Đó chủ yếu là một huyền thoại rằng đó là nhiều hơn nữa hiệu quả để nguồn DC các thiết bị như máy tính xách tay trên toàn bộ hệ thống end-to-end DC hơn là sử dụng một biến tần và sau đó là hiện AC-DC converter thay vì 1 .
Hãy xem câu hỏi đầu tiên của bạn:
1) Làm thế nào không hiệu quả để tăng 12 V lên 120V và sau đó trở lại 12 V như khi sử dụng biến tần nguồn xe hơi truyền thống để cung cấp năng lượng cho máy tính xách tay (tức là năng lượng pin xe hơi 12V được tăng lên 120V bằng biến tần nguồn và sau đó trở lại 12 V cung cấp năng lượng của máy tính xách tay)?
Nó phụ thuộc vào phần cứng của bạn, nhưng nó không quá khủng khiếp. Bạn có hai chuyển đổi chính: chuyển đổi DC -> AC trong biến tần và chuyển đổi AC -> DC trong nguồn điện cho thiết bị.
Hầu hết các bộ biến tần chất lượng hiện đại có hiệu suất trên 90% và nhiều cách tiếp cận hiệu quả 95% trong một phần lớn phạm vi hoạt động của chúng. Biến tần rất rẻ hoặc nhỏ có thể tệ hơn, có lẽ ở những năm 80 thấp và thậm chí biến tần tốt thường kém hiệu quả khi hoạt động ở công suất rất thấp so với công suất định mức của chúng.
Đối với bên AC -> DC, bạn sẽ tìm thấy nhiều phương sai hơn. Một số bộ chuyển đổi chất lượng, ví dụ, những bộ được cung cấp với một số máy tính xách tay thương hiệu đạt hiệu suất 90%, nhưng nhiều bộ chuyển đổi khác nằm trong khoảng 70% đến 80%. Bộ chuyển đổi AC -> DC rất nhỏ, chẳng hạn như bộ chuyển đổi được tìm thấy trong phích cắm USB có xu hướng kém hiệu quả hơn một chút so với bộ chuyển đổi sẽ hạn chế không gian hơn.
Nhìn chung, bạn đang xem xét tổn thất trong trường hợp tốt nhất có lẽ là 15% (biến tần hiệu suất 95% với nguồn điện hiệu suất 90%) đến tổn thất trong trường hợp xấu nhất với biến tần hợp lý có thể là 40% (biến tần trong thập niên 80 cao kết hợp với nguồn điện 2 % .
Bây giờ cũng xem xét rằng đường dẫn DC "từ đầu đến cuối" nói chung cũng sẽ cần chuyển đổi DC-DC trừ khi thiết bị hoạt động chính xác ở điện áp (giả sử là 12V hoặc 24V) trong hệ thống DC của bạn. Chuyển đổi này có khả năng là tốt nhất, hiệu quả như một trong những chuyển đổi ở trên. Tệ nhất, nếu bạn mua một trong những bộ chuyển đổi buck / boost có thể điều chỉnh khác nhau với phạm vi đầu vào và đầu ra rộng, hiệu quả có thể thấp hơn đáng kể nếu nó hoạt động ngoài phạm vi lý tưởng của nó. Vì vậy, bỏ qua tất cả các yếu tố khác, thậm chí có thể tuyến đường DC đầy đủ đã kém hiệu quả hơn AC!
Tuy nhiên, giả sử rằng đường dẫn DC đầy đủ về mặt lý thuyết có hiệu quả hơn một chút so với đường dẫn DC-AC-DC, có lẽ là 10%. Dưới đây là nhược điểm của một đường dẫn DC đầy đủ có thể lớn hơn lợi thế nhỏ đó:
- Một cái gì đó giống như một ngôi nhà (hoặc RV hoặc bất cứ thứ gì) như bạn đã đề cập ở điểm (2) sẽ có sẵn dây 120V: các thiết bị điện trên hệ thống DC đầy đủ sẽ yêu cầu đặt các thiết bị đó rất gần với ngân hàng pin hoặc chạy dây DC thứ hai hệ thống với nỗ lực đáng kể (thêm hệ thống dây điện vào một ngôi nhà hiện tại khó hơn rất nhiều so với việc xây dựng nó khi nó được xây dựng - trừ khi bạn không bận tâm đến việc xấu xí). Hơn nữa, bạn sẽ gặp phải các vấn đề như không có ổ cắm tiêu chuẩn cho nguồn DC (bật lửa có thể là thứ được hỗ trợ rộng rãi nhất, nhưng không phù hợp cho nhiều mục đích).
