Eficiencia del panel solar con luz LED blanca cálida

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Necesito transferir la energía desde el nivel del suelo y desde una toma de corriente normal de 230 V hasta una plantilla de prueba que tenga un alto potencial. Necesito alrededor de 50-100 mW después de todas las pérdidas para alimentar mi circuito. La potencia es demasiado baja y el voltaje demasiado alto para que un transformador normal sea viable. El consumo de energía no es un problema. No hay producción, solo una plantilla de prueba. Necesito ejecutarlo durante mucho tiempo para que las baterías se agoten.

Su panel normal fotovoltaico monocristalino, policristalino o incluso CIGS tiene una eficiencia de alrededor de 13-18% bajo la luz solar de 1000 W / m ^ 2, pero ¿qué pasa con la lámpara LED blanca cálida o fría COTS? No encontré nada útil en línea hasta ahora. ¿Se reduce a niveles ridículos o puedo esperar una eficiencia de al menos el 5% del panel fotovoltaico?

    
pregunta winny

3 respuestas

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Un transformador es el camino a seguir. Su reclamo de "La potencia es demasiado baja y el voltaje demasiado alto para que un transformador normal sea viable" no tiene sentido. Ser bajo es una buena cosa. Eso significa que el transformador puede ser más pequeño, todo lo demás se mantiene igual. El alto voltaje debe considerarse, pero esto se hace de forma rutinaria.

Dado que esto es único y ya está buscando soluciones de muy baja eficiencia, puede hacer este transformador usted mismo. Obtenga una varilla de ferrita larga y un cable de imán de viento alrededor de una sección en cada extremo, dejando un largo espacio entre las dos bobinas. Eso no será muy eficiente, pero seguirá siendo mejor que los LED y una célula solar.

La figura del aire es buena para aproximadamente 1 kV por mm. Reducir a la mitad, por lo que 500 V / mm para el espacio entre las dos bobinas. Un espacio de 6 pulgadas es bueno para 76 kV, por ejemplo. Considero ese "alto" voltaje. Como no ha dado ninguna otra especificación para el voltaje que no sea "alta", esto cumple con sus requisitos.

Tenga en cuenta que puede conducir el transformador desde una frecuencia mucho mayor que la tensión de línea. Unos 100 kHz ayudarán a transferir más potencia a través de la misma brecha. O a la inversa, permita bobinas más pequeñas en cada extremo.

    
respondido por el Olin Lathrop
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(EDIT: Ah. Creo que veo mejor con su pregunta actualizada. Eliminé mi confusión anterior. Por lo tanto, está tratando de proporcionar algo de energía a un circuito que está "muy lejos" en el sentido de su potencial de alto voltaje y usted no desea ninguna conexión galvánica. ¿Se puede usar un cable de fibra óptica?)

Está bien. Así que la eficiencia de los lúmenes fotópicos es bastante alta en estos días. Creo que estamos obteniendo alrededor de \ $ 80-90 \ $ lúmenes por vatio en las lámparas LED COTS, aunque el límite teórico con la mezcla de color por fosforescencia es de alrededor de 250. En el mejor de los casos, un \ $ 9 \: \ textrm {W} \ La luz de $ LED entregará aproximadamente el 12% de la energía eléctrica en un flujo radiante. Si la mayor parte de eso está cerca de la eficiencia máxima de la visión humana, esto significa alrededor de \ $ 650-700 \ $ lúmenes. Pero a un panel solar no le importa en lo más mínimo los lúmenes. Se preocupa por el flujo radiante. Y solo obtendrá alrededor de \ $ 1 \: \ textrm {W} \ $ después de gastar \ $ 9 \: \ textrm {W} \ $ de energía eléctrica. Usted dice que no le importa la eficiencia. Entonces, eso está bien aquí, supongo.

Ahora desea convertir ese flujo radiante de nuevo en energía eléctrica. Bueno, la bombilla irradia en todas direcciones, no solo en el panel. Para que se irradie totalmente en el propio panel, necesitará un reflector parabólico con la lámpara en el punto focal (que, si la luz fuera una fuente puntual real, irradiaría la luz en líneas paralelas hacia afuera). Por lo tanto, necesita una. De aquellos para obtener la luz en el panel. (O podría simplemente construir una esfera integradora a partir de sus paneles fotovoltaicos, supongo, y colocar la (s) luz (s) dentro de eso).

Ahora, tiene una lámpara y un reflector parabólico (o esfera integradora) y ha convertido cada vatio de energía eléctrica en \ $ \ frac {1} {12} \ $ th de un vatio de flujo, que es ahora llegando a su panel (s). Digamos que sus paneles son 16% eficientes con las longitudes de onda emitidas por la lámpara LED (no es probable, pero digamos que es lo mismo). Esto significa que aproximadamente el 2% de su energía eléctrica se convierte nuevamente en energía eléctrica. Y esto descuenta la eficiencia del convertidor para hacer que la energía sea útil para usted.

Suponiendo que tenga los reflectores para todo esto, espero poder obtener un 1% de eficiencia. Entonces, para obtener \ $ 100 \: \ textrm {mW} \ $, esperaría gastar 100 veces eso, o \ $ 10 \: \ textrm {W} \ $. Que es sobre una de esas bombillas COTS.

Claro. Dale un giro.

    
respondido por el jonk
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Es posible que algunos otros LED (blanco frío, azul o incluso rojo) tengan una mayor eficiencia general.

Y es probable que deba organizar varios LED para lograr la máxima uniformidad de la iluminación y evitar la pérdida de energía en la parte "sombreada" de la célula solar, y posiblemente los reflectores para minimizar el derrame fuera del área de la célula.

Pero una vez que tenga en cuenta la eficiencia propia del LED, incluso las mejores células solares baratas (actualmente alrededor del 22%, las células de contacto posterior como Sunpower Maxeon) no le darán el 5%. El 1% de Jonk puede ser realista, pero con cuidado y experimentación puede llegar a un 2% aproximadamente.

    
respondido por el Brian Drummond

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