Wat is een MPPT?

Een MPPT is een apparaat die de koppeling vormt tussen zonnepanelen en de accu en zorgt dat de accu op de juiste manier wordt geladen.

Wat betekent de afkorting MPPT?

Voordat de MPPT bestond, werden de zonnepanelen via een PWM zonnepaneellaadregelaar op een accu aangesloten, maar die was niet heel erg efficiënt, een deel van de energie die het zonnepaneel kon leveren bleef onbenut.

De MPPT zonnepaneellaadregelaar is heel erg efficiënt (tot circa 98%) en wel in staat om al het beschikbare vermogen uit het zonnepaneel te halen. Hierdoor wordt de accu sneller geladen of heb je minder zonnepanelen nodig voor het laden van de accu.

De afkorting MPPT staat voor Maximum Power Point Tracker. De MPPT is feitelijk niet een apparaat maar een techniek, een methode, die zorgt dat bij ieder nivo van zoninstraling op de zonnepanelen, het maximale vermogen er uit gehaald wordt. De manier hoe de MPPT de energie uit het zonnepaneel haalt (bij welke spanning en welke stroom) varieert zodra de zon intenser of zwakker straalt. Constant zoekt de MPPT naar het "maximum vermogenspunt" de meest optimale combinatie van spanning en stroom.

Ter informatie, alle moderne zonnepaneelinverters (zonnepaneelomvormers) in woningen, zijn ook voorzien van een MPPT techniek. Het verschil met de hier besproken MPPT is dat de zonnepaneelinverter de gelijkspanning van de zonnepanelen omzet in 230 Volt wisselspanning. De hier besproken MPPT zet de hoge gelijkspanning om in een lagere gelijkspanning spanning die geschikt is voor het laden van een accu.

Maar de zonnepaneelomvormers in woningen noemen we geen MPPT's. Bij energie opslagsystemen (EOS) die gebruik maken van zonnepanelen – die rechtstreeks gekoppeld zijn aan de accu – wordt een MPPT zonnepaneellaadregelaar gebruikt, maar dat is wel een erg lange naam, daardoor wordt deze kortweg MPPT genoemd. Soms wordt de Engelse term Solar Charge Controller (SCC) gebruikt, maar dat is dus het zelfde als een MPPT.

Waarom is een zonnepaneellaadregelaar of MPPT noodzakelijk?

Een enkel zonnepaneel levert circa 18, 30 of 36 Volt (bij een zonnepaneel met respectievelijk 36, 60 of 72 cellen). Als je twee, drie of meer zonnepanelen in serie schakelt (plus en min met elkaar doorverbindt) dan zal de spanning verdubbelen, verdrievoudigen etc. Dus wordt de spanning bij twee panelen 36, 60 of 72 Volt en bij drie zonnepanelen 54, 90 en 108 Volt, et cetera.

Als je met een zonnepaneel een accu wil opladen van bijvoorbeeld 12 Volt, dan is de spanning van het zonnepaneel veel te hoog en dat zou de accu kunnen beschadigen^[1].

Een zonnepaneellaadregelaar zal de hoge spanning van het zonnepaneel omzetten naar een lagere spanning die wel geschikt is voor het laden van de accu.

Daarnaast zorgt de MPPT dat de accu op de juiste manier geladen wordt. Want ieder type accu moet op een andere manier geladen worden, en het laden bestaat uit diverse fases zoals bulk-, absorption- en float-fases en die hebben ieder hun specifieke spanningen en stromen nodig. Dat regelt dus het "laadregelaar" gedeelte van de MPPT. Vandaar dat dit voluit een MPPT-zonnepaneel-laadregelaar wordt genoemd.

