Солнечные батареи. Тепло без посредников

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Сморозил- ибо ТММ смещается ВНИЗ- ведь напряжение у нас по оси У...

 

Теперь за сегодня 10/04/2020:
как только Солнце ЗА УГЛОМ появилось- напряжение на СП- ТЭНе застыло в районе 14-15,5В. Так как ваттметр менее 100мА не кажет- "нулевое" потребление шло до примерно 10-00, когда крайний левый стринг СП начал освещаться Солнцем. Весь день окно было закрыто (неоптимальный СОВСЕМ угол для СП, зато меньше кастрюля охлаждалась прохладным воздухом с улицы). В результате:
вода в кастрюле (около 9л) нагрелась на ΔТ= 4К (с 297 до 301К). Что в пересчёте на энергию: Е=m*ΔТ*c=9kg*4K*4.18kJ/(kg*K)≈150kJ a. k. a. 41.8W*h. По показаниям ваттметра от СП в ТЭН прошло 70Вт*ч. Переводя в номиналы СП и с учётом показаний сайта toolkit. solcast. com. au имеем:
СолКаст даёт, что в КЛНГ за период с 10-00 до 16-00 было (у патсанов судя по всему гринвич GMT= KLNG-2) около 6,17часа номинала СП, а я получил всего порядка 2,33 часа. НЕкрасиво! Меня дома не было- ничего сказать не могу по поводу.
Что про VD-ТЭН (©= моё!). Получается, что при токе порядка 0,05-0,1А напряжение на нём- около 14-15,5В. И резюме:

превращается в такое: при изменении тока в 15 раз напряжение на 22s of FR607 меняется на 20%, а при изменении в 5 раз- ВСЕГО на 14%! Думаю, что при работе в горячей воде (теплоизоляция нужна) разница будет ниже- за счёт того, что при высоком токе диоды нагреваться будут слабее- напряжение на переходе будет ниже.

 

Далее.
За сегодня. Переменная облачность. Перешедшая в малооблачно.
Кастрюлю завернул в плед. В результате нагрелась вода до +31°С с +24°С.
ΔТ= 7К. Что в пересчёте на энергию: Е=m*ΔТ*c=9kg*7K*4.18kJ/(kg*K)≈263kJ a. k. a. 73W*h. По показаниям ваттметра от СП в ТЭН прошло 100Вт*ч. Причём +31 было уже часа в 2. Супер!
Переводя в номиналы СП и с учётом показаний сайта toolkit. solcast. com. au имеем:
СолКаст даёт, что в КЛНГ за период с 10-00 до 17-00 (да! сегодня ещё в 17-00 жарило 100мА при напряжении всего 15,20В- то есть тёплая вода реально снижает падение напряжения на диоде- и при +95°С будет падать прилично меньше) (ВОТ КСТАТИ- НЕ ПОНИМАЮ- КАК МОЖЕТ ЗА ПОЛЧАСА ПЕРЕМЕННОЙ ОБЛАЧНОСТИ получиться 0,619кВт*ч с одного киловатта СП? яхз!) было около 7,0 часа номинала СП, а я получил порядка 3,3 часа. В общем, что-то вера в СолКаст подлежит ревизии.

 

+ день.
за ночь вода с +31 остыла до аж +28! За почти идеальный солнечный день нагрелась аж до +35. Так что по тепловой энергии- как и вчера- 73Вт*ч. От СП пришло 110Вт*ч. Вот что понял- диодов СЛИШКОМ много! По току СП не выходит на 30Вт/19,5В≈1,54А- НИКАК! Следовательно, за стеклом ТММ по напряжению не по пачпорту, а по реалу (mo ecmb TMM)- НИЖЕ. Буду на завтра (хоть и обещают перем обл/ снег/ дожжь после сегодняшних +20°C) закорачивать 1 диод. Как заметил, что не выходит СП на 30Вт хоть тресни! Стоит на около 1,3...1,4А* 19,0...19,2В- хоть лопни! СтОит подключить параллельно ТЭНу резистор- как ток вскакивает прилично, напруга валится не очень- и мощность с 24-27Вт поднимается.
СолКаст наванговал за сегодня в МОЙ период (8-00...14-00GMT) 6 часов 8 минут номинала против вчерашних 6ч20мин (хм, не соответствует показометру и ощущалам).
В общем так- при неОПТИМАЛЬНОМ отборе мощности при НЕоптимальном положении СП с фактической максимальной мощностью 25Вт даёт за 6 часов в нагрузку порядка 3-4 часов номинала. При этом надо учесть, что утренние 5% и вечерние 13% выработки (по сегодняшней статистике) у меня теряются (неучёт ваттметром и затенение откосами оконного проёма).
Формула подсчёта для выработки тепловой энергии от СП в полупроводниковый НЕСОГЛАСОВАННЫЙ с ТММ ТЭН (VD-ТЭН©) такова:
E=3...4*Рпасп, а прибавка температуры в бойлере так:
ΔТ=(3...4*Рпасп)/(m*c), где m- масса воды в КГ или её объём в Л, с- уд. теплоёмкость воды, т. е. 4,18кДж/(кг*К) или 1,16кВт*ч/(кг*К). То есть, например, 1-киловаттный массив СП за сегодня нагрел бы в МОИХ условиях воду в 100-литровом бойлере на ΔТ=26...34 градуса. А если б не стоял массив в такой щели окна- то на ΔТ=32...41 градус. Как-то так...

