А вот ежели слон против кита, то кто кого сборет?

Великая битва Слона с Китом возникает каждый раз, когда сталкиваются две принципиально разные «философские концепции», каждая из которых сама по себе очень интересна, и имеет полное право на существование и развитие :)

В этот раз я решил экспериментально сравнить эффективность «KISS-принципа» (Keep It Simple, Stupid — в переводе «делай проще, дурак» :) и «MPPT-алгоритма» (Maximum Power Point Tracking — отслеживание точки максимальной мощности). Назовем первое Слоном, а второе — Китом :)

Суть эксперимента — на практике проверить, есть ли какое-либо реальное/существенное преимущество у MPPT контроллера заряда перед простым диодом Шоттки (используется для предотвращения обратной утечки) в маломощных «туристских солнечных электростанциях». Надо отметить, что вообще-то, MPPT-контроллеры в солнечной энергетике являются классической «священной коровой» — т.е. все прекрасно наслышаны о том, что это очень хорошо и правильно :) Правда, цифры «полезности» технологии MPPT у всех разные — «оптимисты» пишут про 25-30% мощности, «пессимисты» — про 5-10%, ну а «маркетологи» — так и про все 146%, как водится :)))

Ну что ж, будем разбираться… Только сразу две очень важных оговорки:

1. Если на «промышленных» солнечных станциях несколько дополнительных процентов мощности заметно сразу же, то на «мобильных электростанциях» это все находится в пределах точности измерений, и на первый план легко могут вылезти совсем другие факторы — например, из двух рядом лежащих солнечных батарей какая-то одна случайно чуть удачнее ориентирована на солнце, либо же на одну пришлось чуть больше тени от какого-нибудь деревца… Иными словами, различие должно быть очень значимым и многократно повторяемым, чтобы с уверенностью говорить о чьем-либо превосходстве!

2. Экспериментировать мне пришлось с РАЗНЫМИ солнечными батареями, поскольку требовались разные рабочие напряжения батарей для оптимально согласованного режима в обоих случаях. Это были батареи ПРИМЕРНО одинаковой номинальной мощности, но сделанные из кристаллов разных типов, и с разной «нарезкой» этих кристаллов (а также с разной технологией герметизации — в одном случае, ПЭТ-ламинация, в другом — заливка компаундом). Так что, с «научной» точки зрения, эксперимент совсем НЕ «чистый» — хотя, с «познавательной» — вполне адекватный и занимательный :)

Условия эксперимента

Я взял два совершенно идентичных аккумулятора (сборка из 3-х последовательно соединенных панасониковских 18650 Li-Ion 3100мАч, снабженных платой защиты и балансировки). Каждый из аккумуляторов предварительно был полностью разряжен до срабатывания защиты током в 1А.

Потом, в течение нескольких часов, оба аккумулятора заряжались «рядышком на грядке», после чего я их вновь полностью разряжал, с замером накопленной энергии. Эксперимент повторялся дважды, в разное время суток (и в разные дни). Разница заключалась только в солнечных батареях и «контроллерах» заряда…

Слон

Контроллер заряда — а никакой! :) Просто 3-амперный диод Шоттки (с падением напряжения, насколько я помню, 0.4В). Вся надежда только на плату защиты аккумулятора :) Ну и на то, что конкретная солнечная батарея никогда не выдаст слишком уж большой ток (а она реально и не сможет дать больше 1А :)

Солнечная батарея — четыре «на скорую руку» спаянных санпаверских панельки с декларированной мощностью примерно 14Вт. Реальная мощность должна быть довольно близка к этому, но все же чуть поменьше, поскольку 14Вт — это совокупная мощность 4-х НЕРАЗРЕЗАННЫХ таких кристаллов :)

Напряжение холостого хода на этой батарее где-то 14-15В, а рабочее напряжение MPP для этих кристаллов, если не изменяет память, должно быть примерно 0.53*24 = 12.72В. Т.е. можно заметить, что данная батарея, по своим параметрам, фактически ИДЕАЛЬНО согласована с этой моей аккумуляторной сборкой :)

Кит

Контроллер заряда — многократно мною испытанный, 2-амперный понижающий импульсный, с MPPT в районе 18В, на базе «продвинутого» чипа CN3722.

Солнечная батарея — опять же, многократно испытанная параллельная сборка из «недорогих кетайцев» с декларированной мощностью 16Вт и рабочим напряжением 18В. Насчет мощности, думаю, надо сделать некоторую скидку на «кетайские ватты», но в целом, все оно довольно близко…

Короче, в сухом остатке: мощность солнечной батареи у Слона и Кита ПРИМЕРНО одинакова! Если какие-то различия там и есть, например, в разных световых условиях, то совсем не значительные. Про разницу в весе, площади и цене я пока ничего не говорю :)

Выглядело это примерно так:

А вот крупным планом — слева Слон, справа Кит:

А погода была на момент испытаний такая вот (с облачностью, но и с солнцем тоже):

Результаты замеров

Тест 1:

Старт: 15.20, финиш: 19.30.
Слон: 6.16 ВтЧ, Кит: 6 ВтЧ.

Т.е. видим, что Слон даже чуть-чуть здесь одолел Кита, хотя и с минимальнейшим перевесом, легко объяснимым, например, неправильно упавшей в это время тенью от яблони… ну или там, пучок травы под батареей придал не тот наклон… вообще, вечернее солнце, оно очень капризное! :)

Тест 2:

Старт: 11.30, финиш: 16.30.
Слон: 21.03 ВтЧ, Кит: 23.28 ВтЧ.

Здесь, наоборот, Кит слегка «мобилизовался», и чуть-чуть обошел Слона! :) Но, используя «боксерскую терминологию», я назвал бы это «неубедительной победой по очкам», и никак уж не «нокаутом»! :))) Реально, разница совсем незначительная, легко объяснимая тысячей разных возможных причин (помним мою оговорку о «чистоте эксперимента»!!!).

Резюме: а фиг его знает! :( В данном эксперименте оба одинаково хороши (либо же одинаково плохи — это смотря с какой стороны на стакан смотреть :)

Но одно очень важное наблюдение имеется, однако! Слон в процессе «даже не вспотел», т.е. температура диода Шоттки тактильно не повышалась. А вот Кит на ярком солнце имел выраженную тенденцию к нагреву, т.е. некоторая часть энергии уходила впустую на разогрев атмосферы и увеличение энтропии :( Вполне вероятно, что практически весь выигрыш, который мы обязаны были бы получить от MPPT теоретически, на практике ушел в никуда и растворился в ненужных преобразованиях энергии… Такие вот нынче забавные дела! :)

ЗЫ: Поскольку мой эксперимент доказал (мне самому, как минимум :), что «KISS-принцип» если и не эффективнее, то уж точно практичнее, нежели более «усложненные» пути/идеи, то я, на его основе, таки воплотил «мечту идиота» — сделал полноценную солнечную электростанцию весом в полкило :)))

Я с ней уже недельку провел на болотах Оршинского Мха в порядке эксперимента — пока только сплошной позитив, по результатам тестирования. Но об этом — в следующих постах. А сейчас просто фотка «для затравки» (пачка сигарет здесь дана только для осознания размеров):

Также по теме:

Еще чуток SunPower

Тест солнечных батарей: гибкая vs жесткая

Lego-style соларбат :)

Друг мой, третье мое плечо

Posted in Fun, Tourism, WildEnergyTagged , , , , ,  |  5 комментариев

5 Responses to "А вот ежели слон против кита, то кто кого сборет?"

  • Аватар
    • Leonid Shpilev
  • Аватар
    • Leonid Shpilev
  • Аватар