В предыдущей части рассказывалось о тестировании литиевых батарей для хранения электроэнергии. В одном из комментариев был вопрос об использовании ионисторов для хранения запасенной энергии. Стало интересно проверить, как это работает.
Конечно, параметры ионисторов можно найти в даташите и посчитать все что надо. Но так не интересно, куда интереснее померять самостоятельно. Для этого на ebay была заказана плата с длинным названием 6Pcs Farad Capacitor 2.7V 500F with Protection Board.
Как это работает, подробности под катом.
Чем интересны ионисторы? Это, упрощенно говоря, конденсатор огромной емкости — которая может составлять сотни фарад. В отличие от аккумуляторов, ионисторы обладают следующими преимуществами:
— имеют практически неограниченное количество циклов,
— могут быть разряжены до нуля, не боятся разряда,
— могут работать при отрицательных температурах,
— могут отдавать очень большие токи, в десятки или даже сотни ампер,
— имеют основной компонент — активированный уголь, который является весьма экологически чистым и «возобновляемым» компонентом (если верить Википедии, его получают из кокосовых орехов).
В то же время, у ионисторов есть и недостатки:
— плотность энергии в 10-100 раз меньше чем у аккумуляторов,
— в отличие от аккумуляторов, напряжение при нагрузке падает сразу и линейно,
— высокая цена.
Справедливости ради, технология не такая уж и новая: еще мой старый Palm m105 умел работать от встроенного ионистора 1-2 минуты, пока пользователь менял батарейку. Однако цена на ионисторы большой емкости довольно-таки заметно упала, что позволяет купить их без больших финансовых затрат.
Заряд
Одна из особенностей ионисторов — напряжение каждого элемента не превышает 2.7В. Поэтому для получения больших напряжений, они соединяются в батарею, а чтобы не перезарядить каждый элемент, их оснащают схемой защиты. Принцип полностью аналогичен балансиру в литиевых аккумуляторах — при превышении напряжения, излишки стравливаются на резисторах. Схему защиты хорошо видно на фото сверху. В моем случае батарея состоит из 6 ионисторов, емкостью 500Ф и напряжением 2.7В каждый, таким образом максимальное напряжение батареи составляет около 16В.
Вторая интересная особенность ионисторов — очень малое внутреннее сопротивление. Ионистор может как принимать, так и отдавать токи в десятки ампер (есть познавательное видео на эту тему). В моем случае, при первой попытке зарядить ионистор от блока питания 12Вх8А, провод раскалился докрасна и перегорел. Пришлось достать блок питания с настройкой ограничения тока, тогда процесс заряда пошел нормально. В остальном, заряд ионистора ничем не отличается от заряда конденсатора.
Тестирование
В качестве первого теста, напрямую к ионистору была подключена светодиодная лента. Было интересно проверить возможность использования максимально простого «аварийного» освещения, безо всяких сложных драйверов. Чтобы не испортить светодиоды ленты, ионисторы были заряжены до 12В. Из предыдущих опытов было известно, что потребляемый ток этого куска ленты при 12В составляет 1А.
Результаты на фото:
1) 21:01, старт, напряжение 12В, лента горит в полный накал
2) 21:09, напряжение уже упало до 8.7В
Я думал, что лента вот-вот погаснет, но потребляемый ток явно уменьшился.
3) 21:17, напряжение 7.8В, лента еще светит
4) 21:31, прошло полчаса, но к моему удивлению, лента еще слегка светится, напряжение 7.3В.
Дальше ждать надоело, да и свечением это было назвать сложно. Было решено собрать buck/boost конвертор, способный питать ленту стабилизированным напряжением в 12В. Для этого был подключен step up конвертор на 24В, к выходу которого подключен второй step down конвертор, настроенный на 12В. Как бонус, это позволило зарядить ионисторы полностью до 16В.
Все вместе выглядит так (вечер, в комнате стало темнее, так что на фото лента ярче):
Система действительно работает, и когда напряжение на выходе стало уменьшаться, ионистор был разряжен до 3.8В.
Результат: лента действительно горела без визуального изменения яркости, время полного горения составило 8 минут.
Выводы
Если мерять в долларах на ватт, то за 45$ была куплена батарея, от которой светодиодная лента может гореть 8 минут. Честно говоря, не очень впечатляет, хотя что-то подобное в принципе и ожидалось.
Тем не менее, ионисторы достаточно интересны наличием весьма уникальных особенностей:
— Практически неограниченное число циклов. Представляется интересным сделать аварийное светодиодное освещение от солнечных батарей, с практически вечным сроком службы
— Возможность отдавать большие токи и возможность работы при отрицательных температурах.
