Új jelszó kérése

Hogyan válasszunk napelemes töltésvezérlőt?

Figyelem! A tudástár rovatban megírt cikkek már az elektronika területén többé-kevésbé képzett és a napelemes területet jobban megismerni kívánó látogatóink számára készültek. Akik az alapvető műszaki ismeretekkel nincsenek tisztában, forduljanak szakemberhez, a termék-specifikus cikkek nem helyettesítik, csak kiegészítik az átfogó villamos ismeretet!

Copyright © 2017 Minden jog fenntartva
A Panelectron Bt. weboldalán található bármilyen tartalom, szöveg vagy kép engedély nélküli felhasználása, másolása, publikálása tilos. A jogosulatlan felhasználás büntető- és polgári jogi következményeket von maga után!

A megfelelő napelemes töltésvezérlő kiválasztásához mindenképpen ismernünk kell a napelemünk bizonyos műszaki paramétereit. Mindenképpen szükségünk van a napelem teljesítményére (Wmax) és a nyitott vagy a munkaponti kapocsfeszültségére (Voc vagy Vmp).

 

A napelem teljesítménye (watt-száma)

Egyik gyakori hiba, hogy a napelem munkaponti áramát (Imp) veszik alapul a napelemes szabályozó kiválasztásához és ez sokszor problémákhoz vezet. Például ha egy 250W-os polikristályos napelem munkaponti feszültsége (Vmp) 30,1V és a munkaponti árama 8,3A az adattáblája szerint, sokan kiválasztanak egy 8-10A-es töltésvezérlőt a 12V-os akkumulátoruk töltéséhez. Pedig ez a megadott munkaponti áram a 30,1V-os munkaponti feszültségre vonatkozik (30,1V×8,3A=250W) és nem az akkumulátor feszültségére, amelyet most az egyszerűség miatt nevezzünk ki pontosan 12V-nak (az akkumulátor töltöttségétől függően ez elmegy akár 14V környékéig is). A 250W-os tábla 12V-on akár 20A áramerősségre is képes (250W/12V=20,8A). A teljesítmény a napelemes töltésvezérlő bemeneti (30,1V×8,3A=250W) és kimeneti (20,8A×12V=250W) oldalán állandó, mínusz a kábelek és maga a szabályozó veszteségei. Szóval mindig a napelem teljesítményével számoljunk, ha méretezni szeretnénk.

24V-os akkumulátor töltése esetén a magasabb akkufeszültség kisebb áramot eredményez, tehát egy 30A-es töltésvezérlőre kétszer annyi teljesítményű napelem köthető (~720W), mintha 12V-os akkut töltenénk (~360W) vagy a fenti panellel számolva 10A körüli töltőáramot kapunk.

Napelem töltésvezérlő hatásfoka

 

A napelem kapocsfeszültsége

Az általunk forgalmazott, nem munkapontkeresős (MPPT) töltésszabályozókhoz nem javaslunk 40Voc fölötti napelemet, nem feltétlenül azért, mert fennáll a szabályozó meghibásodásának a veszélye (ami egyébként igaz), hanem mert rossz az "illesztés" a napelem és az akkumulátor között, a töltésszabályozó úgymond lehúzza a magasabb napelem feszültséget az akku szintjére és rengeteg a veszteség. Példa: egy DS-40 amorf-szilícium napelem (Voc: 62V, Vmp:45V, Imp:0,9A) 12V-os akku töltése esetén egy hagyományos PWM szabályozóval (pl. PSR20) használva 1A-nál nagyobb töltőáramot nem tud. Ha egy MPPT10-es szabályozót használunk, a töltőáram 3A is lehet (40W=12V×3,3A)! Egyszóval nagyon fontos, hogy a napelem által megtermelt energia 2/3-a ne vesszen el, hanem az akkumulátorba kerüljön a megfelelő töltésvezérlő kiválasztása által.

 

Napelem feszültség és a töltendő akkumulátor kapcsolata

Minél nagyobb a különbség a napelem feszültsége és a töltendő akkumulátor feszültsége között, annál inkább megtérül munkapontkövetős töltésszabályzót választani, mert itt dől el, hogy pl. a 40W-os napelemünk a valóságban csak 40/3=13,3W-os napelemként funkcionál vagy a teljes teljesítményét adja. De ha van egy 50W-os 20V-os üresjárati feszültségű napelemünk, amivel időnként töltenénk egy 12V-os akkumulátort nyaranta, akkor nem feltétlenül szükséges külön költségekbe vernünk magunkat.