- Điện áp thấp hơn vốn đã kém hiệu quả hơn so với điện áp cao hơn để truyền tải: cả hai vì sự sụt giảm điện áp tuyệt đối nhất định đại diện cho một phần tương đối cao hơn của tổng điện áp, và vì cần nhiều dòng điện hơn để cung cấp cùng một công suất. Hiệu ứng này gần như là bậc hai: một hệ thống 12V chịu khoảng 100 lầnđiện áp rơi như dây của cùng một máy đo ở 120V của cùng một máy đo để cung cấp cùng một công suất. Một ví dụ: hệ thống dây điện trong gia đình AWG trên 10 feet, với công suất 120W, hệ thống 120V cần 1 amp và bị sụt điện áp 0,042% - về cơ bản là lỗi làm tròn. Một thiết bị 12V có cùng công suất sẽ cần 10 ampe và bị sụt điện áp 4.2% - vì vậy hơn 10 feet 14 AWG bạn đã mất nhiều năng lượng như bạn mất trong một biến tần tốt. Trong một ngôi nhà, bạn có thể dễ dàng chạy dây 50 hoặc 100 feet, dẫn đến giảm điện áp DC khiến hệ thống không bền vững - ngay cả với tải nhỏ 120W. Trong thực tế, bạn cần sử dụng một thước dây lớn hơn đáng kể để chống lại điều này: một chi phí đáng kể thay vào đó chỉ có thể được chi cho các tấm pin mặt trời hoặc pin nhiều hơn.
- AC là mặc định: gần như mọi thiết bị bạn mua sẽ mặc định đi kèm với phích cắm AC. Có tất cả các loại thiết bị mà bạn cũng có thể mua phiên bản DC, nhưng thường có các lựa chọn giảm đáng kể. Vâng, bạn có thểmua một tủ lạnh chạy bằng DC, nhưng bạn phải chọn từ 1 hoặc 2 mẫu lạ tại cửa hàng pin / năng lượng mặt trời tại địa phương. Đây thường là gấp đôi giá của một chiếc tủ lạnh mà bạn mua ở bất cứ nơi nào khác, và dựa trên một số mẫu cũ vốn có thể kém hiệu quả hơn. Điều tương tự cho quạt DC, TV, máy pha cà phê, bất cứ điều gì. Vâng, chúng tồn tại, nhưng thị trường hiện đang rất nhỏ như lựa chọn sau. Bạn sẽ lãng phí nhiều tiền hơn và ít hài lòng hơn với những gì bạn kết thúc hơn là bạn sẽ tiết kiệm được trong "tổn thất chuyển đổi AC". Cách tiếp cận hiệu quả ở đây là lấy những thứ chạy trên AC nhưng có cục nguồn AC-DC bên ngoài: bạn có thể bỏ qua cục gạch và kết nối trực tiếp hệ thống DC của mình (nhưng một lần nữa, điện áp thường là những thứ kỳ lạ như 17V, 21V, vv, vì vậy bạn vẫn cần một chuyển đổi).
Vì vậy, tôi sẽ giống như giọng nói cô độc ở đây và nói rằng bất kỳ loại "hệ thống DC" cỡ lớn hoặc trung bình nào thực sự không có ý nghĩa chỉ để tiết kiệm tổn thất chuyển đổi khi bạn kết nối các thiết bị ngoài luồng. AC 120V thực sự là một phương pháp phân phối điện khá hợp lý, đặc biệt vì đây là đầu vào mặc định cho hầu hết mọi thứ bạn mua. Các tổn thất chuyển đổi khá nhỏ với thiết bị hiện đại và bạn thường không thể tránh được tổn thất chuyển đổi hoàn toàn ngay cả với hệ thống DC đầy đủ.
1 Đôi khi tôi sẽ gọi đây là phương pháp DC-AC-DC.
2 Tất nhiên, bạn có thể đẩy trường hợp xấu nhất đi xa hơn nếu bạn tìm kiếm một biến tần thực sự kém hiệu quả (nhưng điều này nằm trong tầm kiểm soát của bạn) và tìm một số thiết bị có SMPS hoặc bộ điều chỉnh tuyến tính khủng khiếp (hoặc cũ) rất kém hiệu quả.