Это позволяет использовать ионистор как буферный элемент, когда надо быстро отдать большой ток при слабом источнике. В youtube описывались вполне успешные опыты по использованию ионисторов в стартере автомобиля. Применительно к солнечной энергии, еще один интересный пример — кратковременное хранение энергии для работы мощных устройств (дрели, пилы) от солнечной батареи, можно посмотреть здесь:
— Потенциальная экологичность и простота конструкции ионистора. В youtube есть даже видео по самостоятельному изготовлению суперконденсаторов, правда насколько оно реально, сказать сложно.
С другой стороны, литий-титанатные аккумуляторы имеют практически такие же преимущества — большое количество циклов, возможность работы на морозе и большие отдаваемые токи. Что будет лучше в дальней перспективе, сказать пока сложно, и то и то сейчас скорее экзотика. Скорее всего ниша ионисторов останется весьма узкой, но тем не менее она есть.
Ну и бонус для тех, кто дочитал до сюда: измерение емкости батареи ионисторов при заряде смартфона можно посмотреть на моем видео.
Тестирование батареи ионисторов совместно с солнечной панелью будет описано отдельно.
Продолжение следует.
Комментарии (113)
PROCODER
22.06.2017 04:03+3У меня ионисторы задействованы в двух проектах:
1. Паяльник на ионисторах (видеотест прототипа)
2. Wi-Fi метеостанция (с прогнозированием осадков и заморозков) с автономным питанием от солнечной панели и ионисторов с автообновлением ПО через Интернет и отсылкой в облако и твиттер 1 2 3 (видео)
Хотел бы обратить ваше внимание, что в разряженном состоянии ионисторы будут представлять для вашей солнечной панели практически КЗ, поэтому весьма желательно ограничить ток. Терять мощность на тупо резисторе не стоит, лучше использовать стабилизатор тока. Весьма неплохо ведет себя LM317 в токовом включении, а для больших напряжений и модуль на LM2596 можно включить как стабилизатор тока.
Andy_Big
22.06.2017 07:34+2Терять мощность на тупо резисторе не стоит, лучше использовать стабилизатор тока. Весьма неплохо ведет себя LM317 в токовом включении
Линейный стабилизатор в этом отношении ничем не отличается от тупо резистора — точно так же теряет мощность, превращая ее в тепло :)ptica_filin
22.06.2017 11:37Всё же отличается. Это "умно резистор", а не тупо. Он умеет менять своё сопротивление, когда нужно.
PROCODER
22.06.2017 11:40Andy_Big, не путайте cтабилизатор напряжения со стабилизатором тока )
Andy_Big
22.06.2017 12:12+1И то и другое регулирует напряжение. Только первый держит напряжение постоянным, а второй меняет напряжение для поддержания в нагрузке заданного тока. В части рассеивания мощности они (линейные) совершенно равнозначны.
arheops
22.06.2017 12:09Не совсем так, линейный стабилизатор превращает в тепло только избыток. В большинстве режимов все же лучше.
Andy_Big
22.06.2017 12:19Все, что задерживается резистором или линейным стабилизатором — все превращается в тепло и на одном и на другом. Падение напряжения умножить на ток = рассеиваемая в тепло мощность, и не важно, на резисторе падает напряжение или на линейном стабилизаторе :)
ploop
22.06.2017 12:26+1Имеется ввиду, что стабилизатор тока является резистором (и рассеивает излишки) когда напряжение выше нужного для заданного тока, иначе он открывается полностью и превращается в «умную перемычку». А резистор продолжал бы рассеивать.
Andy_Big
22.06.2017 12:48Ну это да. Хотя не забываем, что даже у lowdrop-стабилизаторов есть вполне существенное падение напряжения даже когда он «полностью открыт» :)
PROCODER
22.06.2017 13:04вы сильно увлеклись спором и забыли для чего посоветовал в простейшем случае именно стабилизатор тока: для ограничения тока в нагрузку — ионисторам, никакой стабилизатор напряжения с этим не справится (с защитой — будет уходить в защиту и откл). По хорошему, ввиду колебаний напряжения с течением времени с солнечной панели ставится перед ним DC-DC. Что до рассеивания на обычном сопротивлении (резисторе), наступит момент когда падение на нем не даст заряжаться потребителю, стабилизатор тока имеет большие возможности в этом плане.
Andy_Big
22.06.2017 13:11Нет, я помню о чем идет речь. Вы предложили использовать линейный стабилизатор напряжения в режиме стабилизации тока для ограничения тока заряда ионисторов :)
ploop
22.06.2017 13:12Понятно что есть, но не такое же, как у постоянного резистора.
Вспомнилось...Напомнило споры про драйверы фонарей при питании на одной банке лития, что лучше, импульсник или линейник. Спор возник из-за того, что в большинстве стандартных случаев по энергетическим потерям линейный драйвер лишь слегка проигрывает лучшим импульсникам, а стоимость чуть ли не на на пару порядков меньше.
Суть в том, что чем сильнее ток — тем меньше приходится рассеивать линейнику из-за пологой ВАХ мощных светодиодов (по сути выше КПД линейника). Чем меньше ток — тем меньше КПД импульсников. В итоге импульсник всё-же имеет преимущество при тестах в среднестатистическом режиме использования, но не в несколько раз, а всего в десяток процентов. Но цена…Andy_Big
22.06.2017 13:22Понятно что есть, но не такое же, как у постоянного резистора.
Это смотря на каком токе :)
Суть в том, что чем сильнее ток — тем меньше приходится рассеивать линейнику из-за пологой ВАХ мощных светодиодов
Разумеется, чем меньше напряжения линейнику приходится ронять на себе, тем выше будет его КПД :)
arheops
22.06.2017 12:40Сама батарея не держит напряжение вообще, там перенос заряда только. При указанном применении КПД линейного стабилизатора ТОКА будет достаточно большим. Стабилизация нужна на самом деле только для первых 10% по напряжению, что будет достигнуто очень быстро, дальше стабилизатор тока будет работать открытым.
Там можно даже многоразовый термический предохранитель поставить, тоже будет прекрасно работать.Andy_Big
22.06.2017 13:04КПД стабилизатора будет слегка выше, чем резистора, да. Но не слишком существенно. И греться он будет не хуже резистора :)
PROCODER
22.06.2017 13:28Andy_Big )))
На выходе линейного стабилизатора напряжения — четко ограниченное напряжение стабилизации и вся разница по напряжению в виде рассеиваемой мощности (Uin-Uout)*Iн будет на нем и греть космос. На выходе стабилизатора тока совсем другая картина — напряжение на выходе меняется в зависимости от нагрузки (при этом ток — константа), оно практически входное минус падение на переходе и сопротивлении нагрузки.
Там можно даже многоразовый термический предохранитель поставить, тоже будет прекрасно работать.
если речь о полимерном самовосстанавливающемся, то хреново будет работать, характеристика у него резко нелинейная и нагрузку будет включать кратковременно на пиках и остывать еще минут 10-15. А в случае с ионисторами превышение напряжения чревато для них.arheops
22.06.2017 13:42Посмотрите характеристики панелей. Ток при напряжении в 10% от оптимального сильно меньше чем ток КЗ. Если стабилизатор настроить правильно, то стабилизатор будет открыт почти всегда, потому как напряжение на выходе будет больше искомого.
Да, речь о полимерном. Нет, будет отдавать нормально, если взять его на ток КЗ. Того, что он отдает при нагретом состоянии будет вполне хватать для заряда.
Еще раз. Ток КЗ у солнечной батареи в разы больше тока отдачи на 10% вольтажа.
wormball
22.06.2017 14:18> Ток КЗ у солнечной батареи в разы больше тока отдачи на 10% вольтажа.
Кто это вам такое сказал?
https://yandex.ru/images/search?text=вах%20солнечной%20батареи
Andy_Big
22.06.2017 13:53На выходе линейного стабилизатора напряжения — четко ограниченное напряжение стабилизации и вся разница по напряжению в виде рассеиваемой мощности (Uin-Uout)*Iн будет на нем и греть космос. На выходе стабилизатора тока совсем другая картина
На выходе стабилизатора тока точно та же картина — если для поддержания заданного тока нужно понизить входное напряжение на 6 вольт, то эти 6 вольт помноженные на ток и будут греть космос :)
А то можно и для стабилизатора напряжения взять идеальные условия, как Вы взяли для стабилизатора тока — выходное напряжение равно входному и стабилизатор замечательно себя чувствует, имея только падение на переходе :)
wormball
22.06.2017 13:35На тему КРЕНа уже всё сказали, но самого главного не заметили.
> Хотел бы обратить ваше внимание, что в разряженном состоянии ионисторы будут представлять для вашей солнечной панели практически КЗ, поэтому весьма желательно ограничить ток.
КЗ солнечной панели не страшно. Всё равно и ток, и мощность у неё ограничены количеством поступающего света. Ежели у нас панель даёт в «оптимальном» режиме 1 А с КПД 20%, то при КЗ она будет давать от силы 1,5 А. А вся мощность высадится на самих фотоэлементах, которые вообще-то и так нагреваются солнцем. Ну будет она нагреваться на 25% больше, нежели при нагрузке, только и всего. Кстати, совсем без нагрузки она будет нагреваться на эти же 25% больше, ибо солнечный свет поглощается, а мощность никуда не уходит.
В общем, ежели уж и вешать электронику между солнечной батареей и конденсатором, то это должен быть MPPT. Функция которого — спасать какие-то считанные проценты добытой электроэнергии. Всё остальное не имеет ровно никакого смысла, кроме отрицательного.
Shrizt
28.06.2017 13:02Лучше все же использовать активные преобразователи, которые не будут сжигать лишнее напряжение, а преобразуют его в ТОК.
denisgrim
22.06.2017 08:11Давным-давно, кажется в журнале Юный техник, была статья про изготовление "табуретки" на колесиках, с питанием от "ионикса". Очень простая, дешевая и доступная для повторения конструкция. Прообраз гироскутеров.
DmitrySpb79
22.06.2017 08:37Кстати, кто-нибудь в курсе, что за транзисторы могут быть на плате?
На моей 2 из 6 оказались повреждены при пересылке.
synka
22.06.2017 10:15+1Проводил как-то испытание разных ионисторов на предмет питания пары светодиодов типоразмера 3525 с рабочим током 15-18мА. Так как не использовал последовательное включение банок, то пришлось делать повышающий преобразователь. Вот такие данные. Напряжение на банке и выходное напряжение. Время в секундах. Применение контроллера с рабочим напряжением от 0,3В удлинило время работы на 14 минут.
vadimpl
22.06.2017 22:39Похоже, что 80F и 100F перепутаны местами.
wormball
22.06.2017 23:40+1Там похоже, что вообще всё перепутано.
synka
23.06.2017 10:02+1Ошибок нет. Есть несоответствие реальной емкости.
wormball
23.06.2017 12:50Ну у вас там одни графики постепенно опускаются, а другие — резко обрываются. Тогда как в легенде TPS61200 прописан лишь у двух пунктов, причём один из них резкий, а другой — пологий. Так и должно быть?
synka
23.06.2017 14:19Я в описании написал, что это графики выходного напряжения и напряжения на ионисторе. Выходное стабилизировано. Как только достигает порога отключения, горизонтальная линия обрывается. Основной преобразователь TLV61220. Только в последнем случае был использован TPS61200. Легенда была для отчета, эти тонкости были в тексте. Как я выше заметил, интересный факт, что емкость растет с количеством циклов. Типа тренировки ионистора :-)
synka
23.06.2017 09:39+1Нет, не перепутаны. Фактическая емкость отличалась от заявленной. Испытывались брендовые ионисторы, по 700р за штуку и с али, по 200р за пару. На графике часть испытанных банок. Замечена интересная особенность, после нескольких циклов, емкость 100F ионистора возросла.
Zhivoi
22.06.2017 10:32+2Раньше у производителей электрокаров и гибридов в воздухе висела идея сохранять в ионисторах кинетическую энергию при торможении, вместо простого нагрева дисков и колодок (как сейчас), а затем использовать ее при разгоне. Классическая рекуперация в аккумулятор не в счет — там выхлоп настолько мизерный — что многие автопроизводители от нее отказываются.
А с ионисторами оно выглядит как-то интересней — необслуживаемый блок, накачал в него энергии, через минуту получил какой-то процент обратно, количество циклов не ограничено. Поставил и забыл.
loly_girl
22.06.2017 19:37Если я не ошибаюсь, то у мертворожденного (увы) йота-мобиля такой источник питания предполагался вместо батареи аккумуляторов.
SvSh123
23.06.2017 12:12Это был камешек в огород Yota? Напрасно, они-то как раз цветут и пахнут, и к скандальному детищу Прохорова никакого отношения не имеют. :)
По смыслу — да, собирались. Кстати, ионисторы, КМК, на любом гибриде будут хорошо смотреться. Правда, не помешает, наверное, иметь на борту и аккумулятор (небольшой, из расчета запаса хода около 50км)loly_girl
23.06.2017 22:01+1Ой, точно, Ё-мобиль. Они появились в одно время и, видимо, в памяти сработала компрессия с потерей данных.
dimatl
22.06.2017 10:44Ионисторы должны быть круглыми? Это ограничение технологии?
Tomasina
22.06.2017 11:15+1Рулон — это наиболее компактный способ впихнуть большой объем ленты с электролитом.
RiseOfDeath
22.06.2017 14:06+1Рулоны могут быть вполне себе квадратными, в качестве примера любой плоский литий-ионный аккумулятор в телефоне.
Только вскрывать чтобы посмотреть не советую.
professor9
22.06.2017 11:21В Минске ездят электробусы на них, можете прокатится. маршрут №59 (ДС «Серова» — Долгобродская).
ushanov90
22.06.2017 11:47А тут недавно была статья про ионистор в видеорегистраторе автомобильном (вроде бы клон китайского, как бы русский. Заказал с али такой, посмотрим, как оно покажет себя). По-моему — идеальное его применение, а то у половины знакомых аккумуляторы не держат даже через пол-года работы то на солнышке, то на морозе…
synka
22.06.2017 12:03У меня перестал работать через пару месяцев. Сначала после отключения питания регистратор с музыкой выключался. Теперь мгновенно тухнет.
klirichek
28.06.2017 17:41Да не очень хороше применение.
