Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Solarladeregler


von Bartosz B. (bartosz)


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Hallo,

da ich Elektronik-Simulation nur als Hobby betreibe, bitte ich um eure 
Hilfe.

Es interessiert mich, wie ich eine Solarladeregelung als Schaltplan 
aufbauen muss. Ich habe bereits die Suche betätigt und mir ein paar 
Gedanken gemacht.

1.) Ich möchte einen 12V-Akku laden, daher denke ich, dass die 
Solar-Panels – mit einem Transimpedanzverstärker dahinter – auf jeden 
Fall 16,8 V liefern müssen, um die Batterie lange laden zu können und um 
möglichst viele Ah gutzumachen.

2.) Sobald es draußen dunkel wird – und somit die Ladespannung sinkt – 
soll ein Verbraucher eingeschaltet werden. Ich dachte vorerst an eine 
LED (12V, 3W), die nachts leuchtet. Sagen wir, die LED soll 12 Stunden 
leuchten können und die Solarzellen liefern am Tag bei vollem 
Sonnenschein 160 mA (Zahl basiert auf Forumssuche). Dann braucht man 
viele parallelgeschaltete Solarzellen, die diese Ladung tagsüber liefern 
können, weil:

Mit 3 Solarzellen (480 mA) braucht es nur 6,25 h.
Wird machbar sein. Es geht hier nur um die Schaltung.

3.) Es soll einen Tiefenentladeschutz geben. Beim Suchen habe ich 
„Undervoltage-Lockout“ gefunden. Ich habe so einen nachgebaut. Ist also 
fertig.

4.) Da Solar-Panels im Winter eine höhere Spannung liefern als im 
Sommer, sollte die Schaltung sicher gebaut werden. Mein 
Solartechnik-Prof hat immer gesagt „Die Wechselrichter müssen im Winter 
280 V AC abkönnen“. Auch, wenn ich nicht dahin will, weiß ich trotzdem, 
dass die Schaltung sicher gebaut werden muss.

5.) Ich weiß, bei Solarzellen muss man den Maximum-Power-Point nutzen.

6.) Ich möchte einen Kondensator nutzen, um Spannungsspitzen abzufangen. 
Habe ich auch schon.

Was brauche ich dafür?
Wie gesagt, ich habe schon dies gefunden, nur solche ASCII-Zeichnungen 
mag ich nicht. 
https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Eins noch: Ich nutze PSpice for TI 2020; soll heißen: ich habe "nur" 
Bauteile von Texas Instruments. Wenn ihr mir Teile vorschlagt, bitte von 
TI.

: Bearbeitet durch User
von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Bartosz B. schrieb:
> Was brauche ich dafür?
> Wie gesagt, ich habe schon dies gefunden, nur solche ASCII-Zeichnungen
> mag ich nicht.
> https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Da sind doch fertige MPPT-ICs dabei. Nimm die!

von MaWin (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Es interessiert mich, wie ich eine Solarladeregelung als Schaltplan
> aufbauen muss.

https://dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.9.5

Eine Solarzelle liefert (je nach Sonneneinstrahlung) einen STROM.

Man kann problemlos eine 16.8V Solarzelle an einen 12V Akku hängen, der 
Akku zwingt die Klemmenspannung runter, es gibt keine Spannungsspitzen 
(ein Akku ist 1000x solider als ein Kondensator) und man braucht keine 
MPPT Regelung (die braucht man nur wenn man step up oder step down 
Wandlung vornehmen will, das muss man aber nicht wenn man Akku und 
Solarpanel PASSEND kauft. Ein ca  16.8V Nennspannung, ca. 19V 
Leerlaufspannung Panel passt zu einem 12V Bleiakku der bis 13.8V oder 
14.5V geladen wird.

Bartosz B. schrieb:
> Mit 3 Solarzellen (480 mA) braucht es nur 6,25 h.
> Wird machbar sein.

