LeonidS blog

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