Попадёте в аварию, и окажется, что нужно не только срочно с аккумулятора клемму скидывать, а ещё и что-то с ионистором в регике делать, который при КЗ может все 50 ампер выдать и что-нибудь поджечь…DrPass
29.06.2017 16:25и окажется, что нужно не только срочно с аккумулятора клемму скидывать, а ещё и что-то с ионистором в регике делать
Ну а смысл? Если авария такая, что у вас сплющило регик, вам надо не с ионистором что-то делать, а готовить отмазки по своим грехам на Страшном суде.
LexB
22.06.2017 12:40Пытался сделать беспроводной датчик температуры на ионисторе и солнечной батарее.
Принцип такой — ESP подключается к WiFi отсылает команду другому устройству (для теста http вызов бризеру — это бип в видео) и уходит в deep sleep mode на определенный интервал.
Если активировать схему на заряженных ионисторах — все хорошо.
Проблема в пером запуске на разряженных ионисторах, ESP не может сама запуститься и не дает ионисторам зарядиться, разряжая их.
Вот если-бы придумать какую-нибудь схему которая бы подключала ESP только по достижении определенного заряда на ионисторах — проблема была бы решена. Если кто встречал в сети подобное и поделится — буду благодарен.synka
22.06.2017 12:47Микро-потребляющий компаратор, ключ. Ионистор — зарядился, пошло питание модуль.
PROCODER
22.06.2017 12:56Проблема в пером запуске на разряженных ионисторах, ESP не может сама запуститься и не дает ионисторам зарядиться, разряжая их.
посмотрите схемотехнику построения у меня по ссылке (1) выше про метеостанцию в спящем режиме и для чего там поставил монитор напряжения — супервизор.
Цитирую:
Супервизор DA2, запрещающий старт модуля A1 нулевым уровнем при напряжении питания менее 2.9 В и устраняющий зависание* чипа ESP8266 при медленном заряде ионисторов.
* Что интересно, эффект зависания проявляется в основном при напряжении питания, близком к диапазону 2.8...2.9 вольт, но при этом модуль вполне себе работоспособен на участке ниже — от 1.75 (ниже 2.4 перестает работать внешний датчик DS18) до 2.75 вольт (что подтверждается трендами в режиме 24х7 в течении нескольких месяцев). Мы специально не использовали RESET модуля супервизором, так как этот вход уже задействован аппаратным сбросом с GPIO16, в то же время во время Hardware Reset резко увеличивается потребление модуля, а это потери драгоценной энергии.LexB
22.06.2017 13:51Спасибо. Ваш NCP303LSN29T1G похоже то, что надо. В сети нашлось видео на тему
https://www.youtube.com/watch?v=FMQMGhnzjj0
everythingispossible
22.06.2017 13:30+1Спасибо за статью, очень интересно.
По поводу перспективы очень хочется верить, что характеристики новых твердотельных аккумуляторов от John Goodenough и Ко окажутся реальными.
Значительные улучшения заявлены сразу по всем параметрам: срок службы, емкость, скорость заряда, цена, безопасность.
Значительное улучшение любого из параметров цена/емкость/срок службы аккумуляторов — означает огромные изменения в сфере энергетики.
Значительное улучшение сразу всех параметров означает революционные изменения во всех сферах жизни, связанных с энергетикой. А с энергетикой связаны прямо или опосредовано практически все сферы жизни людей. :)
Судя по тому, что главный инженер (chief technical officer) Тесла JB Straubel сказал недавно на конференции:
Straubel slightly hinted that Tesla would be heavily researching John Goodenough, the creator of the lithium battery, for future scaling. Lithium batteries charge faster than lithium ion batteries and hold up to three times as much power, making them essential to supply growth.
складывается впечатление, что новые аккумуляторы от John Goodenough и Ко – это не ежегодный пшик от какого-то стартапа.
И если это так, то уже в ближайшие 3-5 лет мы увидим невероятные изменения в жизни планеты.
Vovanys
22.06.2017 13:32Разряд 8 минут, а заряжается сколько?
arheops
22.06.2017 13:48У махтора макс ток заряда-разряда в амперах в даташитах гдето 1.5-1.7 емкости в фарадах. Для 3400фарадных 2000ампер ток например.
Тут, скорее всего, меньше, но думаю вполне возможно заряжать сборку(она ж 500F) током в 100 ампер. Соответсвенно будет в сто раз быстрее, 4.8 секунды. Только зарядное надо на 100 ампер найти.
