Ein Laderegler steuert deine autarke Solar-Inselanlage und verhindert eine Überladung sowie eine Tiefentladung deiner Solarbatterie. Weiterhin kann ein Laderegler auf verschiedene Batterietypen bzw. Ladekennlinien eingestellt werden. Das hilft den Solarakku schneller voll zu laden und sorgt für eine bessere Batterielebensdauer.
Der genaue Ladezustand einer Batterie ist nicht an seiner Spannung bestimmbar, da die Kapazität einer Batterie von verschiedenen Parametern wie dem Entladestrom, der Entladezeit, der Temperatur und dem Alterungszustand abhängt. Daher passen gute Laderegler über einen Temperaturfühler die Ladekurve an die aktuelle Temperatur an. Ausgereifte Laderegler besitzen zusätzlich einen Mikroprozessor und berechnen z.B. über das Amperestundenbilanzierungsverfahren den Ladezustand der Batterie aus.
Laderegler Typen
Es existieren drei Laderegler-Technologien. Allerdings sind nur die PWM Regler und MPPT Regler sinnvoll einzusetzen.
Serienladeregler
Dieser einfache Solarregler schaltet bei Erreichen eines eingestellten Spannungswertes das Solarmodul in den Leerlauf und schützt somit die Solarbatterie vor Überladung. Der Regler hat einen hohen Eigenstrombedarf und ist nicht zu empfehlen. Dieser einfache Regler kann keine Ladekurven abfahren, sondern agiert als simpler Schwellwertschalter. Daher kann er eine Solarbatterie nicht optimal laden und wir raten von diesem Solarregler ab.
Shuntregler oder PWM Regler
Der pulsweitenmodulierte (PWM) Solarregler* schließt bei voller Batterie das Solarmodul kurz und verhindert damit die Überladung des Solarakkus. Durch das PWM-Verfahren kann der Regler den Strom regulieren und somit Ladekurven abfahren. Der PWM Solarregler ist Marktstandard und wird weltweit in Solarinselanlagen eingesetzt. Den PWM Laderegler gibt es in verschiedenen Qualitäten und Leistungsgrößen. Übliche Laderegler-Größen bei 12V sind 10 A (120W), 20 A (240W) und 30 A (360W). Die meisten PWM Laderegler arbeiten mit 12 oder 24 Volt. Dieser Laderegler eignet sich für jede einfache Solaranlage auf dem Wohnmobil, im Gartenhaus oder im Boot.
MPPT Laderegler
Der MMPT Regler* passt sein Ladeverhalten auf den optimalen Leistungspunkt des Solarpanels an und bringt je nach Ausrichtung und Wetter 5-30% mehr Ertrag gegenüber einem PWM Laderegler. Ein Alleinstellungsmerkmal des MMPT Reglers ist, das er hohe Eingangsspannungen verträgt und du daher konventionelle Solarmodule mit höheren Nennspannungen für dein 12 V Inselsystem verwenden kannst. Daher macht ein MMPT Regler vor allen für Inselsysteme ab ca. 400 W Solarleistung Sinn. Die konventionellen Solarmodule zur Netzeinspeisung sind pro Watt günstiger zu kaufen, die MPPT Regler aber wesentlich teuer als die normalen Laderegler.
Kennwerte Laderegler
Die wichtigsten Kennwerte eines Ladereglers sind der maximale Modulstrom, die maximale Eingangsspannung des Solarmoduls und die Gesamtleistung des Ladereglers bei 12 oder 24V. Diese Grenzwerte dürfen im System nicht überschritten werden.
Temperaturkompensation
Da sich die Lade-Kennlinien des Solarakkus mit der Temperatur ändert, ist jedem besseren Solarregler ein Temperatursensor eingebaut, der die Ladekurve entsprechend der Temperatur anpasst. Bei guten Ladereglern hängt der Temperatursensor an einem Messkabel und kann in Batterienähe installiert werden. Einfachere Laderegler haben den Temperatursensor im Gehäuse verbaut und sollten nahe an der Solarbatterie installiert werden.
