Warum scheitert die Überdimensionierung von Paneelen an den max. Stromwerten der Solarlader?

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martin2 asked Jun 2, '23

Warum scheitert die Überdimensionierung von Paneelen an den max. Stromwerten der Solarlader?

Die folgende Frage kreist nun schon etwas länger. Wir wurden von Victron auf den Händler verwiesen, vom Händler hier auf das Forum.

Wir sind ein Kreis von Interessierten, die für unsere Solaranlagen kleinere Geräte von Victron einsetzen. Trotz technischer Expertise (Physiker, Dipl.-Ingenieure, ...) können wir uns einen Punkt in den Anleitungen zu den Produkten nicht erklären:
warum darf man die Solarpanels an Victron-Solarladern bzgl. des Kurzschlussstromes nicht überdimensionieren?

Details zu der Frage:
Es wird beispielhaft für die Solarlader Victron MPPT 100/15 oder MPPT 100/20 ein maximal zugelassender Kurzschlussstrom der Solaranlage angegeben. Wieso? (Bezüglich der max. Spannung ist nicht die Frage, wir beziehen uns ausdrücklich auf den Strom).
Der Regler "entnimmt" den Solarpanels doch sowieso nur soviel Leistung, wie maximal in den Akku eingespeist werden darf. Dieser Ladestrom kann in den Menüs auf sehr kleine Werte (z.B. nur 1A) eingestellt werden, d.h. der Regler ist sehr wohl in der Lage, die Panels mit deutlich begrenztem Strom zu betreiben. Hier wird doch nur das Tastverhältnis bei der Stromentnahme aus dem Panel passend eingestellt.

Hintergrund: einige von uns würde die Panels gerne überdimensionieren, um auch bei ungünstiger Witterung noch genug Ertrag zu haben, wollen aber vermeiden, dass im Hochsommer die Regler Schaden nehmen.

Bitte keine allgemeine Erklärung "das Gerät wird sonst überlastet", sondern uns geht es wirklich um das Verständnis, warum ein Regler, welcher den Strom (z.B. bei vollem Solarakku) bis auf Null herunterregeln kann, überhaupt "bemerken" kann, wie viel der maximale Kurzschlussstrom der Panels wäre, wenn es doch bei Erreichen des eingestellten/maximalen Ladestroms der Akkus abregelt. Wie ist hierbei eine Schädigung des Gerätes möglich?

Viele Grüße
Martin

P.S.
Oder dient dieser Genzwert nur, um bei falsch verpoltem Anschluss das Gerät nicht zu schädigen, so dass - wenn man garantiert korrekt anschließt - eine Überdimensionierung kein Problem darstellt?

MPPT SmartSolar Solar Panel

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ojack answered · Jun 02, 2023 at 07:56 AM

Meiner Kenntnis nach hast du dir die Antwort im P.S. schon selbst gegeben. Wenn man es schafft die Eingänge nicht zu verpolen, kann man durchaus überdimensionieren.

Der Auszug aus der Anleitung eines mppt RS450 weist ebenfalls darauf hin:

1685692523601.png (58.7 KiB)

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Answer 1 · 2023-06-02T14:10:51Z

steffen-graap answered · Jun 02, 2023 at 02:10 PM

Ein MPPT ist elektronisch gesehen ein Schaltregler (StepDownRegler). Dieser schaltet die Eingansspannung (PV-String-Spannung) mittels eines Impulses auf eine Spule. Dies geschieht mittels eines FET-Transistors, welcher einen maximalen Schaltstrom hat. Und dieser Schaltstrom begrenz den max. Eingangsstrom.

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ojack commented · Jun 02, 2023 at 07:25 PM

Wann wird denn der FET mit dem Kurzschlussstrom belastet? Ich bin der Meinung, dass der Regler, der den FET ansteuert den Strom gar nicht so hoch ansteigen lässt.

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steffen-graap ojack commented · Jun 03, 2023 at 11:42 AM

Eigentlich nie, das hab ich nicht beachtet. Der FET schaltet ja die Eingangsspannung auf die Spule. Der Strom der sich daraus ergibt ist Eingangsspannung durch Widerstand (FET + Spule + ???). Allerdings verhält sich die Spule nicht wie ein ohmscher Widerstand, und es kann am Anfang zu höheren Strömen kommen. Die sind aber abhängig von der angelegten Spannung.

Vielleicht ist der max Strom aber auch für die Diode die in eine StepDown verbaut ist?

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Answer 2 · 2023-06-02T15:49:35Z

tnt369 answered · Jun 02, 2023 at 03:49 PM

Beim Suchen des optimalen Arbeitspunktes "durchläuft" der MPPT die Kennlinie der Solarmodule. Dabei versucht er die Spannung auch mal deutlich zu senken indem er den Strom am Eingang erhöht. Dieser darf dabei den maximalen Strom den der MPPT am Eingang aushält nicht übersteigen. Um die Panele auslegen zu können ist der beste Näherungswert der Kurzschlußstrom der Panele. Diesen wird der MPPT zwar nicht ganz erreichen da er die Spannung nicht auf Null runterfährt. Andererseits kann der Kurzschlußstrom je nach Umgebungsbedingungen (Temperatur, Strahlung) auch mal höher sein.

