Een MPPT of PWM laadregelaar lijkt op het eerste gezicht een eenvoudige keuze: beide laden een accu vanuit zonnepanelen. Toch bepaalt dit onderdeel mede hoeveel zonne-energie daadwerkelijk in uw accu terechtkomt, welke panelen u kunt gebruiken en hoe flexibel uw systeem later uit te breiden is. Voor een kleine toepassing kan PWM prima werken. Bij een camper, boot, tiny house of serieus off-grid systeem is MPPT vaak de logischere keuze.
Wat doet een laadregelaar precies?
Een solar laadregelaar staat tussen het zonnepaneel en de accu. Hij voorkomt dat de accu wordt overladen, regelt de laadfasen en beperkt terugstroom van de accu naar het paneel wanneer er weinig of geen licht is. De regelaar moet bovendien passen bij de accuspanning, de maximale laadstroom, het vermogen van de zonnepanelen en de maximale open-klemspanning van de panelen.
Het verschil zit vooral in de manier waarop de regelaar het vermogen van een zonnepaneel omzet naar een spanning en stroom die bruikbaar zijn voor de accu. Een paneel levert zijn hoogste vermogen namelijk niet automatisch op dezelfde spanning als een 12V- of 24V-accu nodig heeft. Daar ligt het belangrijkste onderscheid tussen PWM en MPPT.
MPPT of PWM laadregelaar: het technische verschil
Een PWM-laadregelaar, voluit Pulse Width Modulation, koppelt het zonnepaneel tijdens het laden in feite dicht bij de accuspanning. Laadt u een 12V-accu die rond 14,4 V staat, dan werkt het paneel ook ongeveer rond die spanning. Een standaard zonnepaneel heeft zijn optimale werkpunt vaak hoger liggen, bijvoorbeeld rond 18 V voor een zogenoemd 12V-paneel. Het spanningsverschil wordt bij PWM niet benut. Daardoor blijft een deel van het beschikbare paneelvermogen liggen.
Een MPPT-laadregelaar, Maximum Power Point Tracking, zoekt voortdurend het punt waarop een paneel de beste combinatie van spanning en stroom levert. Vervolgens zet de regelaar die hogere paneelspanning efficiënt om naar de lagere laadspanning van de accu. De beschikbare stroom aan de accuzijde neemt daardoor toe. Het is geen gratis extra energie, maar een betere benutting van het vermogen dat het paneel al kan leveren.
Bij helder weer en een passend paneel kan het verschil merkbaar zijn. Vooral wanneer de paneelspanning duidelijk hoger is dan de accuspanning, haalt MPPT meer uit dezelfde zonnepanelen. De werkelijke opbrengst hangt af van temperatuur, bekabeling, schaduw, accuspanning en de kwaliteit van de regelaar.
Wanneer is PWM een verstandige keuze?
PWM is niet verouderd of per definitie fout. Voor een klein en overzichtelijk systeem kan deze techniek voldoende zijn. Denk aan een klein 12V-paneel op een schuur, een eenvoudige onderhoudslader voor een startaccu of een compact systeem met beperkt dagelijks verbruik. De aanschafprijs is lager en de installatie is eenvoudig, mits paneel en accu goed op elkaar zijn afgestemd.
De voorwaarde is dat u een paneel gebruikt dat geschikt is voor de accuspanning. Bij een 12V-accusysteem betekent dit doorgaans een paneel met een nominale 12V-classificatie. Een modern paneel met een hoger werkpunt aansluiten op PWM kan technisch mogelijk zijn, maar het beschikbare vermogen wordt dan niet volledig gebruikt.
PWM past dus vooral wanneer het rendement minder kritisch is dan de aanschafprijs, de kabellengtes kort zijn en uitbreiding niet voor de hand ligt. Voor een klein systeem met een ruim gedimensioneerd paneel kan dat een nette, betrouwbare oplossing zijn.
Wanneer levert MPPT duidelijk voordeel op?
MPPT is de praktische keuze zodra u meer vermogen wilt benutten, flexibelere paneelconfiguraties nodig hebt of beperkte dakruimte heeft. Op een camper- of bootdak is het aantal panelen vaak begrensd. Dan telt iedere extra watt die in de accu terechtkomt. Ook bij off-grid toepassingen waar de accu dagelijks diep wordt gebruikt, helpt een betere zonne-opbrengst om sneller weer op niveau te laden.
Een MPPT-regelaar is ook geschikt voor panelen met een hogere spanning. Daardoor kunt u vaak panelen in serie schakelen. De stroom in de kabel tussen paneel en regelaar blijft dan lager, waardoor spanningsverlies afneemt en een dunnere kabel soms mogelijk is. Let wel: de maximale PV-spanning van de regelaar mag nooit worden overschreden, ook niet bij lage buitentemperaturen. De open-klemspanning van zonnepanelen stijgt namelijk wanneer het koud is.
Bij bewolkt weer, lage zon en koude panelen kan MPPT eveneens voordeel bieden, omdat de regelaar het optimale werkpunt blijft zoeken. Verwacht geen vaste opbrengstwinst in percentages. In sommige situaties is het verschil beperkt, terwijl het bij hoge paneelspanning en een 12V-accu aanzienlijk kan zijn.
Kijk verder dan alleen het aantal watts
De juiste regelaar kiest u niet uitsluitend op basis van het totale paneelvermogen. Begin met de systeemspanning: 12V, 24V of eventueel 48V. Controleer daarna de maximale laadstroom die de accu en het accumanagementsysteem toelaten. Dit is bij lithiumaccu's extra relevant. Een accu kan een bepaalde laadstroom accepteren, maar kabels, zekeringen en aansluitingen moeten daarop ook zijn berekend.
Vervolgens berekent u de maximale stroom aan de accuzijde. Bij benadering deelt u het paneelvermogen door de acculaadspanning. Een set van 400 W op een 12V-systeem kan tijdens het laden grofweg 25 tot 30 A leveren. Kies niet krap op het randje. Een regelaar met voldoende marge voorkomt dat opbrengst wordt afgetopt en biedt ruimte voor een toekomstige uitbreiding.
De PV-ingang vraagt om een tweede controle. Kijk naar de open-klemspanning, vaak aangeduid als Voc, van ieder paneel en tel die bij serieschakeling op. Vergelijk dit met de maximale PV-spanning van de MPPT-regelaar. Gebruik hierbij de waarde bij lage temperatuur, niet alleen de waarde uit een zonnige zomerdag. Een regelaar die door te hoge ingangsspanning beschadigt, is geen garantiegeval dat u met een grotere zekering oplost.
Serie of parallel aansluiten?
Bij parallel geschakelde panelen blijft de spanning ongeveer gelijk en telt de stroom op. Dat werkt goed wanneer panelen dezelfde oriëntatie hebben en afzonderlijke strings nodig zijn. Het nadeel is dat de stroom en daarmee de eisen aan kabeldikte snel toenemen.
Bij serieschakeling telt de spanning op, terwijl de stroom gelijk blijft. Dat past goed bij een MPPT-regelaar met voldoende hoge PV-ingangsspanning en langere kabeltrajecten. De keerzijde is gevoeligheid voor schaduw. Staat één paneel in een string deels in de schaduw van een dakluik, mast of dakrand, dan kan de opbrengst van de hele string teruglopen.
Op een camperdak, waar schaduw regelmatig voorkomt, is de paneelindeling daarom minstens zo belangrijk als de keuze van de regelaar. Panelen met verschillende hellingshoeken of wisselende schaduw sluit u niet zonder meer in dezelfde serie aan. Soms is parallel praktischer, soms zijn twee afzonderlijke regelaars de betere technische oplossing.
Accutype en laadprofiel bepalen de praktijk
Een laadregelaar moet het juiste laadprofiel ondersteunen voor uw accu. Bij loodzuur, AGM en gel zijn absorptiespanning, absorptietijd en druppellading belangrijk. Bij lithiumaccu's wilt u vooral dat de laadspanningen passen bij de specificaties van de accu en het aanwezige BMS. Een verkeerde instelling kan leiden tot onvoldoende laden, onnodige belasting of een BMS dat de laadbron afschakelt.
Controleer ook of temperatuursensoren, accuspanningsmeting en communicatie nodig zijn. Bij langere kabels tussen regelaar en accu kan de spanning die de regelaar meet afwijken van de werkelijke accuspanning. Een goede spanningsmeting en correct gedimensioneerde kabels helpen dan meer dan alleen kiezen voor een zwaardere regelaar.
Bij systemen met een omvormer, DC-DC-lader en accubewaking is monitoring bijzonder nuttig. U ziet dan niet alleen hoeveel het zonnepaneel levert, maar ook of de accu werkelijk vol raakt, hoeveel energie wordt verbruikt en waar verlies optreedt. Dat maakt uitbreiden en storingen zoeken een stuk gerichter.
Veilig installeren: zekeren, bekabelen en plaatsen
Monteer een laadregelaar zo dicht mogelijk bij de accu, met een passende zekering in de pluskabel nabij de accu. De regelaar kan hoge stroom leveren en de accukabel moet daarop zijn afgestemd. Een te dunne kabel veroorzaakt spanningsverlies en warmte, terwijl een ontbrekende zekering een foutstroom niet begrenst.
Sluit bij de meeste regelaars eerst de accu aan en daarna pas de zonnepanelen. De regelaar herkent dan de juiste systeemspanning voordat er PV-spanning binnenkomt. Raadpleeg altijd de handleiding van het gekozen model, want de aansluitvolgorde en vereiste beveiliging kunnen per regelaar verschillen.
Plaats de regelaar droog, goed geventileerd en buiten direct zonlicht. Vermogenselektronica produceert warmte. In een afgesloten kast naast een warme omvormer kan een regelaar zijn laadstroom terugregelen. Gebruik degelijke kabelschoenen, trekontlasting en correcte polariteit. Een kleine aansluitfout kan een kostbare regelaar direct beschadigen.
De keuze die bij uw systeem past
Kies PWM als u een klein 12V-systeem bouwt met een passend nominaal 12V-paneel, korte kabels en een beperkt budget. Kies MPPT als u de opbrengst serieus wilt benutten, hogere paneelspanningen wilt toepassen, weinig montageoppervlak hebt of uw systeem later wilt uitbreiden. Voor veel mobiele en off-grid systemen is MPPT daarom de investering die het meest toekomstvast uitpakt.
Wie de paneelspanning, accuspanning, kabeltrajecten en laadstroom vooraf op elkaar afstemt, voorkomt dat een goed zonnepaneelveld wordt afgeremd door één verkeerde component. Bij Hetech is de meest bruikbare keuze meestal niet de zwaarste regelaar, maar de regelaar die technisch klopt met de rest van uw systeem.