 

A napelemes töltésvezérlő hatásfoka

Érdemes erre is pár gondolatot szánni, mert hasznos lehet. Egy átlagos PWM (pulzusszélesség-modulált) szabályozó hatásfoka átlagosan 85% körüli, ami azt jelenti, hogy a megtermelt energia 15%-a elvész az átalakítás alatt. A  gyakorlatban például a töltésvezérlőbe a napelem felől bejövő 250W a töltésvezérlő akku kimenetén már csak 250W-15%=212,5W lesz, tehát 15% a veszteség. A mi MPPT töltésvezérlőink hatásfoka 96%, ami a példában azt jelenti, hogy a 4% veszteség az akku felé 240W-ot eredményez. A két szabályozási mód közötti különbség itt a példában egy napelem tábla esetén 27,5W-ot jelentett, ami a napelemek várható élettartama mellett komoly megtakarítást eredményez, a drága MPPT szabályzó gyorsan megtérül.

 

12V vagy 24V legyen az akkumulátor-blokk?

Ez egy fontos kérdés és nehéz úgy a témánál maradni, hogy az ember ne kalandozzon el egy másik irányba és követhető maradjon a cikk!

 

  • 12V: Ha párhuzamosan kötjük az akkumulátorainkat (12V-ra), akkor attól nem kell annyira tartanunk, hogy a blokkban lévő akkumulátorok feszültsége jelentősen el fog térni egymástól (ami korai akkucserékhez vezetne). Ennyiben viszont ki is merült ennek a kötési módnak az előnye.
  • 24V: Előnyei között említhető, hogy magasabb feszültségen egy adott vezeték vesztesége kevesebb (kisebb keresztmetszetű inverter- és töltésszabályozó összekötő vezeték is megfelelő), továbbá 24V-on például egy 30A-es szabályozóra kétszer annyi napelemet lehet kötni (24×30=720W), mint 12V-on (12×30=360W). Nagy hátránya viszont a sorbakötésnek, hogy a sorbakötött akkuk eltérő belső ellenállása miatt az egyes akkumulátorok feszültsége nem lesz egyforma, az egyik kissé alultöltött (szulfátosodás), a másik kissé túltöltött (gázképződés > folyadékvesztés) marad és így az akkublokk korai meghibásodása várható (erre nyújt megoldást egyébként az akkumulátor töltéskiegyenlítő). Mindent egybevetve mégis a 24V-os kötési módot szokták a napelemes cégek választani (költséghatékonyabb kivitelezés, versenyképesebb árajánlat: vékonyabb vezetékek, kevesebb szabályozó), de sokszor elfelejtik a tulajdonos figyelmét felhívni a sorbakötött akkumulátorokból származó várható feszültség-szimmetria problémákra.

 

Sok napelem, több kisteljesítményű szabályozóval

A legtöbbször nem életszerű egy darab napelemtáblával számolni, ezért vegyük sorba azt is, amikor több napelemünk van. Magyarországi viszonyokat nézve úgy tűnik, hogy a fent említett 240-250W-os táblákhoz lehet jelenleg (2016) a legjobb ár-érték arányban hozzájutni, ezért vegyünk példának belőlük mondjuk 12 db-ot. Ez a mennyiség már 3000W-ot eredményez, ami 24V-os akku töltése esetén ~125A-t jelent. Ilyen nagy áramú szabályozót egyrészről elég nehéz beszerezni, másrészről pedig arányaiban többe kerül, mint 4 db 30A-es napelemes töltésszabályozó. Az alacsonyabb ár mellett további előny a redundancia, vagyis az a megnyugtató tény, hogy az egyik töltésvezérlő kiesése esetén a rendszer csökkent teljesítménnyel, de tovább működik a javítás ideje alatt is. Egyszóval ilyen, viszonyleg nagy rendszer is kivitelezhető több, kisebb teljesítményű napelemes szabályozó használatával, amelyek ugyanazt az akkucsoportot töltik. A fenti példa esetében egy 30A-es töltésvezérlőre 3 db ilyen napelem nyugodtan ráköthető, ha 24V-os az akku-blokk, amelyet tölt. A töltésvezérlők egymás működését nem zavarják, mindegyik végzi a dolgát és le-, illetve bekapcsolja a töltést, amikor szükséges (ez az alkatrészek tűréséből adódó eltérések miatt nem egyszerre következik be, de ez teljesen normális).