Ladezustandanzeige
Es freut einen zu sehen, wie viel Solarenergie gerade auf dem Wohnmobildach erzeugt wird. Auch ist es interessant den Ladezustand des Solarakkus zu kennen, um ggf. Geräte ein oder auszuschalten. Einfache Laderegler zeigen den aktuellen Batteriezustand über LEDs an. Leider ist die Anzeige über LEDs sehr ungenau. Hochwertige Laderegler besitzen ein Display mit genauer Digitalanzeige. Einige Laderegler bieten optionale Laderegler-Displays zur Montage an einem gut einsehbaren Platz.
Einstellung des Batterietyps
Laderegler müssen je nach verwendetem Batterietyp unterschiedliche Ladekurven abfahren. Daher ist es wichtig, dass der Laderegler den eingesetzten Batterietyp unterstützt und entsprechend eingestellt ist.
Die meisten Laderegler funktionieren in 12V oder 24V Systemen und detektieren automatisch die Betriebsspannung. Wichtig ist hierbei, dass bei Inbetriebnahme zuerst die Batterie und erst dann das Solarmodul an den Laderegler angeschlossen werden. Nur so kann die Betriebsspannung sicher erkannt werden. Manche Laderegler müssen jedoch manuell über einen Jumper auf 12/24V eingestellt werden.
Tiefentladeschutz
Ein Tiefentladeschutz* schützt die Batterie vor Tiefentladung und schaltet die Last bei Erreichen eines Spannungswertes ab. Dieser Schutz schaltet normalerweise alle Verbraucher ab einer Batteriespannung von 10,8 -11,3 Volt(je nach Umgebungstemperatur) ab und erst, wenn die Batteriespannung wieder mehr als 12,6 Volt beträgt, werden die Verbraucher wieder zugeschaltet. In gängigen Solarladereglern ist ein Tiefenentladeschutz mit einigen Ampere bereits integriert.
Wenn im Solar-Inselsystem z.B. Wechselrichter für 230V Geräte eingesetzt werden, kommt der Tiefentladeschutz eines Solarladereglers strommäßig schnell an seine Grenzen und kann die auftretenden Lasten nicht mehr schalten. Man sollte den Spannungswandler* in diesem Fall über einen separaten Tiefentladeschutz laufen lassen. Manche Wechselrichter haben auch bereits einen eigenen Tiefentladeschutz integriert. Oder man schaltet über den bestehenden Tiefenentladeschutz des Solarreglers und ein Relais die großen Verbraucher einfach mit aus.
Lastabschaltung des + Pols für Wohnmobile
In einigen Wohnmobilen oder Booten sind 12V Verbraucher über die Karosserie am Minuspol angeschlossen. Normale Regler sind hier wirkungslos da diese im Tiefentladefall den Minus-Pol unterbrechen, der aber weiterhin an der Karosserie angeschlossen ist. Um eine neue Verkabelung der Verbraucher zu vermeiden, bieten sich hier Laderegler an die im Tiefentladefall den Pluspol unterbrechen.
Solarregler mit automatischer Batterieumschaltung
Einige Solarregler können gleichzeitig oder hintereinander 2 Batteriebänke unabhängig voneinander aufladen. Sobald eine der beiden Batterien leer ist, wird der Solarstrom dorthin geleitet wo er benötigt wird. Diese Regler besitzen allerdings meisten keinen integrierten Tiefentladeschutz. Dieser muss zusätzlich installiert werden.
Auswahl des Ladereglers
Zuerst berechnest du den max. Ladestrom über deine Solaranlage. Teile dafür die installierte Solarleistung durch deine Systemspannung, also z.B. 12V. Diesen max. Solarstrom muss dein Laderegler regeln können. Im zweiten Schritt berechnest du den max. Laststrom deiner Verbraucher, die über den Tiefenentladeschutz des Solarreglers laufen. Teile auch diese Leistung durch deine Systemspannung und du weißt welchen Laststrom dein Laderegler vertragen muss. Dein Solarladeregler sollte etwas überdimensioniert sein und ca. 10-20% mehr als deine maximalen Lade- und Lastströme vertragen können.
Weiterhin muss dein Laderegler die max. Solarmodulspannung und die Systemspannung von z.B. 12 oder 24V vertragen.