Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 12V Akku mit Solarzelle laden


von Paul H. (powl)


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Hi,

um einen 12V-Bleiakku zu laden machen das die meisten Solar-Laderegler 
ja so, dass sie den Strom der Solarzelle über einen Transistor direkt 
auf den Akku schalten. Sobald dann eine Akkuspannung von 13,8V erreicht 
ist wird dann abgeschaltet und dann beispielsweise unterhalb von 13,7V 
wieder zugeschaltet. Dadurch stellt sich eine PWM mit einem bestimmten 
Tastverhältnis ein. Das heißt doch aber auch, dass der Akku nicht 100% 
der Zeit geladen wird sondern vielleicht nur 60%.. je nach 
Tastverhältnis halt. Wäre hier eine Linearreglung nicht sinnvoller um 
die Sonnenenergie besser zu nutzen? D.h. man schaltet z.B. einen FET in 
den Strompfad und sorgt dafür, dass er die zu hohe Spannung einfach 
verheizt..

lg PoWl

von Rainer Ernst (Gast)


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Du kannst auch einen Regler nehmen, der dir eine Spannung von 14,4 V 
einstellt und als Ladeschlussregler eine Schaltung nehmen, die bei 13,8 
V abschaltet.

von Tom (Gast)


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Paul Hamacher schrieb:
> Sobald dann eine Akkuspannung von 13,8V erreicht
> ist wird dann abgeschaltet

Dann ist der Akku auch voll und soll nicht weitergeladen werden. Sobald 
die Spannung wieder sinkt, sei es durch Selbstentladung oder 
Verbraucher, schaltet der Regler den Solarstrom wieder ein. Mit einem 
Linearegler wird das nicht besser, auch der muss den Ladestrom 
runterfahren, wenn die Akkuspannung gegen 13,8 Volt geht.

von Paul H. (powl)


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Sorry aber das macht beides keinen Sinn. Die Ladespannung, also die 
Solarzellenspannung bricht sowieso ein wenn ich das Ding an den Akku 
hänge und nimmt die Spannung des Akkus an. Da brauch ich garnix auf 
14,4V zu begrenzen.

Wenn die 13,8V am Akku erreicht sind ist der noch lange nicht voll. Er 
nimmt immernoch Ladestrom auf. Man muss nur dafür sorgen, dass die 
Akkuspannung nicht über die 13,8V hinaus ansteigt. Die Folge davon ist, 
dass der Ladestrom eben immer weiter sinken wird denn die Akkuladung 
neigt sich dem Ende entgegen. Sobald die Ladespannung abgeschaltet wird 
sinkt die Akkuspannung übrigens wieder von ganz alleine ab, ganz ohne 
Verbraucher, und das liegt nicht an der Selbstentladung.

Sorry aber mir ist lieber, ihr postet garnix, wie etwas, das nicht 
stimmt ;)

von Icke ®. (49636b65)


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Vermutlich werden Linearregler nicht verwendet, weil sie den ohnehin 
miesen Wirkungsgrad noch weiter verschlechtern, insbesondere bei 
schwacher Beleuchtung. Eventuell könnte man die verbraucherseitige 
Energieentnahme überwachen und solange eine solche nicht stattfindet, 
die Ladung zeitgesteuert abschalten. Erst wenn Strom aus der Batterie 
gezogen wird bzw. nach ein paar Stunden (oder auch Tagen) wird die Zelle 
wieder zugeschaltet. Für den Akku ist das wahrscheinlich auch 
schonender.

von Jens G. (jensig)


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Eigentlich wäre es erst einmal sinnvoller zu erfahren, was für ein Akku 
(Kapazität), und was für ein Solarpanel (Leistung bzw. max. I bei rund 
14V) das ist.
Denn bei einem Solarpanel mit z.B. max 1A, und einem Akku mit 100Ah 
brauchste eigentlich gar keinen Regler mehr ...

von Paul H. (powl)


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Icke ®. schrieb:
> Vermutlich werden Linearregler nicht verwendet, weil sie den ohnehin
> miesen Wirkungsgrad noch weiter verschlechtern, insbesondere bei
> schwacher Beleuchtung.

