Сравнительный тест солнечных батарей: гибкая vs жесткая

Экология познания: Проверка реальных возможностей гибкой (аморфный кремний) и жесткой (кристаллический кремний) солнечных батарей.

Как и обещал в предыдущем посте, привожу сравнительный тест двух самодельных солнечных батарей из китайских элементов. Суть теста — померить РЕАЛЬНУЮ энергию, вырабатываемую каждой из батарей в реальных условиях. Для этого каждая из батарей заряжает свой собственный павербанк в течение нескольких часов (контроллеры заряда в обоих случаях однотипны).

Параметры солнечных батарей:

1). Гибкая солнечная батарея 12Вт номинальной мощности (аморфный кремний). Состоит из 12-ти одноваттных панелек (объединенных в 3 секции по 4 элемента), каждая напряжением 2В (1.5В — рабочее напряжение). Соединение всей панелек — последовательное. Такие батареи мною ранее уже неоднократно были испытаны — и там действительно, при безоблачном небе, и при ТОЧНОЙ ОРИЕНТАЦИИ на солнце, получается 12Вт (иногда даже и все 13). В день 6 мая этого года (безоблачный), максимальный результат мною был получен 11.5Вт. Без точной ориентации на солнце (просто лежа на земле), батарея выдавала примерно 7Вт в полдень.
 

Размер одной панельки: 190×90мм. Суммарный вес готовой батареи: 380гр.

2). Жесткая солнечная батарея 16Вт номинальной мощности (поликристаллическая). Состоит из 4-х панелек по 4Вт. Напряжение одной панели 21В (18В — рабочее напряжение). Соединение всех панелек — параллельное. Эту батарею ранее я еще не испытывал на нормальном солнце, поэтому результат был непредсказуем :) В тот же полдень 6 мая, батарея выдала 13.5Вт при точной ориентации на солнце, и примерно 10Вт просто лежа на земле.

Размер одной панельки: 200×130мм. Суммарный вес готовой батареи: 700гр.
 

Надо отметить, что обе используемые батареи не только складные, но также еще и разборные (а кристаллическая — так вообще полностью разборная).

Контроллеры заряда:

С обеими батареями использовался однотипный импульсный контроллер заряда с функцией MPPT (на чипе CN3722). Напряжение MPPT выставлено на рабочее напряжение 18В (оно одинаково у обеих этих солнечных батарей).

Павербанки:

Оба павербанка содержали 6 штук литиевых аккумуляторов 18650, соединенных по схеме 3s2p, включающими плату защиты и балансировки.
Перед началом тестирования оба аккумулятора разряжались до напряжения 9В током 0.5А. При измерении накопленной емкости также происходил разряд током 0.5А до наряжения 9В.

А вот, собственно, процесс тестирования. Как я и сказал, тестирование будет проводиться на грядке. Это не фигура речи, а самая натуральная огородная грядка, даже уже чем-то засеянная на днях :) Расположена она в Клинском районе Московской области (северо-запад, отнюдь не самое солнечное направление).
 

Тестирование я проводил два раза, 8 и 9 мая. На всякий случай, во втором тесте, поменял местами батареи и павербанки (с контроллером заряда) — на финальном результате, впрочем, это не сказалось.

Тест 1 (08.05.2015):

Старт 8.25, финиш 14.25, продолжительность 6 часов. Было довольно солнечно, хотя постоянно наблюдалась устойчивая «дымка» из перистых облаков. Тень от деревьев и строений иногда на батареи попадала, но преимущественно в это время дня эта грядка все же открыта солнцу.

Результат (накопленная энергия, в ватт-часах):
 

— Гибкая: 31.8 Вт*Ч (средняя мощность — 5.3Вт);
— Жесткая: 39 Вт*Ч (средняя мощность — 6.5Вт);

Тест 2 (09.05.2015):

Старт 14.10, финиш 19.10, продолжительность 5 часов. Условия освещения были существенно хуже, нежели в предыдущем тесте. С одной стороны, часто проходили довольно мощные кучевые облака. А дополнительно, в эти часы (вторая половина дня) мою тестировочную грядку часто накрывала продолжительная тень от деревьев. Да и продолжительность самого теста была поменьше.

Результат (накопленная энергия, в ватт-часах):

— Гибкая: 12.2 Вт*Ч (средняя мощность — 2.44Вт);

— Жесткая: 15 Вт*Ч (средняя мощность — 3Вт);

Примечание для «гуманитариев» — емкость аккумулятора типового смартфона 2500мАч в переводе в ватт-часы равна 9.25Вт*ч. Соответственно, делайте выводы, сколько раз, что именно, и за какое время, возможно заряжать от солнца :)

Мои выводы по результатам тестирования:
 

1. В очередной раз подтвердилась старая истина, что солнечные батареи совсем не зря называются именно «солнечными», а не, допустим, «световыми» :) Любят они прямое солнце! И очень не любят его отсутствие, даже если вокруг, казалось бы, вполне светло :) Хотя, конечно, какую-то энергию все же продолжают вырабатывать…

2. Данные конкретные кристаллические элементы оказались вполне «рабочими», хотя, вполне ожидаемо, кетайцы малость преувеличили номинальную мощность. При этом, следует отметить, заявленная мощность гибких батарей более близка к реальной.

3. Еще во время «предварительного» изучения свойств батарей перед тестированием, я обратил внимание на одну важную вещь (которая, в общем-то, была потом подтверждена результатами тестирования) — гибкая батарея имела более узкую «диаграмму направленности» на солнце. Иными словами, если батарея не ориентирована точно на солнце, то мощность ее весьма ощутимо снижается. Но относительное снижение мощности у кристаллической батареи было таки меньше! Подозреваю, что свою роль в этом сыграл толстый слой лака на поверхности жесткой батареи, который снивелировал неточное позиционирование.

4. Вопреки расхожему мнению о том, что гибкие батареи чуть лучше себя ведут в рассеянном свете (в частности, в тени), мой эксперимент этого не выявил! Правда, не исключаю и того, что здесь просто это нивелировалось предыдущим фактором (реакция на неточную ориентацию).

5. В общем-то, лично я, пожалуй, в дальнейшем не буду пренебрегать кристаллическими батареями! Основной недостаток у конкретной жесткой vs конкретной гибкой — больший вес (380 гр vs 700 гр). Но лично для меня, как «водника» и «рыбачка», разница в 300 гр особой погоды не делает. Еще, пожалуй, гибкая батарея компактнее и удобнее в сложенном (т.е. «транспортном») состоянии. Вот это более существенно, но все же не критично.

А дальше у кристаллической батареи начинаются плюсы. Первый и очевидный — она более чем в 2 раза дешевле! Второй — с ней существенно удобнее работать из-за почти втрое меньшей площади — очень легко и просто ее переносить или закрепить где-нибудь на деке лодки или на вещичках. В третьих, реальная мощность побольше. В четвертых, как ни пародоксально, но она даже более «неубиваемая и живучая»! Это в силу того факта, что все панели у нее подключены параллельно, легко заменяются, а повреждение отдельных панелей совершенно некритично (в походе просто снизится мощность, а потом, по возвращении домой, поставлю новую панельку взамен выбывшей — а батарея останется таки работоспособной даже всего с одной панелькой). опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet