Regulatorguiden

Solcellsladdare eller Regulatorer som de oftast kallas har många gånger flera uppgifter än att bara se till att din batteribank bara blir så snabbt och säkert uppladdad som möjligt. De har alltid ett flertal skyddskretsar, hur många och vilka beror ofta på priset, men de viktigaste finns alltid med. Priset styr också antalet andra finesser som kan vara mer eller mindre nödvändiga som USB-portar för laddning av t.ex. mobiltelefoner, separat utgång för yttre last som ibland kan styras och/eller programmeras på olika sätt men det kan också finnas utgångar för att ladda två separata batteribankar vilket ibland kan vara värdefullt. Ibland kan du även hitta finesser som loggning av alla relevanta data mot en molntjänst eller fjärravläsning/konfigurering via USB eller WiFi. De billigaste varianterna lever oftast inte riktigt upp till det man kanske önskar men de kan mycket väl göra huvudjobbet, att ladda batterierna och göra det säkert. Priset är tyvärr ofta den avgörande faktorn för vad man får.

Ingen regulator är billigast! Nej, nej, nej!

Vad du än gör, överväg inte detta alternativ. Det är helt vansinnigt! Du saknar då inte bara alla former av skyddskretsar och regleringar som ser till att dina batterier laddas korrekt, du kommer förmodligen att förstöra bara dina batterier rekordsnabbt och kan även ställa till med överhettning eller brand och kan skada både din och andras hälsa. Även den billigaste regulator du kan hitta är ett skydd mot merparten av dessa problem, om den klarar den anslutna solpanelens maximala effekt.

PWM

De billigaste regulatorerna som idag går att hitta som i alla fall uppfyller grundkriterierna för vad en regulator för solcellsbruk ska göra är av typen PWM (Pulse Width Modulation). Effektiviteten hos dessa är inte bäst men de gör jobbet och har man inga större krav på laddningshastigheten kan en av dessa mycket väl vara ett fullgott (och billigt) alternativ.

MPPT med PWM-laddning (ej äkta MPPT) 

Denna variant är i grund och botten lika den ovan men med en extra finess för att utöka effektiviteten. MPPT står för (Maximum Power Point Tracking) och är enkelt uttryckt ett sätt att göra om skillnaden i överskottsspänning från en solpanel till överskottsström istället, vilken kan användas till att ladda batterierna snabbare och effektivare. Tanken med en solpanel för t.ex. 12 Volt är att den alltid ska ligga lite över i spänning för att laddningen ska fungera hjälpligt även vid svagare ljus som t.ex. vid dåligt väder. Om solpanelens spänning hamnar lika eller under batteriets spänning kan inte laddning ske, därför lämnar panelerna ofta mellan 16-18 Volt när solen skiner som mest. Men, vad händer då med skillnaden till den laddspänning som batteriet vill ha vilket brukar vara ungefär 14,4 Volt? En PWM-regulator sänker helt enkelt spänningen till batteriet för att det inte ska överladdas och förlorar därmed energin i de övriga c:a 4 Volt som går förlorade. En MPPT gör samma sak men tar samtidigt hand om överskottsenergin som bildas mellan panelens toppspänning och batteriets laddspänning och gör om denna skillnad till extra laddström. I en äkta MPPT är detta sant, men om regulatorn som i detta fallet har en laddning av typen PWM är det mer ett försäljningsargument än på riktigt, men den kan i alla fall göra en viss nytta och det är i alla fall bättre än inte. De är fortfarande billiga, säkra och ofta fulla av olika extra finesser.

MPPT (Äkta)

Dessa har alla grundfunktionerna från de tidigare typerna men klarar att ta hand om den extra energi som faktiskt går förlorad i konverteringen till laddström i de andra varianterna. Effektiviteten ökar rejält och hamnar ofta mellan 95-98% vilket gör laddningen av dina batterier effektivare och snabbare. Funktionaliteten kan ibland också vara utökad med mer exotiska finesser som externa displayer, fjärravläsning via Internet eller konfigurering/avläsning och/eller loggning via USB eller WiFi. Huvudpoängen är dock deras effektivitet och robusthet, särskilt vid paneler över 200 Watt och i större anläggningar där ännu mer skillnad finns att ta tillvara. Denna typ används så gott som uteslutande i alla stora anläggningar, oavsett om de är avsedda för batteri, inkoppling mot befintliga elnätet och sitter på taket där hemma eller i en kombination av båda. Dessa är naturligtvis dyrare, tyngre och större än de tidigare beskrivna men i gengäld är de mycket effektivare och har med sin robusthet oftast en betydligt längre livslängd och är mycket bättre på att hantera höga effekter.

Dimensionering (för batteribank)

Först behöver man ta reda på hur mycket ström man kommer att göra av med och dimensionera sin batteribank för det. Se Batteriguiden för mer info. Använd gärna vår lilla lathund i Excel-format för att beräkna just din förbrukning. Om du vill sprida den går det bra men du får i så fall inte ändra i filens grundinformation, förklaringar till hur den fungerar eller på vår logo eller företagsinformation. Tack för att du förstår!

Lathund batteribank

När du skaffat dig koll på storleken på din batteribank blir det enklare att bestämma hur mycket ström du behöver ha ut ur dina solpaneler för att hinna ladda upp batterierna i rimlig tid till du behöver dem igen. Ju mer ström du kan få ur solpanelerna desto fortare kommer uppladdningen att gå. Om du har tillgång till riktigt mycket ström kan det i en del fall faktiskt minska behovet av en jättestor batteribank, i alla fall under den tid man vet att det kommer att vara bra väder, för under den tiden kommer du att ha en högre kontinuerlig laddningsgrad vilket ser till att batterierna inte går ner i laddningsgrad lika fort. För att ta reda på vilken regulator vi ska välja måste vi först veta hur mycket ström vi kommer att behöva för att kunna ladda upp batteribanken tillräckligt fort.

Dimensionering av solpaneler och regulator

En typisk standardpanel på 100W ger under maximalt gynnsamma förhållanden c:a 5,4 Ampere till ett 12 Volts system. Men, tänker du nu, det är ju för lite, det borde väl vara c:a 8,3 Ampere? 5,4 x 12=64,8 Watt och 8,3 x 12=99,6. Jo, det är riktigt men som vi nämnt tidigare är paneler designade för 12 Volts system inte på 12 Volt, de ligger ofta mellan 16-18 Volt, annars skulle de inte kunna ladda batterierna eftersom laddningsspänningen måste vara högre än batterispänningen och vi vill ju dessutom helst kunna ladda batterierna i alla fall lite om det är sämre väder. Enligt specifikationen på en typisk standardpanel på 100 Watt kan den ha en maximal spänning på 17,6 Volt och en maximal ström på 5,78 Ampere. 17,8 x 5,78=101,73 Watt. Räknar man in sedvanliga förluster i batteri, elektronik, effektivitet och typ av vald regulator samt kablage kan förlusterna bli betydande. Ofta hamnar vi någonstans mellan 60-95% av den tillgängliga effekten vid gynnsamt väder, ännu lägre blir det naturligtvis vid sämre väder. Så, drygt hälften av 5,4 Ampere skulle kanske bli 3 Ampere… Med en batteribank på 300 Ah skulle det bli 240 Ampere att ladda om vi dränerat den till 80% DoD. 240/3=80 timmar! med 12 timmar sol per dygn skulle det bli drygt 6,5 dygn. Inte OK, eller? Nej, de flesta håller nog med. Men vad kan vi göra för att det ska gå snabbare?

Två saker som utan tvekan snabbar upp processen är större solpanel(er) och en regulator av typen MPPT, och då ska den vara av den äkta typen. En regulator med äkta MPPT kan faktiskt öka laddströmmen med upp mot 30% i gynnsamma fall. 5,4 x 1,3= 7 Ampere istället för 5,4 och verkningsgraden är så gott som alltid bättre i dessa regulatorer vilket gör att vi många gånger faktiskt kan närma oss den teoretiska maxströmmen ovan på 8,3 Ampere. Även om vi inte får ut mer än låt oss säga 6 Ampere istället för de 7 vi hade i beräkningen ovan har vi redan här halverat laddningstiden. Det är riktigt bra. Skulle vi dessutom ha två 100 Watts paneler skulle vi närma oss 12 Ampere i laddström och 20 timmar istället för 80. Nu börjar det hända saker!

Med en större panel, låt oss som exempel ta en 310 Watts panel som lämnar 37 Volt och 8,38 Ampere och en riktigt kraftfull MPPT regulator som klarar att göra om denna panels betydligt högre spänning till ett 12 Volts system och använda den extra spänningen till att istället generera extra ström då börjar det bli intressant på riktigt. Med en sådan kombo skulle man kunna närma sig 25 Ampere i laddström och även om du inte skulle få ut mer än 20 en vacker dag skulle du klara att ladda upp i alla fall nästan hela batteribanken under en och samma dag!

12 eller 24 Volts system?

Skulle du inte ha behov av att driva utrustning som går på standard 12 Volts batterispänning kan du alltid välja att lägga batterierna i ovan exempel i serie istället för parallell och få ett 24 Volts system istället. Det gör att du får ännu lite högre verkningsgrad och samtidigt mindre förluster i kablarna. Dessutom skulle du med samma regulator kunna koppla in ännu en solpanel för att få upp effekten och laddströmmen till det dubbla. Det kan du inte om du kör ett system med 12 Volts batteribank. Tänk på att invertern du behöver för omvandling till 230 Volt växelspänning i så fall måste vara anpassad för just 24 Volts system. En inverter för 12 Volt skulle inte fungera om du redan investerat i en sådan.

Om du har behov av både 12 Volt och 24 Volt finns inget som hindrar att du använder två olika system, ett för varje batterispänning där respektive system är speciellt anpassat och dimensionerat för just sin uppgift. Att använda ett 24 Volts system för båda spänningarna avråder vi å det bestämdaste ifrån (även om det är teoretiskt möjligt). Det skapar obalans mellan batteriernas laddningsgrad vilket regulatorn inte kan balansera upp och det förkortar livslängden och kapaciteten i batteribanken dramatiskt. Två system oberoende av varandra är i så fall ett måste. Invertern för 230 Volt växelspänning platsar då avgjort bäst på 24 Volts systemet.

Tänk därför till ordentligt innan du beställer komponenterna till ditt system. Det blir alltid billigast och bäst så.