MPPT- eller PWM-regulator? Serie- eller parallellkoppling av solpaneler?

Denna text beskriver installation av solpaneler och vad man bör tänka på avseende parallell eller seriekoppling av solcellsmoduler, samt inkoppling av regulatorer.

Anslutning regulator:

Det första man skall göra innan man går vidare med installation av själva solpanelen, är att installera regulatorn. När regulatorn ansluts mot batteriet identifierar den systemspänningen (12/24/48V) och anpassar sig efter detta. Det är även kritiskt för många modeller av regulatorer att inte utsättas för spänning från solpanelen, innan den har anslutning mot batteriet. Man bör heller inte koppla in solpanelen i regulatorn medan solpanelen ger spänning! Anslut om möjligt en DC-brytare för att kunna koppla i/ur solpanel på ett säkert sätt. Finns inte en sådan tillgänglig går det bra att täcka över solpanelen under själva inkopplingen, om det är ljust ute.

Parallell eller seriekoppling:

Vid standardinkoppling av ett system med en PWM regulator används parallellkoppling från solpanel till regulator. Finns mer än en solpanel i systemet så kopplas plus till plus och minus till minus. Detta kan antingen göras i en kopplingsdosa utomhus, eller direkt in i regulatorns terminaler. Var uppmärksam på att rätt kabeldimension används för den ström som ska gå i kabeln i förhållande till antalet meter kabel. (För korrekt dimensionering se nomogram!)

Notera att man även kan seriekoppla 2st 12V solpaneler till ett 24V system med 24V batteribank och i detta fall använda regulator av antingen PWM eller MPPT-typ.

Regulatorer av typen MPPT har på senare år blivit mycket populära. De utnyttjar solpanelens högre spänning på ett effektivare sätt än en konventionell regulator av PWM typ. Detta kan förbättra laddningen med upp till 25-30%. (MPPTs har dock en högre egenförbrukning än PWM.)

En solpanel på 12V har en spänning på ca 19-21V och en 24V solpanel har en spänning på ca 35-42V. Detta måste beaktas när flera paneler kopplas i serie mot en MPPT! Volttalet som anges på din MPPT får ej överskridas! Då riskerar regulatorn att gå sönder. En marginal på minst 20% uppåt bör finnas, eftersom solpaneler ger en högre spänning i kallt väder och hög instrålning.

Exempel: Till en MPPT med en maxinspänning på 100V bör ej anslutas mer än 4st 12V solpaneler i serie, eller mer än 2st 24V solpaneler i serie. För modeller på 150V är maximum 5-6st 12V solpaneler eller 3st 24V solpaneler i serie. Maxgränser på MPPT avseende volt är vanligen 70/100/150/250V.

Generellt är det fördelaktigt att seriekoppla, då den högre spänningen genererar bättre laddning och ger mindre förluster i ledningen från solpanelerna till regulatorn.

MPPT- regulatorer har inbyggd strömbegränsning, dvs om strömmen i ampere överskrids så begränsar MPPT-regulatorn detta till sin nominella ström. Dvs om du har kopplat in solpaneler på 22A på en modell med max 20A tålighet, kommer den att begränsa detta till 20A. Man kan således resonera som så att en viss överdimensionering är att föredra, då man får mer ut av sina paneler under de delar av året solen ger mindre energi. Man maximerar alltså utbytet av sin regulator, men minimerar förlusten (egenförbrukningen)

Generellt:

Solpanelens riktning bör vara mot syd och placeras så att den inte utsätts för skuggning av träd och annat som reducerar laddningen. Lutningsvinkeln är optimalt 30 grader sommartid, 45 grader sett över hela året och 70-90 grader vintertid. Om den justerbara konsolen för väggmontage används kan man med fördel justera detta över året för maximal prestanda.

Fördelar parallellkoppling PWM/MPPT:

Flera paneler kan kopplas tillsammans utan att nödvändigtvis vara likadana avseende storleken i watt. De bör dock vara lika avseende spänningen i volt. Man kan således komplettera ett äldre system som t ex har en 100W solcell med en ny panel på 200W, förutsatt att regulatorn klarar den sammanlagda effekten. Det blir inte heller känsligt avseende placering av paneler i olika väderstreck eller om en panel skuggas av omgivande träd osv. Den panel som fortfarande är belyst av solen kommer att fortsätta leverera energi, oberoende av den panel som ligger i skugga.

Nackdelar parallellkoppling PWM/MPPT:

Grövre kabeldimension behövs, då spänningen i systemet är lägre än vid seriekoppling, vilket medför högre kostnader vid installationen. Mindre flexibilitet avseende placering av solceller då närheten till regulator/batteri blir mer kritisk. Lägre verkningsgrad från solcellen.

Fördelar seriekoppling MPPT:

Vid användning av en effektiv MPPT regulator kan effekten bli upp till 25-30% högre än med en konventionell PWM regulator. Högre verkningsgrad.

Möjlighet att använda tunnare kabelarea, vilket ger en billigare installation.

Större möjlighet att placera panelerna på längre avstånd från regulator/batteri, vilket möjliggör en flexiblare och bättre placering av panelerna.

Snabbare och enklare installation med mindre materialåtgång.

Nackdelar seriekoppling MPPT:

Om en panel skuggas i serien slås laddningen helt eller till stor del ut, dvs seriekoppling ska EJ användas på platser där en eller flera av panelerna riskerar att skuggas helt eller delvis under hela eller delar av dagen.

Panelerna måste sitta lika exponerade för ljuset, dvs EJ i olika väderstreck eller i olika vinkel.

Likadana paneler avseende storlek i watt och volt bör användas.

Här kommer det 4 stycken olika exempel på system med MPPT- eller PWM-regulatorer:

Källa: Sunwind