Солнечная батарея 24вт, светлые мечты и серые будни

Солнечная батарея, как источник энергии на природе, берем и используем, на примере
складной СБ SOLARIS-4B-24-12-B, 24вт 12в, российского производства.

К вопросу выбора СБ подступался не единожды. Несколько лет назад пробовал пауэрбанк с солнечной панелью в виде книжки. Ожидаемо не выдерживает никакой критики. Удавалось за день зарядить Go Pro на 10-15 минут съемки. Рыб нет, их съели раки. Надо что-то более серьезное. Ну как надо. Жизненной необходимости в источнике даровой энергии в двухнедельных водных походах нет. Навигатор штука полезная, но изучив маршрут заранее, можно и обойтись. Специальный туристический навигатор в пределах похода вечен. Но душа-то просит.

Выбор

Для еще думающих над выбором СБ, рекомендую начать с философского вопроса, взять батарею с номинальным напряжением 5В или 12В. За и против читать тут www.shpilev.net/archives/405. Мой выбор — 12В.

Пляшем дальше. Китай или что-то наше, родное? Раскопки показали, что батареи c номинальной мощностью 20-30вт по цене тут и там на равных. Зато, отличаются они по честности характеристик. Итогом, Али и иже с ним уже совсем не фавориты. Окончательным доводом стала мысль — лучше поддержать своих, ведь нечастый случай, когда импортозамещение по качеству лучше, а цена адекватная. Насколько понял, производитель самих панелей завод «Квант», г. Томск.
Конечно, за все, что продается в Рунете, не говорю, поверил конкретно в производителя данной СБ. И таки да, не прогадал.

Характеристики

Тип панелей: монокристаллические, КПД 19%
Номинальное напряжение: 12,0 В
Максимальная мощность: не менее 24 Вт
Напряжение максимальной мощности: не менее 17,1 В
Ток максимальной мощности: не менее 1.41 А
Ток короткого замыкания: не менее 1.49 А
Напряжение холостого хода: не менее 19,7 В
Габаритные размеры:

• в развернутом виде 738х240х4 мм.
• в свернутом виде 240х185х18 мм.

Вес: 1кг

Комплект поставки

Cолнечная батарея SOLARIS-4B-24-12-B — 1 шт
Шнур «разъем круглый (папа) 5,5х2,1 – прикуриватель-розетка» — 1 шт
Шнур «разъем круглый (папа) 5,5х2,1 – крокодилы» — 1 шт
Паспорт — 1 шт

Упаковки нет, кроме пересылочной, возможно специально так упаковали, вместе с другим товаром, чтобы меньше было. На фотографиях товара есть еще мешочек для хранения, но в описании комплектации отсутствует, так и быть.

Общий вид, уже в процессе использования:

Мутная поверхность панелей это не межзвездная пыль, так выглядит анти-бликовое покрытие. Темные пятна результат жирных рук, не более.

Фото с импровизированной рамкой для удобства установки, подстройки на солнце:


Подробной съемки СБ со всех ракурсов не делал, если надо кому, «бу сде».

Конструкция

Состоит из четырех секций. Панели в секции размещены на текстолите (отсюда и масса), закрыты прозрачным пластиком с антибликовым покрытием. Ткань аля или вуаля оксфорд, не прошита, а просто приклеена, что облегчит в случае чего разборку. В углах люверсы, стандартный обвес для таких батарей, диаметр дырки около 5мм. Позволяют зафиксировать СБ на рюкзаке или байдарке, катамаране или где фантазия поможет.

К крайней (относительно меня или вас?) секции пришит вместительный кармашек, куда можно заначить полкирпича, вдруг пригодится. В кармашке спрятан выходной провод в силиконовой изоляции с круглым мама-разъемом 5.5х2.1мм. Провод выглядит как кабель для акустических колонок, сечение более чем.

Использование

Если по-нашему, по-бразильски, панель можно использовать в голом виде для зарядки 12В аккумуляторов. Но это лишь крайний вариант и если знаешь, как оставить в живых аккумулятор. Как минимум, нужен стабилизатор и чем-то ограничить ток.

Для зарядки телефона или пауэрбанка придется немного попотеть, или купить готовое решение.

Дабы заряжать «голые» аккумуляторы, Li-Ion, NiMH, NiCd стандартных типов (14500, 18650, АА, ААА и др.) можно приобрести зарядку LiitoKala Lii-100. Компактная и легкая. Питаться может от напряжения 5В. Т.е. стабилизатор надо настроить на выдачу 5В.

Их же штучка, Liitokala lii260 но заряжает только литий. Ест 12В.

От Opus есть похожий вариант BT-C100, более всеядный, переварит и 5В и 12В.

