Laddningsregulator för solceller arbetar hur?

[Flummo]

Jag har tittat en del på solcellspaneler då och då på grund av funderingar om att vilja ha tillgång till lite el även om strömmen går, eller föratt ha "gratis" el till att driva någon utomhusbelysning och liknande. Vi behöver inte gå närmare in på vad det skulle användas till, jag vet inte mer själv...

I vilket fall som helst, solcellspaneler är ganska dyra i förhållande till hur mycket ström de klarar att ge, jag tar en panel på www.conrad.se som exempel:
Effekt (max.) 120 Wp
Nominell spänning 16.9 V
Nominell ström 7.1 A
Denna panel kostar 8490kr

Det jag funderar på är hur laddningsregulatorerna till dessa arbetar. Panelen ger ju maxeffekt vid 16,9V, och batteriet ska ha någonstans runt 14V. Om det är en enkel regulator som "eldar upp" 2,9V skulle det betyda att man eldar upp över 20W (17%) i regulatorn vid max ström, och det känns ju ganska oekonomiskt när man har betalat 70kr per watt panelen kan ge...
En stepdown regulator borde om jag inte misstar mig kunna ge högreeffektivitet än så? Jag kollade i databladet på en enda step down som visserligen bara tål 1A, men den nådde precis upp till 90% effektivitet under optimala förhållanden. Skulle man öka effektiviteten från 83 till 90% skulle det innebära 8,5W mer från panelen vid fullt solsken - eller att "600kr av panelen" ger el istället för värmer regulatorn...


Så... Hur arbetar regulatorerna som finns att köpa till solcellspanelerna? Och finns det möjlighet till några relativt enkla förbättringar på det området?

[danei]

Du får gärna länka till produkten så att man slipper leta en massa.

I princip har du rätt. Men inte riktigt. De siffror du anger gäller vid en ljusintensitet på 1000W/m^2, det förekommer inte i Sverige. Lyser det mindre så är både den nominella strömmen och spänningen lägre. Att panelen är konstruerar får 21V tomgångsspänning är för att den nominella spänninge ska ligga över ett blybatteris laddningsspänning även när det är lite sämre ljus.

Det finns i princip två typer av regulatorer som jag känner till. Chuntregulatorer lastar ner regulatorn till rätt spänning. Det är en enkel regulator. Dessutom finns det de som arbetar med stepdown. Men då krävs det att regulatorn hela tiden letar efter den spänning och ström som för tillfället ger bäst effekt. Det funkar med andra ord inte med en fast stepdown regulator.

[gvs]

Billigare här:

http://www.legoelektronik.se/se/produkt ... ga_partier

[Karro]

Eller här:
http://www.yngman.se/

[grym]

den dagen jag kopplar loss mig från elnätet ska jag ha en bunta solceller, då vill jag ha en trippelfunktionsregulator

vid låga ljus en step upp , alltid får man en wh eller två

vid lagom ljus direkt in i batteriet, och vis kraftigt ljus en stepdown

det man ska göra är att prova var gränserna går för vad det är lönt att byta reglering

kanske man får ha en liten ljusmätare vid sidan om för ljusavkänning , som styr övergångarna

[danei]

stepupp kan du nog skippa. När spänningen är lägre än en blyack är strömmen obefintlig. Jag postade en graf förra gången frågan var uppe.

[Flummo]

Du får gärna länka till produkten så att man slipper leta en massa.

Hade jag trott att någon skulle ha nytta av länken hade jag gjort det, jag tog med de siffror jag tyckte var intressanta. Att man aldrig lär sig att det är omöjligt att skicka med för mycket fakta i forumfrågor!

Okej, om det står att regulatorn är "mikroprocessorstyrd" eller något liknande bör det i alla fall vara stepdown? Den dagen man ska handla får man väl i alla fall försöka hitta datablad på grejerna så man kan läsa sig till vad det egentligen är man köper... Det är inte aktuellt på ett bra tag i alla fall.

Visst går det hitta billigare än på Conrad om man letar, jag tog bara dom som ett exempel för att jag hade sett den panelen där. Frågan är väl till viss del hur billigt man vill handla, jag funderar på 3 eller fler 100+ watts paneler (ska det göras så ska det göras ordentligt, plånboken och plats för panelerna sätter gränsen) och vill antagligen ha alla likadana. Varenda gång jag är inne och kollar på andrasorteringarna verkar det finnas en handfull paneler varav en eller två inte är bokade än...

