Steca Elektronik Katalog PV Autarke Systeme (06|2018)

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EINSATZ UND AUSLEGUNG VON MPP-TRACKERN Wann empfiehlt sich der Einsatz eines MPPT-Ladereglers? Es gibt grundsätzlich drei Szenarien, in welchen es am meisten Sinn macht einen MPPT-Laderegler (Maximum Power Point Tracker) wie den Steca Solarix MPPT oder Tarom MPPT einem gewöhnlichen PWM-Laderegler (Pulsweitenmodulation) wie dem Steca Solsum, PRS, PR, Tarom oder Power Tarom vorzuziehen. Welche Kriterien sind bei der Auslegung von MPPT-Ladereglern zu beachten? Um den richtigen MPPT-Laderegler auszuwählen, müssen folgende Daten bekannt sein: Die Eingangsspannung der PV-Module (U oc ), die Spannung maximaler Leistung (U mpp ), die Gesamtleistung der PV-Module (in Wp), sowie die Batteriespannung (12 V, 24 V oder 48 V) und der Temperaturkoeffizient (V OC ). • Situation 1: Es werden keine 36- oder 72-zelligen kristallinen PV-Module verwendet 36-zellige Module (für 12 V-Systeme) haben MPP-Spannungen um die 17 V und Leerlaufspannungen nahe 21 V. 72-zellige Module für 24 V- Systeme haben die doppelte Spannung – sprich ungefähr 34 V mpp und 42 V oc . PV-Module, die gewöhnlich in netzgekoppelten PV-Anlagen mit beispielsweise 60 Zellen (gewöhnlich ungefähr 30 V mpp ) zum Einsatz kommen, sind nicht geeignet für 12 V- / 24 V- / 48 V-Systeme mit regulären PWM-Ladereglern. Zur Erreichung optimaler Effizienzwerte muss folglich ein MPPT-Laderegler eingesetzt werden. Dieser ist in der Lage, die höheren PV-Spannungen in niedrigere Batterie-Spannungen zu konvertieren – und dies mit nur wenigen Verlusten. • Situation 2: Häufige Tiefentladungen der Batterie Ist das Solarsystem knapp ausgelegt oder befindet sich die Batterie oft und lange Zeiten im unteren Ladezustandsbereich, dann kann ein MPPT-Laderegler mehr Energie zur Verfügung stellen. In diesem Fall ist der MPP-Tracker im Gegensatz zum Schaltladeregler in der Lage, die Spannungsdifferenz zwischen der Batterie und dem Solarmodul in einen zusätzlichen Ladestrom umzuwandeln. So kann der Energieertrag im Moment niedriger Batteriespannungen erhöht werden. • Situation 3: Niedrige Durchschnittstemperatur und ausgeprägte Winter Je kälter kristalline PV-Module werden, desto höher ist die optimale Arbeitsspannung (MPP oder Maximum Power Point). MPPT-Laderegler können sich dank ihrer variablen PV-Modulspannung daran anpassen und die hohe Spannung in einen höheren Ladestrom umwandeln. Wenn zusätzlich Schnee liegt ist die Hintergrundstrahlung der Umgebung aufgrund der Strahlungsreflexion am Schnee deutlich höher. So steigt die Leistung der Solarmodule an, die mit dem MPPT-Laderegler zu einem höheren Batterieladestrom führt. Für Installationen, die das ganze Jahr in Betrieb sind, ist es wichtig, die Energieausbeute gerade in den Monaten mit der geringsten Sonneneinstrahlung zu maximieren. An dieser Stelle bieten die Steca MPPT-Laderegler einen Mehrwert. • Die PV-Eingangsspannung (U oc ) Die während der niedrigsten möglichen Umgebungstemperatur auftretende Leerlaufspannung des gesamten Modulfeldes (U oc ) darf die maximale Eingangsspannung des MPPT-Ladereglers niemals überschreiten. Andernfalls wird der Laderegler zerstört. • Die Spannung maximaler Leistung (U mpp ) Die Spannung maximaler Leistung des Modulstrings (U mpp ) darf während der maximal auftretenden Umgebungstemperatur niemals unter die minimale Eingangsspannung des MPPT-Ladereglers fallen. Die MPP-Spannung muss immer über der maximalen Batteriespannung liegen – unabhängig von den Temperaturbedingungen und folglich auch bei maximaler Umgebungstemperatur. Bei Systemen mit einer 12 V Batterie entspricht dies einer MPP-Spannung von mindestens 17 V mpp ; bei Verwendung einer 24 V-Batterie entsprechend bei mindestens 34 V mpp und bei einer 48 V-Batterie bei mindestens 68 V mpp . • Die Gesamtleistung der PV-Module (Wp) Die angeschlossene Gesamtleistung der PV-Module (in Wp) sollte kleiner oder gleich der Nennleistung des MPPT-Ladereglers sein. Modulfelder höherer Leistungen können zwar angeschlossen werden ohne dass der Steca MPPT-Laderegler dadurch zerstört wird, allerdings wird dann die tatsächliche Ladeleistung auf die Nennleistung des Ladereglers begrenzt. In der Praxis kann eine Überdimensionierung des Modulfeldes um bis zu 20 Prozent Sinn machen, da die Spitzenleistung (Wp) nur bei sehr tiefen