Welcher MPPT-Laderegler passt zu meinen Modulen?

MPP steht für „Maximum Power Point“, den Punkt maximaler Leistung. Ein Modul kann bei Leerlauf seine höchste Spannung (Voc) liefern, dann fließt aber kein Strom; bei Kurzschluss fließt der höchste Strom (Isc), dann liegt keine Spannung an. Dazwischen gibt es genau einen Arbeitspunkt, an dem Spannung mal Strom am größten ist – das ist der MPP mit den Datenblattwerten Vmp und Imp. Er wandert: Bei Kälte liegt er höher, bei Hitze niedriger, bei wenig Licht sinkt vor allem der Strom.

MPPT heißt „Maximum Power Point Tracking“, also das Nachführen dieses Punkts. Der Regler verändert laufend die Last am Modul, misst, ob mehr Leistung herauskommt, und bleibt am besten Punkt. Ein eingebauter Gleichspannungswandler setzt die gefundene Modulspannung dann auf die Ladespannung der Batterie um – wie ein elektrisches Getriebe, das hohe Spannung gegen hohen Strom tauscht. Nebenbei übernimmt er die eigentliche Ladesteuerung: Hauptladung, Absorption und Erhaltung, passend zur eingestellten Zellchemie.

Drei Angaben aus dem Datenblatt. Erstens die maximale Eingangsspannung: Die Leerlaufspannung aller Module in Reihe darf sie auch bei Kälte nie überschreiten, sonst nimmt der Regler Schaden. Zweitens der Nennstrom am Ausgang, etwa 30 A bei einem „100/30″: Mehr Ladestrom gibt der Regler nicht ab, überschüssige Modulleistung bleibt einfach ungenutzt. Drittens folgt daraus die Nennleistung je Systemspannung – derselbe 30-A-Regler lädt an 12 V mit rund 430 W, an 24 V mit rund 860 W, weil bei doppelter Spannung derselbe Strom doppelte Leistung transportiert. Genau diese drei Grenzen prüft der Rechner oben.

Der Wandler im MPPT kann Spannung nur nach unten setzen. Damit er überhaupt zu laden beginnt, braucht er am Eingang einige Volt mehr als die Ladeschlussspannung der Batterie – bei 12 V also rund 19 V, bei 24 V rund 34 V. Ein einzelnes 12-V-Modul mit 18 V Arbeitspunkt reicht an einem heißen Sommertag deshalb nicht sicher für 12 V, an 24 V nie; zwei Module in Reihe lösen das. Zu wenig Spannung heißt nicht Schaden, sondern schlicht kein Laden.

Die Spannung eines Moduls steigt, wenn es kalt wird – rund 0,3 Prozent je Grad. Ein Modul mit 41 V Leerlaufspannung bei 25 °C liefert an einem klaren Wintermorgen bei −10 °C etwa 45 V, zwei in Reihe also 90 V. Wer den Regler nur nach dem Datenblattwert bei 25 °C auswählt, kann die Eingangsgrenze im Winter überschreiten. Der Rechner setzt deshalb die kälteste zu erwartende Modultemperatur an.

Ein PWM-Regler zieht die Modulspannung einfach auf Batteriespannung herunter und verschenkt den Spannungsüberschuss – das funktioniert nur mit Modulen, die zur Batterie passen (36 Zellen an 12 V). Ein MPPT nutzt den Überschuss als zusätzlichen Ladestrom, erlaubt Module mit höherer Spannung und Reihenschaltung und liefert vor allem bei Kälte, in der Übergangszeit und bei längeren Leitungen mehr Ertrag. Bei kleinen 12-V-Anlagen mit passendem Modul ist PWM eine günstige Lösung, ab mittleren Leistungen oder Hausmodulen führt kein Weg am MPPT vorbei.