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/ 46 / 47Für eine optimale und zuverlässige Funktion verwenden Sie bitte ausschließlich Original IVT-Zubehör. 3 Jahre Hersteller-Garantie auf alle IVT-Produkte Weitere Produkte und Infos unter www.ivt-hirschau.de
Ein Solarmodul besteht aus mehreren zusammengeschalteten Solarzellen und dient dazu, die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische
Energie umzuwandeln. An den Anschlüssen des beschienenen Solarmodules liegt Gleichspannung an. Wenn das Modul in einem
geschlossenen Stromkreis betrieben wird, ießt somit Gleichstrom.
Das nachfolgende Diagramm zeigt eine idealisierte Strom-/Spannungskennlinie eines Solarmoduls:
Je nachdem, welcher Verbraucher am Solarmodul angeschlossen ist, bewegt sich der Arbeitspunkt zwischen Punkt 1 und 3.

Kurzschlusspunkt:
Die Anschlüsse des Solarmoduls sind
kurz geschlossen, d.h. der elektrische Widerstand zwischen
den Anschlüssen ist unendlich klein. Es ießt der maximal
mögliche Kurzschluss-Strom IK des Solarmoduls.

Maximum Power Point (MPP):
Das Solarmodul stellt die maximal mögliche Leistung bereit.
Diese errechnet sich aus dem Produkt von Strom IMPP und
Spannung UMPP im MPP.

Leerlaufpunkt:
In diesem Punkt sind die Anschlüsse des Solarmoduls offen,
d.h. der elektrische Widerstand zwischen den Anschlüssen ist
unendlich groß. An den Anschlüssen kann die Leelaufspannung
des Moduls gemessen werden.
Ladung mit konstanter Spannung (U-Ladung)
Bei der Konstantspannungsladung wird die Lade(schluss)spannung
U
end über den ganzen Ladevorgang hinweg konstant gehalten.
Dies hat zur Folge, dass zu Beginn des Ladevorganges ein höherer
Strom Imax als am Ende ießt. Durch die abnehmende Stromstärke
gegen Ende des Ladevorgangs erfolgt eine schonende Ladung
des Akkus.
Ladung durch Pulsweitenmodulation (PWM)
Bei Ladung nach dem PWM-Prinzip wird der Akku zu Beginn
des Ladevorgangs mit maximaler Stromstärke I
max geladen.
Sobald die jeweilige Ladeschluss-Spannung Uend erreicht ist, wird
der Stromuss gestoppt, sodass es nicht zur Überladung kommt.
Nach diesem ersten Ladeschritt ist der Akku meist noch nicht
vollständig geladen. Es ist mit einem Absinken der Akkuspannung
zu rechnen. Deshalb setzt der Ladestrom wieder ein, wenn ein
gewisser Spannungswert Ustart unterschritten wird. Dieser
Vorgang wiederholt sich solange, bis der Akku vollständig
aufgeladen ist. Je voller der Akku wird, desto kürzer werden
die Ladestromzeiten.
Schaubild 1: Strom-/Spannungskennlinie eines Solarmoduls.
SOLARZELLE / SOLARMODUL
LADEVERFAHREN
Shunt Regelung
Vorteile
• Schnelle Regelgeschwindigkeit
• Einfacher Schaltungsaufbau
Nachteile
• Nicht für große Leistungen geeignet
• Solarleistung wird nicht optimal genutzt
Während des Ladevorgangs ist das Solarmodul über den Laderegler mit dem Akku verbunden und es ießt
Ladestrom Icharge vom Solarmodul zur Batterie. Dieser Vorgang ndet jedoch nur dann statt, wenn die Solar-
spannung höher ist als die erforderliche Ladeschluss-Spannung des Akkus. Ist diese erreicht, wird dies vom
Laderegler erkannt und die Solarzelle über den Kontakt S1 kurzgeschlossen. Dadurch wird verhindert, dass
der Akku überladen wird und Schaden nimmt. Somit wird der Stromuss vom Solarmodul zum Akku gestoppt.
Der gesamte Strom IK, welcher vom Solarmodul geliefert wird, ießt über den geschlossenen Kurzschluss-
kontakt und wird im Laderegler in Wärme umgewandelt. Auf dem Diagramm des Solarmoduls (Schaubild 1)
wandert der Arbeitspunkt bei vollgeladenem Akku zu Punkt 1. Während des Ladevorgangs bendet sich
der Arbeitspunkt zwischen Punkt 1 und 2.
ART DER LADEREGELUNG
I
k
I
charge
S1
SOLAR
MODUL
BATTERIE

