Beveiliging tegen overspanning

Lithium ijzer fosfaat accus hebben een ingebouwde beveiliging, maar die gaat ons niet beschermen tegen een te hoge spanning, in tegendeel: als de accu volledig geladen is, dan wordt het laden onderbroken (het is alsof de batterij open gaat en niet meer in kring is). Het is alsof de batterij geen belasting meer is en de spanning kan dan oplopen tot een waarde die waarschijnlijk te hoog is voor de aangesloten toestellen (De Dometic kan ook werken op 24V, die gaat dus niet defekt gaan).

Twee weerstanden van 40W (om je een idee te geven van de grootte)

Als alternatief op de moeilijk te vinden weerstand van 40W kan je ook een 12V/55W autolamp gebruiken. De lamp (en de andere componenten) worden zeer warm en mogen niet te dicht bij het panneel gemonteerd worden.

Je hebt één schakeling nodig per paneel van (nominaal) 60W, je sluit die aan direct op de uitgang van het paneel. Vergeet de anti-ontlading diode niet, die is hier nodig. Dit heeft als gevolg dat als de schakeling defekt zou gaan, die enkel het betreffend paneel kortsluit (dit kan geen kwaad voor het paneel). De totale opbrengst is minder, maar de batterij wordt niet ontladen met een stroom van 8A!

Als je twee panelen hebt die naar verschillende richtingen gedraaid zijn zodat ze niet simultaan zonlicht krijgen (of slechts een beetje omzat ze 90° gedraaid zijn), dan heb je genoeg met één spanningsbegrenzer. Plaats die op de gemeenschappelijke leiding. Een zekering van 4A op de begrenzer is nuttig om een kortsluiting te voorkomen als de begrenzer defekt zou gaan.

Een andere oplossing waar de zonneenergie niet in warmte omgezet wordt, maar waarbij het paneel min of meer ontkoppeld wordt is de schakeling links. Om standaard mosfets te kunnen gebruiken moet men de plus als gemeenschappelijke leiding gebruiken (de mosfet schakelt de negatieve lijn).

Zolang de spanning de 14.6V niet overschrijdt is de transistor BC548 niet in geleiding. BC548 is dan ook niet in geleiding en de mosfet is in geleiding, met de gate die positief is.

Als de spanning hoger dan 14.6V wordt gaat de BC558 in geleiding en trekt ook de BC548 in geleiding. De spanning op de gate zakt en de mosfet gaat minder in geleiding.

DE keuze van de componenten is niet kritisch, het zijn allemaal standaard componenten. De mosfet is berekend voor een stroom van 20A maar heeft een beperkte dissipatie (het is ene kleine mosfet in TO220 behuizing). DE schakeling kan werken met één enkele zonnepaneel van 60W en de transistor moet een koeling hebben (koelplaat van minstens 10 op 20cm). Indien het paneel een hoger vermogen levert moet je meerdere IRF540 in parallel zetten (dat kan je ook doen met een vermogen lager dan 60W). De opppervlakte van de koelplaat moet vergroot worden bij een hoger vermogen. Doe enkele testen!

De mosfet heeft geen egalisatieweerstand nodig als je transistoren in parallel zet: bij een stigende temperatuur stijgt de inwendige weerstand van de mosfet waardoor de stroom door de warmste mosfet automatisch beperkt wordt.

De condensatoren stabiliseren de werking van de regelaar. Er is geen voorziening om de ontlading van de batterijen in de panelen te voorkomen. Een schottky diode blijft noodzakelijk (te plaatsen in ieder module). De werking van deze schakeling komt overeen met de werking van de PWM regelaar, maar met een lineaire werking.

De schakeling kan in sommige gevallen vermeden worden als er weinig gevaar op overspanning is: de stroomproductie komt overeen met het verbruik of er is controle op de installatie (uitschakelen van de panelen als de batterijspanning hoog wordt).

Bepaalde types batterijen mogen permanent onder lading staan en het overtollig vermogen wordt in warmte omgezet. Dit is met name het geval met NiCd en NiFe batterijen als de stroom lager is dan 1/20 van de capaciteit (accu van 70Ah en maximale stroom 3.5A).

Ook LFP batterijen mogen permanent geladen worden, een ingebouwde bescherming zorgt ervoor dat de cellen niet overladen kunnen worden. De apparaten die aangesloten zijn moeten wel de overspanning kunnen verdragen (bijvoorbeeld een frigobox die zowel op 12V als op 24V kan werken).

Beveiliging tegen te hoge stroom of kortsluiting

De accu die altijd noodzakelijk is kan wel een zeer hoge stroom leveren. De installaties moeten door middel van een zekering beschermd worden, de zekering staat op de positieve acculeiding.

Je moet de zekering zien als deel uitmakend van de accu: normaal mag je nooit een accu gebruiken als er geen zekering voorzien is. Zelfs een relatief kleine accu van 7Ah kan stromen leveren van 70A en zelfs meer. De relatief dunne draden van de installatie zijn daar niet op berekend.

Bepaalde accus zoals de LFP hebben een ingebouwde bescherming tegen te hoge stromen (behalve accus die als startaccus ontworpen zijn), maar een zekering kan geen kwaad.

Bescherming van het paneel tegen ompoling

Er is meer informatie over het fenomeen op de pagina zonnepaneel aansluiten (serie).