DmitrySpb79
22.06.2017 14:06+1Да, ионисторы в теории могут заряжаться очень большим током. У меня нет такого зарядника, я использовал обычный БП от ноутбука и источник напряжения с ограничением тока в 2.5А. Точное время не засекал, минут 5 примерно.
Adokelv
22.06.2017 17:38Отличная статья.
Если бы поработать еще с ними, то, думаю, есть будущее такой батареи
seven_hh
22.06.2017 17:42с практически вечным сроком службы
Выше пишут, что срок то у них все же не вечный — 5-7 лет. За большую стоимость и сравнительный срок службы характеристики печалят. Хотелось бы век или хотя бы 100 лет или сколько я там проживу. Дело не только в цене, а в долговечности, или это наш мир такой суровый что вечно будет работать только технологии при абсолютном нуле?
Тут https://geektimes.ru/post/259970/ пишут что 3000 фарад это около 2200 mAh и при напряжении 2,7 вольта это почти 6 Wh. У вас аналогичная конструкция и при напряжении 12 вольт и 1 ампер лента должна была светиться пол часа, где-то что-то неправильно или я непонимаю
DmitrySpb79
22.06.2017 17:49У меня в батарее 6 штук 2.7V 500Ф, соединенные последовательно, т.е. реальная суммарная емкость в 6 раз меньше.
По сроку службы сложно сказать. Теоретически он почти не ограничен, практически и электролитические конденсаторы тоже дохнут, зависит от качества изготовления.klirichek
28.06.2017 17:44+1Ёмкость в чём?
В фарадах? Да, меньше.
В «ампер-часах»? Вообще не имеет смысла при плавающем напряжении.
В джоулях? Тупо суммируется, как не соединяйте.
novice2001
22.06.2017 19:42Ошибочка.
3000 Ф — это по определению 3000 Кл/В. Значит при напряжении 2,7 В заряд будет 3000 * 2,7 = 8100 Кл.
8100 Кл = 8100 А*с / 3600 = 2,25 А*ч. До сих пор расчет верный. Но… напряжение-то при этом будет снижаться.
Если оно будет снижаться линейно, то среднее напряжение составит половину от первоначального, и тогда емкость в Вт*ч будет 2,25*1,35=3,0375 Вт*ч.
А здесь заряд при питании ленты напрямую будет равен 500/6*12=1000 Кл = 1000 А*с, но это при разряде до нуля, когда лента, очевидно, работать не сможет.
Если заряжать до 16 В, то заряд уже 500/6*16=1333 Кл = 1333 А*с = 0,37 А*ч * 16 / 2 = 2,96 Вт*ч. Но опять же повышающий преобразователь не может разрядить ионистор до нуля, а оба преобразователя имеют далеко не 100% КПД. Поэтому неудивительно, что лента светилась 8 минут, вместо теоретических 14,8.
klirichek
28.06.2017 17:43+1При непостоянном напряжении источника мерить ёмкость в ампер-часах — некомильфо.
engine9
22.06.2017 18:09Раз такая тема, прошу инженерно подкованных ребят пояснить осуществимость следующей задумки: «вечная» зажигалка для выживальщиков\любителей походов. Состоит из ионистора, линейного генератора (катушка, внутри которой трубка с мощным магнитом), выпрямитель, кнопка и спираль из нихрома. Принцип работы такой: трясём зажигалку, после чего прислоняем к спирали что-то легко воспламеняемое и нажимаем кнопку. Туда же можно и светодиод прикрутить.
Взлетит ли?DmitrySpb79
22.06.2017 18:30+1Для совсем грубой прикидки, 1 Фарад = 1 Ампер * 1 секунду. Дальше смотрите какой ток и напряжение нужен для зажигания спирали.
От ионистора абсолютно точно можно зажечь нихромовую нить, но вопрос в том, как долго придется трясти чтобы его зарядить :)))engine9
22.06.2017 19:30Да, вот это тоже интересует. Спасибо!
DmitrySpb79
22.06.2017 21:27У меня нет фонаря с генератором, так что проверить какую он выдает мощность, не могу.
Sleepwalker_ua
22.06.2017 20:33Трясти замучаетесь каждый раз, ибо загорается с первой попытки только в тепличных условиях. Гораздо надежнее купить пачку бензиновых спичек и кресал универсальных, а с учетом на ионисторы и прочее — еще и дешевле.
arheops
23.06.2017 00:28+1Есть фонари такие, только трясти не вариант, там ручка крутиться и через увеличивающий редуктор на динамо. Заменяете лампу на спираль от вейпа — и будет вам зажигалка. Но сильно ненадежно, спираль легко перегорает если поменялся тепловой режим.
