Hvad er en MPPT-regulator, og hvordan fungerer de?
For at optimere energien fra solceller er det vigtigt at forstå, hvordan en MPPT-regulator fungerer. Med udgangspunkt i grundlæggende viden om elektricitet forklarer vi først begreberne volt, ampere og watt, samt hvordan de forholder sig til hinanden. Derefter sammenligner vi, hvordan en klassisk PWM-regulator adskiller sig fra en MPPT-regulator, når det gælder om at maksimere solcellernes effektivitet. Med teoretiske eksempler viser vi, hvordan en MPPT-regulator kan omdanne overspænding til strøm, hvilket resulterer i markant højere energiudbytte og dermed mere effektiv opladning af batterier.
Hvad er Volt (V)?
Begrebet volt bruges blandt andet til at forklare, hvor stort potentiale en solcelle har, altså hvor meget elektrisk spænding den kan generere, eller hvor stort et spændingstryk solcellen kan levere til batteriet. Volt beskriver processen med at skabe en strøm af elektroner. Man kan sammenligne volt med vandtilførsel i et vandsystem, hvor volt svarer til det tryk, der driver vandet gennem rørene.
Hvad er Ampere (A)?
Amperestyrken definerer, hvor mange elektroner der flyder gennem en ledning i løbet af en given tid, og måler dermed den elektriske strøm. Hvis vi igen bruger sammenligningen med vandhanen, svarer ampere til hastigheden, hvormed vandet strømmer gennem rørene.
Hvad er Watt (W)?
Watt angiver den elektriske effekt, vi får ud fra mængden af volt og ampere. For at beregne, hvor mange watt et system producerer, ganger man spændingen (volt) med strømstyrken (ampere), V * A = W.
Energiudvinding med MPPT- kontra PWM-regulatorer - en sammenligning
Solcelle - Spectra Perc
For at gøre sammenligningen tydelig, bruger vi vores bedst sælgende solcelle Spectra Perc S110 fra Marlec som eksempel. Denne solcelle kan maksimalt generere 18,3 V og har en kapacitet på 6,01 A, som vist på specifikationerne. For at afgøre, hvor meget effekt (watt) vi kan få ud af solcellen, bruger vi formlen volt x ampere = watt:
6,01 A * 18,3 V = 110 W.
Dette betyder, at solcellen kan levere op til 110 watt under optimale forhold.
PWM-regulator
En klassisk PWM-regulator (Pulse Width Modulation) reducerer spændingstrykket til et 12-voltsystem uden at tage hensyn til, hvor mange volt der faktisk kommer ind fra solcellen. Specifikationerne viser, at en sådan regulator lader med maksimalt 13,9 V. Alt over 13,9 V bliver "skåret" væk af regulatoren. Hvis vi beregner ud fra samme metode som tidligere, finder vi, at solcellen vil levere 83,53 W med en PWM-regulator:
6,01 A * 13,9 V = 83,53 W
Dette viser, at en PWM-regulator begrænser den maksimale effekt, som solcellen kan levere.
MPPT-regulator
En MPPT-regulator (Maximum Power Point Tracking) fungerer, i modsætning til en PWM-regulator, ved at omdanne det overskydende spændingstryk til ampere for at udnytte så meget strøm som muligt fra solcellen. For at beregne, hvor meget effekt vi kan bruge, tager vi spændingen fra solcellen delt med spændingen fra MPPT-regulatoren:
18,3 V / 13,8 V = 1,32
Derefter ganger vi strømstyrken fra solcellens specifikationer med 1,32 for at få den nye strømstyrke:
6,01 A * 1,32 = 7,93 A
Nu kan vi beregne, hvor meget effekt vi kan udnytte:
7,93 A * 13,8 V = 109,4 W
Dette betyder, at ved at vælge en MPPT-regulator i stedet for en PWM-regulator får vi 1,92 A mere at arbejde med, hvilket betyder, at vi under optimale forhold kan udnytte næsten hele solcellens effekt.
Sammendrag
Beregninger viser, at en MPPT-regulator kan generere 109,4 W fra solcellen Spectra Perc S110, sammenlignet med 83,53 W med en PWM-regulator. Dette indebærer en effektforøgelse på cirka 30,97 % med MPPT-teknologi. Selvom disse tal er baseret på optimale forhold, skal man i praksis tage højde for tab, der kan opstå som følge af vejrfaktorer, kablernes kvalitet og længde, samt andre eksterne forhold.