Spannungsregler für Solaranlagen selber bauen [Anleitung]

Eine Bauanleitung für Fortgeschrittene
(Grundlagenkenntnisse erforderlich!)

Zuvor muss klargestellt werden: Diese Aufbauanleitung um die Spannung zwischen Solarpanelen und dem Wechselrichter oder einer Solarbank (Speicher) anzupassen wurde nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Wir können allerdings nicht garantieren, dass sie fehlerfrei ist. Anker-Blog und der Autor übernehmen keine Haftung bei Schäden an Mensch und Material, die durch Aufbau, Montage und/oder Nutzung des Bauteils entstanden sind. Desweiteren erhebt diese Anleitung nicht den Anspruch auf Vollständigkeit, vor allem nicht im Bezug auf VDE Richtlinien oder DIN-Vorgaben. Sie versteht sich als Anregung und Diskussionsgrundlage. Die Nutzung dieser Anleitung erfolgt auf eigene Gefahr. Ihr müsst euch darüber im Klaren sein, dass immer etwas schief gehen kann. Solltet ihr das nicht wollen oder kennt ihr euch gar nicht damit aus, dann lasst bitte die Finger von unserer Bauanleitung.

Worum geht es?

Immer wieder steht man vor dem Problem: Passen meine Panele von den Leistungsdaten zu meinem Wechselrichter oder Energiespeicher? Würden wir eine Statistik führen, so ist das die meistgestellte Frage im Blog und in der FB-Gruppe. Demzufolge ist das auch die von uns am meisten abgegebene Antwort:

Wichtig ist einzig und alleine die Spannung des Panels bei offenem Stromkreis Voc (Volt in open circuit).

Leider sind da viele Geräte sehr sensibel. Schon wenn das Panel wenige Volt über dem Wert liegt, der bei der Powerstation als maximale Eingangsspannung angegeben wird, schalten viele Geräte den Eingang ab. Ist die Spannung wesentlich höher, wird das Gerät sogar beschädigt.

Ein ganz klein wenig Mathematik

Oftmals werden die Fragen wie folgt formuliert: „Mein Panel hat 400 Watt. Kann ich das an meine xyz anschließen?“. Diese Frage kann man nicht beantworten, denn sie enthält zwei Unbekannte. Nämlich die Spannung von Panel und die zulässige Höchstspannung vom Gerät xyz. Bei den Panelen sind nicht immer alle Daten bekannt, es reicht aber, wenn wir den maximalen Strom in Ampére kennen, denn Volt x Ampére = Watt. Man muss also die Watt-Angabe nur durch die Ampére teilen.

Sind zum Beispiel als maximaler Strom 10 Ampére bei 400 Watt angegeben, so liegt Voc bei 400/10 = 40 Volt. Schaltet ihr mehrere Panele in Reihe, so addieren sich die Spannungen sogar noch. So einfach ist das. Jetzt stellt sich aber heraus, dass xyz (in diesem Beispiel) nur maximal 28 Volt verarbeiten kann. Wir müssen also die Spannung reduzieren, möglichst ohne größere Verluste beim Strom. Hier hilft nur ein Festspannungsregler.

Beispiele für die Notwendigkeit eines Spannungsreglers

Der Markt bietet unterschiedliche Spannungsregler an. Meistens jedoch für den Spielzeug- oder Computerbereich. Diese Regler halten nur geringe Ströme aus und würden in unserem Fall sofort durchbrennen. Es gibt aber auch Regler für hohe Ströme. Diese sind natürlich in ihrer Baugröße voluminöser. Das liegt zum großen Teil am Kühlkörper, der zwingend notwendig ist. Dadurch wird dem erfahrenen Bastler natürlich auch sofort klar, dass es Verluste geben wird. Denn ein kleiner Teil der elektrischen Energie wird in Wärme umgesetzt. Das müssen wir aber in Kauf nehmen.

Das ist die von mir angestrebte Lösung

Hier kommt also unsere DIY-Spannungsregler Bauanleitung ins Spiel.

Die Bauteile von „Vin“ bis „Vout“ werde ich in einem Gehäuse unterbringen. „Vin“ und „Vout“ sind kleine digitale Spannungsanzeigen (Voltmeter) die ich nur zur Kontrolle einbauen werde. Sie sind nicht zwingend notwendig und können auch weggelassen werden. Eine Stückliste findet ihr am Ende des Artikels.

Der Spannungsregler ist fest eingestellt, man kann die Ausgangsspannung nicht verändern. Typische Eingangsspannungen sind 28V oder auch 60V. In meinem Beispiel verträgt das Endgerät maximal 28V, also habe ich einen Regler eingebaut, der maximal 24 Volt liefert.

Es gibt sicherlich mehrere Möglichkeiten einen solchen Regler zu bauen, ich habe mir dazu folgende Bauteile besorgt:

Unten habe ich eine Stückliste aufgeführt, wobei ihr natürlich nicht an diese Quellen gebunden seid.

Was brauche ich alles für den Bau eines Spannungsreglers? – Stückliste:

Stück	Bezeichnung	Beispiel
1	Spannungsregler 0-60V, 20A	Amazon*
2	Voltmeter digital (optional)	Amazon*
4	MC4 Stecker, 2 Paare m/f	Amazon*
1	XT60 Buchse	Amazon*
1	Elektronikgehäuse (oder selbst drucken. Mein Gehäuse auf den Fotos wurde mit dem Ankermake M5 gedruckt)	Amazon*
1	Dichtkitt (optional)	Amazon*

Die interne Verschaltung ist denkbar einfach: Die Eingänge einfach alle miteinander verbinden, wobei natürlich unbedingt auf Plus und Minus zu achten ist. Das gleiche gilt für den Ausgang.

Bild: Es sieht verwirrender aus als es ist.

In dieser Skizze kann man erkennen wie ich die Kabel miteinander verbunden habe. Beachtet die Kabelfarben und die Polung.

Den Spannungsregler selbst habe ich mit ein paar Tropfen Heißkleber fixiert. Mag ich eigentlich nicht so gerne, wollte aber das Gehäuse nicht anbohren.

Fertig. Der Regler gibt nun maximal 24 Volt aus. Bei niederigeren Spannungen am Eingang natürlich auch weniger.

Passt aber bitte auf! Mit elektrischem Strom ist nicht zu spaßen und die Ströme sind durchaus sehr hoch.
Beachtet auch, dass diese Schaltung für maximal 20A ausgelegt ist!
Fragen und Anregungen gerne hier in den Kommentaren.