Laat het heel duidelijk zijn, sluit je een zonnepaneel rechtstreeks aan op een accu, dus zonder zonnepaneellaadregelaar, dan kan je binnen de kortste tijd de accu naar de milieustraat brengen, of als het een beetje tegen zit, zal deze gaan gassen, in brand vliegen of zal met een spectaculaire ontploffing een einde komen en de relatie die je met je accu was aangegaan heel snel ten einde komen. Een accu laden met een zonnepaneel vereist altijd een zonnepaneellaadregelaar (PWM dan wel MPPT).

Wat voor typen MPPT's zijn er?

Een MPPT zonnepaneellaadregelaar is in drie uitvoeringen te koop.

• MPPT zonder load aansluiting
• MPPT mét load aansluiting
• MPPT geïntegreerd in een inverter/charger, ook wel All In One (AIO) genoemd

MPPT zonder load aansluiting

De meest gangbare / verkochte MPPT heeft twee (hoofd) aansluitingen, één voor de zonnepanelen (gemarkeerd: PV) en één voor de accu (gemarkeerd: BATT of BATTERY).

Dit type MPPT wordt veel gebruikt in combinatie met (een bestaande) inverter/charger.

Mogelijk werd de accu reeds geladen via een AC-gekoppelde zonnepaneelinverter (die dus op 230 Volt aangesloten is) maar deze laadmethode is minder efficiënt dan de zonnepanelen via een MPPT rechtstreeks op de accu aan te sluiten. De keten zonnepaneel (gelijkspanning) – AC gekoppelde zonnepaneelinverter – 230 Volt wisselspanning – 230 Volt acculader (die wisselspanning weer converteert naar gelijkspanning) – accu kent twee conversies van spanning (verlies circa 10%) terwijl de keten zonnepaneel – MPPT – accu (alles blijft gelijkspanning) maar één conversie kent en daarom efficiënter werkt (verlies circa 2-3%). Daarom wordt soms gekozen om de bestaande zonnepaneelinverter te vervangen door een MPPT.

Ook wordt de MPPT gebruikt bij een EOS waarbij meerdere zonnepaneelstrings gebruikt worden die diverse oriëntaties hebben (bijvoorbeeld Oost en West). Voor iedere oriëntatie is een aparte MPPT noodzakelijk. Deze MPPT's worden in ieder geval gebruikt bij energie opslagsystemen met een "aanzienlijke" accucapaciteit én als de energie die onttrokken wordt uit de accu via een inverter verloopt. Dus de apparaten met 230 Volt wisselspanning worden gevoed.

Mochten gebruiksapparaten direct op de accu gekoppeld zijn (dus met gelijkspanning) dan moet gezorgd worden dat de accu niet diepontladen wordt met een accubeschermer (zie later) of kan overwogen worden om een MPPT mét load aansluiting te gebruiken.

MPPT's zijn soms uitgevoerd met MC4 connectors voor het aansluiten van de zonnepanelen, de werking is gelijk aan met normale terminal/schroefaansluitingen. Omdat de MC4 connector een beperkte stroom kan doorvoeren zijn op sommige MPPT's twee of zelfs drie sets MC4 connectors aangebracht.

MPPT mét load aansluiting

Wordt de MPPT gebruikt in een relatief klein EOS systeem, zoals in een camper, tuinhuisje of kleine vakantiewoning, dus met een relatief kleine accu, én de gebruiksapparaten zoals lampen, koelkast (op 12 Volt) of een waterpomp (op 12 Volt) rechtstreeks vanuit de accu gevoed worden, dan is heeft deze MPPT met load aansluiting de voorkeur.

Op die loadaansluiting worden de gebruiksapparaten aangesloten, die de accu dus ontladen. Neem bijvoorbeeld een lamp. Mocht je die lamp vergeten uit te zetten, dan zou de accu totaal ontladen kunnen worden, en dat zou de accu defect maken.

