Ein einfacher Solarregler mit sehr gutem Wirkungsgrad

Sicherlich wird es fast jeden in Erstaunen versetzen, wenn er den Wirkungsgrad seines Solar-Ladereglers überprüft.

Es ist sehr einfach, einmal die Solarmodule direkt an die Batterie anschließen und den Ladestrom mit einem Amperemeter messen. Dann abklemmen, den Regler zwischenschalten und wieder den Ladestrom messen. Das Instrument sollte dabei natürlich zwischen Batterien und Laderegler geschaltet sein.

Dieses machte ich auch, mit unserem ersten gekauften Solarregler. Nach dem langen Gesicht welches ich sicher machte, entwickelte ich den hier vorgestellten einfachen, doch sehr effektiven Regler, der lange lebt und nichts verschenkt.

Er bewährte sich über Jahre auf unserer Weltumsegelung. Bei allen meinen Reglern setzte ich die gleichen Bauteile ein, um den Ersatzteilbedarf möglichst gering zu halten. Das war ein guter Vorsatz, doch unnötig, denn keiner dieser Regler ist in den vergangenen zwölf Jahren ausgefallen.

Schalbild

Stückliste:

R1 bis R9 = 0,6 Watt Metallfilm, Werte dem Schaltbild entnehmen

P1 = Potentiometer 5 K, linear

C1 = 10 uF, 25 V Tantal

C2 = 2,2 nF Keramik

D1 = 5,1 V Zener-Diode

D2 = LED grün, 5 mm

D3 = MBR1645 Schottky-Diode

IC1 = LM358

T1 = BC 337/40

T2 = RFP 30 P05 oder Vergleichstyp

3 Lötflachstecker 6,3 mm

1 Leiterplatte, selber anfertigen oder bei mir bestellen

1 Druckgussgehäuse 111 x 61 x 31,3 mm

1 Neopren LED-Fassung 5 mm

2 Stück Montagematerial für TO-220 komplett

3 Stück Kabeldurchführung 4 x 8 mm

2 Stück Distanzrollen 5 mm, für 3 mm Schrauben

2 Stück Senkkopfschrauben M3 x 15 mm

2 Stück Muttern M3

Alle Teile können bei Conrad Electronic bezogen werden.

Dieser Regler verschwendet nichts von dem kostbaren Solarstrom.

Das heißt, sobald die eingestellte Ladeschlussspannung von z.B. 14,4 Volt erreicht wird, ist die Batterie noch nicht voll geladen. Würden wir höher laden, würde die Batterie gasen und es würde nur unnötig viel Wasser verbraucht. Deshalb schaltet der Regler vom kontinuierlichen Laden auf Impulsladung um, wobei die eingestellte Ladeschlussspannung nicht überschritten wird. Diese Art des Ladens gilt als besonders batterieschonend.

Schaltungsbeschreibung

Mit dem Potentiometer P1 wird die obere Ladebegrenzung von z.B. 14,4 Volt eingestellt. Unterschreitet die Batteriespannung den Wert von 14,4 Volt nur um den geringen Bruchteil von 1/100 Volt, schaltet der IC 1a am Ausgang auf Positiv, HI. Der Transistor T1 wird durchgeschaltet und dieser schaltet den Transistor T2 um. Jetzt fließt der Solarstrom über den Transistor T2 und durch die Schottky-Diode D3 in die Batterie. Hierbei leuchtet die grüne LED D2.

Wird die obere Ladegrenze erreicht, schaltet IC1a am Ausgang auf LO, Null Volt. Transistor T1 und damit T2 werden gesperrt. Die LED D2 erlischt. Die Schottky-Diode D3 verhindert, dass die Batterie in der Nacht entladen wird und schützt den Transistor T2 vor falsch angelegter Betriebsspannung.

In der Nacht liegt der Eigenverbrauch dieses Reglers bei etwa 0,008 Ampere oder 8 mA.

Durch das fast neutrale Verhalten der Referenzdiode D1 von 5,1 Volt ist das Temperaturverhalten dieses Reglers über einen großen Bereich extrem stabil. Diese 5,1-Volt-Zenerdiode hat einen vernachlässigbaren geringen Temperaturfehler, Zenerdioden anderer Werte müssten kompensiert werden.

Die Leiterplatte und der Bestückungsplan des Ladereglers

Diese Schaltung ist in ein Druckgussgehäuse eingebaut. Der Leistungstransistor T2, sowie die Schottky-Diode D3 sind zur Wärmeableitung isoliert im Gehäuse montiert.

Die bestückte Leiterplatte des Reglers ohne Potentiometer und LED

Der fertig montierte Solarregler

Dieser Regler ist für Solaranlagen bis 15 Ampere konzipiert. Sollen größere Ströme geladen werden, muss das Druckgussgehäuse auf einen Kühlkörper geschraubt werden. Der Transistor T2 sowie die Trenndiode D3 sind gegen leistungsstärkere Typen zu tauschen.

Hier der geschlossene einsatzbereite Regler

Sollen mehrere Solarmodule parallel geschaltet werden, ist für jedes Modul eine separate Trenndiode einzusetzen. Fällt Schatten auf ein oder mehrere Module, würden diese Generatoren einen Teil der gewonnenen Leistung der anderen, nicht im Schatten liegenden, verbrauchen. Um diesen Verlust zu unterbinden, sind die zusätzlichen Dioden erforderlich.

Hier das Blockschaltbild einer solchen Anlage.

Als Trenndiode, im Blockschaltbild D1 bis D4, eignet sich sehr gut die bereits im Regler eingesetzte Schottky-Diode MBR 1645.

Lothar Jürgens, Segelyacht "Victoria" Tel.: +34 / 650 250 26, syvictoria@gmx.net www.led-victorialight.com