Fontos megjegyezni, hogy a napelemes töltésvezérlő működése meglehetősen bonyolult folyamat, így megértése némi szakmai felkészültséget igényel. Ennek ellenére a cikkben az egyszerű, hétköznapi nyelvhasználatra törekedtünk, hogy laikusok számára is könnyen érthető legyen a napelemes töltésvezérlő lényege. Akit érdekel a téma, mindenképpen érdemes elolvasnia.
A napelemes töltésvezérlő szerepe
Ahhoz, hogy megértsük a napelemes töltésvezérlő szerepét, először a napelemes rendszerek egészének működését kell megismernünk. Nagyon leegyszerűsítve a dolgot, a folyamat így néz ki: a napfényből összegyűjtött és a napelemek által megtermelt energia először a napelemes rendszerek akkumulátoraiba kerül.
Itt kap szerepet a napelem töltésvezérlő! A legfőbb feladata, hogy ezt a folyamatot hatékonyan irányítsa, azaz az összegyűjtött energiát átalakítsa, majd szabályozottan az akkumulátorokba továbbítsa. Egyszóval folyamatosan felügyeli az akkumulátorok töltését és kisülését, valamint a 12-14 V energiát igénylő kisfeszültségű berendezések áramellátást is megoldja.
Ezen felül a napelemes töltésvezérlő arra is vigyáz, hogy az akkumulátortelepek soha ne merüljenek le teljesen, csak a műszakilag még megengedhető, biztonságos határig. Ez a szabályozás azért fontos, mert így kíméli a rendszer tartósságát, azaz hosszabb élettartamot garantál. Ahogy az a fentiekből is következik, a napelemes töltésvezérlőt minden esetben a napelemtelepek, az akkumulátor és a fogyasztók közé kell bekötni.
Hogyan válasszuk ki az ideális napelemes töltésvezérlőt?
Először fel kell mérnünk a rendszerhez tartozó napelemek teljesítményét. Az adatlapon vagy a gyártó weboldalán minden fontos információ elérhető. Érdemes feljegyeznünk, hogy mekkora a napelemek teljesítménye, valamint mekkora feszültségen és áramerősségen üzemelnek.
Ahhoz, hogy a rendszerünk megbízhatóan működjön, a megtermelt energiának meg kell haladnia a várható fogyasztás mértékét. A feladat tehát a következő: szorozzuk össze a napelem gyártója által amperórában megadott teljesítményt az akkumulátor feszültségével.
A végeredményt értelemszerűen meg kell szorozni a rendelkezésünkre álló napelemek számával, hogy a kapacitás maximális értékét megkapjuk. Érdemes a teljesítmény felmérését profi szakemberekre, a kivitelező cég munkatársaira bízni. Biztosak lehetünk benne, hogy a leghatékonyabb rendszert állítják össze, köztük az ideális töltésvezérlővel.
A napelemes töltésvezérlők típusai
Alapvetően két módszert használhatunk a napelemek töltéséhez: a PWM és az MPPT technológiát. Mindkét opció remek megoldás, nem lehet kimondani, hogy az egyik jobb vagy rosszabb mint a másik. A megfelelő típus kiválasztását inkább a helyszíni lehetőségek, környezeti tényezők, a beruházás költségei és a rendszer elemei határozzák meg.
PWM töltővezérlő
A PWM töltésvezérlő elnevezése az angol „Pulse With Modulation”, azaz az „impulzusszélesség modulált” kifejezésből ered. Működése során a napelemes töltésvezérlő folyamatosan ellenőrzi a rendszerhez tartozó akkumulátorokat. Amikor töltöttségük a maximumhoz közeledik, a töltésvezérlő szépen csökkenti az adott akkumulátor irányába folyó áram mennyiségét.
Ezt úgy éri el, hogy mielőtt az akkumulátor meghaladná a célfeszültséget, a vezérlő automatikusan a panel és az elemtartók közé vált. Az impulzusszélesség moduláció gyakorlatilag ezt a gyors kapcsolási módszert jelenti. Így a napelemes töltésvezérlő nemcsak a túltöltést zárja ki, de egyúttal hosszabb életciklust biztosít az akkumulátoroknak.
A PWM töltésvezérlő előnyei
- Kedvező áron beszerezhető, jó ár-érték arány
- Kipróbált és bevált módszer, amely megbízhatóan működik
- Sokféle változatban elérhető, így szinte minden napelem rendszerhez felhasználható
- Hosszú távra tervezhető, tartós technológia
A PWM töltésvezérlő hátrányai
- 60 Amper a teljesítményhatára, amely felett már nem alkalmazható
- Az akkumulátorok nominális feszültségének szinkronban kell állnia a napelemek feszültségével
- Elektromos hálózathoz csatlakoztatott nagyobb feszültségű rendszer esetén nem alkalmazható
MPPT töltésvezérlő
Az úgynevezett „Maximum Power Point Tracking”, azaz a „maximális teljesítménypont követés” rendszerű töltésvezérlő a napelempanelek és az akkumulátorok között létesít közvetett kapcsolatot. Működése annyiban tér el a PWM rendszertől, hogy megbízhatóan szabályozza az esetlegesen felgyülemlő feszültségtöbbletet.
Sokszor előfordul, hogy a napelem rendszer több áramot termel, mint amennyit az akkumulátorok képesek felvenni. Ilyen esetben az MPPT töltésvezérlő folyamatosan csökkenti a feszültséget, ami együtt jár az áramerősség növekedésével. A nagyobb áramerősségnek köszönhetően az akkumulátortelepek is gyorsabban feltöltődnek, azaz a rendszer hatékonyabban működik.
Az MPPT töltésvezérlő előnyei
- Elektromos hálózathoz csatlakoztatott nagyobb feszültségű rendszer esetén is alkalmazható
- Nagyobb élettartammal rendelkezik, így általában hosszabb garanciával elérhető
- Magasabb a teljesítményhatára, így akár 80 Amperes méretben is használható
- Képes akár 25-30 százalékkal is fokozni a töltés hatékonyságát
Az MPPT töltésvezérlő hátrányai
- Kivitelezése során nagyobb mérettel és nehezebb súllyal kell számolni
- Drágább a telepítése a PWM rendszereknél
A napelem modulok
A napelemes töltésvezérlő mellett érdemes megismernünk a napelem modulokat is. A ma kapható, szabványos, független napelemeket a legtöbb esetben 36 cellamodul alkotja. Jó hír, hogy ezek a modulok a PWM és a MPPT technológiával egyaránt használhatók, mindkét rendszerrel tökéletesen kompatibilisek.
Egyszerre több napelemes töltésvezérlő használata
Amennyiben úgy döntünk, hogy beruházunk egy napelemes rendszerbe, jó eséllyel nem csak egyetlen napelempanelt vásárolunk. Egyszerű a matek: minél több a napelemünk, annál több energiát termelhetünk. Ilyen esetben azt is figyelembe kell vennünk, hogy a napelemes töltésvezérlő mekkora mennyiségű árammal bír el.
Lehet persze nagyáramú vezérlőt beszerezni, ám költséghatékonyság szempontjából több kisebb teljesítményű szabályozóval jobban járhatunk. Tegyük fel, hogy egy 120 Amper teljesítményű napelemes töltésvezérlő helyett inkább néhány 30 Amperos változatot választunk. Így nemcsak anyagilag járhatunk jobban, de biztosak lehetünk benne, hogy amennyiben az egyik meghibásodik, a többi attól függetlenül teszi a dolgát.
A rendszer teljesítménye ilyen esetben ugyan csökkenni fog, de nem maradunk áram nélkül a javítás ideje alatt sem. Ráadásul a napelemes töltésvezérlők egymástól függetlenül, zavartalanul működnek ilyen rendszerben is, és megbízhatóan kapcsolják le és fel a töltést. A lényeg, hogy egy nagyobb rendszerhez nem szükséges automatikusan nagyobb napelemes töltésvezérlőt választanunk, mert a kisebb teljesítményű szabályozókat is ráköthetjük ugyanarra az akkumulátorblokkra.
A napelemes töltésvezérlők ellenőrzése
A napelem rendszerek használata során bizony olykor előfordulhat, hogy a vártnál korábban merülnek le az akkumulátorok. Ennek számos oka lehet: szélsőséges időjárás miatt túl kevés volt a napsütéses órák száma, valami beárnyékolta a napelemeket, elromlott vagy egyszerűen elöregedett valamelyik akkumulátor.
Az is lehet, hogy épp a töltésvezérlő romlott el. Bármi is a probléma, a lényeg, hogy mielőbb megtaláljuk a hiba okát. Érdemes legelőször azt megvizsgálni, hogy megfelelően működik-e a napelemes töltésvezérlő. Ha rendesen tölt, biztosan nincs vele baj. Ezt a legegyszerűbben akkor vizsgálhatjuk meg, amikor napsütéses idő van.
Amennyiben napfény éri napelemeket, a töltésvezérlőnek működnie kell. Keressük meg a gyártó leírásában a napelemes töltésvezérlő állapotjelző lámpáira vonatkozó részt, majd vizsgáljuk meg, hogy saját töltésvezérlőnk mit jelez. Így azonnal kiderül, hogy a napelem töltésvezérlő a ludas, vagy máshol kell a problémát keresnünk.
Persze az is megtörténhet, hogy a LED fények sem adnak pontos visszajelzést. Biztosra csak akkor mehetünk, ha a személyesen, saját kezűleg ellenőrizzük a töltést. Ez azonban egy kényes folyamat, legrosszabb esetben még a napelemes töltésvezérlőt is tönkre tehetjük. Szóval csak óvatosan vágjunk bele.
Ahhoz, hogy megmérjük az áramot a szabályozón, először le kell kötnünk a napelemet, majd rákötnünk az árammérő berendezést. És itt kell nagyon figyelnünk! Véssük jól az eszünkbe, hogy a töltésvezérlőre soha, de soha ne legyen önmagában csak a napelem rákötve az akkumulátor nélkül. Ebben az esetben napelemből érkező feszültséget nem terheli másik oldalról az akkumulátor, így a feszültség kárt tehet a vezérlőben.
Amennyiben erről meggyőződtünk, nekiláthatunk a mérésnek. A leginkább ideális körülmény természetesen, ha mérés közben süti a nap a paneleket, valamint arra is figyeljünk, hogy az akkumulátorok ne legyenek teljesen feltöltve.
Napelem akkumulátorok feltöltése különböző áramforrásból
Bár az akkumulátorok alternatív feltöltése nem kapcsolódik közvetlenül a napelemes töltésvezérlő működéséhez, de ha nincs áram, akkor a töltésvezérlővel sem érünk sokat. Egyszóval nem árt tisztában lennünk azzal, hogy van lehetőségünk más áramforrásból is tölteni az akkumulátorokat.
Ez lehet aggregátor, az autónk generátora vagy akár hálózatról működő akkumulátortöltő is. Gyakorlatilag bármelyik megoldás jól működik, csupán egyetlen dolgot kell szem előtt tartanunk: bármilyen áramforrást is használunk, minden esetben közvetlenül a napelem rendszer akkumulátorának sarujával kell összekötnünk.
Sőt, egyszerre akár több külső forrást is ráköthetünk az akkumulátorra, csak arra figyeljünk, hogy ebben az esetben is mindegyiket külön, közvetlenül kapcsoljuk a sarura. Így a töltők egymástól függetlenül működnek, önállóan mérnek és természetesen le is kapcsolnak, amikor az akkumulátor elérte a megfelelő töltöttségi szintet.
Maximális teljesítmény
Összefoglalva tehát az eddigieket, nagyon körültekintően kell kiválasztanunk a napelemes töltésvezérlőt a beruházás során. Amennyiben költségeink belátható időn belül megtérülnek és a rendszer is stabilan működik, akkor jó döntést hoztunk. Találjuk meg azt a napelemes töltésvezérlőt, amely a napelemek által megtermelt energiából képes kinyerni a legnagyobb teljesítményt.