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Answer 3 · 2023-06-02T16:40:37Z

bb-barnsi answered · Jun 02, 2023 at 04:40 PM

Noch eine Anmerkung:

Primär/Sekundär-Seite vom Laderegler können nicht unabhängig voneinander betrachtet werden.
Der zulässige Ladestrom ist immer fix.
Beispielsweise "kann" der MPPT150/85 zwar 4850W, (bei 48V Systemspannung), bei 12V aber nur 1200W. Begrenzend ist hier immer der max. zulässige Ladestrom, bei diesem eben 85A (+6% Reserve)
Da steht nun nämlich auch im Datenblatt: Maximale Eingangsleistung Solaranlage bei 12V: 1200W und bei 48V: 4850 W.

Also begrenzt der maximale Ladestrom (sekundär) auch den Eingangsstrom (primär).

Leider kenne ich den technischen Hintergrund hierbei nicht.

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tnt369 commented · Jun 02, 2023 at 06:27 PM

Diese Angabe kenne ich nur vom BlueSolar. Der begrenzt den Ausgangsstrom auf 85A und damit ergibt sich der Wert abhängig von der jeweiligen Ladespannung (z.B. 14,4V => max. ca. 1200W).

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tnt369 tnt369 commented · Jun 02, 2023 at 06:28 PM

Als Fußnote steht noch da dass man mehr anschließen kann aber dann das Gerät nicht mehr Leistung liefern wird.

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ojack tnt369 commented · Jun 02, 2023 at 06:38 PM

So ist es. Ich wüsste nicht, dass man durch Überbelegung einen mppt zerstören kann, weil der mppt den Eingangsstrom immer auf den zulässigen Maximalwert begrenzt. Auch während des Trackings wird der Regler den Strom nicht überschreiten.

Bei mir lief einen Sommer z.B. ein mppt 100/20 mit 4x Vertex S 400Wp problemlos. Also um 60% überbelegt. Er hat sauber bei 1000W an 48V begrenzt.

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steffen-graap ojack commented · Jun 03, 2023 at 11:46 AM

Die Begrenzung des Ausgangsstromes ist aber eine Funktion, welche nicht inhärent ist, also künstlich, wahrscheinlich durch Software erstellt wurde. Da Software immer als Fehlerhaft anzusehen ist, gibt es eben die max. Strom, welche die Bauteile vertragen.

Laufen wird es, solange ein möglicher Fehler sich nicht bemerkbar macht, aber im Fehlerfall, wird victron keine Garantie übernehmen, da Überdimensioniert

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ojack tnt369 commented · Jun 02, 2023 at 06:30 PM

Das ist bei jedem mppt so. Die Zahl nach dem Schrägstrich ist der Ladestrom. Bei allen Reglern ergibt sich die maximal nutzbare PV Leistung dann aus max. Ladestrom x Batteriespannung.

Folglich geht Immer bei 48V am meisten und bei 12V nur 1/4 davon.

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Answer 4 · 2023-06-05T14:17:56Z

Thomas Manthey answered · Jun 05, 2023 at 02:17 PM

Soweit ich gelesen habe, verfügen die Solarregler von Victron über ein Relais, welches bei der Erkennung von fehlern wie Erdschluss etc. eingeschaltet wird und die Solareingänge kurz schließt, und den MPPT schützt. Um dieses Relais nicht zu überlasten, gibt es möglicher Weise diese Angabe im Datenblatt.

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Answer 5 · 2023-06-06T15:02:29Z

martin2 answered · Jun 06, 2023 at 03:02 PM

Danke für Eure Antworten, besonders an ojack für den belegten Hinweis aus dem Handbuch. Theoretische 50% Überdimensionierung, damit kann man schon etwas anfangen.

Zu der Diskussion darunter - dass die Sekundär-Seite limitiert ist, ist nicht verwunderlich. Dies ist ein Strom, der tatsächlich fließt und bei dem die Limits entsprechend der verbauten Komponenten eingehalten werden müssen. Ob dies durch Software oder Hardware geregelt wird, ist eigentlich nachrangig, am Ende ist es immer ein Bauteil, durch das der Strom durch muss.

Auf der Primärseite hingegegen müsste eigentlich nie mehr Strom fließen, als der FET am Eingang rein lässt, weshalb der erreichbare max. PV-Strom der Panels egal sein könnte. Bei (billigen) PWM-Reglern haben wir allerdings messen können, dass sie tatsächlich beim Erreichen der Ladeschlussspannung per Relais die Panels kurzschließen. Hier ist also klar, dass der max. PV-Strom die Limits des Relais nicht überschreiten darf; insbesondere weil in der Ladephase vor dem endgültigen Ausschalten mehrer Schaltungvorgänge je Sekunde stattfinden - die kann man auch hören.
Die Victrons verhalten sich allerdings intelligenter :-) was dennoch die Erklärung von Thomas nicht ausschließt.

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