Hva er en MPPT-regulator og hvordan fungerer de?
For å optimalisere energien fra solceller er det viktig å forstå hvordan en MPPT-regulator fungerer. Med utgangspunkt i grunnleggende lære om elektrisitet, forklarer vi først begrepene volt, ampere og watt, samt hvordan de forholder seg til hverandre. Deretter sammenligner vi hvordan en klassisk PWM-regulator skiller seg fra en MPPT-regulator når det gjelder å maksimere solcellenes effektivitet. Med teoretiske eksempler viser vi hvordan en MPPT-regulator kan omdanne overspenning til strøm, noe som fører til betydelig høyere energiutbytte og dermed mer effektiv lading av batterier.
Hva er Volt (V)?
Begrepet volt bruker vi blant annet når vi forklarer hvor mye potensial en solcelle har, det vil si hvor mye elektrisk spenning den kan generere eller hvor stort spenningstrykk solcellen kan forsyne batteriet med. Volt beskriver prosessen med å skape en strøm av elektroner. Man kan sammenligne volt med tilførsel av vann i et vannsystem.
Hva Ampere (A)?
Amperestyrken definerer hvor mange elektroner som flyter gjennom en kabel i løpet av en viss tid og måler elektrisk strøm. Hvis vi bruker sammenligningen med vannkranen igjen, er ampere hastigheten med hvilken vannet strømmer gjennom rørene.
Hva er (W)?
Watt angir den elektriske effekten vi får ut fra mengden volt og ampere. For å regne ut hvor mye watt vi får ut av et system multipliserer vi spenningen (volt) med strømmen (ampere), V * A = W.
Energiutvinning med MPPT- kontra PWM-regulatorer - en sammenligning
Solcelle - Spectra Perc
For å gjøre sammenligningen forståelig tar vi hjelp av vår bestselgende solcelle Spectra Perc S110 fra Marlec. Denne kan maksimalt generere 18,3 V og har en kapasitet på 6,01 A, som bildet på spesifikasjonen viser. For å avgjøre hvor mye effekt, altså watt, vi kan få ut av solcellen bruker vi formelen volt x ampere = watt
6,01 A * 18,3 V = 110 W.
PWM-regulator
En klassisk PWM-regulator (Pulse Width Modulation) regulerer ned spenningstrykket til et 12-voltsystem uten å ta hensyn til hvor mange volt som faktisk kommer inn. Bildet viser spesifikasjonene for en slik og som vi ser lader regulatoren med maksimalt 13,9 V. Alt over 13,9 V ”kapper” regulatoren bort. Hvis vi da regner på samme måte som tidligere får vi vite at vi vil få ut 83,53 W fra solcellen med en PWM-regulator.
6,01 A * 13,9 V = 83,53 W
MPPT-regulator
En MPPT-regulator (Maximum Power Point Tracking) omformer, i motsetning til en PWM-regulator, det overskytende spenningstrykket til ampere for å utnytte så mye strøm som mulig fra solcellen. For å beregne hvor mye effekt vi kan bruke tar vi volt fra solcellen delt på volt fra MPPT-regulatoren.
18,3 V / 13,8 V = 1,32
Deretter multipliserer vi amperen i solcellens spesifikasjon med 1,32 for å få vår nye strøm
1,32 - 6,01 A * 1,32 = 7,93 A
Nå kan vi finne ut hvor mye effekt vi kan bruke:
7,93 A * 13,8 V = 109,4 W
Dette betyr at ved å velge en MPPT-regulator i stedet for en PWM-regulator får vi 1,92 A mer å bruke noe som innebærer at vi under optimale forhold kan utnytte hele solcellens effekt.
Sammendrag viser beregninger at en MPPT-regulator kan generere 109,4 W fra solcellen Spectra Perc S110, sammenlignet med 83,53 W med en PWM-regulator. Dette innebærer en effektøkning på cirka 30,97 % med MPPT-teknologi. Selv om disse tallene er basert på optimale forhold, må man i praksis ta hensyn til tap som forårsakes av værforhold, kablenes kvalitet og lengde, samt andre eksterne faktorer.