Nunja ein in Reihe geschalteter FET dürfte ja im voll durchgeschalteten 
Zustand keinerlei Spannung verbraten. Er soll nur die Spannung oberhalb 
von 13,8V verbrutzeln. Und es ging jetzt darum, dass der Linearregler 
der Ein-Ausschalt-Methode gegenüber den Vorteil hat, dass eben die ganze 
Zeit über geladen wird und sich kein Tastverhältnis einstellt, d.h. es 
keine Zeit gibt in der das schöne Sonnenlicht vergeudet wird.

> Eventuell könnte man die verbraucherseitige
> Energieentnahme überwachen und solange eine solche nicht stattfindet,
> die Ladung zeitgesteuert abschalten. Erst wenn Strom aus der Batterie
> gezogen wird bzw. nach ein paar Stunden (oder auch Tagen) wird die Zelle
> wieder zugeschaltet. Für den Akku ist das wahrscheinlich auch
> schonender.

Hab ich jetzt nicht kapiert. Wozu soll das gut sein die Ladung 
abzuschalten?^^ Wenn keine Energie entnommen wird kann er doch ruhig 
"laden". Wenn der Akku voll ist und nicht über die 13,8V kommen kann 
nimmt er auch keinen Strom auf. Du meinst, dass er nur geladen wird, 
wenn er schon einigermaßen leer ist? Nein, Blei-Akkus mögen es wenn sie 
voll sind. Zumindest hab ich bisher nur davon gewusst, dass sie 
ansonsten schneller sulfatieren. Blei-Akkus können jederzeit geladen 
werden.

OK hier mal ein paar Daten:
Akku 12V 14Ah Blei-Gel
Solarzelle 18V, 1.2A

von Chris (Gast)


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Die Batterie ist unterdimensioniert oder das Panel überdimensioniert.
Ein Blei-Gel darf max mit 1/20 der Kapazität schnellgeladen werden, bei
Blei-Akku sind es 1/10 und bei beiden eine Abschaltspannung von 
14.4-14.5 Volt und dann mit 13.7-13.8V Erhaltungsladung. Wenn ein 
Überlastverbraucher
installiert wird, dann wird für die Erhaltungsladung ein Linearregler 
verwendet. Überlastverbraucher können Ventilatoren oder Peltier 
Kühlschränke
sein. Ansonsten werden die 13.x Volt über PWM durch kurzschließen des
Panels geregelt.

von Paul H. (powl)


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Ach so ist das gemeint :) Also da das ganze eine mobile 
Solar-ladestation fürs Camping ist würd ich dem Akku zugetrauen auch mit 
mehr als 1/10C geladen zu werden. Oder nimmt der da direkt schaden von? 
Eventuell kann ich auch normale Blei-Akkus nehmen.

von Chris (Gast)


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Dann schau dir das Datenblatt deiner Batterie an. Da steht sowas:

Kapazität: 12Ah bei 20-stündiger Entladung (Entladeschlussspannung 
10,5V)
Ladestrom: 3,6A max.
maximaler Entladestrom für 5 Sekunden: 480A
Ladespannung 14,8V max. bei Zyklenbetrieb, 13,8V bei 
Bereitschaftsbetrieb
Gewicht: ca. 4270g VdS-Zulassung: G107036

Auch sind dort normalerweise Angaben zum Derating der Entladungstärke.

Angenommen du hast die 12Ah(C20) Batterie, dann sind das 9.36Ah(C5).
Davon nur 70-75% entnehmen sind: 6.5-7Ah(C5) welche zur Verfügung 
stehen.
Dies sind alles nur Erfahrungswerte wenn kein Datenblatt da ist.
C20 heisst in 20 Stunden entladen und C5 heisst in 5 Stunden entladen.

Zum Unterschied des 1/20 Limits, die Zyklendauer wird verdreifacht, bzw
reduziert sich auf 1/3, wie immer man es sieht.

von Icke ®. (49636b65)


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Paul Hamacher schrieb:

> Wenn der Akku voll ist und nicht über die 13,8V kommen kann
> nimmt er auch keinen Strom auf.