[danei]

Om den har stepdown lär det framgå. Så står det inget så räkna med att det inte är det.

[Karro]

Står det mikroprocessorstyrd innebär det antagligen PWM och inte step-down. Step-down (or up-)-omvandlarna kallas MPPT (Maximum Power Point Tracker), och brukar ha en verkningsgrad på 95-98%. Det är endast de riktigt dyra grejerna som har det.
Normalt väljer man väl då solpaneler och batteribank vid lite olika spänningar, för att alltid ha antingen step-down or step-up. Ett exempel på en MPPT som sägs vara bra är Outback MX60.

Jag har en billig solpanelkontroller som säger sig vara avancerad och ha antingen mikroprocessor eller ASIC och vara självjusterande. Antagligen PWM, men frågan är om inte en enkel seriediod hade varit bättre? Den förstörde sig själv till hälften ganska snart, så den kommer i kategorin billigt skräp.

En MPPT fungerar oftast helt numeriskt. De mäter utgående effekt och spänning och multiplicerar för att få effekten. Så ökar den spänningen lite grand, för att se om effekten ökar eller minskar. Ökade effekten ökas spänningen lite till, annars minskas den. Så håller de då på och pendlar kring punkten med max effekt.

Det finns byggbeskrivning till en sådan MPPT på nätet. En konstruktion med en PIC.
Peak Power Tracker

Det finns också beskrivning på ett MPPT på Electronic Design magazine, som är helt analog.
Maximum-power-point-tracking solar battery charger

[danei]

Fördelen med en billig regulator fram för en diod är att den kontrollerar laddningen. Så att man inte överladdar batterierna.

[netrunner]

Du kan troligen bygga ett billigt system som vrider panelerna efter att solens flyttar sig över himlen. Detta dubblar dina Wh du samlar på en dag.

Lägg därtill "fönsterluckor" med spegel på insidan som fånga extra ljus, det dubblar igen effekten.

Visst är det lite jobb med att bygga detta men "timmlönen" kan vara ganska bra.

[Flummo]

Tackar, alla, mycket matnyttig info här!

Tanken att få panelerna att följa solen och att använda uppriggade speglar för att få mer ljus på panelen har slagit mig redan innan jag fick höra hur mycket nytta det kan göra. Går det få en panel att göra samma jobb som fyra fast monterade paneler genom att bara använda lite relativt billiga speglar, motorer och elektronik så känns det ju ärligt talat ganska idiotiskt att inte försöka sig på det. Jag menar, grejerna är ju inte direkt så billiga eller små att man köper fler BARA för att det är roligt, även om det givetvis är roligt också.

[danei]

En liten varning om speglarna. Det behöver vara lika mycket ljus på hela panelen. Och den mår inte bra av värme.

[Flummo]

Att få någorlunda jämnt ljus över hela panelen bör inte vara allt för svårt, värmen kanske kan bli värre med. Kanske en eller flera fläktar som blåser kalluft längs panelens baksida vid höga temperaturer soliga sommardagar... Panelens effektivitet ökar ju vid lägre temperatur, så varma soliga dagar tjänar man säkert på det även om fläkten skulle dra en del ström.


Vid en första anblick kan man tro att ett bra solcellssystem består av en panel man hängt upp på väggen, en billig regulator och ett batteri stående i källaren. Som vanligt när man börjar gräva visar det sig att allt som är enkelt med lite eftertanke och pengar kan göras så avancerat att man inte har en aning om hur det fungerar, men så länge det fungerar så fungerar det bättre.

[Andy]

När det gäller solceller ska man tänka på var man befinner sig i Sverige. Det är ju trotts allt så att Sverige är långsträckt i norr-söder. Om man t ex vrider Sverige 180 grader runt en axel i Trelleborg så hamnar norra ändan i Medelhavet! Det betyder att effekten man får ut varierar väldigt mycket eftersom solens infallsvinkel är olika inte minst över årstider räknat. Det framgår inte var du bor ”Flummo” om jag inte har missat det förstås.

Det går bra att ladda batterier med en step up omvandlare!
Det finns omvandlare som klarar både step up och step down.
Det går bra att använda speglar, det höjer inte temperaturen nämnvärt om speglarna är plana. Om man däremot har konkava speglar blir det varmt!