 

@Мax94,
Очень интересные результаты
Ничего и рядом похожего с резистивным ТЭН-ом не получилось бы. Масло моторное вариант неплохой. Только все же может набирать наверное какую-то электропроводность со временем. Хотя возможно и мелочи. Не сделаете фото ТЭН-а? Очень интересно.

 

Сделаю легко. Только снаружи- это сильфон полутораметровый, внутри- спаянные 3 вариантами (скрутка с термоусадкой, скрутка с пропайкой, спайка параллельно встречно прижатых выводов) 22 диода. Сегодня не стал с утра коротить 1 диод (кстати, оч. удобно регулировать рабочее напряжение ТЭНа- спаять последовательно чуть больше штук, чем надо было при расчёте, вынул-вытянул частично из трубки, в которую гирлянда впихнута- и накручиванием перемычки коротим столько диодов, сколько насчитали лишними). И в результате на 22 диодах увидел сегодня 30Вт и более! Судя по всему, помогло то, что вода за ночь остыла прилично (до +23°С) и облачность переменная с приличными тучами- вода остыла, диоды тоже, а тут фигакс- и Солнце! Напряжение выбирается при этом более высокое, чем когда вода и диоды прогреты- и вуаля- за 30Вт. Ток/напр. запомнить не успел.

 

И ещё- наложил на ВАХ ТЭНА 3 прямых- для активного резистивного ТЭНа- 8-кратное, 4-кратное и двухкратное сопротивление от согласованного сопротивления для ТММ при STC/NOCT (около 10-12 Ом). И линию напряжения ТММ, падающую при уменьшении инсоляции (примерно, плюс минус лапоть).

 

Вот ещё!
Построил графики фактической мощности для vd-тэн и гипотетического бинарного ТЭНа с резисторами от Rmpp: 1x, 2x, 4x.
пмсм- явно в пользу диодов и это даже без учёта надёжности (отсутствие каких бы то ни было контроллеров и какой бы то ни было коммутации...

 

и наконец понял, почему вчера за ночь вода остыла до всего

а сегодня-

...
Отопление сегодня не включали на ночь- а кастрюля хоть и в пледе, но прямо у батареи- вот это и сыграло роль.

 

@Мax94, Если не затруднит. Думаю будет очень информативно если ваш опыт по полупроводникового ТЭН-а, после оформления всего в оконгчательную картину и набор данных - оформите в дневнике. Лишнее долой, конечную полезную инфу в дневник. Может получится

А вообще ППТЭН (VD-ТЭН) по вашим опытам выглядит очень вкусно, заметно лучше чем прикидывали ранее

 

Да, настроить бы ещё качели- типа ток переключать от максимума до минимума (или, что проще- выключать совсем), чтобы фобии типа как у @Strangeman - npo выход из строя от термоциклирования- вылечить. Но подобное смогу проделать только на работе- там есть сс/cv до 5А 30В- а дома лишь сильно волатильное Солнце с прыжком до 1,5-1,6А...
И идея с обтачиванием корпуса диода для снижения теплового сопротивления, повышения отдачи и уменьшения перегрева самого кристалла- не даёт покоя.

 

В компе за которым сидите или в тел эти микроциклы на отдельных каскадах процессоров наверное в градусы, десятки градусов миллионы раз в секунду. Все живы.

Масло норм. При наличии некоторого градиента (типа 10 град) будет циркулировать и отводить тепло. Лишняя поверхность диода может быть полезной.

 

Уже обсуждали. Там на десяток сильно работающих коммутаторов питания отдельных блоков (deep sleep etc) приходятся десятки МИЛЛИАРДОВ халявящих в этой групповухе их собратьев. И тепло от этого десятка успешно растекается по всему кристаллу. А в диоде кристалл ОДИН, и передастов нет- всё на нём едином и рассеивается в окружающую пластмассу и, что я хочу особо отметить- в выводы- ну ОЧЕНЬ эффективно отводится!

Лишняя площадь хороша, когда у неё теплопроводность на переходе корпус-среда высокая, а когда тупо_пластик- то чем его меньше- тем лучше. В идеале, в масле почти голый кристалл можно держать- и это будет для него лучшее, что можно сделать. пмсм

 

А вот нет. Не халявят... В проце транзисторы продублированы десятками, все греются разом. И на такте... Ну можно посчитать, но субъективно крайне сомнительно что успевают остывать прямо во время такта когда юзается в полной мере. Т. е. там конечно может и техпроцесс 10нм, но вокруг этого транзюка у которого каждая p-n зона по 10нм и барьеры небось по 30нм еще точно такие же транзисторы. И до соседней пачки уже все 100нм. А времени на отвод тепла наносекунда... Итого микроциклы. Да у кристалла есть куча неюзаемого места и пока он весь прогреется может и целая десятая другая секунды пройти под нагрузкой...
Помнится. Селик 833 копермайн (по современным меркам TDP ватт 17). Включаю без кулера, палец на кристалле. Надал включение сразу (ну 1,5сек) выключение. Кристалл был на ощупь градусов 70. Если бы не палец с водой внутри, наверное все 200...

Если корпус не касается кристалла, ну его нафиг

 

Зачем же мне чужое приписывать?