SolarSynergia Helsinki

puh 040 547 4084

©2016 by synergia. Proudly created with Wix.com

Millaisen laturin / säätimen valitsen

October 17, 2016

 

 

 

Aurinkopaneelilta tuleva sähkö ladataan akustoon tai käytetään suoraan kulutukseen. Akuston lataamisesta huolehtii lataussäädin (charge controller)

 

Lataussäätimiä on useita erilaisia ja ne poikkeavat toisistaan niin teknisesti kuin myös käyttötarkoituksen mukaan. Merkittävimmät erot säätimien välillä ovat sisääntulo- sekä ulostulojännite ja virta, tyyppi (PWM tai MTTP) sekä säätimen latausalgoritmi. Lisäksi säätimessä voi olla itsessään USB-liitin esim kännyköiden lataamiseen tai/ja esim 12VDC blugi-tyyppinen liitin pienjännitelaitteille.

 

Säätimeen kytketään paneelilta tai  paneeleilta tulevat sähkökaapelit, akustoon menevä sähkökaapelit sekä esim. 12VDC valopisteille menevät johtimet alla olevan kuvan mukaisesti.

 

Kuva 1. Lataussäätimen kytkentä

 

Hinnaltaan säätimet voivat vaihdella muutamasta kympistä aina satasiin saakka. Perus PWM-säätimet tyypillisesti 10 - 100€ ja MPPT säätimet 100

- 300€.

 

Kehittyneemmissä säätimissä on PC-liitäntä laitteen parametrien asettamista ja järjestemän käytönaikaista monitorointia varten. Tarvittaessa laitteisiin saa myös etäyhteyden järjestelmän tilan tarkastamiseksi.

 

Kuva 2 MPPT-tyyppisen säätimen monitorointi ja parametrointityökalun kättöliittymä

 

Peruskäyttöön (teholtaan pienet aurinkosähköjärjestelmät, tyypillisesti 12V järjestelmät) riittää PWM-tyyppinen säädin (Pulse Width Modulation), joka on hinnaltaan MTTP-tyyppistä säädintä (Maximum Power Point Tracking) edullisempi. Ennen kuin hankit säätimen, varmista että aurinkosähköjärjestelmä, jota olet suunnittelemassa/hankkimassa vastaa kaikilta osin vaatimuksiasi. Pelkästään esim. jääkaapin lisääminen 150W PWM säätimellä varustettuun järjestelmään voi aiheuttaa säätimen ja koko järjestemän uusimisen.  

 

PWM ja MTTP -säätimien eroavat toisistaan säätöteknisesti siten, että PWM-säädin sovittaa aurinkopaneleilta tulevan jännitteen akun latausjännitteen suuruiseksi, latausvirta on aurinkopaneleilta saatava max virta. MTPP-säädin säätää jännitteen ja virran lataustilanteeseen optimiksi. Toisin sanoen, jos aurinkopaneleista tulee 19V jännite ja 5A virta, niin PWM-säätimen tapauksessa akulle menevä maksimi teho on latausjännite * 5A. Jos latausjännite on 14.7V niin silloin akulle menee maksimissaan 73.5W teho. Kyseisessä tapauksessa menetetään noin 20W maksimi lataustehosta. MTTP-säätimen tapauksessa akulle menee aurinkopanenelilta saatava teho lähes kokonaisuudessaan, eli noin 95W. MTTP-säätimen ominaisuutena on sen kyky muuttaa paneelilta/paneeleilta tuleva jännite akulle sopivaksi jännitteeksi ja maksimoida virrantuotto tilanteeseen sopivaksi. Parhaan hyötysuhten aikaan saamiseksi on paneelinen sähköiset ominaisuudet oltava yhteensopivat säätimen sekä akuston sähköisten ominaisuuksien kanssa. Alla olevasta kaavasta voidaan päätellä, että mitä suurempi on paneelien ulostulojännitteen ja akuston latausjännitteen ero,  sitä suurempi on myös peneeleiden ulostulovirran ja akuston latausvirran ero.