Temperaturen, starkem Sonnenschein und klarem Himmel erreicht wird. Die Moduldaten werden unter „Standard Test Conditions“ (STC) bei 25 °C angegeben. In realen Anwendungssituationen ist die Zell-Temperatur aber deutlich höher. Dies führt zu einer verringerten Ausgangsleistung – unabhängig davon, welcher Laderegler verwendet wird. • Wirkungsgradhinweis Je geringer die Spannungsdifferenz zwischen der aktuellen PV-Eingangsspannung und der Batteriespannung, desto höher wird der Wirkungsgrad des MPP-Trackers. Dieser Zusammenhang gilt herstellerunabhängig für alle MPPT-Laderegler. Steca Solarix MPPT 1010 Steca Solarix MPPT 2010 Steca Tarom MPPT 6000-S Steca Tarom MPPT 6000-M Steca Solarix PLI Max. PV- Leistung bei 12 V Batterie Max. PV- Leistung bei 24 V Batterie Max. PV- Leistung bei 48 V Batterie 125 W 250 W - 250 W 500 W - 900 W 1.800 W 3.600 W 900 W 1.800 W 3.600 W 4.800 W • Die Batteriespannung Die Batteriespannung wird in Abhängigkeit der Leistung der Verbraucher gewählt. Im Allgemeinen ist es nützlich, die Batteriespannung so hoch wie möglich zu wählen, um die Ströme gering zu halten und dadurch Kosten zu sparen. Übersicht Nennleistung Steca MPPT-Laderegler 32
OK MENU STECA POWER TAROM 2070 | 2140 | 4055 | 4110 | 4140 Speziell konzipiert für industrielle und im Freien befindliche Anwendungen, wird der Steca Power Tarom in einem IP 65-Gehäuse aus pulverbeschichtetem Stahl geliefert. Dieser Solarladeregler kann große Systeme auf drei Spannungsniveaus (12 V, 24 V, 48 V) regeln. Der Steca Power Tarom basiert auf der Technologie der Steca Tarom Regler. Parallel geschaltet können mehrere Regler dieser Reihe über einen herkömmlichen DC-Bus in einem einfachen Solar-Home-System oder in komplexen Hybrid-System betrieben werden. Produktmerkmale ∙∙Shunt-Topologie mit MOSFETs ∙∙Ladezustandsberechnung durch Steca AtonIC (SOC) ∙∙Automatische Spannungsanpassung ∙∙PWM-Regelung ∙∙Mehrstufige Ladetechnologie ∙∙SOC-abhängige Lastabschaltschwelle ∙∙Automatische Lastwiedereinschaltung ∙∙Temperaturkompensation ∙∙Negative Erdung einer o. positive Erdung mehrerer Klemmen möglich ∙∙Integrierter Datenlogger (Energiezähler) ∙∙Selbsttestfunktion ∙∙Monatliche Ausgleichsladung 55 A...140 A 360 4x ø8 190 STECA Quality Elektronische Schutzfunktionen ∙∙Überladeschutz ∙∙Tiefentladeschutz ∙∙Verpolschutz von Modul, Last und Batterie ∙∙Verpolschutz durch interne Sicherung ∙∙Automatische elektronische Sicherung ∙∙Kurzschlussschutz von Last und Modul ∙∙Überspannungsschutz am Moduleingang ∙∙Leerlaufschutz ohne Batterie ∙∙Rückstromschutz bei Nacht ∙∙Übertemperatur- und Überlastschutz ∙∙Lastabschaltung bei Batterieüberspannung Anzeigen ∙∙Text-LCD-Display Schnittstellen ∙∙RJ45-Schnittstelle zu PA Tarcom / PA HS200 Optionen ∙∙Externer Temperatursensor (im Lieferumfang enthalten) ∙∙Alarmkontakt Zertifikate ∙∙Weltbankzertifikat für Nepal ∙∙Tropentauglich (DIN IEC 68 Abschnitt 2-30) ∙∙CE-konform ∙∙Made in Germany | Entwickelt in Deutschland ∙∙Hergestellt unter ISO 9001 und ISO 14001 Steca-Zubehör ∙∙Externer Temperatursensor Steca PA TS-10 ∙∙Datenlogger Steca PA Tarcom und Datenkabel Steca PA CAB1 Tarcom ∙∙Stromsensor Steca PA HS200 programmierbar 260 20 260 50 Steca Power Tarom 2140, Power Tarom 4110, Power Tarom 4140 2070 2140 4055 4110 4140 Charakterisierung des Betriebsverhaltens Systemspannung 12 V (24 V) 48 V Eigenverbrauch 14 mA DC-Eingangsseite Leerlaufspannung Solarmodul < 50 V < 100 V (bei minimaler Betriebstemperatur) Modulstrom 70 A 140 A 55 A 110 A 140 A DC-Ausgangsseite Laststrom* 70 A 70 A 55 A 55 A 70 A Wiedereinschaltspannung > 50 % / 12,6 V (25,2 V) > 50 % / 50,4 V (SOC / LVR) Tiefentladeschutz < 30 % / 11,1 V (22,2 V) < 30 % / 44,4 V (SOC / LVD) Batterieseite Ladeendspannung 13,7 V (27,4 V) 54,8 V Boostladespannung 14,4 V (28,8 V) 57,6 V Ausgleichsladung 14,7 V (29,4 V) 58,8 V Eingestellter Akkutyp flüssig (einstellbar über Menü) Einsatzbedingungen Umgebungstemperatur -10 °C … +60 °C Ausstattung und Ausführung Anschlussklemmen (fein- / einzeldrahtig) 50 mm 2 - AWG 1 95 mm 2 - AWG 000 330 50 mm 2 - AWG 1 Schutzart IP 65 Abmessungen (X x Y x Z) 330 x 330 x 190 mm 360 x 330 x 190 mm 330 x 330 x 190 mm Gewicht 10 kg Technische Daten bei 25 °C / 77 °F * Wechselrichter dürfen nicht an den Lastausgang angeschlossen werden 70 mm 2 - AWG 00 360 x 330 x 190 mm 95 mm 2 - AWG 000 33
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