei unterschiedlichen Händlern, bis er endlich ankam. Die beiden ersten Male gab es Lieferschwierigkeiten beim Verzollen / bei der Fluggesellschaft. Schlussendlich angekommen ist er nur bei Bestellung direkt beim Hersteller, s. Beispiellink weiter oben
• auch das Modell mit Auto-Spannungsbereich 12V/24V/48V hat einen einstellbaren Ladestrom bis max. 100V -> man kann auch größere Akkusysteme damit betreiben

+ stabiles Metallgehäuse, kein Plastik

+ Lüfter temperaturgeregelt bis zum kompletten Stillstand

+ Display gut lesbar, Menüführung auch ohne Handbuch intuitiv, beleuchtet während der Bedienung

+ Anschlussterminals sicher verdeckt

- Anschlussterminals nur mäßig gut erreichbar da halb verdeckt 

- 6mm² max. Anschlussdurchmesser, auch für die Batterieanschlüsse. Ist bei 30A OK aber dann ist man gezwungen, die Kabelstrecke kurz zu halten

- Monitoring nur bei aufpreispflichtigen Erweiterungen (WLan / Ethernet + App). Ggf per RS485 möglich, dann aber in Eigenregie ohne vorgefertigte App

Nachtrag:

2021 hat das Modell ein Update mit einer Verschlechterungen bekommen, es ist nun nicht mehr für 48V Akkusysteme geeignet.

Bei einigen Händlern auf ALiexpress bekommt man noch das alte Modell mit 48V-Eignung aber hier gilt aufpassen und vergleichen

Möglicherweise! fällt die 48V EIgnung nur auf dem Papier weg, denn bei meinen Modellen mit 48V-Eignung ist die Ladespannung einstellbar bis 100V, also kann man auch Akkusysteme mit 72V / 96V betreiben bzw. im Grunde kann man ganz flexibel je nach verwendetem Akku die Werte genau einstellen und anpassen.

Evtl. hat der Hersteller JNGE hier nur die Beschreibung verändert, aber den einstellbaren Spannungsbereich nach wie vor auf max. 100V belassen, sodass man auch nach wie vor 48V Akkusysteme benutzen kann.

Falls jemand ein 2021er Modell in Benutzung hat würde ich mich über Rückmeldung freuen, wie weit man den Spannungsbereich einstellen kann. Danke

 

 

 

5.) Decdeal MPPT 30A

• Batteriespannung: 12V / 24V / 48V
• Betriebsspannung: DC 18-80V / 30-120V / 60-120V
• Optimale Spannung: 18-80V / 36-100V / 80-120V
• Nennleistung: 480W / 960W / 1920W
• PV Maximale Leistungsaufnahme: 550W / 1200W / 2400W
• Lademodus: 1 - MPPT; 2 - konstanter Strom; 3 - konstante Spannung

Kurzbewertung:

+ klingt von den Werten her gut, aktiver Lüfter, großer Eingangsspannungsbereich
- man findet keinerlei Infos über den Regler, einzig ein Video bei YT. Pdf Handbuch rückt niemand raus, habe alle Händler angemailt (hat angeblich niemand vorliegen)

Nachtrag:

Da man nirgends Informationen oder Handbuch erhält und der WR fast nirgends verfügbar ist -> uninteressant

 

 

 

18.4.2 Solar Laderegler mit 60A

Wer mehr Leistung benötigt kann sich hier einen guten Vergleich samt Erfahrungsbericht durchlesen mit

• Victron MPPT 100/30 (um 200€) / 30A / 12 bis 24V
• Victron MPPT 150/60
• MakeSkyBlue 60A
• eSmart3 MPPT-60A

Mehr Infos:

Ladereglervergleich Victron, eSmart3 und MakeSkyBlue

Video auf YT -> eSmart3 vs EPever XTRA 4415N MPPT Solar Laderegler Test Solaranlage, Balkonkraftwerk Stromspeicher

Hier ein netter Vergleich zwischen Makeskyblue, dem Nachbau PowMr und EPever Tracer 6415AN -> Test auf Youtube

Aus meiner eigenen Erfahrung kann ich von zwei Modellen berichten, und zwar von

• PowMr 60A
• EPever Tracer 6415AN mit 60A

 

EPever Tracer 6415AN

Das Gerät habe ich seit März 2021 in Betrieb in meiner 18650 DIY Tesla Powerwall in der Garage, wo er 8 PV-Module mit je 380Wp und insgesamt 3kWp zuverlässig handelt

 

Pro / Contra:

+ sehr wertige Verarbeitung, gutes, splitterfreies, dickes Kunststoffgehäuse

+ massive Anschlussterminals mit Zugentlastung für dicke Kabelquerschnitte

+ Passivkühlung mit richtig großzügig dimensioniertem Kühlkörper auf der Rückseite, der auch unter hoher Dauerbelastung nicht zu heiß wird