Ornitolog00
22.06.2017 23:06Помнится в журнале «Юный техник» была статья в которой читателю предлагалось сделать и поэксперементировать с такой вещью как «ионикс» который был по принципу работы очень похож на ионистр!!!
mrigi
22.06.2017 23:25+1Есть 10шт таких, тоже когда-то хотел делать на них светильник. Даже есть где-то микросхемы, питающие светодиоды чуть-ли не с 0.3В. Но так и забил на эту идею. Сильный саморазряд, низкая емкость. Нет смысла.
А на упомянутой даче в туалете и душе в сто раз практичнее оказался старый литиевый аккумулятор от телефона + солнечная панель + tp4056. Диоды соединены параллельно и питаются напрямую через стабилизатор 3.3В. Работает уже два года. Я бы сказал что почти любой подуставший литиевый аккумулятор выходит лучше этих ионисторов.klirichek
28.06.2017 17:48+2Я сделал источник питания велосипедной фары.
Два 100Ф ионистора (теперь уже один) в параллель, заряжаются от динамовтулки через стабилизатор на 2,65 вольта.
А фара на светодиодном повышающем драйвере. Последний выдаёт ток около 1А и способен работать вплоть до 0.4В в источнике. Вся конструкция оказалась просто идеальным буфером — в состоянии покоя света хватает минут на 10.mrigi
28.06.2017 18:03А я думаю сварку для аккумуляторов сделать из своих :) Большая токоотдача их плюс.
От динамки точно также можно подзаряжать б/у банку 18650 и её хватит вполне себе надолго.klirichek
29.06.2017 09:05+1Сварку лучше всё же на конденсаторах. Или на перемотанном трансформаторе от микроволновки.
У ионисторов esr всё же многоват для сварки в режиме практически КЗ.
Да и сами они это не очень любят (надо бы взять в оформлении с высокотоковыми выводами, но они уже подороже выйдут).
А с банкой 18650 — пройденный этап. Её СЛИШКОМ много для этой цели.
Ну и разные нехорошие условия, вроде постоянного заряда/разряда + работа зимой.
krino
28.06.2017 15:07-1Но ведь при последовательном включении конденсаторов, их ёмкость падает пропорционально. Т.е. в вашей схеме она будет в 6 раз меньше номинала. Может, быть выгоднее включить параллельно и поставить степ-ап для диодов?
DmitrySpb79
28.06.2017 15:18Проблема в том, что напряжение ионисторов 0..2.7В — весьма неудобный диапазон как для зарядки так и для разрядки. Куда проще найти преобразователи 5-15В, чем 0.5-3В. Во-вторых, емкость меньше, зато напряжение больше, по отдаваемой мощности (P=U*I) то на то и выйдет, скорее всего.
Хотя вариант светодиодного драйвера от фонарика (они вроде от 1В работают) попробовать интересно, но у меня его нет.krino
28.06.2017 16:47Ну, не шесть, а хотя бы два поставить… Для ленты не знаю, как у вас там, а для одиночного светодиода напряжение уже будет близкое к номиналу, а чем меньше разница, по идее должны быть меньше потери на преобразования.
klirichek
28.06.2017 17:52+1Ёмкость в чём?
В ватт-часах — НЕ падает, а суммируется.
В джоулях — ровно так же, суммируется.
Падает ёмкость в фарадах. А она по сути всего лишь показатель, насколько изменится напряжение, если в течение определённого времени пропустить в ионистор определённый ток. Энергия пропорциональна квадрату напряжения. Вы взяли два конденсатора, напряжение тема самым удвоили. Но их суммарная энергия тоже всего лишь удвоилась, а не учетверилась. И чтобы это объяснить, говорят, что ёмкость вдвое уменьшилась.
br0x
28.06.2017 15:34Спасибо за статью, я интуитивно предполагал, что лучше кислотных аккумуляторов ничего не придумано для домашней солнечной электростанции. Увы, похоже, еще 10-15 лет здесь ничего не изменится…
DmitrySpb79
28.06.2017 15:39Это надо на http://forumhouse.ru/forums/1013/ спрашивать. Вроде все кто может, уже на литий переходят, вопрос в цене только. Зарубежный опыт — это либо grid tie, либо (последняя мода) tesla powerwall. Кислотные аккумуляторы в общем, уже не в тренде.
br0x
28.06.2017 16:08Так в этом то и дело, в цене. При сроке службы солнечных панелей около 15 лет придется сменить порядка 5-6 комплектов кислотных или 7-8 комплектов литиевых
DmitrySpb79
28.06.2017 16:11Почему? У лития нет эффекта памяти и число циклов вроде как больше.
По отзывам, срок службы свинцовых аккумов в автономных домах 2-3 года. Личного опыта нет, насколько правда не знаю.Tomasina
28.06.2017 16:46Потому что при заряде ниже +3С LiIon необратимо деградируют.