De load aansluiting houdt echter de accuspanning in de gaten tijdens het ontladen. Mocht de accuspanning onder een bepaalde drempelwaarde dalen, die gezien wordt als "accu is haast leeg", dan wordt de load aansluiting automatisch ontkoppeld van de accu (en gaat de lamp dus automatisch uit). De lamp (in dit voorbeeld) kan daardoor niet meer de accu compleet leegtrekken (waardoor de accu defect raakt). De loadaansluiting heeft dus een "accubeschermingsfunctie".

Zou je in niet gekozen hebben voor een MPPT met loadaansluiting, dan moet je de gebruiksapparaten (de "loads") via een accubeschermer op de accu aansluiten (zoals de Victron smart battery protect). Die accubeschermer doet hetzelfde als hiervoor beschreven, en ontkoppelt de apparaten van de accu zodra de accuspanning te laag wordt.

MPPT geïntegreerd in een inverter/charger

We schrijven dit voor de volledigheid. Soms wordt een MPPT gecombineerd met een inverter/charger. In één behuizing zit dan de inverter/charger én de MPPT. Dit zorgt voor minder complexe bedrading.

Zo'n systeem wordt ook wel een all-in-one genoemd (AIO). Voor een complete EOS hoef je alleen nog de zonnepanelen, de accu en de 230 Volt aan te sluiten (en zekeringen).

Voorbeelden zijn de Victron EasySolar en de Victron Multi-RS Solar en Victron Inverter RS Smart Solar.

De kenmerken van een MPPT

Een MPPT heeft de volgende kenmerken:

• maximale accuspanning
• zonnepaneel opstartspanning
• maximale zonnepaneelspanning
• maximaal zonnepaneelvermogen (Wp)
• maximale laadstroom
• welke type accu's ondersteund worden
• wel of geen bluetooth

Accuspanning

Veel, maar niet alle, MPPT's kunnen werken met 12, 24 en 48 Volt accu's. De MPPT stelt zich (tijdens het eerste moment van aansluiten) automatisch in op de spanning van de accu die je aansluit. Wil je later de MPPT gebruiken op een andere accuspanning dan moet je dit handmatig instellen of een bepaalde procedure volgen.

Zonnepaneelspanning

Van iedere MPPT is in de datasheet te vinden tot welke maximale zonnepaneelspanning deze gebruikt kan worden. Zo kan, als voorbeeld, een Victron MPPT 150/35 een spanning van maximaal 150 Volt verdragen op de PV ingang. Zou je die spanning overschrijden, en dat geldt voor alle MPPT's van alle merken, dan raakt de MPPT defect. Het is dus een keiharde grens die je moet respecteren.

Opstartspanning

Wanneer een nieuwe ochtend aanbreekt en het zonnetje zijn eerste stralen over de akkers laat schijnen, zal een zonnepaneel nog maar heel weinig elektriciteit kunnen leveren. De spanning dat het zonnepaneel dan levert is bijvoorbeeld maar 10 Volt, en daarmee zal je een 12 Volt accu niet kunnen laden.

De acculader van de MPPT zal pas gaan werken zodra de zonnepaneelspanning – een paar Volt – hoger ligt dan de accuspanning. Denk hierbij bijvoorbeeld aan 5 Volt meer dan de accuspanning. Zodra de MPPT gestart is, dan kan hij functioneren met een lager spanningsverschil, bijvoorbeeld 1 Volt.

Iedere MPPT heeft een bepaalde "opstartspanning" van de zonnepanelen nodig, en dit is accuspanningsafhankelijk. Daarom zal soms een "camper zonnepaneeltje" met 36 zonnecellen, niet gebruikt kunnen worden met een MPPT omdat de spanning van het zonnepaneel niet ver genoeg bover de accuspanning uitstijgt. Want alleen als de zon vol op de zonnepanelen schijnt haal je uit een zonnepaneel met 36 cellen een spanning van 18 Volt. Daardoor zal de MPPT niet of pas heel laat starten. In zo'n geval is een zonnepaneel met 60 of 72 cellen benodigd of twee zonnepanelen met 36 cellen in serie.

