SunCharger-vs-AcmePower. Сравнительный тест гибкой и жёсткой солнечной батареи одной мощности
Проведено тестирование в одинаковых условиях гибких солнечных батарей от SunCharger а и поликристаллической батареи от AcmePower. Обе мощностью 8Вт. Обе хорошо подходят для использования в походах. Но каждая имеет свои особенности, которые необходимо учитывать при эксплуатации.
В нынешний обзор попали две солнечные батареи, которые имеют практически одинаковых характеристики, но изготовлены по разным технологиям. В результате, мы имеем различные свойства этих батарей, о которых лучше знать заранее, чтобы приобрести именно ту солнечную батарею, которая лучше подходит именно под задачи конкретного пользователя.
Обе батареи имеют складную конструкцию в виде книжки. Их размеры различаются примерно в полтора раза. На фото ниже кристаллическая батарея лежит поверх гибкой.
Рис. 1. Солнечные батареи участники теста.
По заявлениям производителей, характеристики солнечных батарей практически одинаковы. Поэтому весьма интересно было бы сравнить, реальные параметры этих "одинаковых" батарей. Их параметры приведены в таблице.
Тестирование электрических параметров выполнялось на улице под естественным освещением. Причем это делалось как в солнечную погоду, так и в ненастную, чтобы выяснить, как же ведут себя эти батареи в широком диапазоне освещённости.
Измерения проводились в марте, т.е. не на максимальном летнем солнце.
К сожалению, без специального оборудование измерить токи и напряжения в рабочей точке весьма сложно, поэтому измерялись только напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, которые приблизительно на 25...30% превышают параметры рабочей точки.
Результаты измерений представлены в таблице ниже.
Как видим, во всех случаях, ток короткого замыкания у гибкой солнечной батареи приблизительно на 38% выше, чем у жесткой.
Напряжение холостого хода можно считать одинаковыми. Это не означает, что одинаковыми будут и рабочие напряжения, т.к. эти солнечные батареи различаются видом выходной характеристики - у гибкой она более "гладкая" и имеет пик мощности при более низких напряжениях. Подробнее об этом ниже.
Поэтому, сейчас не будем делать вывод по сравнению мощностей этих двух типов батарей. Различие может составить не 38%, а меньше или отсутствовать вообще.
Для полного счастья, выясним, как будут эти батареи заряжать 12В свинцовый аккумулятор и сборку из 10шт АА аккумуляторов.
Результаты сведены в таблицу.
Результаты измерений оказались весьма интересными.
Как уже было указано выше, несмотря на то, что токи короткого замыкания у этих солнечных батарей различаются почти на 40%, зарядный ток аккумулятора отличен в гораздо меньшей степени. И более того, в конце зарядки, когда напряжение на аккумуляторе достаточно высоко, кристаллическая батарея обеспечивает даже больший ток зарядки по сравнению с гибкой.
При измерениях, свинцовый аккумулятор был заряжен процентов на сорок, напряжение на нем без нагрузки было около 12.5В. Поэтому гибкая заряжала его быстрее, чем жесткая.
Сборка же была заряжена почти полностью и имела напряжение выше 13.5В. И жесткая солнечная батарея "вкачивала" в него ток уже больший, чем гибкая.
Почему это происходит, наглядно видно из сравнения вольт-амперных характеристик (ВАХ) этих батарей.
Рис.2. Вольт-амперная характеристика солнечных батарей.
Благодаря тому, что ВАХ гибкой батареи более гладкая, она отдает больше тока при низком напряжении.
Т.е. в начале зарядки свинцового аккумулятора, когда напряжение на нём будет относительно невелико, скажем 12В, ток, который будет в него заливать гибкая солнечная батарея будет больше, примерно на 10%, что видно из Рис.2. При напряжении на аккумуляторе около 13В, ток зарядки как от гибкой, так и от кристаллической будет примерно одинаковым. А при напряжениях на аккумуляторе выше 13В, ток из кристаллической уже будет заметно превышать ток из гибкой.
