Polnilna naprava na sončnih baterijah: zgradba in princip delovanja polnjenja s soncem

Vse več ljubiteljev aktivnega počitka raje preživlja dopuste in vikende bližje prvinski naravi. Toda sodobnemu človeku je težko opustiti ugodnosti civilizacije – kdo od nas ne vzame na potovanje mobilnega telefona, prenosnega računalnika ali kamere?

Če pa bo v vaši prtljagi polnilnik na sončne celice, bo problem z napajanjem naprav rešen. Ostane le še, da ugotovite, kako pravilno izbrati napravo. Članek, ki smo ga predstavili, vam bo v pomoč pri razjasnitvi vseh vprašanj.

Kaj je polnilnik na sončne celice?

Ti polnilniki lahko pretvarjajo sončno energijo v enosmerni električni tok. Delujejo lahko z različnimi modeli navigacij, predvajalnikov, prenosnih računalnikov, telefonov, kamer in drugih prenosnih naprav.

Vendar je čas polnjenja neposredno odvisen od moči same naprave in vrste izpraznjenega aparata, zato je treba za izbiro resnično praktične in univerzalne naprave razumeti njene lastnosti.

Konstrukcijske značilnosti naprave

Sama naprava je sestavljena iz kristalne plošče, krmilnika stopnje polnjenja/praznjenja in pretvornika sončne energije v električno.

Nekateri modeli so opremljeni tudi z vmesnim akumulatorjem iz več litijevih celic, ki napravi omogoča ne samo pretvarjanje, ampak tudi shranjevanje energije, da lahko oddaja naboj tudi v temi.

Še pred nekaj leti so bili sončni polnilniki precej drage naprave, danes pa so množičen izdelek z dostopno ceno.

Prednosti sončnih polnilnikov:

• Univerzalni – prilagojeni različnim napravam (na ohišju so USB-priključki, večina modelov pa je dodatno opremljena s posebnimi adapterji za različne vrste elektrotehnike).
• Zavzemajo malo prostora v potovalni prtljagi.
• Na voljo je širok izbor oblik, barv, velikosti in moči za različne potrebe in estetski okus.

No, najpomembnejša pomanjkljivost vseh sončnih polnilcev je dolg čas, ki ga potrebujejo za kopičenje »moči«. Poleg tega je treba razumeti, da če se s polnjenjem mobilnega telefona ali fotoaparata spopade skoraj vsak model, pa bo aktivni »porabnik« energije, kot je prenosnik, zahteval veliko moč sončne plošče in zmogljiv akumulator.

Načelo delovanja naprave

Prenosni polnilci na sončne celice so avtonomni sistemi, ki lahko predelujejo energijo tako iz sončnih žarkov kot iz električnega omrežja, dnevne svetlobe ali računalnika. Poleg tega številni modeli ne potrebujejo intenzivnega sonca – naboj kopičijo tudi v oblačnih dneh, čeprav izkoristek seveda pade (od 20 do 70 %).

Če kupite napravo z možnostjo priključitve na električno omrežje, lahko znatno prihranite čas pri kopičenju naboja v oblačnem vremenu.

Naprava deluje tako: kristali na plošči absorbirajo sončno energijo, pretvornik jo »predela« v električni tok, ki teče do vira napajanja. Ko se s pomočjo kabla na ta vir priključi mobilni telefon ali druga naprava, se nabrana energija postopoma pretaka v izpraznjeno napravo.

Vrste sončnih polnilnikov

Kar zadeva videz – proizvajalci so poskrbeli ne le za raznolikost barvne palete in oblik naprav, temveč tudi za to, da je naprava čim bolj priročna za uporabo v različnih situacijah. Poglejmo si najbolj priljubljene možnosti.

Monoblok – kompaktna naprava iz plošče in akumulatorja, ki sta zaprta v trdnem ohišju iz kovine ali plastike. Takšna naprava »reši« izpraznjen telefon na plaži ali pikniku in ne zavzame veliko prostora v običajni torbi.