+
Das Solarmodul ist mit dem zu ladenden Akku über den Laderegler verbunden und es ießt Ladestrom
Icharge vom Solarmodul zur Batterie. Dieser Ladevorgang ndet jedoch nur dann statt, wenn die Solarspannung
höher ist als die erforderliche Ladeschluss-Spannung des Akkus. Ist diese erreicht, wird dies vom Laderegler
erkannt und die Solarzelle vom Akku über den Schaltkontakt S1 getrennt. Somit wird der Stromuss vom
Solarmodul zum Akku gestoppt. Dadurch wird verhindert, dass der Akku über laden wird und Schaden nimmt.
Auf dem Diagramm des Solarmoduls (Schaubild 1) wandert der Arbeitspunkt bei vollgeladenem Akku
zu Punkt 3. Während des Ladevorgangs bendet sich der Arbeitspunkt zwischen Punkt 1 und 2.
Vorteile
• Auch für größere Leistungen geeignet
• Einfacher Schaltungsaufbau
Nachteile
• Solarleistung wird nicht optimal genutzt
Serien Regelung
S1
I

SOLAR
MODUL
BATTERIE

+
Durch den Maximum Power Point Tracker (MPPT) wird erreicht, dass immer die maximal mögliche
Solarleistung Pmpp in Ladeleistung Pbat für den angeschlossenen Akku umgewandelt wird.
P
mpp
= P
bat
U
mpp
• I
mpp
= U
bat
• I
bat
Die MPPT-Funktion ermittelt den Arbeitspunkt des Solarpanels, an dem die maximale Solarleistung Pmpp
zur Verfügung steht (Schaubild 1: Punkt 2). Diese maximale Leistung wird vom MPPT in die erforderliche
Akku-Ladespannung Ubat und den entsprechenden Ladestrom Icharge umgesetzt. Laderegler ohne diese
Funktion sind nicht in der Lage überschüssige Spannung zu verarbeiten.
Laderegler mit dieser Funktion sind in der Lage auch überschüssige Spannung zu nutzen.
Vorteile
• Solarleistung wird optimal genutzt
• Für Solarmodule mit höheren
Spannungen geeignet
Nachteile
• Komplexe Schaltungselektronik
MPPT Regelung
Solar-Laderegler werden dazu verwendet, Sonnenenergie einem geeigneten Energiespeicher geregelt zuzuführen.
Die Strahlungsenergie der Sonne wird mithilfe einer Solarzelle bzw. eines Solarmoduls in elektrische Energie umgewandelt.
Der Laderegler sorgt anschließend dafür, dass diese elektrische Energie präzise und schonend in einen Akku gespeist wird.
WISSENSWERTES ZUR
SOLARTECHNIK
WOZU BRAUCHT MAN EINEN SOLARLADEREGLER
Zur Speicherung elektrischer Energie werden Akkus verwendet. Auf dem Akkumarkt existieren die unterschiedlichsten Techno-
logien einen solchen Energiespeicher aufzubauen. Die charakteristischsten Merkmale sind jedoch immer die Nennspannung (V)
und die Kapazität (Ah).
Aufgrund des Kostenfaktors kommen im Bereich der Solartechnik überwiegend Blei-Akkus zum Einsatz. Deshalb sind die meisten
Solar-Laderegler auch speziell auf diesen Akku-Typ abgestimmt. Lithium Eisen Phosphat Akkus (LiFePO) sind Energiespeicher der
neueren Generation und eignen sich besonders wegen ihres vergleichsweise geringen Gewichts dafür, bestehende Blei-Akku-
Systeme zu ersetzen, da sie identische elektrische Eigenschaften besitzen.
Bei Blei-Akkus unterscheidet man zwischen folgenden Bauformen:
• Klassische, offene Blei-Säure-Akkus
• Blei-Gel-Akkus
• Blei-Fließ-Akkus bzw. Blei-AGM-Akkus
Speziell beim Laden und Entladen eines Akkus ist es wichtig, dass gewisse Kriterien eingehalten werden:
• Der maximale Ladestrom sollte in etwa 10 % der Akkukapazität betragen
• Die vom Hersteller vorgeschriebene Ladeschluss-Spannung darf nicht überschritten werden
• Eine zu tiefe Entladung des Akkus muss verhindert werden
Ein Solar-Laderegler muss diesen Kriterien gerecht werden, um den Akku immer optimal nutzen zu können
und eine lange Lebensdauer der oftmals teuren Energiespeicher zu gewährleisten.
DER AKKU ALS ENERGIESPEICHER
SOLAR
MODUL
BATTERIE
ENERGIEQUELLE
SONNE
ENERGIEUMWANDLUNG
SOLARZELLE
ENERGIEREGULIERUNG
SOLARLADEREGLER
ENERGIESPEICHERUNG
AKKU
Spannung
I
MPP
MPP
U
MPP
Strom



I
charge
SOLAR
MODUL
I
mpp
U
mpp
MPPT
U
bat
BATTERIE

+
Schaubild 2: Ladecharakteristik Konstantspannungsladung.
Zeit
I
max
U
end
Strom/
Spannung
Schaubild 3: Ladecharakteristik PWM-Ladung.
Zeit
I
max
U
end
U
start
Strom/
Spannung