Распространенный вопрос: Вот есть у меня 20Вт солнечная батарея с USB-выходом. Смогу ли я просто подключить к ней свой смартфон и заряжаться от солнца?
Мой ответ таков: Довольно часто, да. И тем не менее, это очень плохая идея! 🙂
Попробую последнее утверждение обосновать… Итак, у нас есть два взаимодействующих элемента: солнечная батарея и смартфон (влиянием стабилизатора в 5В на этой батарее, в первом приближении, можно пока пренебречь, его вклад в ситуацию не слишком значим относительно других факторов).
Солнечная батарея
Для простоты предположим, что ватты у нашей 20-ваттной батареи “честные”, а не “обычные китайские” 🙂 Злые языки любят шутить, что написанные даже на самой “честной” солнечной батарее ватты реально достигаются только в солнечный день на экваторе. Действительность не настолько удручающа, но и не слишком оптимистична: в нашей средней полосе получить указанную мощность иногда можно – где-нибудь в июльский полдень, и чтобы на небе ни единого облачка, и при обязательном условии очень точной ориентации батареи на солнце! 🙂
А стоит хотя бы немножко эту ориентацию нарушить, как сразу же начнется заметное снижение мощности. А стоит облачку наползти – так еще все веселее… А уж в пасмурный день со сплошной облачностью максимум, что сможет иногда выдавать 20Вт солнечная батарея, это примерно 1-1.5Вт.
Ну а СРЕДНЮЮ мощность солнечной батареи, лежащей на земле (т.е. без точной ориентации на солнце) в середине относительно солнечного дня (иногда с легкими облачками) можно полагать примерно равной половине номинальной (т.е., в нашем случае, 10Вт).
Смартфон
Современные смартфоны по отношению к источникам питания, с одной стороны, довольно “умные”, а с другой – как та мартышка, дура дурой 🙂 Главное, что надо понимать и всегда помнить – никто не проектирует контроллеры заряда смартфонов в расчете на нестабильные (“природные”) источники энергии! Поэтому типовой смартфон, обнаружив в процессе зарядки нечто, по его мнению, “странное”, не будет пытаться разобраться с проблемой и ее устранить, а просто прервет зарядку, нарисует где-нибудь значок об ошибке в цепи питания, и будет спокойно дожидаться, пока его не переподключат к питанию заново 🙂
А его “интеллект” заключается в том, что после подключения к источнику питания, смартфон пытается этот источник проанализировать и решает, какую мощность он может у него безнаказанно забрать (варьируя собственный ток потребления). И если только китайцы, делавшие стабилизатор напряжения у солнечной батареи, не лажанулись, то с наибольшей вероятностью смартфон остановится где-то примерно на 1А. Иными словами, смартфон будет хотеть забирать от солнечной батареи 5Вт мощности. Ну а если смартфон заподозрит что-то “нехорошее”, то ограничится совершенно безопасными 0.5А (а меньше забирать он, скорее всего, просто не обучен 🙂
На этом этап “интеллекта” у смартфона завершается, а дальше начинается фаза “тупизны”… 🙂 Смартфон честно пытается отобрать свои “законные” 5Вт. А тут, например, по небу проплыла тучка (ну или, допустим, рядом с лежащей солнечной батареей прошел слонопотам, и его тень перекрыла солнце) – и солнечная батарея вдруг выдала меньше этих 5Вт… Мощности не хватает, сразу же падение напряжения, караул, грабят! 🙂 Здесь, конечно, многое зависит и от конструкции контроллера заряда данного конкретного смартфона – но не сомневаюсь, что очень многие из них скажут “Ква!” – т.е. просто прекратят зарядку и будут дожидаться переподключения (т.е. надо будет выдернуть и снова воткнуть провод питания). А вот для хозяина смартфона все время смотреть и проверять, идет ли там зарядка, на мой взгляд, весьма сомнительное развлечение! 🙂 Можно подумать, что у него других дел нет? О_о 🙂
Это один аспект проблемы – нестабильность процесса, требующая постоянного присмотра и контроля. Но есть еще и другие неприятности…
Усредненная мощность, на которую способна эта солнечная батарея, как уже выяснили – примерно 10Вт. Смартфон забирает 5Вт, т.е. половину. А что со второй половиной? А мы ее просто совершенно бездарно “выбросили в пропасть!” 🙂 И половину – это еще в относительно хорошем варианте. А ведь могут быть “ужасти” и пострашнее – например, смартфон таки решил ограничиться не 1А, а безопасными 0.5А. Да еще, допустим, мы решили не лениться, и таки ориентировать батарею по солнцу… Вот тогда “в пропасть” улетит сразу аж 7/8 потенциальной мощности батареи! 🙂
А всякая потерянная (точнее, недобранная) мощность – это дополнительное время, которое нам необходимо держать батарею на солнце!
Ну и еще один нюанс “плохого решения”… Под плотной облачностью эта солнечная батарея будет выдавать где-то 1-1.5Вт. Никакой смартфон от этого заряжаться не начнет вообще, т.е. мы просто остались без зарядки в принципе. А меж тем эти самые 1-1.5Вт не такая уж и бесполезная ерунда – это всего лишь в 3-5 раза подольше во времени, чем была бы зарядка на солнце… А мы вместо этого остались вообще без зарядки! 🙂
Ну а резюме простое и очевидное: система солнечной зарядки обязательно должна включать в себя буферный/демпфирующий аккумулятор! Об этом я много и подробно писал в посте Задачка про бассейн с обезьяной – и ровно об этом же здесь. Просто там было более “теоретически”, а здесь на конкретном примере 🙂
Вот на этой фотографии как раз буферный аккумулятор и не вошел в кадр. Но он там есть, суслик! 🙂 А иначе нереально, чтобы я от этой весьма скромной солнечной батареи (16Вт) смог бы спокойно заряжать и планшет, и смартфон, да и еще оба одновременно, да еще и в тени деревьев! 🙂
Также по теме:
По старым граблям USB зарядок
Задачка про бассейн с обезьяной