Себе в качестве стабилизатора, пауэрбанка, вполне универсального зарядника, вольтметра, амперметра (он же Гоша, он же Жора) приобрел не сходя с сайта прибор под названием «Вампирчик», серия 6, дубль первый, почти с пылу-жару, производство только недавно начали. Все токи и напряжения снимал с него. Давно уже облизывался на эту коробочку. Для банка дорого (емкости 5000-6000Ач), для стабилизатора СБ тоже. Однако ж в сумме, оно того вполне стоит. Простым в использовании его не назовешь, тот случай, когда без инструкции большой шанс наломать дров. Так что без рекомендаций. Да речь не об этом.

Дурни, тесты, ава… Практика в общем

С целью полевых испытаний отбыл на юга. Воткнул СБ в Вампирчик, включил режим MPPT (http://www.invertor.ru/mppt.php), настроив отсечку на 11.4В. Вольтаж выбирал методом тыка, подстраивал и смотрел, как меняется входной ток. По рекомендации разработчика Вампирчика, напряжение отсечки MPPT лучше выставлять на 15-20% меньше рабочего. Рабочим называется напряжение, которое СБ выдает под нагрузкой, не путать с номинальным.

Результаты измерений:

• 0.3-0.5А утром (до 9-10 часов) или сильно облачным, но не пасмурным днем
• 0.6-0.7А если солнце закрыто неплотными облаками, проступает диск
• 1.7-1.8А в ясную погоду

Подстройка ориентации на солнце не сильно добавляет, в пределах сотни-другой миллиампер.

Напряжение не запоминал, обычно от 11.4В до 13В.
На холостом ходу будет не ниже 16В, наблюдал изредка такое напряжение под нагрузкой.

Полученные данные («если повар нам не врет») свидетельствуют, минимум 20-22Вт СБ выдает, пусть и на юге. Юге Ленобласти, 70км ниже Питера. Так же видно, что КПД без прямого солнца падает в 3-5 раз, что является особенностью монокристаллических панелей. Зато на солнце выигрывают у поликристаллических. На средних широтах в хороший день, за 6-8 часов, реально снимать с батареи 100-120Вт мощности. Тесты проводились в 10-18-х числах июля. Т.е. фактически пик солнечной активности.

Практика 2 — полевые бои за солнце

С 1 по 12 августа батарея прошла натурные испытания, с боевыми стрельбами в водном походе, на Вуоксе, в районе Приозерска. Для комплекта еще докупил универсальный зарядник, для зарядки всяких AA и аккумуляторов от фотика, не пожалел, пригодился. Итого, в наборе имел СБ, Вампирчик, универсальный зарядник, USB-провод. Суммарный вес около 1.3кг.

Какой энтузиазм был после июльских испытаний, круглосуточное HD TV, кондиционер и прочие радости цивилизации! Но, не судьба, налог на солнце оказался суров. Сложились два фактора. Первый — погода, только треть дней, когда хотя бы 50% времени видно солнце. Второй — август. Он не только не июль, потому что август, но и потому что от солнца нам достается меньше ласки и тепла света.

Краткая выжимка:

• В 8 утра уже можно увидеть 0.8-1А, это если солнце без облаков и веток. Чаще 0.3-0.6А
• С 10 и до 17-18 можно получать 1.2-1.5А, раз в несколько часов поворачиваясь к солнышку
• С 18 и до 20 можно спокойно сливать 0.5-0.9А, что в общем приятно. Дальше солнце просто уходит за горизонт.

Отмечу, 1.5А это максимум виденного в августе. Ясно, почему не 1.7А, солнце притухло и широта на 200 с лишним км севернее.

Ковыляем далее? Если теоретизировать, и взять хотя бы минимальные токи, т.е. 0.8А, 1.2А и 0.5А, то с 8 до 20 часов в копилку должно упасть почти 150Вт. Эльдорадо? Неа, мираж. По моим прикидкам, за день едва мог зарядить 1.5 раза пауэрбанк, емкостью 26Вт*ч (7200мА*ч). Т.е. получаем не больше 40Вт*ч в день запасенной энергии. Сама батарея, в таком разе, нарабатывала до 60-65Вт*ч. Отсюда, средний ток не более 0.5А.
За день имеем аналог пауэрбанка 10000мА*ч, который весит до 300г. Батарея, напомню, весит 1кг.
Вот такая калькуляция. Да и нормальных дней было 3 от силы, еще 3 более-менее, вполовину хуже. Итого, 45000мА*ч заработали на пропитание. Сопоставимо с массой заряженных пауэрбанков такой емкости. А если еще принять во внимание, что для этого СБ пришлось потеть на солнце все возможное время, еще менее интересно звучит. В ходовом походе недосчитались бы еще процентов 30-50 от указанного. Исходные данные для расчетов взяты на глазок, но на порядок это не влияет и голодных негров в Африке не спасет.

Для оптимистов, в июле инсоляция, сиречь, облучение, получаемое от солнца, в этих же широтах в 1.3 раза больше. И погода может быть приятственнее. Нынешняя была заметно хуже среднего. Мотаем на ус.

Плюсы

• Честные характеристики.
• Соотношение цена/качество.
• Хорошо сделано, провода в силиконовой оплетке, на морозе провода не станут хрупкими.
• Прочная конструкция, в разумных пределах конечно.