Na ja, in der Wüste. Hier bekommst du an einem normalen trüben Tag nur 
1/10 der aufgedruckten Leistung aus einer Solarzelle. Du brauchst eher 
ein 60W Panel.

von Controller 10A (Gast)


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Hallo Freunde.
Ich habe einen 10A Kontroller. Beim Testen der Batterien heute habe ich 
22V vom Solarpanel-Eingang eingegeben.
Dann war eines der Kabel kurzgeschlossen und das Gerät wurde 
ausgeschaltet.

Aber wenn ich nur den Akku an das Kontroller anschließe, kommt der 
Bildschirm. Dann schließe ich das Solarpanel an, das Bildschirm geht 
jetzt aus

Auf dieser Vorderseite und auf der Rückseite befinden sich 3 Mosfets.
vielen Dank

von Controller 10A (Gast)


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noch eine Frage für ein 60W Panel welche Kontroller muss man haben?
vielen Dnak

von Stefan F. (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich möchte einen 12V-Akku laden, daher denke ich, dass die
> Solar-Panels – mit einem Transimpedanzverstärker dahinter – auf jeden
> Fall 16,8 V liefern müssen

Ich kann mir nicht vorstellen, welchen Sinn ein 
"Transimpedanzverstärker" an dieser Stelle erfüllen soll.

Die Energie die eine Solarzelle liefert kann man nicht verstärken, ohne 
Energie von außen zuzuführen. Und das wäre sinnlos.

von Bartosz B. (bartosz)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Bartosz B. schrieb:
>> Ich möchte einen 12V-Akku laden, daher denke ich, dass die
>> Solar-Panels – mit einem Transimpedanzverstärker dahinter – auf jeden
>> Fall 16,8 V liefern müssen
>
> Ich kann mir nicht vorstellen, welchen Sinn ein
> "Transimpedanzverstärker" an dieser Stelle erfüllen soll.
>
> Die Energie die eine Solarzelle liefert kann man nicht verstärken, ohne
> Energie von außen zuzuführen. Und das wäre sinnlos.

Ich meinte das so, dass eine Solarzelle nur eine Photodiode ist, auf die 
man Licht scheinen lässt. Diese erzeugt dann einen Strom. So meine ich 
das. In meinem PSpice-Projekt werde ich direkt mit benutzerdefinierten 
Spannungsquellen als "Solarzelle" arbeiten. Das haben wir im Forum mal 
besprochen. Also von dort an geht das los.

@ Abdul K ich werde die ASCII-Zeichnung ausprobieren. Muss allerdings 
noch einen guten IC von TI finden.

: Bearbeitet durch User
von Bartosz B. (bartosz)


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MaWin schrieb:

> Na ja, in der Wüste. Hier bekommst du an einem normalen trüben Tag nur
> 1/10 der aufgedruckten Leistung aus einer Solarzelle. Du brauchst eher
> ein 60W Panel.

Ok Danke

von Rüdiger B. (rbruns)


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Ich habe auch einen Solarregler, ich muss aber beim Anschluss aufpassen 
da Plus gemeinsam ist und die Minus Leitung geregelt ist. Also nachsehen 
und auf keinen Fall die NICHT gemeinsamen Leitungen brücken.

von Stefan F. (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich meinte das so, dass eine Solarzelle nur eine Photodiode ist, auf die
> man Licht scheinen lässt. Diese erzeugt dann einen Strom.

Ich sehe immer noch keinen Zusammenhang zum Batterie-Lader. Um was für 
einen Akku geht es eigentlich, Blei?

Da macht man das so: Du nimmst ein Solar-Panel die einige Volt mehr 
liefern kann als die Batterie benötigt. Ich habe für einen 12V KFZ Akku 
einmal ein Solar-Panel mit 18V Leerlaufspannung verwendet.

Dieses Panel hängt erstmal direkt an der Batterie, nur mit einer Diode 
dazwischen die Rückfluss bei Dunkelheit verhindert. Es ist keine 
Regelung notwendig.

Nun überwachst du parallel dazu die Spannung des Akkus. Wenn er die 
Ladeschluss-Spannung (typisch irgendwas zwischen 13,8 und 14,4 Volt) 
erreicht hat, trennst du die Solarzelle ab.

