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Ratgeber

Laderegler » Solarakkus regulieren und schützen

Solarladeregler zählen zu den wichtigsten Komponenten in Insel-Photovoltaikanlagen. Sie regulieren Ladestrom und Ladespannung von Solarakkus und schützen sie auf diese Weise vor Über- und Tiefentladung. Wie Solarladeregler aufgebaut sind und worauf es beim Kauf zu achten gilt, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



Laderegler als Bestandteil autarker Solarsysteme

Mithilfe von Solarmodulen, auch Solarpanels genannt, wird die Energiestrahlung der Sonne in elektrische Energie umgewandelt. Um Phasen geringer Sonneneinstrahlung überbrücken oder Spitzenbelastungen puffern zu können, werden Solarakkus beziehungsweise -batterien eingesetzt. Sie stellen der Solaranlage im Fall einer Unterversorgung Strom bereit, indem sie überschüssige Solarenergie speichern und sie bei Bedarf wieder abgeben. Ein Solar-Laderegler steuert diesen Vorgang. Er sorgt dafür, dass die Solarbatterie mit dem richtigen Ladestrom versorgt wird und keine Schäden durch zu hohe oder zu niedrige Spannungen davonträgt. Auf diese Weise trägt er zu einer gleichbleibenden Leistung und Kapazität sowie längeren Lebensdauer des Akkus bei. Gleichzeitig ist der Laderegler Schaltzentrale und Bindeglied zwischen Solarmodul, Batterie und Endgeräten.

Doch warum werden Laderegler überhaupt eingesetzt? Besteht nicht auch die Möglichkeit, Strom aus dem Solarpanel direkt in die Batterie einzuspeisen? Theoretisch ginge das. Das Problem ist jedoch, dass Solarbatterien eine exakt festgelegte Spannung und einen konstanten Ladestrom benötigen. Beides können Solarmodule nicht liefern.



Typen von Solarladereglern

Laderegler arbeiten mithilfe unterschiedlicher Ladestrategien und werden dementsprechend in verschiedene Kategorien eingeteilt.


Serienregler

Bei Serienreglern wird der Strom des Solarmoduls mithilfe eines Relais oder Stromleiters unterbrochen, sobald die Ladespannung erreicht ist. In diesem Zustand ist der Stromkreis geöffnet und das Modul befindet sich im Leerlauf. Fällt die Spannung ab, schaltet der Laderegler den Strom wieder frei. 

Ein Nachteil von Serienreglern ist, dass sie einen hohen Bedarf an Eigenstrom haben und nicht abgeführter Strom in Wärme umgewandelt wird. 


Shunt-Regler

Shunt-Laderegler erzeugen einen Kurzschluss, um Solarmodul und Batterie bei Erreichen der Ladespannung voneinander zu trennen. Sobald die Spannung sinkt, wird das Modul wieder zugeschaltet. Dieser Vorgang findet mehrere Male pro Sekunde statt und wird fachsprachlich als Pulsweitenmodulation (engl. Pulse-Width Modulation, kurz: PWM) bezeichnet, weswegen Shunt-Regler auch PWM-Laderegler genannt werden. 

Die Kurzschluss-Strategie mag zunächst rabiat erscheinen, tatsächlich ist diese Arbeitsweise jedoch schonend zum Akku, da der Zustrom nicht abrupt, sondern kontinuierlich sinkt.


MPPT-Regler

Ein MPPT-Laderegler (MPPT = Maximum Power Point Tracking) passt sein Ladeverhalten an die Spannung des Solarmoduls an. Zu diesem Zweck analysiert er den Punkt dessen höchstmöglicher Leistung, den sogenannten Maximum Power Point. Dieser verändert sich ständig und hängt von Betriebstemperatur und Einstrahlungsstärke ab. Ein MPPT-Laderegler überwacht den Betriebspunkt daher permanent, um seine Eingangsspannung daraufhin anpassen zu können. Die Spannung des Solarmoduls wird dann in die erforderliche Batteriespannung umgewandelt. 

MPPT-Laderegler sind von allen Solar-Ladereglern am teuersten, bieten aber auch die größten Vorteile. Da sie für hohe Eingangsspannungen ausgelegt sind, können die Solarmodule ihre maximale Leistung liefern. MPPT-Laderegler arbeiten somit am effektivsten.



Kaufkriterien für Laderegler – worauf kommt es an?

