Omvormer

Een ander type omvormer zet de spanning van een batterij (12V of 24V) om in wisselspanning 230V om bepaalde apparaten te voeden. Een dergelijke omvormer wordt vaak in de camping-car of motorhome gebruikt. Sommige toestellen hebben een aansterkerplug aansluiting, andere omvormers worden vast gemonteerd in het voertuig. Een bufferbatterij is altijd nodig om de vraag aan het aanbod aan te passen. Dergelijke omvormers mogen niet op het electriciteitsnet aangesloten worden, want ze kunnen niet met het net synchroniseren. Ze kunnen enken in eilandbedrijf gebruikt worden.

PWM regelaar

Eenmaal dat de ingestelde spanning bereikt is gaat de electronische schakelaar snel aan en uit schakelen.

• Als de schakelaar dicht is, wordt de stroom door de panelen geleverd. Omdat de spanning op de panelen hoger is dan de batterijspanning loopt er een stijgende stroom door de smoorspoel.

• Als de schakelaar open is wordt de stroom in de smoorspoel afgeleid naar de massa door de vrijloopdiode en de stroom vermindert. De accu wordt opgeladen zonder stroom te verbruiken.

De aan/uit-verhouding bepaalt de laadstroom van de batterij, die lager en lager wordt naarmate de laadspanning dichter komt bij de ingestelde spanning.

De regelaar zorgt er ook voor dat de batterij niet ontladen kan worden in de zonnepanelen als er geen zon is, maar deze functie kan vervuld worden door een gewone diode.

Dit type regelaar heeft vaan een uitgang voor de verbruikers, die uitgeschakeld wordt als de batterijspanning te laag wordt. Dit type regelaar was voorzien voor lood-zuur batterijen die gevoelig waren voor overlading en voor een te lage ladingstoestand.

Er is eigenlijk geen reden meer om dergelijke regelaars te gebruiken met LiFePO4 batterijen die een ingebouwde beveiliging hebben (te hoge spanning, te lage spanning, te hoge stroom). De batterij wordt intern losgekoppeld als de parameters niet meer veilig zijn voor de batterij.

Een eenvoudige regelaar die als bescherming dient tegen een te hoge spanning staat hier uitgelegd. Het is zo'n eenvoudige schakeling dat u die zelf kan bouwen.

MPPT regelaars

De MPPT regelaar gebruikt een PWM regelaar als vermogenscomponent, maar de schakelaar wordt bedient om de zonnepanelen zo efficiënt mogelijk te laten werken.

Bij een bepaalde zonnestraling en temperatuur hangt het vermogen dat de zonnepaneel levert af van de uitgangspanning van het paneel. Indien het paneel in kortsluiting is, wordt er geen vermogen geleverd alhoewel de stroom 3A bedraagt. De stroom blijft constant tot ongeveer de helft van de open-klemspanning.

Het grafiek heeft betrekking op één element van een zonnepaneel: ieder element levert hier ongeveer 0.33V op het punt van maximaal vermogen. In d epraktijk is de spanning wat hoger (0.44V) en de open-klemspanning bedraagt 0.58V. Men plaatst normaal 36 cellen in een zonnepaneel voor een werkspanning van 12V. De vorm van de grafiek verandert niet als men meer cellen in serie zet.

Er is dus een optimale spanning waarbij het paneel het hoogste vermogen levert. De spanning hangt af van de zonnestraling en de temperatuur.

De PWM regelaar die deel uitmaakt van onze MPPT regelaar wordt gestuurd om zoveel mogelijk vermogen uit het zonnepaneel te halen ongeacht de omgevingsparameters. Deze spanning is dus niet constant. De module zal de spanning en de stroom aan de ingang van de module meten om zo het vermogen te bepalen. De zonnepanelen worden dan min of meer belast om tot aan het maximaal vermogen te komen. DE MPPT regelaar werkt eigenlijk als een soort electronische transfo om de impedantie van de zonnepanelen aan te passen aan de impedantie van de batterijen.

De aan-tijd van de schakelaar bepaalt de belasting op het panneel, en dus ook zijn spanning. De condensator aan de ingang zal de stroompieken beperken en de spanning vasthouden op ene gemiddelde waarde. De PWM regelaar heeft weinig nut in het geval van LFP batterijen, maar kan wel gebruikt worden onder de vorm van een MPPT module in grotere installaties. Zonnepanelen die met het electriciteitsnet verbonden zijn hebben altijd een MPPT-regelaar (die zit vaak in de omvormer zelf).

Gebruik van een regelaar voor het laden van batterijen

De MPPT regelaar heeft geen nut in een 12V of 24V installatie die voldoende stroom levert voor de gebruikers. Het is enkel de beschermingsfunctie die nuttig is.

Een MPPT module kan gebruikt worden als de panelen juist te weinig vermogen leveren. Met de module kan je een maximale winst van 30% halen, maar dit is meer een theoretische waarde, in de praktijk zal je moeilijk bover de 10% komen.

Ik gebruik in mijn installatie NiCd accus met een capaciteit van 28Ah. Dit is een oude type accu die goed bestand is tegen overspanningen. Deze accu's werden gebruikt in eenvoudige noodverlichtingen die geen laadregelaar hadden. In mijn installatie wordt de spanning beperkt tot 15V als de hoofdaccu (LiFePO4) volledig geladen is en geen stroom meer opneemt. De NiCd accu's nemen dan de overtollige stroom op.