Zonnepaneelvermogen

Voor leken zal het vreemd klinken dat technisch gesproken, geen maximaal vermogen van de zonnepanelen gesteld wordt bij een MPPT. Het zijn namelijk niet de zonnepanelen die bepalen hoeveel stroom uit de zonnepanelen (dus vermogen) zal vloeien, maar hoeveel stroom van de MPPT vraagt/toelaat. De MPPT is dus de baas, de zonnepanelen "moeten niet hun vermogen kwijt", die leveren alleen als ze dat gevraagd wordt en zoveel vermogen dat door de MPPT gevraagd wordt. Het is dus de MPPT vraagt, de zonnepanelen leveren en niet andersom.

Als voorbeeld, wanneer de zonnepanelen in de felle zon liggen kan je de MPPT opdracht geven om het laden van de accu te stoppen. De zonnepanelen kúnnen dan wel stroom/vermogen leveren, maar omdat de MPPT daar niet om vraagt zullen de zonnepanelen niets leveren.

Praktisch gezien is er wel een limiet aan het zonnepaneelvermogen (dat leggen we later in een ander atikel uit), dat uitgedrukt wordt in Wp (Watt-piek), maar als je de kleine lettertjes leest zal je merken dat je een MPPT mag onderdimensioneren, of anders geschreven, de zonnepanelen mag overdimensioneren.

Laadstroom

Een MPPT heeft het doel om een accu te laden. De stroom die aan de accu geleverd kan worden zal afhankelijk zijn van het model MPPT. Als voorbeeld, een Victron MPPT 150/35 kan een maximale laadstroom leveren van 35 Ampère. Bij de Victron MPPT 250/70 is dat, hoe verzinnen ze het, maximaal 70 Ampère (en de PV spanning mag maximaal 250 Volt zijn).

Die laadstroom kan je overigens in een app beperken naar iedere gewenste waarde of je kan zelfs het laden totaal uitschakelen.

Type accu

Omdat de MPPT feitelijk een acculader is, gevoed door zonne-energie, zal je moeten instellen met hoeveel stroom de accu geladen moet worden, maar ook wat voor soort accu je gebruikt. Het laden van een AGM accu is heel anders dan een LFP accu. Welke accutypen de MPPT ondersteund is model afhankelijk.

Bluetooth

MPPT's zijn te koop in een versie zonder en mét een bluetooth. De versie met bluetooth is heel prettig omdat je via je telefoon en een app de MPPT niet alleen kan configureren, maar ook de zonnepanelen, de MPPT én de accu kan bewaken.

Zo zal de MPPT via de app inzicht geven in zaken als: hoeveel energie (kWu, soms Ah) is vandaag (of de afgelopen dagen/weken) de accu ingegaan of juist ontladen. Bij het MPPT model met loadaansluiting houdt hij ook de SoC bij, de ladingsgraad van de accu.

Bij Victron hebben de SmartSolar MPPT's bluetooth, de BlueSolar MPPT's hebben dat niet maar zijn wel met een optionele dongle met bluetooth uitbreidbaar (maar is dan duurder dan de SmartSolar).

Vermogensbeperking / de-rating

Een MPPT kent, net als inverters/chargers een de-rating.

Dat wil zeggen dat als de temperatuur hoger wordt, de MPPT het verwerkte vermogen van de zonnepanelen beperkt waardoor oververhitting voorkomen wordt én de MPPT een lang leven beschoren is (een hoge temperatuur verlaagt de levensduur aanzienlijk).

Om het heet worden van de MPPT te beperken heeft vrijwel iedere MPPT een passieve koeling in de vorm van koelribben. Zorg dat die koelribben verticaal staan waardoor de lucht makkelijk langs de koelribben kan stromen. Bij sommige MPPT modellen, vooral die modellen die zéér grote laadstromen kunnen leveren, is gebruikt gemaakt van actieve koeling (ventilatoren).