Beim Kauf eines Solar-Ladereglers sind einige wichtige Punkte zu beachten. Zunächst einmal müssen der maximale Ladestrom, die Nennspannung der Batterie (12V, 24V etc.) und die maximale Leistung der Solarmodule bekannt sein. Grundsätzlich sollte ein Solar-Laderegler mindestens die maximal mögliche Modulleistung verarbeiten können. Besser ist es, wenn er 10 bis 20% mehr Stromstärke verträgt als errechnet. Dadurch schaffen Sie sich einen Puffer und können Ihre Solaranlage später gegebenenfalls erweitern, ohne einen neuen Laderegler kaufen zu müssen.

Des Weiteren muss der Laderegler für den jeweiligen Batterie- beziehungsweise Akkutyp (Blei-Gel, Blei-Säure, Lithium etc.) geeignet sein. Überlegen Sie sich, welche Regelungsart für Ihre Zwecke am besten geeignet ist. Zwar überzeugen MPPT-Regler mit einer besseren Leistung, PWM-Regler sind jedoch günstiger und können je nach Anwendungsfall durchaus ausreichend sein. Zu beachten ist, dass ein PWM-Laderegler nur dann effizient arbeiten kann, wenn die Akkuspannung der Solarmodulspannung entspricht. Liegt beispielsweise eine 12V-Batterie vor, macht der Anschluss eines PWM-Ladereglers nur Sinn, wenn Sie auch ein 12V-Solarmodul verwenden.

Die Ausstattung eines Solar-Ladereglers gilt es ebenfalls zu berücksichtigen. Einfache Modelle zeigen den Ladezustand der Batterie mithilfe von LEDs an. Hochwertigere Ausführungen verfügen dagegen meist über ein LC-Display. In der Regel ist ein LCD besser ablesbar und liefert genauere Werte als eine LED-Anzeige. Da die Ladekennlinie eines Akkus von der Temperatur abhängt, sind gute Laderegler mit Temperatursensoren ausgestattet, um die Ladekurve daraufhin anpassen zu können.  Bei Modellen mit automatischer Temperaturkompensation wird die Ladespannung bei niedrigeren Temperaturen leicht erhöht und bei höheren Temperaturen leicht gesenkt.

In jedem Fall sinnvoll sind Laderegler mit integriertem Tiefentladeschutz. Sie schalten Verbraucher vom Akku ab, sobald die Spannung einen bestimmten Wert unterschreitet, damit es zu keiner Tiefentladung kommt. Sollte ein Solar-Laderegler keinen Tiefentladeschutz haben, empfiehlt es sich, diesen separat zu erwerben und zu ergänzen. Ebenfalls praktisch sind Solar-Laderegler mit Rückstromsperre, die verhindert, dass das Solarmodul zum Verbraucher wird und beispielsweise bei Nacht den Akku entlädt. 



Unser Praxistipp: So berechnen Sie die Leistung eines Ladereglers!

Um die benötigte Stromstärke eines Ladereglers zu berechnen, teilen Sie die Leistung Ihrer Solaranlage (angegeben in Watt Peak) durch die Batteriespannung. Auf den Wert schlagen Sie dann mindestens 10% auf. Unser Solaranlagen-Rechner hilft Ihnen dabei, die Leistung einer 12V-Solaranlage zu ermitteln.



FAQ – häufig gestellte Fragen zu Ladereglern

Was sind die Vorteile von Ladereglern mit USB-Anschluss oder Bluetooth?

Moderne Laderegler mit Bluetooth-Anbindung oder USB-Anschlüssen bieten hohen Anwendungskomfort. Sie können beispielsweise mit einem PC oder Tablet verbunden werden, um Auswertungen oder Protokollierungen vorzunehmen. Bluetooth-fähige Regler wie das SmartSolar-MPPT-Modell von Victron lassen sich über das Smartphone bequem steuern, überwachen und aktualisieren. Darüber hinaus können viele Geräte mit USB-Port als Ladegerät für Handys oder Tablets genutzt werden.

Reicht ein Laderegler für Photovoltaik-Systeme mit Wechselstromanbindung aus?

Photovoltaik-Anlagen können unterschiedlich aufgebaut sein. Es gibt kleinere PV-Systeme mit Gleichstromanbindung und größere PV-Systeme mit Wechselstromanbindung. Bei Gleichstromanbindungen reicht ein Solar-Laderegler fürs Batteriemanagement aus, bei Wechselstromanbindungen ist das nicht Fall. Da der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden muss, müssen zwei Solar-Laderegler integriert werden.

    

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