 

 

Több napelem vezérlő bekötése ugyanarra az akkucsoportra

 

FONTOS! Az MPPT szabályozóink tüskeimpulzusokkal (100 ms időtartamú – 60V-os tüskék) segítik elő az akkumulátor szulfátmentesítését, ezért mindenképpen külön + és - kábelekkel legyen minden egyes töltésvezérlő rákötve az akku-blokkra, lásd a fenti helyes és a lenti helytelen bekötést.

 

Napelemvezérlők helytelen bekötése

 

Tölt a szabályzó vagy nem tölt a szabályzó?

Sok napelemes rendszer tulajdonosának ez a kérdése, amikor az inverterük hirtelen lekapcsolja a kimenetét akku mélykisülésvédelem miatt. Vajon azért merültek le az akkumulátorok a megszokottnál korábban, mert éppen tél van és ilyenkor sokkal kevesebbet süt a nap, mint nyáron? Vajon az akkumulátorok elöregedtek vagy valamelyik meghibásodott? Esetleg a töltésvezérlő romlott el?

Ilyenkor fontos a hibakeresés sorrendje, első körben azt kell ellenőrizni, hogy tölt-e a napelemes töltésvezérlő. Ha süti a nap a napelemet és a szabályozón lévő állapotjelző LED(ek) nem világítanak úgy, ahogy a használati útmutatójuk szerint kellene, akkor az valószínűleg azt jelzi, hogy valami történt a töltésszabályzóval. Ha kétségeink vannak és ellenőrizni szeretnénk a tényleges töltést, akkor áramot kell mérnünk a napelemes töltésvezérlő akku kimenetének pozitív ágában (a szabályozó + akku kimenetét és az akku + saruját összekötő szakaszon), feszültségek méregetése erre nem ad azonnali kielégítő választ. Ennek menete:

 

  • Fontos, hogy a szabályzóra ne legyen rákötve napelem úgy, hogy nincs rákötve akkumulátor is, erre mindenképpen figyeljünk! A napelem felől jövő terheletlen magasabb üresjárati feszültség tönkre is teheti a szabályozót, különösen magasabb Voc paraméterű napelemnél lehet kritikus ez a lépés. Napelem kiköt, árammérő beköt, napelem visszaköt!
  • Ügyeljünk arra, hogy a legtöbb multiméterrel nem lehet 10A-nál nagyobb áramot mérni, ezt max. 10A-es töltésvezérlőig használjuk árammérésre, efölött marad az egyenáramú lakatfogó vagy esetleg egy nagyobb áramú árammérő műszer!
  • Nyilvánvalónak hangzik, de azért van, aki figyelmen hagyja: süssön a nap (legyen miből tölteni) ÉS az akku ne legyen teljesen feltöltve (egy 12,8V-os akkufeszültség már feltöltött akkut takar, ilyenkor már nem feltétlenül van töltőáram). Általában egy ~12,5V alatti akkufeszültségnél már valamilyen töltőáram megindul és mérhető.

 

Azonos akkucsoport töltése többfajta áramforrásról egyidőben

Mi a teendő, ha a napelemek mellett egyidőben más áramforrásról is töltenénk az akkumulátort, például szélgenerátorról, aggregátor akkutöltő kimenetéről, jármű generátoráról, hálózati akkumulátortöltőről, stb.? Nos, a válasz egyszerű: bármilyen töltőnk van is, ahhoz, hogy a többi töltővel problémamentesen együtt tudjon működni, közvetlenül az akku sarujára kell kötni. A hangsúly a közvetlenül szón van, tehát ne közösítsük töltőinket a fenti ábra szerint egy közös sínre ebben az esetben sem! Ha az akkumulátorttöltőink akku kivezetései csak az akkumulátor saruinál találkoznak, akkor az egymás méréseibe nem zavarnak be, mindegyik töltő végzi a maga dolgát és lekapcsol, amikor az akku elérte a teljes töltöttséget.

Lakókocsiknál, lakóautóknál vagy hajóknál merül fel az újra és újra, hogy hogyan lehet tölteni a telepített napelemes rendszert menet közben, amikor jár a motor és tölthetné a generátor a napelemes rendszer másodlagos akkumulátorát, például rossz idő esetén. Ha a generátor 12V-os indítóakkumulátort tölt, akkor a DUAL-80 tipusú másodlagos akkumulátortöltőt (un. akku leválasztó kapcsolót) javasoljuk az elsődleges és a másodlagos akkumulátorok biztonságos összekötésére.

Webáruház készítés