Wenn der Akku gar keinen Strom mehr aufnimmt, sinkt die Klemmenspanung 
sofort ab. Das heißt, um die 13,8V zu halten, muß permanent ein geringer 
Ladestrom fließen. Ich bin mir allerdings nicht sicher, wie empfindlich 
Bleiakkus darauf reagieren bzw. bis zu welcher Stromstärke sie das 
schadlos überstehen.

Chris schrieb:

> Ein Blei-Gel darf max mit 1/20 der Kapazität schnellgeladen werden, bei
> Blei-Akku sind es 1/10

Bei über 20h Ladezeit kann man wohl nicht mehr von Schnelladung 
sprechen. Aktuelle Bleigel vertragen max. Ladeströme von 0,3C (steht 
auch so im Datenblatt), normale Bleiakkus anfänglich sogar mehrere C 
(siehe Autobatterie).

von andy (Gast)


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>Wenn der Akku gar keinen Strom mehr aufnimmt, sinkt die Klemmenspanung
>sofort ab.

Diese Aussage ist ein absoluter Schwachsinn.

Bitte an diese Aussage halten

>Sorry aber mir ist lieber, ihr postet garnix, wie etwas, das nicht
>stimmt ;)


@Paul Hamacher

Die Frage ist doch, was bist du bereit für einen Solarregler auszugeben? 
Die Dinger für 20 Euronen haben eben diese Abschaltung bei 13.8V, weil 
für das Geld nicht viel Technik möglich ist, und es ist leicht nur ein 
bzw. auszuschalten. Man kann mit einem intelligenten Regler eine 
richtige Pb-Ladekennlinie realisieren, evtl. mit MPP, aber solche Geräte 
sind preislich oberhalb der 100€ Marke angesiedelt.

von Icke ®. (49636b65)


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andy schrieb:
>>Wenn der Akku gar keinen Strom mehr aufnimmt, sinkt die Klemmenspanung
>>sofort ab.
>
> Diese Aussage ist ein absoluter Schwachsinn.

Dann erklär mal. Schalte den Ladestrom komplett ab und miß. Die Spannung 
geht SOFORT zurück.

von Bernd K. (bmk)


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Leicht zu erklären.

Wenn der Akku keinen Strom mehr aufnimmt, ist kein Ladestrom mehr da.
Dann kann den nicht vorhandenen Ladestrom abschalten oder nicht.
Egal. Die Spannung geht dann auch nicht zurück.

von Harald W. (wilhelms)


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Chris schrieb:
> Dann schau dir das Datenblatt deiner Batterie an. Da steht sowas:
>
> Kapazität: 12Ah bei 20-stündiger Entladung (Entladeschlussspannung
> 10,5V)
> Ladestrom: 3,6A max.
> maximaler Entladestrom für 5 Sekunden: 480A
> Ladespannung 14,8V max. bei Zyklenbetrieb, 13,8V bei
> Bereitschaftsbetrieb
> Gewicht: ca. 4270g VdS-Zulassung: G107036

...und wo steht:
"Ein Blei-Gel darf max mit 1/20 der Kapazität schnellgeladen werden"
Fragt sich
Harald

von MaWin (Gast)


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> Sobald dann eine Akkuspannung von 13,8V erreicht
> ist wird dann abgeschaltet
> und dann beispielsweise unterhalb von 13,7V wieder zugeschaltet.

> Dadurch stellt sich eine PWM mit einem bestimmten
> Tastverhältnis ein. Das heißt doch aber auch, dass der Akku nicht 100%
> der Zeit geladen wird sondern vielleicht nur 60%.. je nach
> Tastverhältnis halt.

Erst wenn er quasi voll ist,
und sich nur noch die Ladung im Akku verteilen muß
(die Region an den Klemmen ist schon voll, Zonen weiter weg sind noch 
nicht chemisch umgewandelt, und bekommen durch die höhere Spannung an 
den Klemmen noch Ladestrom vom vorheren Bereich aus dem Akku)
also ein Nachladen, trickle charge, stattfinden soll.

von andy (Gast)


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>andy schrieb:
>>>Wenn der Akku gar keinen Strom mehr aufnimmt, sinkt die Klemmenspanung
>>>sofort ab.
>>
>> Diese Aussage ist ein absoluter Schwachsinn.