Monobloki so priročni za vsakdanje življenje – ne zavzamejo veliko prostora in se lahko polnijo ne le s soncem, ampak tudi med delom na prenosniku ali računalniku.

Gibljiva plošča – tanka zložljiva ali raztegljiva plošča s fotocelicami. Zavzame malo prostora v prtljagi in tehta veliko manj kot njen trdi konkurent, zaprt v ohišje. Toda kljub precejšnji površini »pokritosti« gibljive plošče kopičijo sončni naboj skoraj dvakrat počasneje kot monobloki.

Poleg tega večina plošč deluje le z direktnimi sončnimi žarki, ne kopiči energije vnaprej – nimajo vgrajene baterije. Vendar pa lahko svoj polnilec vedno dopolnite z zunanjim akumulatorjem zahtevane moči.

Fleksibilne plošče so torej dobra rešitev za polnjenje manj zmogljivih naprav med »stacionarnim« počitkom – na dači, pri ribolovu, s šotorom. Za pohodništvo pa je bolje poiskati drugo možnost.

Med premikanjem lahko fleksibilno ploščo kompaktno zložite in postavite v prtljažnik ali pritrdite na streho avtomobila, med postankom pa jo preprosto razgrnete na sončne žarke.

Vgrajeno polnjenje – naprava je sestavljena iz sončnih baterij, ki so pritrjene na zunanjo stran torb ali pohodniških nahrbtnikov. Omogočajo polnjenje naprav kar med potjo ali shranjevanje naboja v vgrajeni akumulator.

Poleg tega lahko tak dodatek uporabite za prvotni namen – za prenašanje kakršnih koli predmetov ali iste elektronike, kar je zelo priročno za tiste, ki se ukvarjajo s pohodništvom ali delajo na prostem.

Čeprav so »energijski nahrbtniki« videti privlačno in stilsko, lahko prav tako uspešno začasno na torbo pritrdite katero koli drugo vrsto polnilca (mnogi modeli imajo celo posebne karabine) in ne skrbite za varnost naprave med dežjem ali čiščenjem.

Zložljive naprave – to so lahko bodisi več fleksibilnih plošč, kompaktno zloženih v »kup«, bodisi različica iz dveh monoblokov, zaprtih v trdo ohišje v obliki odpirajoče se knjige.

Glavni namen takšne naprave je zmanjšati »zasedbo« uporabnega prostora v vaši prtljagi in povečati izkoristek zaradi večjega števila fotocelic. Prijeten bonus – večina modelov je opremljenih s pritrdili za nahrbtnik ali avtomobilsko steklo.

Velikost »zložljive naprave« lahko izberete glede na svoje potrebe: za polnjenje mobilnega telefona zadostuje naprava velikosti telefona, za prenosnike in tablice pa bo plošča tudi v zloženem stanju velika vsaj kot list A5.

Toda ne glede na dizajn vse sončne polnilce delujejo po enakem principu, zato si oglejmo pomembne tehnične podrobnosti, ki vam bodo pomagale pri nakupu naprave.

Kako izbrati ustrezen model?

Najprej se je treba odločiti o številu in vrstah naprav, ki jih nameravate polniti s sončnim polnilcem. Od teh parametrov sta odvisni moč naprave in vrsta izhodnega priključka.

Če ima naprava več USB priključkov, lahko hkrati priključite in polnite različne naprave, le moč baterije mora to omogočati.

Podrobnosti o različnih napravah lahko preverite v navodilih za njihovo uporabo, pri nekaterih napravah pa je delovna napetost navedena tudi na polnilniku, ki je priložen, zato se boste zlahka znašli. V skrajnem primeru lahko vedno dokupite ustrezen adapter.

Osnovni parametri in prijetni dodatki

Od značilnosti polnilnega toka je odvisen čas, ki ga bo naprava potrebovala za polnjenje različnih naprav. Ta podatek se meri v amperih in je naveden na priključkih naprave.

