Hier ein paar Hinweise zum Laden von NiMH-Akkus
an Solarmodulen aus Bastelerfahrung:
:
(1)
Ladehinweise für Einzelzellüberwachung:
- Ladeschluss pro Zelle bei etwa 1,38 V bis
1,39 V möglichst einhalten.
- Begrenzung des Ladestroms auf "C/20" oder
kleiner, im einem Beispiel mit 2000 mAh-Akku:
2000 mAh / 20 h = 100 mA
(Dann ist es nicht so schlimm, wenn man beim
Überwachen des Ladevorgangs mal etwa einen Tag
zu spät die Ladeschlussspannung misst und zu
spät beendet.)
- Für Messen der Akku-Spannung den Akku immer vom
Solarmodul trennen.
- Einige hundert Zyklen sind mit dem
beschriebenen Ladeverfahren wirklich erreichbar,
bevor der Akku seinen Dienst versagt.
:
(2)
Entladehinweise:
- Einhalten des Entladeschlusses bei Erreichen von
1,22 V pro Zelle.
- Zum Messen der Akkuspannung am besten den Akku
vom Verbraucher trennen.
:
(3)
Wartungshinweise:
- Möglichst bei etwa jedem zehnten Entladevorgang
wirklich bis auf 1,22 V runter entladen, bevor
wieder mit dem Strom aus der Sonne geladen
wird, sonst wird die verfügbare Akkuspannung bei
Volladung allmählich etwas kleiner, allerdings
ohne Kapazitätsverlust des NiMH-Akkus.
- Wenn man diese Wartung manchmal versäumt:
Nicht schlimm; bei Nachholen der Wartung
verbessert sich die Spannung auch wieder nach
oben. Der Spannungsverlust durch Versäumen der
Wartung ist in der Praxis meist auch zu
ertragen.
:
(4)
Dimensionierungshinweise für das Solarmodul:
- Leerlaufspannung mindestens so groß
wie die doppelte Akkuspannung bei Ladeschluss
(Überwachung der Ladeschlussspannung wie in
Punkt (1) vorausgesetzt).
- Kurzschlussstrom bei voller Einstrahlung
mindestens "C/20".
- Überdimensionierung des Modulstroms ist OK,
dann unbedingt mit einem Vorwiderstand, besser
mit einer sorgfältig dimensionierten Glühlampe
(in Reihe) den Strom begrenzen. Bringt besseren
Ertrag bei schlechter Sonneneinstrahlung.
- Überdimensionierung der Leerlaufspannung bei
voller EInstrahlung ist OK, gehe aber wegen
Stromschlaggefahr nie über 48 Volt. Bringt
besseren Ertrag bei schlechter
Sonneneinstrahlung.
:
(5)
Schaltungshinweise:
- In Reihe schalten: Akku, Strombegrenzungs-
Glühlampe oder -Widerstand, Rückstrom-
Sperrdiode, Solarmodul
- Rückstrom-Sperrdiode verhindert Entladen des
Akkus bei Dunkelheit
- Reihenschaltung von Akkuzellen ist OK, wenn
* Zellen kaum Exemplarstreuungen aufweisen
(sehr gute Erfahrungen mit Eneloop-NiMH-
Zellen gemacht). Zur Not reicht dann
Überwachung der Spannung der ganzen Reihe
aus (Schlussspannung immer mit der Anzahl
der Zellen multiplizieren).
* Am besten anschließend die Zellen für etwa
einen Tag lang parallel schalten, um die
Ladezustände auszugleichen
:
(6)
Hinweis für erste Schritte zum Aufbau eines
Ladereglers:
- Der Spannungsregler-Schaltkreis LM317 ist
durchaus auch bei dem begrenzten Ladestrom
verwendbar, Details gemäß Datenblatt,
Schaltung ist recht unkompliziert.
- Ausgangsspannung mit den angeschalteten
Widerständen auf die 1,38 V bis 1,39 V pro
Akku-Zelle begrenzen
- Strombegrenzung kann mit Strombegrenzungs-
Glühlampe oder -Vorwiderstand auf "C/2"
eingestellt werden
- Zusätzlichen Spannungsverlust von 2 V über
dem Regler einkalkulieren
- Kleiner Nachteil dieser erst mal für einen
Anfänger leicht erstellbaren Reglerlösung:
Bei Dunkelheit entlädt sich der Akku mit
etwa 6 mA; na ja, in der Praxis kann man
damit noch leben; am besten über Nacht
den Akku vom Reglerausgang abtrennen.
:
Das beschriebene Ladeverfahren mit Ladeschluss-
Spannungsüberwachung für NiMH-Akkus ist etwas
unüblich, weil auf die üblicherweise genutzte
Schnellademöglichkeit mittels Erkennen des
Erreichens des Plateaus der Ladespannung bei
Konstantstromladung verzichtet wird, hat sich
in der Praxis aber recht gut bewährt, gerade
für Laden an Solarzellen, wo kein konstanter
Ladestrom geliefert werden kann. Das Verwenden
der Ladeschlussspannung als Kriterium ist schon
OK, auch bei NiMH-Akkus, obwohl selten
beschrieben. Genau genommen nimmt man dabei in
Kauf, dass der Akkus nicht ganz voll geladen
wird, das ist jedoch der Zyklenfestigkeit sehr
zuträglich. Verpasst man die Ladeschlussspannung
einmal und der Ladestrom ist ausreichend klein
(maximal "C/20", dann erzeugt der Akku zwar
Wasserstoff-Gas, verliert also erst mal Wasser,
der Wasserstoff wird aber bei alledem immerhin
zu einem großen Teil wieder zu Wasser in der
gasdichten Zelle rekombiniert, wenn der Ladestrom
begrenzt ist, wie beschrieben. Diesen Vorgang
sollte man nur als Ausnahmebetrieb akzeptieren
(wenn man Abschalten des Ladens mal vergisst) und
spätestens möglichst immer bei Erreichen der
Ladeschlusspannung das Laden beenden. Der Akku
dankt es mit hoher erreichbarer Zyklenzahl.
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