>Dann erklär mal. Schalte den Ladestrom komplett ab und miß. Die Spannung
>geht SOFORT zurück.

Du hast doch geschrieben "Wenn der Akku gar keinen Strom mehr 
aufnimmt...", und nicht "Wenn der Ladestrom abgeschaltet wird, dann 
sinkt die Klemmspannung...". Drückt dich doch genauer aus!!!

>...und wo steht:
>"Ein Blei-Gel darf max mit 1/20 der Kapazität schnellgeladen werden"
>Fragt sich
>Harald

Es ist bestimmt in irgendeiner Norm definiert, aber 1/20 stimmt nicht.

Theoretisch und praktisch kann man einen Pb-Akku auch mit C, 2C oder 
auch xC laden, es gibt auch Verfahren, die das machen (gepulst), man 
muss nur dafür sorgen, dass der Akku nicht zu heiß und der Druck im 
Gehäuse nicht zu groß wird. Jeder Hersteller gibt hier seine eigenen 
Empfehlungen aus. Es geht sogar soweit, dass die Hersteller für ihre 
aktuellen Typen andere Empfehlungen abgeben, wie für ältere Produkte.

von Icke ®. (49636b65)


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Bernd K. schrieb:

> Wenn der Akku keinen Strom mehr aufnimmt, ist kein Ladestrom mehr da.

Dieser Fall tritt jedoch beim Laden mit Konstantspannung praktisch nie 
ein. Der Strom geht zwar auf sehr geringe Werte zurück, aber er wird 
auch bei Erreichen der eingestellten Schlußspannung nicht absolut Null. 
Denn würde er absolut Null, dann ginge die Klemmenspannung eben sofort 
zurück.


andy schrieb:
> Drückt dich doch genauer aus!!!

Klar genug? Und.. nur angemeldete User dürfen hier rumbrüllen!!!

von Paul H. (powl)


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Leute jetzt streitet euch mal net. Ihr habt nur aneinander 
vorbeigetextet, ich hab euch alle verstanden ;) Also schwamm drüber! Ihr 
müsst nicht immer so aggressiv reagieren wenn sich jemand mal falsch 
ausdrückt auch wenn es in den eigenen Augen erstmal total widrig 
erscheint und man unbedingt kontern möchte.

Also da ich nun kapiert hab, dass man die Akkus bis 14,8V laden kann und 
erst dann auf eine Erhaltungsladung von 13,8V umschalten sollte kann ich 
mir ja einen entsprechenden Laderegler basteln. Der muss dann aber aus 
der Solarzellenspannung durch Linearregelung irgendwie 14,8V und 13,8V 
machen können. Ob das nun geschieht indem ich einen FET in den Strompfad 
reinmache oder einen FET parallel zum Strompfad schalte (um die 
Solarzelle teilweise kurzzuschließen damit ihre Spannung stinkt) ist 
dabei erstmal wurscht. Sollte jedenfalls beides keine Verluste im 
normalen Ladebetrieb mit sich bringen.

lg PoWl

von Christoph (Gast)


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Hallo Forum,

Nachteil die Spannung mit "nur" 14,8 V zu begrenzen ist, dass wenn die 
Sonne scheint nicht viel Ladestrom fließen wird... Das direkte 
Durchschalten des Solarpanels zum Akku hat den Vorteil, dass der 
maximale Strom den das Panel liefern kann in den Akku fließt. Sofern 
nicht der maximale, im Datenblatt des Akkus angegebene, Ladestrom 
fließt.

Korrekt?

Gruß Christoph

von Alexander L. (linuxleuser)


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Ach du scheiße.... was ist denn hier los?

Unglaublich wie viele Ahnungslose auf einem Haufen hier übereinander 
herfallen!

Zu allererst: vergess die 14,8V! Das kann bei unbeaufsichtigter Ladung 
böse enden! Das ist deutlich über der Gasungsspannung und gefährlich, 
sofern das ganze nicht gut überwacht wird. Zwar könnte der genannte Akku 
das kurzfristig, aber dann muss ein "inteligenter" Regler eingesetzt 
werden, der die Spannung nach kurzer Zeit auf eine niedrigere Spannung 
zurück führt (ca. 13,5..13,8V).

