Solaranlage & Laderegler planen: MPPT richtig dimensionieren

MPPT steht für Maximum Power Point Tracking. Ein MPPT-Regler arbeitet wie ein DC-DC-Wandler, der die höhere Spannung der Solarmodule heruntertransformiert und in höheren Ladestrom für die Batterie umwandelt. Dadurch kann er auch Module mit z.B. 30V, 50V oder mehr Leerlaufspannung an einer 12V-Batterie effizient nutzen. Ein einfacher PWM-Regler hingegen verbindet das Solarmodul im Prinzip direkt mit der Batterie und „kappt“ die Überspannung – bei einem 50V-Modul an 12V würde ein PWM-Regler den Großteil der Spannung ungenutzt lassen (d.h. nur einen kleinen Teil der Panel-Leistung ernten). Mit einem Victron MPPT-Laderegler hingegen geht nichts verloren: Solange die Panel-Spannung wenigstens ca. 5 Volt über der Batteriespannung liegt, beginnt der MPPT-Regler zu arbeiten. Er passt den Eingang an, um stets den optimalen Arbeitspunkt (Vmp) des Solarmoduls zu finden und wandelt Überspannung in zusätzlichen Ladestrom um. Ergebnis: Ihre Batterie wird auch bei höheren PV-Spannungen mit voller Leistung geladen, anstatt dass Energie „in der Luft hängenbleibt“. Kurz gesagt: Mit MPPT können Sie hochvoltage-Solarmodule (oft als „24V-Module“ bekannt) an 12V- oder 24V-Systemen betreiben und die Module leisten immer das Maximum, was die Einstrahlung hergibt

Die Verschaltung Ihrer Solarmodule will gut überlegt sein. In Serie geschaltete Module erhöhen die Gesamtspannung (Voc addiert sich). Das hat den Vorteil, dass der Strom auf der PV-Seite niedrig bleibt – dünnere Kabel vom Dach zum Regler sind möglich und die Anlage ist weniger anfällig für Schatten auf einzelnen Modulen (bis zu einem gewissen Grad). Allerdings darf die Gesamt-Leerlaufspannung bei tiefen Temperaturen nicht über die Reglergrenze steigen. Beispiel: Zwei 50Voc-Module in Serie ergeben 100Voc bei 25°C, können im Winter aber über 120V erreichen – für einen 100V-Regler wäre das zu viel! Daher: bei Reihenschaltung immer etwas Reserve zur Maximalspannung lassen oder gleich den 150V-Regler wählen. Parallelschaltung hingegen hält die Spannung niedrig (gleich der Modulspannung), erhöht aber den Strom – dickere Kabel und mehr Sicherungen können nötig werden, und Teilverschattung eines Moduls reduziert nur dessen Beitrag, nicht die der anderen. Oft ist eine Kombination optimal: z.B. 2 in Serie, davon mehrere Strings parallel, so bleibt man im sicheren Spannungsbereich und begrenzt die Stromstärke pro Strang. Nutzen Sie den Victron Online-Rechner, um eine optimale Konfiguration zu finden – er berücksichtigt Modulkennwerte und Temperaturfaktoren.

Wichtig ist, dass der Solar-Laderegler zur Modulleistung passt. Jeder MPPT-Regler hat einen Maximalstrom (z.B. 15A, 30A, 50A etc.) und eine maximale PV-Leerlaufspannung (z.B. 75V, 100V, 150V je nach Modell). Überschreiten Sie diese Werte nicht! Beispiel: Der Victron SmartSolar 100/50 kann etwa 700 W an 12V (50A) bzw. 1400 W an 24V verarbeiten. Schließen Sie mehr Module an, würde der Regler die Leistung oberhalb der 50A abregeln (Clipping) – d.h. die überschüssigen Watt bleiben ungenutzt. Das ist zwar kein Schaden für den Regler, aber eben verschenktes Geld für Module, die nie voll arbeiten dürfen. Im Datenblatt finden Sie in der Regel eine Angabe zur maximalen PV-Leistung für 12V und 24V Systeme pro Regler. Orientieren Sie sich daran. Tipp: Die Batteriespannung beeinflusst die nutzbare PV-Leistung: An einem 50A-Regler sind bei 12V nur ~700 W möglich, an 24V aber ~1400 W, weil derselbe Ladestrom mehr Volt verarbeiten kann. Es kann also sinnvoll sein, auf ein höheres Batteriesystem (24V oder 48V) zu gehen, wenn man sehr viel Solarleistung integrieren möchte – mehr dazu gleich.

Wie oben angedeutet, bringt eine höhere Systemspannung einige Vorteile mit sich. Mehr PV-Leistung pro Regler: An einem 100/50 MPPT sind 1400 W @24V gegenüber 700 W @12V möglich. Weniger Strom auf der Batterieseite: Große Solaranlagen (z.B. >800 W) speisen bei 12V sehr hohe Ströme in die Batterie (60-80A oder mehr). Das erfordert dicke Batteriekabel und große Sicherungen. Steigt man auf 24V, halbieren sich diese Ströme für die gleiche Leistung – das System wird effizienter und einfacher zu verkabeln. Wann bleibt man bei 12V? – In Vans/Booten mit überwiegend 12V-Verbrauchern und moderater Solarleistung (z.B. 1-2 Panels, 100-400 W) ist 12V völlig ausreichend. Die meisten Wohnmobilisten fahren mit 12V gut, solange die Solaranlage überschaubar bleibt. Wann auf 24V/48V gehen? – Wenn Sie planen, einen großen Wechselrichter (>2000 W) oder sehr viele Solarmodule einzusetzen, lohnt sich der Sprung zu höherer Spannung. Victron empfiehlt 12V-Systeme bis etwa 3 kVA Leistungsbedarf, 24V bis ~5 kVA und darüber hinaus 48V. Das reduziert Stromstärken drastisch und erhöht die Effizienz. Beachten Sie aber: Mischbetrieb (einige 12V-Geräte in einem 24V-System) erfordert DC-DC-Wandler. Sie können z.B. mit einem Orion 24/12 die Bordnetzspannung herunterwandeln, um 12V-Verbraucher weiter zu betreiben. So kombinieren Sie die Vorteile beider Welten.