LiFePO4 в этом плане чуть лучше, но дороже и емкость в 3 раза ниже в тех же габаритах.DmitrySpb79
28.06.2017 16:51Естественно, и заряд и разряд лития должен не выходить за установленные производителем пределы напряжений, тогда число циклов будет нормальным.
Я вроде уже приводил ссылку: http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteriesTomasina
28.06.2017 16:55Балконный вариант девайса как бы подразумевает что условия будут от -35 до +70.
Nikita_64
Спасибо за статью. Еще у ионисторов по сравнению с литиевыми аккумуляторами высокий саморазряд. Для суточного цикла несущественно, но хранить запасной фонарь с ионистором нецелесообразно.
DmitrySpb79
Да, с саморазрядом есть такое.
Кстати, идея фонаря на ионисторах у меня была — заряжаем мощным источником за пару минут, потом пользуемся час :) Но все равно в итоге получается дорого и неэффективно.
DrPass
Самое неприятное в них даже не саморазряд (это, скажем так, задекларированная фича), а не слишком высокий срок службы. Да, они не теряют характеристик в циклах «заряд-разряд». Но просто в силу разрушения своей внутренней структуры (она, например, очень не любит перегрева) все равно лет за пять-семь могут выйти из строя.
yurisv3
— не слишком высокий срок службы
SEIKO Kinetic использует именно ионистор, и да, через 5 лет (иногда максимум до 7), его нужно менять.
Taciturn
Этот срок зависит от использования? Т.е. можно ли покупать запасные ионисторы или это бесполезно и через 5 лет они в любом случае умрут, даже если их никогда не включали?
Tomasina
Зачем покупать впрок? За 5 лет китайцы отработают техпроцесс и наклепают бОльшую емкость при той же цене.
Taciturn
Например добавляем к ним штекер и конечный пользователь сам меняет, без паяльника.
yurisv3
а менять кто будет?
Dmitri-D
аккумулятор не прослужит 5-7 лет, если каждый день ему устраивать цикл заряда, а ионистр — вполне. За 5-7 лет, однако, и панели подешевеют и инверторы, возможно и альтернативные аккумуляторы появятся. Сейчас это одно из прорывных направлений. Нужны емкие, легкие и долговечные.
Есть альтернативные способы хранения. Например — генерация водорода при наличии избытка электричества, с тем, чтобы потом, при недостатке, его сжигать и получать энергию. КПД цикла не так уж и низок — порядка 30%. Не исключено, что его тоже улучшат.
DrPass
Почему? В таком режиме работает и аккумулятор в вашем авто, и аккумулятор в вашей мобилке. Да, некоторые мрут быстрее, года за четыре, но это, скажем так, разница несущественная. Сейчас преимущества ионисторов перед аккумуляторами выражаются скорее в возможности зарядить его быстро, нежели в сроке службы.
Azya
Судя по тестам, а123 без проблем выдержит 5-7 лет.
vp7
Многие аккумуляторы спокойно переживают 5ти летний срок.
Жена продолжает пользоваться старой Nokia, которой уже 7+ лет.
До сих пор стоит родной аккумулятор, потеря ёмкости есть, но не катастрофическая — теперь его приходится заряжать каждые 3-4 дня, а сразу после покупки держался до недели.
DmitrySpb79
Так ограничение не в календарном сроке а в количестве циклов. Аккум вполне может дать 500 циклов, что при заряде раз в неделю как раз дает 500*7/365 = 9 лет эксплуатации. Но для современных смартфонов такого уже не будет.
Sleepwalker_ua
что-то вы как-то не то посчитали. 52 недели в году, 500 на 52 надо разделить.
А вот если брать современный смарт, который приходится заряжать каждый день-два, то статистика гораздо печальнее, даже если принять 1000 циклов до приемлемого снижения емкости, то это всего-то около 3 лет. На практике, за счет температурных влияний, года 1,5-2.
с аккумуляторами вообще не все так просто, очень и очень многое зависит от производителя, нюансов технологии, сырья, условий хранения на пути от производителя в магазин и от магазина — к потребителю. Температурный режим тоже очень сильно влияет.
mistergrim
У меня раскладушка Samsung E570 около десяти лет проработала, где-то раз в два дня приходилось заряжать. Отправилась на покой не из-за аккумулятора, а из-за глюков самого телефона.
Hellsy22
Если я правильно помню, то существует множество разновидностей ионисторов, отличающихся количеством циклов работы, отдаваемыми токами и саморазрядом. Причем при равной емкости отличие некоторых параметров может быть разы, а некоторых даже на порядки.
PROCODER
не у всех ионисторов высокий саморазряд, у GREEN-CUP (ниже про паяльник на ионисторах есть ТТХ) две недели с гаком держали.