Der Solarladeregler - die Schaltzentrale im PV-System

Wie funktionieren Solarladeregler? Wie werden Solarmodule, Stromspeicher und Verbraucher geregelt? Welcher PV-Laderegler passt zu meiner Photovoltaikanlage?

• Um ein möglichst schonendes Aufladen vorhandener Akkus im PV-System garantieren zu können, werden sogenannte Solar-Laderegler eingesetzt.
• Ein solcher PV-Laderegler regelt den Ladestrom und die Ladespannung eines Solarakkus.
• Nur durch den Einsatz moderner Solarladeregler ist es möglich, die Leistung, die Lebensdauer und die Kapazität eines Akkus möglichst lange zu erhalten.

In kleinen Solaranlagen übernimmt der Laderegler eine entscheidende Schlüsselrolle: Er bildet das wichtige Bindeglied zwischen den Solarmodulen, der Batterie und den eigentlichen Endgeräten. Wie wir wissen, gibt es unterschiedliche PV-System-Anordnungen:

• Einfache, meist kleine Systeme mit einer Gleichstromanbindung und
• größere Versionen mit einer Wechselstromanbindung.

Gleichstromseitige Versionen benötigen nur einen Laderegler, um ein sinnvolles Batterielademanagement durchführen zu können, bei Wechselstromseitigen Varianten müssen zwei Solarladeregler implementiert werden, da hier der Wechselstrom wieder in Gleichstrom umgewandelt werden muss.

Dabei entstehen geringfügige Wirkungsgradverluste, parallel können aber sogenannte "Winterladungen" aus dem öffentlichen Stromnetz abgezweigt werden, sollte die PV-Anlage einmal mehrere Wochen keinen Strom zur Ladung liefern können. Gleichzeitig wird so auch eine Tiefentladung der Akkuzellen verhindert. Diese Zellen bilden das Herzstück einer Solar-Batterie und sind extrem empfindlich.

Der Solarladeregler wird als Schaltzentrale zwischen Solarmodule, Batterien und Verbrauchern geschaltet. Da das Angebot an Solarstrom je nach Tageszeit, Solareinstrahlung und Jahreszeit variiert und der Verbrauch der angeschlossenen Geräte im Haushalt ständig schwankt, sorgt der Solarladeregler dafür, dass bestimmte Grenzspannungen innerhalb des PV-Systems eingehalten werden. Nur so ist es möglich, die unterschiedlichen Spannungswerte ausgleichen zu können.

Ein Photovoltaik-Laderegler bietet dabei einen Tiefladeschutz. Dann wird der zugeschaltete Verbraucherstrom selbstständig abgeschaltet, bevor überhaupt ein gefährlicher Tiefentladeschwellenwert erreicht werden kann. Eine sogenannte Rückstromsperre verhindert, dass das Solar-Modul bei Nacht als Verbraucher den Akku entlädt.

Außerdem bieten moderne Laderegler einen Temperaturfühler sowie Anzeigen für

• den Ladestrom,
• den Ladezustand,
• den Strom,
• die Akku-Spannung,
• die Lastabschaltung und
• den momentanen Betriebszustand.

High-end Ausführungen bieten hier LCD-Touchfelder zur Anzeige, alternativ kann auch noch ein Monitor zur Überwachung angeschlossen werden.

Solarregler werden nach ihrer Ladestrategie kategorisiert. Insgesamt gibt es drei verschiedene Optionen, die PV-Anlagenbetreiber heute einsetzen können:

Serienregler:

Wird die Lade-Spannung erreicht, unterbricht hier ein Relais den Strom des Trafos. Ist die Spannung abgefallen, schaltet das Relais wieder frei. Der Stromkreis wird geöffnet, die Solarmodule laufen parallel im Leerlauf.

Shuntregler:

Hier schließt ein Relais des Trafos den Solargenerator, der so kurzzeitig kurzgeschlossen wird. Was auf den ersten Blick nicht wirklich schonend klingt, ist diese Anwendung für Akkus extrem schonend, da hier der Modulstrom kontinuierlich nach unten geregelt wird.

MPP-Regler:

Das Maximum Power Point Tracking ist die aktuell innovativste aber auch teuerste Regelungsvariante. Der Gleichspannungswandler passt den Solargenerator an den Akku an. So kann der Ladestrom immer maximiert werden.

Nun stellt sich die Frage, welche Dimensionen der neue PV-Laderegler für das eigene PV-System bieten sollte.

Wie kann man die Größe eines Solarladereglers berechnen?

• Liegen der Strom des Solarmoduls und der Strom der Verbraucher höher als die maximale Ampere-Anzahl des Batterie-Ladereglers, wird dieser zerstört bzw. schaltet sich dieser ab.
• Ein guter Laderegler für PV-Anlagen muss daher immer mindestens die maximal-mögliche Leistung der Solarmodule verarbeiten können.
• Die einzelnen Strom-Flüsse der Module müssen dabei zu einem Gesamtwert addiert werden.

Experten empfehlen, zu beachten, einen höheren Wert einzusetzen als gerade benötigt wird. Dann nämlich lässt sich die Solaranlage auch später problemlos mit weiteren Solarmodulen erweitern, ohne dass dafür ein neuer Solarladeregler gekauft werden muss.

Auch bei der Wahl des passenden Ladereglers sollte man sich eingehend von einem PV-Fachbetrieb beraten lassen. Danach macht es durchaus Sinn, mehrere Angebote unterschiedlicher Hersteller miteinander zu vergleichen.

Generell darf hier nicht am falschen Ende gespart werden, da ein falsch dimensionierter Solarladeregler die Lebensdauer des Stromspeichers deutlich verringern kann und diesen im schlimmsten Fall beschädigt. Sonst entstehen Folgekosten, welche die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlagewiederum einschränkt. Daher setzt man bei der Wahl des passenden Solarladereglers generell auf größer dimensionierte Modelle, als man eigentlich benötigt. Nur so ist man auch wirklich auf der sicheren Seite und schützt die anderen Solarkomponenten des Systems.