+ sehr viele Einstellmöglichkeiten, nicht bloss automatische Spannungserkennung der Batterie, somit auch individuell gebaute Powerwalls benutzbar (z.B. bei mir die PW mit sehr untypischen 65V)

- Preis ist schon ordentlich hoch aber im Vergleich zur gebotenen Leistung und Qualität ein unschlagbarer Kompromiss aus Preis und Leistung

- nicht alle Einstellungen direkt am Gerät machbar, für die erweiterten Optionen benötigt man das optionale MT50 für um 18€

- Display ohne Beleuchtung

 

 

Erhältlich:  bei z.B. Aliexpress oder eBay oder Amazon

 

 

 

gute Anschlussterminals mit Zugentlastung

 

MT-50

 

sehr viele Einstellmöglichkeiten

 

 

 

hier noch ein nettes Vergleichsvideo zwischen dem EPever 6415AN und dem günstigen Esmart3 -> Epever 6415 vs Esmart 3 60A MPPT Solar Laderegler Test

Fazit

Topp Gerät welches von der Qualität und auch den technischen Werten sowie Wirkungsgrad auf einer Höhe mit den richtig teuren Markengeräten ist, aber dennoch preislich etwas erschwinglicher.

EPever gilt schon fast als Geheimtipp für all diejenigen, die Super-Qualität haben wollen, aber zum bezahlbaren Preis.

Hier geht's zum Testbericht samt Bezugsquellen -> Akkus & PV - EPever MPPT 60A Solar Laderegler 12V 24V 36V 48V Tracer 6415AN

 

 

 

 

PowMr 60A

Den Laderegler habe ich zwar schon gekauft und hier liegen, aber noch nicht in Benutzung, da sich das Projekt "Geräte-Carport" mit 70m² Dachfläche und PV leider etwas verschiebt aufgrund der abnormal gestiegenen Holzpreise

Erhältlich:  bei z.B. Aliexpress oder eBay oder Amazon

 

 

 

 

Aber ein paar Infos gibt es trotzdem bereits:

 

Beitrag auf Englisch

 

hier ein Beitrag auf Deutsch

 

noch eines auf Englisch

 

im Forum von Dr.Backe gibt es einen tollen Thread mit einer Anlage, gleich 9 der Laderegler benutzt -> mein kleines Kraftwerk @ forum.drbacke.de

 

 

Bis ich meinen eigenen PowMr benutzen kann habe ich, auch aufgrund der bisher gelesenen Erfahrungsberichte, zumindest schonmal eine Verbesserung der Wärmeabfuhr vorgenommen

Und zwar wie schon bei anderen Ladereglern und Wechselrichtern auch mittels zusätzlicher Aluminium-Kühlkörper an der Rückseite. Die gibt es günstig auf Aliexpress.

Ich setze dazu fünf Klecke Wärmeleitkleber in die Ecken + Mitte, den Rest bestreiche ich mit Wärmeleitpaste

 

auf die Rückseite des PowMr passen genau zwei Kühlkörper mit 100x100mm

 

das Ganze dann noch über Nacht mit Schraubzwingen festspannen

 

fertig

 

 

so wird nun die Vorderseite bzw. alles, was auf der inneren Platine oben sitzt durch den aktiven Lüfter gekühlt, und die Leistungstranistoren die an der Rückseite sitzen und an das Metallgehäuse geklebt sind (und nichts vom Luftstrom abbekommen) können ihre Wärme nun durch die zusätzlichen Kühlkörper besser an die Umgebungsluft abgeben

 

Sobald ich den Laderegler selbst aktiv im Einsatz habe werde ich hier berichten

Bezugsquellen:

• Amazon
• eBay
• Aliexpress
• Kühlkörper
• Wärmeleitpaste
• Wärmeleitkleber

 

 

18.4.3 MPPT Laderegler 20 - 25A super-billig

Nachtrag:  Warnung, nicht kaufen - die Laderegler von SX-Electronis sind Schrott, funktionieren nicht und es gibt weder Support noch Ersatz vom Hersteller

hier der neue, kleine MPPT Wechselrichter von SX-Electronics (ausschließlich über Aliexpress zu beziehen)

 

• bis 100V PV-EIngangsspannung
• Ausgangsspannung variabel einstellbar
• max. 25A Ladestrom, ebenfalls variabel einstellbar
• aktive Kühlung
• rund 25€ inklusive Versand
• weitere, ganz ähnliche Modelle verfügbar, z.B. mit 20A = 20€, mit 25A aber größerem Eingangsspannungsbereich bis 150V = 28€

 

 

Nachtrag:  Warnung, nicht kaufen - die Laderegler von SX-Electronis sind Schrott, funktionieren nicht und es gibt weder Support noch Ersatz vom Hersteller