Vrednosti:

• 1 amper – namenjen je mobilnim telefonom, elektronskim cigaretam, uram, predvajalnikom.
• 2 ampera – primeren je za tablične računalnike, pametne telefone, digitalne fotoaparate in video kamere.
• 2,5 do 3 amperov – zadostuje za polnjenje netbookov in prenosnikov.

Prav tako je pomembno poznati izhodno napetost, saj lahko naprave, ki jih polnimo, po moči presegajo zmožnosti sončnega polnjenja. Tako bo za večino telefonov in preprostih tablic potreben izhod 5 voltov, za digitalne fotoaparate in igralne naprave 9, za prenosnike in avtomobilske hladilnike pa 12–24 voltov.

Kljub temu pa je glavna značilnost polnilne naprave moč sončne plošče. Od tega podatka je neposredno odvisen čas polnjenja baterije. Tu pa vse temelji na značilnostih plošč za zajemanje svetlobe.

Na primer, pri elementih z močjo 5 W (standardna cenovno ugodna možnost) bo tok 900 mAh, pri 10 W pa 1500 mAh. To pomeni, da bo za polnjenje telefona s sončnim polnilnikom 5 W potrebnih 2–3 ure, medtem ko bo plošča z močjo 10 W opravila v uri in pol.

Za močne naprave, kot so igralne tablice in prenosniki, je bolje kupiti zložljive modele iz več plošč, ki hitro ustvarijo polnjenje.

Poleg tega se naprave s ploščami, katerih moč ne presega 2 W, uporabljajo le za shranjevanje polnjenja vgrajene baterije. Za neposredno polnjenje naprav s sončnimi žarki pa so potrebne plošče z močjo 3 W ali več.

Drugi pomembni parametri:

1. Prisotnost baterije – če naprava nima vgrajenega akumulatorja, lahko deluje le, ko je na osvetljenem mestu. Naprave z baterijami pa lahko oddajajo polnjenje kadarkoli podnevi in se polnijo tudi iz drugih virov – USB vhoda prenosnika ali vtičnice s priklopom na 220 V.
2. Vrsta fotoelementov – velja, da monokristali učinkoviteje absorbirajo sončne žarke (njihov izkoristek je 13–18 %). Pri polikristalih je ta vrednost nižja – približno 10–12 %. Ločimo jih že s prostim očesom – polikristalne plošče imajo temno moder odtenek, njihovi tekmeci pa črnega.
3. Vmesnik – univerzalni sončni polnilniki so opremljeni z informativnimi USB priključki, kjer lahko izberete ustrezen način glede na vrsto prazne naprave. Nekatere naprave so opremljene tudi z indikatorjem intenzivnosti sončnih žarkov, ki pomaga določiti optimalno lokacijo za hitro polnjenje.
4. Zaščita – na vseh napravah je privzeto nameščen varnostni sistem, ki omogoča njihovo uporabo v naravi. Toda za ljubitelje ekstremnih pustolovščin je vredno poiskati napravo z okrepljeno zaščito pred dežjem, prahom, umazanijo, udarci in drugimi nepredvidljivimi okoliščinami.

Dodatne možnosti so najpogosteje predstavljene s funkcijo 'svetilka' ali 'luč'. To je lahko pomembno ne le za ljubitelje počitka v naravi, ampak tudi za voznike – pri menjavi pnevmatike ali popravilu na nočni cesti bo močna svetloba postala nepogrešljiv pomočnik.

Med drugimi bonusi lahko proizvajalci ponudijo USB-hub ali Wi-Fi točko. Vendar seveda vsi dodatki znatno povečajo končno ceno izdelka. Ali so res potrebni – se odločite vi.

Po intenzivnosti nakupov so pri nas vodilne naslednje modeli:

Splošna priporočila za uporabo polnilnika

Naprave z vgrajenim akumulatorjem je pred prvo uporabo treba popolnoma napolniti, in sicer ne na soncu, ampak iz električnega omrežja. Nato na polnilnik priključite kakšen aparat, da sprejme energijo in izprazni zalogovnik.

