3.3. Определение кпд регулятора заряда и аккумулятора

Суммарный КПД регулятора заряда и аккумулятора составляет 83.06 процентов (см. п. 3.2). Определить КПД каждого из этих устройств мы сможем при начальной стадии заряда, так как время зарядки аккумулятора в эксперименте 1 час, а для того чтобы зарядить его на 100 процентов потребуется около 2-х суток, при таком же значении мощности, выдаваемой солнечной батареей.

Значение тока до регулятора заряда и после него совпадают в течении всего эксперимента, а значения напряжения несколько отличаются:

U_{н рег зар} = 12.84 В,

U_{н аккум} = 12.54 В,

U_{к рег зар} = 13.4 В,

U_{к аккум} = 13.05 В.

Значения напряжения на аккумуляторе начальное и конечное снимаются при включенном токе зарядки. Вычислим разницу начальных и конечных напряжений на аккумуляторе и регуляторе заряда, затем найдём среднее значение просадки напряжения на контроллере заряда.

ΔU_н = 12.84 – 12.54 = 0.3В,

ΔU_к = 13.4 – 13.05 = 0.35В,

ΔU_{среднее} = (0.35 + 0.3) = 0.325В.

Среднее значение тока, поступающего на контроллер заряда, равно: I_{среднее} = 159 мА.

Перемножив просадку напряжения на контроллере заряда на среднее значение тока, получим потерю мощности на контроллере заряда:

	ΔW = ΔUсреднее *Iсреднее	(3.2)
	ΔW = 0.159*0.325

ΔW = 0.0517 Вт.

Посчитаем КПД регулятора заряда по формуле 3.3:

(3.3)

где ΔW, [Вт] определяем из формулы 3.2, W₀, [Вт] - мощность, поступающая на регулятор заряда (см. табл. 3.1).

Смысл выражения 3.3 состоит в том, что КПД регулятора заряда определяется как отношение мощности на выходе с регулятора заряда к отношению мощности, поступающей на его вход.

η_рег = 0.975 = 97.5%

Реальный КПД регулятора заряда несколько ниже. Новейшие контроллеры заряда могут работать в режиме отслеживания точки максимальной мощности солнечной батареи - MPPT контролеры, что ещё могло бы увеличить общий КПД установки.

Определим КПД аккумулятора как частное КПД аккумулятора и контролера заряда и КПД контролера в отдельности:

η_аккум = 0.8306/0.975 = 0.8519 = 85.19%

Проверим суммарные расчёты КПД для всех устройств: произведение кпд всех устройств должно равняться суммарному КПД всей установки без солнечной батареи:

ηуст. = ηрег.зар.* ηаккум.* ηинвер.

(3.4)

η_{рег.зар.} = 97.5%

η_аккум. = 85.19%

η_инвер. = 89.05%

ηуст. = 0.975*0.8519*0.8905

η_уст. = 0.7396 = 73.96%

Проверка показывает, что расчёт КПД всех элементов установки выполнен верно, так как произведение КПД отдельных устройств в установке равно суммарному КПД без солнечной батареи.

3.4. Определение суммарного кпд всей системы

Определим общий КПД всей установки, включая солнечную батарею, регулятор заряда, аккумулятор и инвертор по формуле 3.5:

ηобщ.уст. = ηуст.* ηсолн.бат.

(3.5)

где η_уст определим по формуле 3.4, а η_{солн.бат.} берём из п.2.3.2 для стандартного значения напряжения питания ламп в 220В.

η_{солн.бат.} = 8.04% = 0.0804

η_уст. = 73.96% = 0.7396

ηобщ.уст. = 0.0804*0.7396

η_{общ.уст.} = 0.0595 = 5.95%

Вывод: общий КПД всего цикла производства электроэнергии составляет около 6 процентов. С одной стороны этот показатель невысок, однако, принцип действия автономной солнечной электростанции сводится к тому, что она в течении всего светового дня накапливает энергию(около 10-12 часов) и отдаёт энергию в течении двух-трёх часов в тёмное время суток. Поэтому реальная эффективность данного цикла производства электроэнергии выше, чем 6 процентов.