Power bank - wydajność panelu słonecznego

Przemierzam się do zbudowania ładowarki telefonów o dużej pojemności i źródła prądu do oświetlenia kabiny jachtu. Zastanawiam się jakie rozwiązanie będzie optymalne. Wykonam albo:

1. Power bank Li-ion ze zintegrowaną ładowarką (12 V i 230 V) i zasilaniem do ładowania telefonów 5 V, kilka amper + wyjście na oświetlenie LED
2. J.w. z doładowaniem panelem słonecznym
3. Jak w punkcie pierwszym, ale z małą turbiną wiatrową..

Przeprowadziłem więc pomiar mocy, którą może dostarczyć malutkie ogniwo fotowoltaiczne. Do testów wykorzystałem panel z power banku opisany w tym poście:

Power bank z regulowanym napięciem i dużą pojemnością

W jednym pomiarze uzyskałem prawie trzy setne Wata. Jedna, zwykła, 5 mm czerwona LED ledwo świeciła... W sierpniowy, bardzo słoneczny dzień.

5,225 V * 0,0050717 A = 0,0264996325 W 

Film z pomiarów: 

Z pomiarów lx telefonem komórkowym otrzymałem:

190 000 luks = 0.02781844802343 wat/centymetr² (przy 555 nm)

0,02781844802343 wat * 100 cm * 100 cm = 278,1844802343 wat/m2
Czyli zmierzone telefonem lx w przeliczeniu ma m2 dały około 278 W/m2, co stanowi 1/4 możliwości słońca w Polsce. Błąd miernika lub sierpniowe słońce nie jest najmocniejsze. Sprawdźmy:

Rozmiar ogniwa fotowoltaicznego: 55 mm * 90 mm = 4950 mm2
1000 mm*1000 mm / 4950 = 202,020202 tyle paneli power banku przypada na metr kwadratowy
0,0264996325 W *202 = 5,35 W z powierzchni 1m2
5,35 W -> tyle energii jednocześnie uzyskał bym z 202 paneli power banku.

Jeśli pomiar lx jest zbliżony do prawdy to uzyskałem około 14,8% sprawności ogniwa fotowoltaicznego w power banku. Ponieważ jest to ogniwo monokrystaliczne, to zbliżyłem się do maksymalnej, deklarowanej sprawności wynoszącej 17%.
Jak na razie pomiary z mierników wyglądają OK.

***

Można za kilkaset złotych (300 zł) kupić panele słoneczne o wymiarach 535 mm x 390 mm i deklarowanym napięciu 17 V i wydajności prądowej 1,7 A. (moc paneli mierzy się dla ich temperatury wynoszącej 25 stopni Celsiusza; ciekawe też w jakiej części świata dokonuje się pomiarów)

Panel z Allegro: 535 mm * 390 mm = 208 650 mm2

Panel z power banku: 55 mm * 90 mm = 4950 mm2

Czyli panel z Allegro ma 42 razy większą powierzchnię. Wg. moich pomiarów uzyskał bym:

0,0264996325 W * 42 = 1,11 W z deklarowanych 30 W

Widziałem (i korzystałem) z energii wytworzonej z panelu słonecznego, ale panel był około 4x większy od tego z allegro i był zamontowany na równiku. Wieczorem potrafił jednak, w połączeniu z akumulatorem samochodowym, zasilić (poprzez przetwornicę) dwie żarówki energooszczędne (zapewne 9 W - 11 W) i podładować kilka aparatów (nie naładować).

Na jacht średniej wielkości panel słoneczny odpada - przynajmniej dla mnie. By zapewnić odpowiednią wydajność, jego rozmiar był by nie do zaakceptowania na jachcie.

***

Update 2015.02.13.

Wykonałem dodatkowe pomiary, głównie na potrzeby osób testujących panele przy słabym, sztucznym oświetleniu, lub planujących wykorzystać panele w pomieszczeniach.

Cztery moduły fotowoltaiczne oświetlone jarzeniówką kompaktową (CFL firmy OSRAM) 14 W z odległości 1,6 m. Panele fotowoltaiczne (szklane) połączone szeregowo i obciążone miernikiem 10 MΩ.

Pomiary LUX i V. 

Panele podłączone do akumulatora 12 V 2,2 Ah. Akumulator samochodowy ma mniejszą rezystancję wewnętrzną. Multimetr ustawiony w tryb pomiary natężenia:

Pomiar Lux i A:

Uzyskany wynik: 22 uA. Widoczny poniżej odczyt jest zaniżony przez cień od aparatu przesłaniający panele fotowoltaiczne.

Cztery moduły fotowoltaiczne oświetlone jarzeniówką kompaktową (CFL) 14 W (w odległości 1,6 m) i lampą LED 6 W (w odległości 0,5 m). Takie oświetlenie wykorzystuję do np.: lutowania.

Pomiar LUX i A:

Uzyskany wynik: 135 uA.

Rozmiar panelu 70 mm x 90 mm.

Zastosowane panele zajmują łącznie 25200 mm2, czyli na jeden m2 potrzeba 39,7 takich zestawów.

Przy oświetleniu górnym pokoju (świetlówka energooszczędna 14 W) uzyskałem prąd ładowania akumulatora wynoszący 22 uA.
39,7 * 0,000022 A = 0,000873 A = 0,9 mA.
Takie natężenie prądu uzyskał bym z jednego m2 paneli.

Po dodatkowym doświetleniu paneli lampą biurkową LED 6W prąd ładowania wyniósł: 135 uA.
39,7 * 0,000135 A = 0,005360 A = 5,4 mA.
Takie natężenie prądu uzyskał bym z jednego m2 paneli.

***

Powiązane tematy:
Zużycie prądu przez suszarkę do ubrań i pralkę
Koszt użytkowania płyty indukcyjnej, gazowej i ceramicznej
Termistor NTC jako soft-start do żarówki.
Czy telefonem ugotujemy jajko?
Jakie napięcie w "gniazdku" mieści się w normie?

Bezprzewodowy licznik energii elektrycznej OWL -rozpakowanie (unboxing)

Skrzynka elektryczna z bezpiecznikami i zabezpieczeniami antyprzepięciowymi

Zabezpieczenie przeciwprzepięciowe - wstęp.

Centrum Zarządzania Światem - zasilanie
LED FILAMENT
Oświetlenie miejsca pracy
Oświetlenie LED łazienki (małej)
Oświetlenie LED w kuchni
Filtry sieci energetycznej

Separator galwaniczny dla TV, radia i Internetu w sieci TV kablowej

Modernizacja oświetlenia głównego w dużym pokoju i przedpokoju
Pulsowanie (migotanie) różnych źródeł światła: świetlówki kompaktowe (CFL), żarówki, lampy LED, itp.
Nowe, inteligentne liczniki energii elektrycznej

Spadek napięcia w zależności od długości przewodu (przedłużacza)

Jak zmierzyć prąd upływu (Leakage Current Test)
Pomiar impedancji pętli zwarcia metodą spadku napięcia (metodą techniczną)
Oznaczenia wyłączników różnicowoprądowych (RCD), oraz jaki wyłącznik zastosować do obwodów zasilających komputery

Update: 2015.02.13
Create: 2014.09.02