В основном это миф о том, что гораздо эффективнее питать такие устройства постоянного тока, как ноутбуки, от полной сквозной системы постоянного тока, чем использовать инвертор и затем существующий преобразователь переменного тока в постоянный 1 .
Давайте посмотрим на ваш первый вопрос:
1) Насколько неэффективно повышать напряжение от 12 В до 120 В, а затем снова до 12 В, как при использовании обычного автомобильного инвертора для питания ноутбука (т.е. мощность автомобильного аккумулятора 12 В повышается до 120 В с помощью инвертора, а затем обратно до 12 В с помощью блок питания ноутбука)?
Это зависит от вашего оборудования, но это не слишком страшно. У вас есть два первичных преобразования: преобразование постоянного тока в переменный в преобразователе и преобразование переменного тока в постоянный в блоке питания устройства.
Большинство современных качественных инверторов эффективны более чем на 90%, а многие из них достигают 95% эффективности в значительной части своего рабочего диапазона. Очень дешевые или маленькие инверторы могут быть хуже, возможно, в низкие 80-е, и даже хорошие инверторы часто менее эффективны при работе на очень низкой мощности по сравнению с их номинальной мощностью.
Для стороны AC -> DC вы найдете больше дисперсии. Некоторые качественные конвертеры, например, поставляемые с некоторыми ноутбуками известных брендов, достигают 90% эффективности, но многие другие находятся в диапазоне от 70% до 80%. Очень маленькие преобразователи переменного тока -> постоянного тока, такие как те, которые есть в USB-разъемах, как правило, будут несколько менее эффективными, чем преобразователи, которые будут меньше ограничивать пространство.
В целом, вы смотрите на потери в лучшем случае, возможно, 15% (95% эффективный инвертор с 90% эффективным источником питания) на худшие потери с разумным инвертором, возможно, 40% (инвертор в высокие 80-е в сочетании с 70% -ым источником питания 2 .
Теперь учтите также, что для сквозного постоянного тока обычно требуется преобразование постоянного тока, если только устройство не работает точно при напряжении (скажем, 12 В или 24 В) вашей системы постоянного тока. Это преобразование, вероятно, будет в лучшем случае столь же эффективным, как и одно из приведенных выше преобразований. В худшем случае, если вы купите один из различных регулируемых понижающих / повышающих преобразователей с широким диапазоном входного и выходного сигналов, эффективность может быть значительно ниже, если он работает за пределами своего идеального диапазона. Поэтому, игнорируя все остальные факторы, даже возможно, что полный маршрут DC уже менее эффективен, чем AC!
Тем не менее, давайте предположим, что полный путь постоянного тока теоретически несколько более эффективен, чем путь постоянного тока переменного тока, возможно, на 10%. Вот недостатки полного пути постоянного тока, которые могут перевесить это небольшое преимущество:
- Что-то вроде дома (или RV или чего-либо другого), как вы упомянули в пункте (2), уже будет иметь проводку 120 В: для электроприборов в системе с полным постоянным током потребуется либо размещение этих приборов в непосредственной близости от батареи, либо запуск второй проводки постоянного тока. Система требует значительных усилий (добавить проводку к существующему дому намного сложнее, чем сделать ее в том виде, в каком она была построена - если вы не возражаете против уродства). Кроме того, вы столкнетесь с такими проблемами, как отсутствие стандартной розетки для питания постоянного тока (прикуриватель, вероятно, наиболее широко поддерживаемая вещь, но не подходит для многих целей).
- Более низкие напряжения по своей природе менее эффективны, чем более высокие напряжения для передачи: как из-за того, что данное абсолютное падение напряжения представляет более высокую относительную долю общего напряжения, так и из-за того, что для доставки той же мощности требуется пропорционально больший ток. Этот эффект примерно квадратичный: система 12 В страдает примерно в 100 разпадение напряжения на проводах одного и того же датчика при 120 В того же датчика, чтобы обеспечить одинаковую мощность. Пример: более 10 футов 14 AWG для бытовой проводки, для нагрузки 120 Вт системе 120 В требуется 1 А и падение напряжения составляет 0,042% - в основном ошибка округления. Устройству 12 В той же мощности потребовалось бы 10 ампер и падение напряжения на 4,2% - так что за 10 футов 14 AWG вы уже потеряли примерно столько же энергии, сколько потеряли бы в хорошем инверторе. В доме вы можете легко провести проводку длиной 50 или 100 футов, что приведет к падению напряжения постоянного тока, что сделает систему неустойчивой даже при небольшой нагрузке 120 Вт. На практике вам потребуется использовать проводник значительно большего размера, чтобы противодействовать этому: значительные затраты, которые вместо этого можно просто потратить на большее количество солнечных батарей или батарей.
- По умолчанию используется переменный ток: почти каждое купленное вами устройство по умолчанию поставляется с вилкой переменного тока. Существуют всевозможные устройства, где вы также можете купить версию DC, но часто со значительно сокращенным выбором. Да можнокупите холодильник с питанием от постоянного тока, но вам придется выбрать одну или две странные модели в вашем местном магазине солнечных батарей. Они часто вдвое дороже холодильника, который вы купили бы где-либо еще, и основаны на какой-то старой модели, которая по своей природе может быть менее эффективной. То же самое для вентиляторов с питанием от постоянного тока, телевизоров, кофеварок и т. Д. Да, они существуют, но рынок в настоящее время ничтожен, поскольку выбор следует. Вы будете тратить больше денег и будете менее довольны тем, что в итоге получите, чем когда-либо сэкономите на «потерях при преобразовании переменного тока». Один из подходов, который здесь работает, заключается в том, чтобы получить вещи, которые работают на переменном токе, но имеют внешний блок питания переменного / постоянного тока: вы можете пропустить этот блок и напрямую подключить свою систему постоянного тока (но опять же, напряжения, как правило, странные вещи, такие как 17 В, 21 В, и т. д., так что вы все равно нуждаетесь в конвертации).
Таким образом, я буду тем, кто звучит как одинокий голос здесь, и скажу, что любая крупная или средняя «система постоянного тока» на самом деле не имеет смысла просто экономить на потерях преобразования, когда вы подключаете готовые устройства. 120 В переменного тока на самом деле является довольно разумным методом распределения электроэнергии, тем более что это вход по умолчанию практически для всего, что вы покупаете. Потери преобразования довольно малы для современного оборудования, и вы, как правило, не можете полностью избежать потерь преобразования даже при полной системе постоянного тока.
1 Я иногда буду называть это подходом DC-AC-DC.
2 Конечно, вы можете продвинуться в худшем случае гораздо дальше, если вы ищете действительно неэффективный инвертор (но он находится под вашим контролем) и найдете какое-либо устройство с ужасным (или просто старым) SMPS или линейным регулятором, который очень неэффективен.