Минусы

• Вес. Китайские близкой мощности грамм на 200 легче, как правило.
• Доступность. Мне пришлось месяц ждать, пока подвезут панели продавцу.

Особенности

• Нет возможности напрямую заряжать телефоны, пауэрбанки и прочую USB-братию.

Вывод

Параметры соответствует заявленным, удалось выжать близко к максимуму (в первых тестах), что учитывая район испытаний, очень порадовало. Кроме этого сказать про особенности функционирования, плюсы или минусы, нечего. Косяков изготовления нет, конструктивным пока рано проявляться. Эргономика как у всех. Разве что кнопку на кармашке дополню липучками. Данной батареей реально питать до 6-8 смартфонов (поддерживать в коме покое, для одних звонков, можно и больше), в хороших условиях, если экспонировать целый день. Если столько не надо, лучше взять что-то другое, полегче, на 7-15Вт. Но важно учесть КПД всей системы. Имеем к примеру, батарею, выдающую в среднем 10Вт в час. Замечу, описываемая СБ при штатных 24Вт, на деле стремилась к 6-7Вт*ч в среднем, погода мать наша. Пройдя через стабилизатор-понижайку с КПД 90%, что очень неплохо, нам останется 8Вт. Далее, КПД зарядной схемы телефона примем за 80% (а скорее ниже, может быть и 70%). Получается, в аккумулятор зальется 7.2Вт, что дает зарядку аккумулятора примерно на 1800мА, напоминаю, за час. Незабываем, это самый оптимистичный вариант. Для справки формулы перевода Вт*ч в мА*ч.

Рекомендую ли эту СБ? Однозначно да, но только тем, кому оно надо, в голом виде ее можно использовать лишь вместо книжки на морду лица для защиты от солнца.
Взять же СБ или пачку аккумов, вопрос религии, мест содержания пребывания и срока автономности. От себя постарался максимально показать реальную полезность или бесполезность переносной СБ (вообще, а не конкретно этой) в жизни. Кому-то будет полезно.

P.S.

UPD. 2016-08-22

Поправка 0. Добавил габариты в характеристиках.

Поправка 1. Выходные провода, как выяснилось, с помощью комментариев, не силиконовые, а просто обычные акустические.

Поправка 2. Поскольку, Вампирчик не берет для зарядки аккумов больше 10Вт, средняя выработка от батареи была значительно выше. Что лучше согласовывается с моими наблюдениями за показаниями текущего тока. В таком случае предположу, от 80 до 100Вт могло быть за день.

Большая правка. Все, что написано в разделе Использование про самопал с простыми конвертерами, считать бредом, на практике не применимым. Убрал под спойлер. На эту тему читать ветку комментариев с mysku.club/blog/russia-stores/43046.html#comment1558082.

Пояснение По поводу расчетов в выводе. Имеется в виду связка:

• СБ
• DC конвертер-стабилизатор 12В -> 5В
• micro-USB провод, как-то подключенный к конвертеру
• телефон.

Суммарный КПД такой связки зависит от КПД конвертера и зарядной схемы телефона (вместе c КПД заряда Li-Ion). КПД самой панели тут не учитывается, мы просто считаем сколько от того, то она дает, достанется аккуму телефона. Правда в обзоре посчитал одно, а КПД зарядной схемы телефона указал в 90%. На самом деле имел в виду 80%. Спасибо за комментарий. Итого, расчет полностью выглядит так:

10Вт*ч * 0.9 * 0.8 = 7.2Вт*ч

Разделив 7.2Вт*ч на 3.9В (среднее напряжение аккумулятора), получим емкость в 1856мА*ч. Десятки отбросил. Получилось 1800мА*ч.

Для сокращения времени поиска, сообщаю, весь комплект: СБ, Вампирчик и 2 DC-штекера обошлись в 4650 + 3300 + 35 + 35 + 250 доставка до подъезда. Провод был в наличии. Итого, 8235 рублей, что приблизительно 30+ аккумуляторов 18650. И еще немного рекламы, зарядник SmartCharger Traveller от Robiton 650 рублей. Палки, к которым прикручена батарея — бесплатны.

UPD. 2016-08-30

Караул. Обманул всех. Нехороший человек. Каюсь. 22Вт батарея не выдавала в июле. На самом деле, было максимум 8.5Вт, т.е. 1.7А * 5В. Попутал 12В и 5В. Совсем грустно получается, в июле должно быть побольше, даже с учетом, что не экватор. Возможно брак конкретного экземпляра. Или Вампирчик не выбирал все больше. Тут еще ошибка в выборе точки MPPT была, для данной батареи надо выставлять ее не 11В, а 14-15В, процентов на 20 меньше рабочего напряжения.

Но, на наблюдения за количеством энергии, которое удавалось получить в походе эта ошибка не влияет. Если будет солнце еще в этом году, проведу замеры тока КЗ, тогда можно будет оценить максимальную мощность.