Unterschiedliche Quellen kombinieren

[Holger K. (holgerkraehe)]

Hallo zusammen

Ich suche nach einer Lösung, unterschiedliche Energiequellen optimal zu 
kombinieren.

Konkret handelt es sich um Solarzellen unetschiedlichen alters.
Diese weisen teils massiv unterschiedliche Innenwiderstände auf und 
demzufolge unterschiedliche Spannungen bei gleichen Strömen.

Mein erster Gedanke war, die Solarzellen einzeln an je einen StepUp/Down 
Converter zu hängen und diesen auf 12V regeln zu lassen und die Ausgänge 
dieser über je eine Diode zu kombinieren.

Oder wäre es eventuell Sinnvoller, die einzelnen Spannungen in jedem 
Fall auf. z.B. 24V zu regeln und mit Dioden zu kombinieren und dann 
mittels einem einzelnen StepDown auf 12V zu reglen?

Ziel ist es, aus mehreren Solarzellen unterschiedlichen Alters die 
gemeinsame Energie möglichst effizient zu kombinieren.
Ausgangsspannung des Systems sollte 12V sein.

Danke schonmal

[Roland P. (pram)]

Du benötigst für jede Solarzelle(Panel)  einen eigenen MPP Regler. 
(teuer)

Ich würde die Dinger aber einfach parallel schalten (sofern sie 
annähernd die gleiche Ausgangsspannung haben) und dann mit einen Regler 
auf 12V regeln. Von dem gesparten Geld kannst du dann noch ein Modul 
kaufen,  so dass der Wirkungsgrad bei dieser Lösung >100% ist ;-)

Gruß Roland

[Holger K. (holgerkraehe)]

Danke für deine Antwort

Ich erachte aber ein einfaches parallelschalten als nicht sehr optimal.
Was ist, wenn z.B. eine Zelle wegen Schatten, abgedunkelt ist?
Oder aber wenn man unterschiedliche Zellen bzw. Panels hat?

Wie würdet ihr ein MPP Regler aufbauen?

Mein Gedanke war:
DC/DC Converter mit einstellbarer Strombegrenzung.

Nun messe ich mit dem Mikrocontroller kontinuierlich die Spannungs des 
SolarPanels und den Strom durch den Shunt der Strombegrenzung.

Zu beginn, erhöhe ich den Strom stetig. Dabei berechne ich immer die 
Leistung aus Strom und Spannung. Sobald die Leistung abnimmt, gehe ich 
wieder ein wenig mit dem Strom zurück, und habe dadurch den MPP 
gefunden.

Wie oft sollte diese Regelung durchgeführt werden?

[Fritz (Gast)]

Holger K. schrieb:
> Ich erachte aber ein einfaches parallelschalten als nicht sehr optimal.
> Was ist, wenn z.B. eine Zelle wegen Schatten, abgedunkelt ist?

Beim parallelschalten stört das nicht, nur bei in Serie geschalteten 
Modulen geht dann der Gesamtausgangsstrom auf den Ausgangsstrom des 
beschatteten Moduls zurück.

Holger K. schrieb:
> Wie oft sollte diese Regelung durchgeführt werden?

So oft wie sich die Beschattung der Module ändern könnte?  Also ständig.

[Stefan F. (Gast)]

Ich dachte, Solarzellen nehmen bei Dunkelheit Strom auf anstatt sich 
neutral zu verhalten. Ist das falsch?

[Fritz (Gast)]

Stefan U. schrieb:
> Ich dachte, Solarzellen nehmen bei Dunkelheit Strom auf anstatt sich
> neutral zu verhalten.

Das Ersatzschaltbild einer Solarzelle ist in erster Näherung eine Diode 
mit parallelgeschalteter Stromquelle.  Wenn man etwas genauer hinschaut, 
gibt's auch noch einen Parallelwiderstand und einen Serienwiderstand: 
https://de.wikipedia.org/wiki/Solarzelle#Vereinfachtes_Ersatzschaltbild

Bei Parallelschaltung mit teilweiser Abschattung wird ein bißchen Strom 
im Parallelwiderstand der verschatteten Zelle verlorengehen - allerdings 
nicht anders als in den Parallelwiderständen der beleuchteten Zellen 
auch.  Insofern ist das kein Problem.

Bei einer Serienschaltung mit teilweiser Abschattung passiert aber 
wesentlich Gravierenderes, denn die am stärksten abgeschattete Zelle 
bestimmt den Ausgangsstrom des Gesamtmoduls.  Zudem wird (wenn die Last 
niederohmig genug ist) ihre Diode in Sperrichtung betrieben, so daß sie 
ggfs. durchbrechen kann.  Das kann dann fatal für die Zelle sein.

[Stefan F. (Gast)]

Aha, danke für die detaillierte Erklärung.