Darf ich fragen, warum du nicht einfach einen fertigen Solar-Lader 
kaufst? Die Dinger gibt es fix und fertig für kleines Geld.

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan ⛄ F. schrieb:

> Ich habe für einen 12V KFZ Akku
> einmal ein Solar-Panel mit 18V Leerlaufspannung verwendet.

Das ist wohl die normal übliche Dimensionierug für diesen Zweck.

> Dieses Panel hängt erstmal direkt an der Batterie, nur mit einer Diode
> dazwischen die Rückfluss bei Dunkelheit verhindert.

Manchmal sind diese Dioden bereits im Panel verbaut.

> Nun überwachst du parallel dazu die Spannung des Akkus. Wenn er die
> Ladeschluss-Spannung (typisch irgendwas zwischen 13,8 und 14,4 Volt)
> erreicht hat, trennst du die Solarzelle ab.

Man kann sie auch kurzschliessen.

> Darf ich fragen, warum du nicht einfach einen fertigen Solar-Lader
> kaufst? Die Dinger gibt es fix und fertig für kleines Geld.

Das ist die Fragev aller Fragen...

von Stefan F. (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Man kann sie auch kurzschliessen.

Ja, geht auch. Dann natürlich vor der Diode, nicht die Batterie 
kurzschließen. Sonst gibt es ein großes Badabumm!

von Stefan F. (Gast)


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Bartosz B. schrieb:
> Ich weiß, bei Solarzellen muss man den Maximum-Power-Point nutzen.

Muss man nicht. Der Aufwand lohnt sich bei so kleinen Anlagen (wie du 
vor hast) kaum. Macht mehr Probleme als es nützt. Je komplexer die 
Schaltung, desto schneller geht sie kaputt.

> Ich möchte einen Kondensator nutzen, um Spannungsspitzen abzufangen.

Welche Spannungsspitzen? Solar-Panels produzieren keine 
Spannungsspitzen.

von Bartosz B. (bartosz)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Darf ich fragen, warum du nicht einfach einen fertigen Solar-Lader
> kaufst? Die Dinger gibt es fix und fertig für kleines Geld.

zu Übungszwecken, um etwas zu lernen. Deshlab mach ich mir die Mühe.

Ich will ja auch erreich, dass bei Anbruch der Nacht eine Lampe anfängt 
zu lechten. Mit der am Tag gesammelten Energie. Diese Lampe wiederum 
soll ausgehen, wenn der Akku zu schwach wird. Am nächsten Morgen wird 
der Akku wieder geladen. Und immer so weiter.

: Bearbeitet durch User
von Bartosz B. (bartosz)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
>> Ich möchte einen Kondensator nutzen, um Spannungsspitzen abzufangen.
>
> Welche Spannungsspitzen? Solar-Panels produzieren keine
> Spannungsspitzen.

Never mind. Ich habe mir vor einiger Zeit den Text in MS Word 
vorgeschrieben und Stichpunkte gesammelt. Hast natürlich Recht, das 
macht keinen Sinn.

: Bearbeitet durch User
von Stefan F. (Gast)


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Wenn das Solarpanel klein genug ist, brauchst du gar keinen Regler 
sondern machst einfach Dauer-Ladung. Im Datenblatt der Batterie müsste 
stehen, wie viel Strom sie dabei verträgt.

von Harald W. (wilhelms)


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Stefan ⛄ F. schrieb:

>> Ich weiß, bei Solarzellen muss man den Maximum-Power-Point nutzen.
>
> Muss man nicht. Der Aufwand lohnt sich bei so kleinen Anlagen kaum.
> Macht mehr Probleme als es nützt.

Wenn man für 12V-Bleiakkus Panele mit 18V Leerlaufspannung
verwendet, ist man schon ziemlich dicht am MPP-Punkt. Das
Geld, das man ohne Verwendung eines MPP-Reglers spart, steckt
man besser in ein grösseres Panel.

von Bartosz B. (bartosz)


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Ich weiß euren Rat zu schätzen, und ich dachte, ich bau das einmal auf.

Ich habe gerade festgestellt, dass ich in PSpice for TI2020 keinen 
einzigen IC habe. Geht das auch ohne
Sonst muss ich mir ein anderes Programm besorgen, und in dem Fall würde 
ich hier erstmal zumachen lassen.