Po tem lahko panel postavite pod sončne žarke in nadomestite izgubljeni naboj. Za modele, ki delujejo neposredno na sonce, to pravilo ne velja – jih lahko takoj namestite na osvetljena mesta in priključite naprave.

Večina sončnih polnilnikov je namenjena uporabi v temperaturnem območju od –20 do +45 stopinj, vendar obstajajo tudi posebni modeli, ki delujejo v ekstremnih podnebnih razmerah, vendar jih izdelujejo le po naročilu.

Da bi maksimalno povečali izkoristek sončnega polnilnika, priporočamo naslednje:

1. Napravo postavite tako, da žarki padajo na panel pod pravim kotom. Tudi če sonce ni v zenitu, lahko polnilniku daste pravilen položaj tako, da ga dvignete pod kotom 40 stopinj s kakšno podporo. Tako boste lahko zbrali 20–30 % več naboja, kot če bi panel položili vodoravno na osvetljeno mesto.
2. Uporabljajte napravo skupaj s hranilnikom, in to ne le med odmori, ampak tudi med vožnjo z avtom ali na pohodu. Tak tandem bo lahko zbral energijo za 2-3 polnjenja telefona tudi v oblačnem vremenu brez neposredne sončne svetlobe.
3. Upoštevajte, da so v večini zložljivih naprav paneli povezani zaporedno, zato je pomembno, da so vsi elementi enakomerno osvetljeni. Na primer, tudi če senca prekrije le polovico prvega od štirih panelov, bo moč baterije padla na polovico.
4. Da bi akumulatorji velike zmogljivosti dosegli navedene parametre, jih priporočajo 'razognati' – popolnoma izprazniti, nato napolniti do 100%. In to 3-4 krat.
5. Za čas daljšega premora v delovanju (mesec dni ali več) hranite polnilnik pri sobni temperaturi. Če gre za napravo z vgrajenim akumulatorjem, jo je treba predhodno napolniti do 50–70 %.

In zadnji nasvet – tudi če polnilnik deluje slabše ali je popolnoma odpovedal, ga ne razstavljajte sami, da ne poškodujete elementov sistema in ohišja. Razstavljena naprava samodejno izgubi garancijo, zato je bolje, da se obrnete na pooblaščeni servisni center ali dobavitelja.

Kako narediti polnilnik sam?

Čeprav sodobni polnilniki niso več naprave premium razreda in so cenovno povsem dostopni povprečnemu potrošniku, če želite prihraniti, je vedno mogoče izdelati takšno napravo sami.

Primer domače naprave v trdem ohišju iz kovinske pločevinke, opremljene z USB-priključkom in pretvornikom energije za polnjenje manj zmogljivih naprav.

 Za izdelavo preprostega sončnega polnilnika je treba kupiti nekaj osnovnih elementov:

• poli- ali monokristalno ploščo;
• držalo za akumulatorje;
• blokirno Schottky diodo;
• vtičnico za priključek;
• krmilnik polnjenja (če bo polnilnik proizvajal 0,5–5 V, lahko namesto krmilnika uporabite cenejši zviševalni pretvornik na 5 V).

Kar zadeva samo ploščo, je treba narediti majhen izračun števila elementov glede na moč naprave, ki jo nameravate polniti.

Na primer, če bo polnilni tok za akumulator znašal približno 10 % njegove zmogljivosti, potem za polnjenje 20 000 mAh potrebujete tok 2 A, za napajanje naprave pa bo potrebnih približno 14 ur. Če tok podvojite na 4 A, se čas polnjenja skrajša na 7 ur.

Zamenjava krmilnika s pretvornikom bo omogočila sestavljanje polnilnika tudi s pomočjo nizkomočne baterije iz sončne vrtne svetilke – na izhodu bomo vseeno dobili zahtevanih 5 V (čeprav se bo polnilo dolgo).

