Mikä on MPPT-säädin ja miten se toimii?
Optimoidakseen aurinkopaneelien energiantuoton on tärkeää ymmärtää, miten MPPT-säädin toimii. Lähtökohtana perustavanlaatuinen sähköoppi, selitämme ensin käsitteet voltti, ampeeri ja watti sekä niiden väliset suhteet. Sitten vertaamme kuinka perinteinen PWM-säädin eroaa MPPT-säätimestä aurinkopaneelien tehokkuuden maksimoimisessa. Teoreettisten esimerkkien avulla näytämme, kuinka MPPT-säädin voi muuntaa ylimääräistä jännitettä virraksi, mikä johtaa huomattavasti korkeampaan energiantuotantoon ja siten tehokkaampaan akkujen lataamiseen.
Mitä ovat Voltti (V), Ampeeri (A) ja Watti (W)?
Voltti (V)
Käytämme voltti-käsitettä muun muassa, kun selitämme aurinkopaneelin potentiaalia, eli kuinka paljon sähköjännitettä se voi tuottaa tai kuinka suuren jännitepaineen aurinkopaneeli voi tarjota akullesi. Voltti kuvaa prosessia, jossa synnytetään elektronivirta. Voimme verrata volttia vesijärjestelmän virtaukseen.
Ampeeri (A)
Ampeerimäärä määrittelee, kuinka monta elektronia virtaa kaapelin läpi tietyssä ajassa ja mittaa sähkövirtaa. Jos käytämme uudelleen vertailua hanaan, ampeeri on nopeus, jolla vesi virtaa putkien läpi.
Watti (W)
Watti ilmoittaa sähkötehon, jonka saamme tietystä määrästä volttia ja ampeeria. Lasketaan järjestelmän tuottama watin määrä kertomalla jännite (voltti) virralla (ampeeri), V * A = W.
Energiantuotto MPPT- ja PWM-säätimillä - vertailu
Aurinkopaneeli - Spectra Perc
Tehdäksemme vertailusta ymmärrettävän, käytämme apuna suosituimman aurinkopaneelimme Spectra Perc S110:nen Marlecilta. Tämä voi parhaimmillaan tuottaa 18,3 V ja sillä on 6,01 A kapasiteetti, kuten spesifikaatiokuvassa näkyy. Määrittääksemme, kuinka paljon tehoa, eli wattia, voimme saada aurinkopaneelista, käytämme kaavaa voltti x ampeeri = watti
6,01 A * 18,3 V = 110 W.
PWM-säädin
Klassinen PWM-säädin (Pulse Width Modulation) säätelee jännitepainetta 12-volttiselle järjestelmälle ottamatta huomioon, kuinka paljon volttia todellisuudessa tulee sisään. Kuvassa näkyvät juuri tällaisen säätimen tekniset tiedot ja kuten näemme, säädin lataa maksimissaan 13,9 V. Kaikki yli 13,9 V jännitteet "leikataan" pois säätimen toimesta. Jos laskemme samalla tavalla kuin aiemmin, saamme selville, että aurinkopaneelista saadaan ulos 83,53 W PWM-säätimellä.
6,01 A * 13,9 V = 83,53 W
MPPT-säädin
MPPT-säädin (Maximum Power Point Tracking) muuntaa, toisin kuin PWM-säädin, ylimääräisen jännitepaineen ampeereiksi saadakseen mahdollisimman paljon virtaa aurinkopaneelista. Laskettaessa, kuinka paljon tehoa voidaan käyttää hyväksi, jaetaan aurinkopaneelin volttimäärä MPPT-säätimen volttimäärällä.
18,3 V / 13,8 V = 1,32
Sen jälkeen kerrotaan aurinkopaneelin spesifikaatioiden ampeerimäärä 1,32:lla saadaksemme uuden virran.
1,32 - 6,01 A * 1,32 = 7,93 A
Nyt voimme selvittää, kuinka paljon tehoa voidaan käyttää:
7,93 A * 13,8 V = 109,4 W
Tämä tarkoittaa, että valitsemalla MPPT-säätimen PWM-säätimen sijaan saamme käyttöön 1,92 A enemmän virtaa, mikä tarkoittaa, että optimaalisissa olosuhteissa voimme käyttää koko aurinkopaneelin tehon.
Yhteenvetona laskelmat osoittavat, että MPPT-säädin voi tuottaa 109,4 W Spectra Perc S110 -aurinkopaneelista, verrattuna 83,53 W PWM-säätimellä. Tämä tarkoittaa noin 30,97 % tehonlisäystä MPPT-teknologialla. Vaikka nämä luvut perustuvat optimaalisiin olosuhteisiin, on käytännössä otettava huomioon sääolosuhteiden, kaapeleiden laadun ja pituuden sekä muiden ulkoisten tekijöiden aiheuttamat tappiot.