Und jetzt gehe ich garnicht erst auf das was hier bisher gepostet wurde 
ein, weil zu 80% Müll!

Zur Ursprünglichen Frage:

Diese Art zu Laden ist bei günstigen Reglern durchaus üblich, und 
keineswegs schlecht.
Dabei schaltet der Regler nicht ständig hin und her, wie hier vermutet 
wurde. Die Hysterese ist meist so groß gewählt, das der Regler nur 
selten wieder zuschaltet um die Erhaltungsladung zu gewährleisten. Bei 
gleichzeitiger Belastung des Akkus kann das natürlich auch dauerhaft 
passieren, allerdings nicht in einer Frequenz bei der man das als PWM 
bezeichenen würde.
Abgesehen davon wurde vom Threadersteller schon richtig bemerkt, dass 
dieses "Schalten" die Performance der Solarzelle schmälert, da sie 
während der "Aus-Phase" ungenutzt rumgammelt und in der "Ein-Phase" 
nicht optimal genutzt wird.
Wie bereits erwähnt gibt es bessere Möglichkeiten. Das sind Laderegler 
mit einem DC-DC Wandler.
Diese entkoppeln 1. die Batteriespannung von der Solarmodulspannung und 
machen es damit möglich, dass diese im optimalen Betriebspunkt genutzt 
wird (MPP Tracking), und 2. kann dabei ein optimiertes Ladeverfahren zum 
Einsatz kommen. Diese Regler sind wie ebenfalls schon erwähnt teurer.
Wer interessiert ist an der Funktionsweise des DC-DC Wandlers, der kann 
ja mal nach "Step-Down-Wandler" googeln.
Dass wenn die Batterie voll ist, oder die maximal zulässige Ladeleistung 
erreicht ist, die Solarzelle nicht optimal ausgenutzt werden kann ist 
klar.
Deswegen (und aus weiteren Gründen die mit dem Schutz des Akkus zu tun 
haben) haben die allermeisten Solar-Laderegler (auch die billigen) einen 
Lastanschluss um in dem Fall dass der Akku mit maximalem Strom geladen 
wird, die Last zusätzlich aus dem Solarstrom vorsorgen zu können. 
Desweiteren kann über diesen Anschluss beispielsweise eine Tiefentladung 
des Akkus verhindert werden.

Die Dimensionierung von Akku und Solarpannel, ist von der Anwendung 
abhängig und es lässt sich ohne die Art der Anwendung zu kennen garnicht 
sagen ob das genannte System falsch oder gut Dimensioniert ist.
Ein 14Ah Stunden Blei-Gel-Akku lässt sich mit Sicherheit mit den hier 
möglichen 1,2A laden, dass dürfte kein Problem sein.
Die Diskussion darüber ist also totaler quatsch.
Prinzipiell ist aber denke ich für die meisten Anwendungen das 
Verhältniss von Akku zu Pannel schon etwas schief (zu wenig Akku/zu 
großes Pannel), außer das Solarmodul war geschenkt und der Akku teuer 
;-).

von Franz W. (Firma: privat) (xafer)


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liebe leute
habt ihr einen schaltplan für einen solarladeregler zum batterieladen 
12v oder 24v für ein 30v ca 8Ampere solarpanel. hab mir schon pläne mit 
dem lm324 oder icl7665 angeschaut. bin mir aber nicht so sicher ob diese 
all das können was ich mir so vorstelle. die steuerung soll die 
überenergie verbrennen oder im wasserstoffgenerator vergasen und zwei 
batterien möglichst laden paralell oder serie ist egal, auch eine ist 
mir recht bin flexibel mit meiner elektronik. vielleicht kann mir mal 
einer so ein paar pläne schicken E-mail wrzingerfranz@gmail.com

ich tausche gerne meine erfahrungen mit wasserstoff oder cnc maschinen 
bau, habe so manche gute schrittmotorpläne oder endstufen bessergesagt.

von Martin B. (statler)


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Unabhängig vom Verhältnis Akku zu Panel brauchst du eigendlich einen 
Step-down-Wandler um aus dem Panel bei schlechter Beleuchtung das 
Maximum herauszuknautschen. Und dabei die Spannung-Strom-Kennlinie des 
Panels nicht vergessen!

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