Glede na parametre toka za prihodnji polnilnik (2 ali 4 A) se izberejo tudi kristalni elementi. Običajno en element proizvede približno 0,5 V, kar pomeni, da je za dosego vsaj 5 V potrebnih 10–12 elementov.

Nato jih je treba zaporedoma spajkati med seboj. Če se uporablja panel iz svetilke, lahko tudi standardna 70*70 cm daje od 2,5 do 4,5 V, zato je bolje preveriti z voltmetrom.

Zaključna faza – zapreti domačo polnilnico v ustrezen okvir (ustreza celo pločevinka od bonbonov) in opremiti z USB-priključkom. Nato je treba na priključek prispajkati blokirno diodo ter žice od sončnega panela do pretvornika in držala v skladu s spodnjo shemo.

Schottkyjeva dioda je potrebna, da se pri vklopu naprave akumulatorji ne praznijo prek sončne baterije. Kupite jo lahko, tako kot ostale sestavne dele, na radio-tržnicah ali na internetu.

Preostane še preveriti delovanje naprave na soncu s katero koli izpraznjeno napravo. Če je vse v redu, lahko uporabite ustrezne adapterje in polnite različne naprave.

Fotografsko navodilo za samostojne mojstre

Sestaviti kompaktno polnilno napravo z USB-vrati za napajanje telefona lahko preprosto z lastnimi rokami. Vsi sestavni deli so prosto na voljo v prodaji, v skrajnem primeru jih lahko naročite. Domača izdelava je več desetkrat cenejša od tovarniško izdelanega izdelka, zlasti če je le-ta široko oglaševan.

Med nakupovanjem komponent za sestavo naprave morate upoštevati, da morate sončno baterijo kupiti z napetostjo 5 V ali več. O napetosti akumulatorja smo že govorili, ta znaša 3,7 V. Vendar nismo omenili pomembne podrobnosti – na oznaki ali v tehnični dokumentaciji akumulatorja mora biti navedeno “PCB protection”. To pomeni, da je zaščiten pred globokim praznjenjem in prekomernim polnjenjem.

Potrebovali boste dva priključka velikosti 2,5 mm: enega s fiksatorjem na ploščo, drugega z žico. Prav tako bo potrebno vezje za dvig napetosti na USB za zagotavljanje enosmernega toka.

Ste se založili z vsem potrebnim? Lotimo se sestavljanja:

Poleg tega morate prilotati diodo. Na eni strani je z žico povezana z akumulatorjem, na drugi pa s sredinsko nožico priključka. Spajkane spoje je priporočljivo narediti čim bližje diodi, vsa vozlišča pa zaščititi s toplotno skrčljivimi cevmi ali vsaj s kapljicami lepila.

O pravilih za izbiro sončnih panelov za opremljanje zasebne hiše ali počitniške hiše vas seznani naslednji članek, posvečen tej zanimivi temi.

Zaključki in koristen video na to temo

Če želite dobiti vizualno predstavo o sončnih polnilnih napravah in principih njihovega delovanja, vam predlagamo, da si ogledate našo izbiro video materialov:

Praktični nasveti in namigi, kako izbrati polnilec za različne naprave. Lahko pokukate v notranjost in preučite shemo monobloka skupaj z avtorjem tega videoposnetka:

Kako sestaviti polnilno napravo, ki deluje na sončno svetlobo, z lastnimi rokami:

Hvala tehničnemu napredku in bistrim glavam izumiteljev, ki so naredili sončno energijo dostopno navadnim uporabnikom. Zahvaljujoč takšnim polnilnim napravam se ni treba skrbeti, da boste med počitnicami v ključnem trenutku ostali brez stika s civilizacijo.

No, in če imate težave z izbiro naprave, se lahko vedno obrnete na strokovnjake, ki se spoznajo na elektriko.

Povejte, kako ste uporabljali sončni polnilec v pohodnih razmerah, na pikniku ali na poti. Zapišite komentarje v spodnjem bloku. Postavljajte vprašanja, delite vtise in koristne informacije o temi, objavite fotografije.