: Bearbeitet durch User
von Helge (Gast)


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Ich verwende LTSpice. Dafür gibts recht viele Bauteile im Netz.

von Dieter (Gast)


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Harald W. schrieb:
> Man kann sie auch kurzschliessen.

Nein, das ist falsch fuer Zellen deren Leerlaufspannungen ueber 15V 
liegt. Das wurde hier schon oefters diskutiert.

von solarladereglermppt (Gast)


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von solarladereglermppt (Gast)


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von MaWin (Gast)


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Dieter schrieb:
> Nein, das ist falsch fuer Zellen deren Leerlaufspannungen ueber 15V
> liegt. Das wurde hier schon oefters diskutiert.

Wenn Reihenschaltungen von Solarzellen über die 
reverse-Durchbruchspannung der verwendeten Photodioden gehen wurden, was 
nicht nur beim kurzschliessen sondern auch teilweiser Abschattung 
passieren könnte, enthalten sie schon die zu ihrem Schutz nötigen 
Verpolschutzdioden, oder haben zumindest die Kontaktierungen zum 
selber-dranbauen.

Insofern ist deine FUD Angst unberechtigt.

von Jobst Q. (joquis)


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Dieter schrieb:
> Harald W. schrieb:
>> Man kann sie auch kurzschliessen.
>
> Nein, das ist falsch fuer Zellen deren Leerlaufspannungen ueber 15V
> liegt. Das wurde hier schon oefters diskutiert.

Kannst du das mal begründen? Oder wenigstens einen Link, wo das 
diskutiert wurde?

Übrigens ist Leerlauf genauso eine thermische Belastung für das Modul 
wie Kurzschluss. Wenn man die Leistung irgendwo anders verheizt, bleibt 
das Modul kühler.

von Dieter (Gast)


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Jobst Q. schrieb:
> Kannst du das mal begründen? Oder wenigstens einen Link, wo das
> diskutiert wurde?

Der Durchbruch ist hier beschrieben:
https://photovoltaikbuero.de/pv-know-how-blog/die-unbekannten-bereiche-der-solarzellenkennlinie/

Im Forum zum Beispiel nach Threads suchen, die diesen Link enthalten.

Die E-Zaungeräte mit 6V Akku und Solarzelle über Kurzschluss der Zellen 
begrenzen. Meine Aussage, man könne auch die Solarzellen für 12V nehmen, 
ging deshalb nach hinten los, weil diese genau deshalb zu schnell kaputt 
gingen. So kann man sich täuschen.

Leerlauf kann auch ungünstig werden. Das spielt eine Rolle, wenn die 
Widerstände der aufgebrachen Leiterbahnen zu klein sein sollten. Dann 
kann es an einzelnen Stellen zum Thermal Runaway kommen. Es gab hier mal 
einen Link auf eine Seite im Internet, da wurden die Infrarotaufnahmen 
von den Hotspots durch den Leerlauf gezeigt.

von Harald W. (wilhelms)


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Dieter schrieb:

> Nein, das ist falsch fuer Zellen deren Leerlaufspannungen ueber 15V
> liegt. Das wurde hier schon oefters diskutiert.

M.E. macht es gerade bei Hochvoltpanels aus Sicherheitsgründen Sinn.

von Stefan F. (Gast)


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Dieter schrieb:
>> Man kann sie auch kurzschliessen.

> Nein, das ist falsch fuer Zellen deren Leerlaufspannungen ueber 15V
> liegt. Das wurde hier schon oefters diskutiert.

Daran kann ich mich erinnern. Was war der Knackpunkt?

von Stefan F. (Gast)


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solarladereglermppt schrieb:
> gibts ein Schaltplan davon?

Frage das den Händler nicht uns. Wir sind nicht dafür zuständig, die 
Versäumnisse der Händler nach zu arbeiten.

von Stefan F. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Was war der Knackpunkt? (beim Kurzschließen)

Hat sich erledigt, ich hatte Dieters Erklärung übersehen.

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