PWM of MPPT. Welke regelaar wint? In dit artikel leert u het verschil kennen tussen deze twee laadregelaars.
Een laadregelaar verzorgt de juiste elektrische stroom (met de juiste laadspanning) van het zonnepaneel naar de accu. Het is een onmisbare schakel, want deze voorkomt niet alleen overladen maar ook onderladen van uw accu.
Wat doet dat ding precies in mijn camper, behalve overdag knipperen als een kerstverlichting?
Als u de accu rechtstreeks zou aansluiten op het zonnepaneel, zal de batterij en daarmee ook het apparaat ongetwijfeld kapot gaan. Een daglichtpaneel direct op de batterij aansluiten, is dus niet hoe het moet. De laadregelaar houdt bij het bepalen van de juiste spanning bovendien rekening met het type accu. Is het een AGM-, Gel- of Lithium-batterij? Voor elk type accu zijn er diverse geoptimaliseerde laadprocessen.
Kortom, een onmisbaar onderdeel tussen het zonnepaneel en uw camper. Hij zorgt voor een aangepaste lading om uw type woonaccu optimaal op te laden.
Op campers installeren fabrikanten meestal één of twee zonnepanelen (afhankelijk van de vraag) om het batterijverbruik te ondersteunen. Want hoe meer verbruikers aan boord, hoe meer energie er nodig is. De huidige zonnepanelen op nieuwe campers zijn van hoge kwaliteit, zodat bij elk zonnestraaltje de accu(‘s) wordt/worden opgeladen. Deze versie van panelen noemt men ook wel lichtpanelen. Hoe meer licht dus, hoe meer stroom! De batterij(en) wordt/worden bijgeladen zonder dat u iets hoeft te doen. Alles verloopt automatisch. MAAR deze lading kan, los van de totale wattage aan zonnepanelen, geoptimaliseerd worden. Dit aan de hand van de juiste keuze accuregelaar. Meestal word er bij een standaard installatie voor een PWM regelaar gekozen, dit om de prijs te drukken.
Hierbij komen we tot de twee belangrijkste types:
PWM (Puls Breedte Modulatie) en MPPT (Maximum Power Point Tracking) laadregelaars zijn beide veelgebruikte technologieën. Het begrijpen van hun verschillen en prestaties onder verschillende omstandigheden is essentieel voor het optimaliseren van uw installatie.
Het grote verschil tussen een MPPT- en een PWM-laadregelaar
Ten eerste de duidelijk hogere opbrengst bij de eerste, zeker naarmate het spanningsverschil tussen het zonnepaneel en de accu toeneemt. Maakt u gebruik van grote en/of meerdere, in serie geschakelde zonnepanelen? Dan is een MPPT-laadregelaar al helemaal – normaal gesproken – een logische keuze. Bij kleinere zonnepanelen (onder de 100Wp) ligt de verhouding tussen de mindere opbrengst en de lagere aanschafprijs gunstiger voor de PWM-laadregelaar. Echter, bij grotere systemen loont het al gauw om te kiezen voor de hogere aanschafprijs en veel ruimere energieopbrengst van een MPPT.
Pulse Width Modulation (PWM)
PWM-regelaars zijn goedkoper en halen gemiddeld minder vermogen uit het zonnepaneel, maar kunnen toch een kostenefficiënt alternatief zijn.
De PWM-regelaar is te vergelijken met een schakelaar die een zonnepaneel direct op de batterij aansluit, waardoor de spanning van het paneel bijna gelijk wordt aan die van de batterij. Deze eenvoudige methode kan de efficiëntie van de stroomoverdracht beperken, vooral wanneer de paneelspanning aanzienlijk hoger is dan de batterijspanning.
Een PWM-regelaar stelt de spanning van het zonnepaneel naar beneden bij, tot ongeveer het actuele accuspanning (de laadspanning). De invoerspanning van de laadregelaar en de spanning van de aangesloten accu zijn dan zo goed als gelijk aan elkaar. Kortom, de PWM-laadregelaar verbindt het zonnepaneel of de zonnepanelen met de accu en past alleen het voltage aan om daarmee de accu te laden. Bij minder zonlicht, meer bewolking en/of een intensievere belasting van de batterij zal dit leiden tot een minder hoge zonne-energieopbrengst.
Bij zeer hoge cel temperaturen kan het spanningsverliespunt dalen tot onder de spanning die nodig is om de batterij volledig op te laden.
Naarmate het oppervlak van het paneel lineair toeneemt met het vermogen, nemen zowel de doorsnede van de bekabeling als de kabellengte toe met het vermogen, wat resulteert in aanzienlijke kabelkosten bij panelen die enkele honderden watts overschrijden.