 

Inputvoltage(VMpp)*inputcurrent(IPV)=Batteryvoltage(VBat)*batterycurrent(IBat).

 

Näin ollen säätimen hyötysuhde  riippuu säätimen kyvykkyydestä "sovittaa" paneeliston ja akuston sähköiset ominaisuudet toisiinsa parhaimman lataustehon aikaan saamiseksi.
PWM-tyyppisen säätimen sovittaminen paneeliston sähköisiin ominaisuuksiin on haasteellisempaa kuin MPPT-tyyppisen säätimen. Tämä johtuu siitä, että PWM-säätimen tapauksessa paneeliston jännitteen on oltava lähellä akuston latausjännitettä parhaimman hyötysuhteen aikaansaamiseksi.  Esimerkiksi, jos paneelin Umpp arvo on 28V luokkaa, niin silloin akun latausjännitteen tulisi olla lähellä ko arvoa. Toisin sanoen järjestelmän tulisi varustaa 24V akustolla.

 

Pitää kuitenkin muistaa, että akun latusteho ei ole sama kuin akulta saatava teho, koska osa tehosta menee lataushäviöihin, jotka ovat 10-20% luokkaa.

 

Useissa nykyaikaisissa MTTP-säätimissä on joko esiohjelmoitu algoritmi esim. suljettua (Sealed Lead Acid) - akkutyyppiä varten tai algoritmin voi itse valita tai määritellä. Lisäksi niissä on myös liitäntä ulkoiselle lämpötila-anturille, jolla seurataan akun lämpötilaa mahdollisen ylilämpenemisen estämiseksi. Monesti onkin niin, että akkuvalmistajat suosittelevat tiettyä lataustapaa valmistamilleen akuille. Alla on esitetty hyvin tyypillinen suljetulle lyijyakulle suositeltava latausalgoritmi.

 

 Kuva 2. Suljetun lyijyakun latausalgoritmi

 

Yllä esitetty latausalgoritmi toimii siten, että akun ollessa tyhjä tai lähes tyhjä , lataus aloitetaan ns. peruslatausvaiheella (bulk). Kyseisessä vaiheessa akkua ladataan valmistajan suosittelemalla vakiovirralla, joka on esim. erään valmistajan 95Ah AGM akulla 17A. Latausalgoritmi säätää latausjännitettä latausvirran mukaan. Kun tietty jännitetaso on saavutettu, esim 14.7V, vakioi säädin latausjännitteen ja alkaa seurata latausvirran muutosta (absorptio-vaihe). Kun latausvirta on laskenut tietylle tasolle, vaihtaa säädin latausjännitteen alemmalle tasolle, esim 13.6V. Tällä estetään akun ylilataus ja turha lämpeneminen. Kun akun latausvirta on laskenut lähelle nollaa, alkaa ns. ylläpitovaihe (float), jonka aikana akkua ylläpidetään pulssimaisilla latausjaksoilla. Ylläpitovaiheen aikana, säännöllisin välein, tarkistetaan akun kapasiteetti keskeyttämällä akun ylläpitovaihe ja mittaamalla akun napajännite tietyn ajanjakson sisällä. Jos akun jännite tippuu alle tietyn tason, esim 11.3V, niin aloitetaan akun lataaminen uudestaan vakiovirralla. Kyseinen latausjakso on yksi latauskerta, eli cycle.

 

Alla olevassa taulukossa on esitetty PWM ja MPPT-säätimien eroja eri käyttökohteesta riippuen.

 

Taulukko 1. PWM ja MPPT-säätimien soveltuvuus eri käyttötarkoituksiin

 

 

 

 

 

Please reload

Recent Posts

January 20, 2018

Please reload

Archive

Please reload

Tags

Please reload