Замечу, что всё имеет плюсы и минусы. И большой отдаваемый ток при уже достаточно заряженном 12В аккумуляторе будет с одной стороны, 1) ускорять его зарядку и 2) быстрее заряжать при "слабом" солнце, а, с другой, возрастает опасность порчи аккумулятора из-за разложения электролита большим током. Гибкая же, наоборот, медленнее заряжает в конце и при "слабом" солнце, но и не слишком портит аккумулятор, т.к. её ток при напряжении 14.5...15В почти на треть меньше, чем у жесткой.
На Рис.2. также приведены кривые отдаваемой мощности. Они не измеренные, и даны, чтобы показать, их относительное расположение, т.е. видно, что кристаллическая батарея отдает больше мощности, чем гибкая при более высоких напряжениях.
Сами же ВАХ солнечных батарей, хотя и не измерялись по всем точкам, но начерчены с сохранением масштаба и проходят через три измеренные в опыте точки, т.е. достаточно точны и по ним можно судить о поведении батарей с точностью примерно до 10%.
Выводы по электрическим способностям
- Обе батареи вполне работоспособны и могут использоваться в туристической практике. Однако желательно учитывать особенности их выходной характеристики.
- Обе батареи могут заряжать 12В аккумуляторы. Но благодаря более плоской характеристике, для этой цели лучше использовать кристаллическую батарею. Однако, при этом желательно следить за окончанием зарядки, т.к. после "наполнения" аккумулятора, кристаллическая батарея продолжает "проталкивать" в него достаточно большой ток, что быстрее изнашивает аккумулятор.
- При зарядке нескольких "пальчиков" АА, ААА, от 1 до 8 шт, т.е. когда напряжение на нагрузке не превышает 13В, гибкая будет заряжать быстрее, пропорционально разнице токов ВАХ на Рис.2.
- Аналогичная картина будет при зарядке "Вампирчика" - для него выгоднее гибкая.
- Делать вывод про максимальную мощность не буду, т.к. для этого нужно либо специальное оборудование, либо снимать всю ВАХ вручную по всем точкам, что трудоёмко, особенно с учётом отсутствия стабильного источника света. Будем считать, что батареи соответствуют своей паспортной мощности.
Выводы по эксплуатации.
Плюсы гибкой батареи.
- "неубиваемость" при механических нагрузках.
Минусы.
- большая цена,
- больший размер.
Плюсы кристаллической батареи.
- меньший размер (это частично компенсирует хрупкость, т.к. мелкую батарею легче сберечь).
- меньше цена.
Минусы.
- кристаллические фотоэлементы могут быть легко сломаны.
- сгорает при случайной перепутке полярности заряжаемого аккумулятора (при прямой зарядке аккумулятора от солнечной батареи).
На самом деле, повторюсь, обе батареи имеют "право на существование".
Если нужна простая дешевая батарея, для неответственных вылазок на природу, когда случай её выхода из строя можно легко пережить, и не хочется переплачивать вдвое за гибкость, то проще взять кристаллическую батарею от AcmePower.
Если больше предполагается заряжать свинцовые аккумуляторы 12В, то кристаллическая также будет делать это быстрее.
Так же, автомобилистам жесткая батарея подойдет больше, т.к. им вес не важен, а за одинаковую цену можно взять 2 штуки кристаллических батарей и иметь двойную мощность.
Если предполагается "жесткое" обращение с солнечной батареей, а, тем более, совсем далеко от розетки, то лучше гибкая от SunCharger'а.
Также, при зарядке пальчиков АА, ААА (1...8 шт) и накопителя типа "Вампирчика", гибкая будет делать это быстрее.
Для тех, кто идет в горы, также предпочтительнее гибкая батарея, т.к. у неё меньший вес и она увеличивает свою производительность в горах, захватывая часть ультрафиолета.
Автор: Николай Носов