De PWM-laadregelaar is daarom een goede, goedkope oplossing voor kleine systemen, wanneer de cel temperatuur gematigd tot hoog is (tussen 45°C en 75°C).
Maximum Power Point Tracker (MPPT)
MPPT-regelaars zijn geavanceerder (en duurder) en weten uit een zonnepaneel in principe het maximale vermogen te halen.
Een MPPT-regelaar is een meer geavanceerde en duurdere technologie. Het past zijn invoerspanning dynamisch aan om het maximale vermogen uit het zonnepaneel te halen. Dit vermogen wordt vervolgens omgezet om te voldoen aan de wisselende spanningsvereisten van de batterij en de belasting.
Het is algemeen aanvaard dat MPPT-regelaars beter presteren dan PWM-regelaars in koude tot gematigde klimaten vanwege hun vermogen om stroomoptimalisatie te bereiken onder wisselende omstandigheden. Daarentegen laten beide soorten regelaars vergelijkbare prestaties zien in subtropische tot tropische klimaten waar temperatuurschommelingen minder extreem zijn.
Een MPPT-regelaar zet het vermogen uit de zonnepanelen zodanig om dat het met de geleverde elektrische stroom zo maximaal mogelijk aan de spanningsbehoefte van de accu voldoet. Bij een hoger verbruik van de accu zal dat meer zijn dan in rusttoestand. Een MPPT-laadregelaar kan worden aangesloten op een zonnepaneel met een substantieel hogere nominale spanning dan de accuspanning zelf. De MPPT-regelaar zal dan eveneens een maximaal laadrendement voor de accu uit de panelen halen.
Is er minder zonlicht? Ook dan is het rendement van een MPPT-laadregelaar hoog. Tot soms wel 30 procent hoger dan wat een PWM-laadregelaar zou weten te behalen. Een MPPT-regelaar ontkoppelt effectief de spanningen van het paneel en de batterij, waardoor bijvoorbeeld een 12V-batterij kan worden opgeladen door zonnepanelen die in serie zijn geschakeld om 36V te produceren.
Een MPPT-regelaar probeert vermogen van het paneel te oogsten nabij zijn Maximum Power Point, terwijl het voldoet aan de wisselende spanningsvereisten van de batterij en de belasting.
Als de MPPT-regelaar is aangesloten op een zonnepaneel met een aanzienlijk hogere nominale spanning dan de batterijspanning, zal deze laadstroom leveren, zelfs bij zeer hoge cel temperaturen of bij lage stralingsomstandigheden, wanneer een PWM-regelaar weinig zou helpen.
Naarmate de grootte van het paneel toeneemt, nemen zowel de doorsnede van de bekabeling als de kabellengte toe. De optie om meer panelen in serie te schakelen en daardoor de stroom te verminderen, is een overtuigende reden om een MPPT-regelaar te installeren zodra het paneelvermogen enkele honderden watts (12V-batterij) overschrijdt.
Conclusie:
MPPT-laadregelaars leveren vrijwel altijd meer rendement dan PWM-laadregelaars omdat ze geavanceerder zijn. Een MPPT-laadregelaar past zijn invoerspanning aan om zoveel mogelijk vermogen van het zonnepaneel op te nemen, terwijl een PWM-laadregelaar de spanning van het zonnepaneel naar beneden bijstelt naar een geschikte laadspanning voor de camperaccu. Soms kun je met een MPPT-laadregelaar tot wel 30% meer vermogen uit je zonnepanelen behalen.
Zeker voor grote zonnepanelen (>100W) of bij in serie geschakelde zonnepanelen is het raadzaam om in een MPPT-laadregelaar te investeren. Heb je een eenvoudig systeem bestaande uit één klein zonnepaneel met een laag vermogen, dan is een PWM-laadregelaar wellicht meer geschikt voor je, ook omdat deze goedkoper zijn in aanschaf.
Het is dus algemeen aanvaard dat MPPT-regelaars beter presteren dan PWM-regelaars. Een MPPT-laadregelaar is daarom meestal de voorkeursoplossing. Ook heb je bij de meeste MPPT's een mogelijkheid om, via bluetooth en bijbehorende APP, alle data uit te lezen, controleren en eventuele updates uit te voeren.
Concluderend: met een MPPT-regelaar haal je meer rendement uit je zonnepanelen, vooral bij bewolkt weer of wanneer je meer dan 100W aan zonnepanelen hebt. Daarnaast heb je meer controle over de lading van de zonnepanelen, zodat je precies weet wat je installatie de ganse dag doet.
Bronnen:
