Solcelleoplader: konstruktion og funktionsprincip for solopladning

Flere og flere friluftsentusiaster foretrækker at tilbringe ferier og weekender tæt på uberørt natur. Men det moderne menneske har svært ved at undvære civilisationens goder – hvem af os tager ikke en mobiltelefon, bærbar computer eller kamera med på rejsen?

Men hvis du har en solcellelader i bagagen, er strømproblemet løst. Det eneste, der er tilbage, er at finde ud af, hvordan man vælger den rigtige enhed. Denne artikel vil give effektiv hjælp til at afklare alle spørgsmål.

Hvad er en soloplader?

Disse ladere kan omdanne solenergi til jævnstrøm. De kan arbejde med forskellige modeller af navigationsenheder, afspillere, bærbare computere, telefoner, kameraer og andre bærbare enheder.

Men ladetiden afhænger direkte af enhedens effekt og typen af det afladede apparat, så for at vælge en virkelig praktisk og alsidig enhed, bør man sætte sig ind i dens specifikationer.

Apparatets konstruktionsmæssige egenskaber

Selve enheden består af et krystalpanel, en ladnings-/afladningskontroller og en omformer af solenergi til elektricitet.

Nogle modeller har også et bufferbatteri med flere lithium-celler, som gør det muligt for enheden ikke kun at omdanne, men også lagre energi for at kunne afgive strøm selv om natten.

For bare et par år siden var solopladere ret dyre enheder, men i dag er de et masseproduceret produkt med en overkommelig pris.

Fordele ved solopladere:

• Alsidige – tilpasset forskellige enheder (der er USB-stik på kabinettet, og de fleste modeller leveres også med specielle adaptere til forskellige typer elektronik).
• Tager lidt plads i rejsebagagen.
• Der er et bredt udvalg af former, farver, størrelser og effekter til forskellige behov og æstetisk smag.

Men den mest betydelige ulempe ved alle solopladere er den lange tid, de har brug for til at opsamle 'kraft'. Derudover skal man forstå, at mens næsten enhver model kan klare opladning af en mobiltelefon eller et kamera, så vil en aktiv 'energisuger' som en bærbar computer kræve en imponerende solcelleeffekt og en kapacitetsrig batteripakke.

Enhedens funktionsprincip

Bærbare solcelleopladere er uafhængige systemer, der kan omdanne energi både fra solstråler og fra elnettet, dagslyslamper eller en computer. Mange modeller kræver ikke intens sol – de opsamler ladning selv på overskyede dage, selvom effektiviteten selvfølgelig falder (fra 20 til 70%).

Hvis man køber en enhed med mulighed for tilslutning til elnettet, kan man spare meget tid på opladning i overskyet vejr.

Enheden fungerer sådan: krystallerne på panelet absorberer solenergi, omformeren 'omdanner' den til elektrisk strøm, som går til strømkilden. Når en mobiltelefon eller en anden enhed tilsluttes denne kilde med et kabel, flyder den opsamlede energi gradvist over til den afladede enhed.

Typer af soloplader

Hvad angår udseende, har producenterne bestræbt sig på ikke kun at variere farver og former, men også at gøre enheden så brugervenlig som muligt i forskellige situationer. Lad os se på de mest populære muligheder.

Monoblok – en kompakt enhed bestående af et panel og en batteripakke indkapslet i et hårdt metal- eller plastikhylster. En sådan enhed 'redder' en afladet telefon på stranden eller ved en picnic og fylder ikke meget i en almindelig taske.

Monoblokke er praktiske til hverdagsbrug – de fylder ikke meget og kan oplades ikke kun fra solen, men også mens man arbejder på en bærbar eller computer.

Fleksibelt panel – et tyndt foldbart eller udrulleligt panel med fotoceller. Det fylder lidt i bagagen og vejer meget mindre end sin hårde konkurrent, der er indkapslet i et hus. Men på trods af en anstændig 'dækningsflade' opsamler fleksible paneler solopladning næsten dobbelt så langsomt som monoblokke.

Desuden fungerer de fleste paneler kun i direkte sollys og lagrer ikke energi til senere – de har ikke et indbygget batteri. Man kan dog altid supplere sin oplader med en ekstern powerbank med den ønskede kapacitet.

Så fleksible paneler – er en god løsning til opladning af små enheder under 'stationære' friluftsliv – på sommerhuset, fisketuren eller med telt. Men til vandreture bør man overveje en anden mulighed.

Under kørsel kan det fleksible panel foldes kompakt sammen og placeres i bagagerummet eller fastgøres på bilens tag, og under pausen kan det blot spredes ud i sollyset.

Indbygget oplader – enheden består af solcellepaneler, der fastgøres på ydersiden af tasker eller rygsække. De giver mulighed for at oplade enheder direkte under rejsen eller akkumulere strøm i et indbygget batteri.

Desuden kan sådan et tilbehør bruges til sit oprindelige formål – til at bære alle slags genstande eller selve elektronikken, hvilket er meget praktisk for dem, der dyrker vandreture eller arbejder udendørs.

Selvom 'energirygsække' ser attraktive og stilfulde ud, kan man lige så godt midlertidigt fastgøre en hvilken som helst anden type oplader til tasken (mange modeller er endda udstyret med specielle karabinhager) og ikke bekymre sig om enhedens sikkerhed under regn eller rengøring.

Foldbare paneler – det kan være flere fleksible paneler, der er kompakt stablet, eller en variant med to monoblokke i en stiv ramme, der åbnes som en bog.

Hovedformålet med sådan en enhed er at minimere pladsen i din bagage og øge effektiviteten ved hjælp af flere solceller. En dejlig bonus er, at de fleste modeller leveres med beslag til rygsæk eller bilrude.

Størrelsen på den foldbare oplader kan vælges efter dine behov: til at oplade en mobiltelefon er en enhed på størrelse med telefonen tilstrækkelig, men til bærbare computere og tablets vil panelet selv i foldet tilstand være mindst på størrelse med et A5-ark.

Men uanset designet fungerer alle solcelleopladere efter samme princip, så lad os se på vigtige tekniske detaljer, der kan hjælpe ved køb af enheden.

Hvordan vælger man den rigtige?

Først bør du bestemme antallet og typer af enheder, du planlægger at oplade med solcelleopladeren. Enhedens effekt og output-porttype afhænger af disse parametre.

Hvis enheden har flere USB-porte, kan man samtidig tilslutte og oplade forskellige apparater, så længe batteriets kapacitet tillader det.

Specifikationerne for forskellige enheder kan findes i brugsanvisningen, og på nogle apparater er driftsspændingen angivet på laderen, der følger med sættet, så det er let at finde ud af. I værste fald kan den nødvendige adapter altid købes separat.

Grundlæggende specifikationer og praktiske funktioner

Opladningstiden afhænger af ladestrømmens karakteristik. Denne værdi måles i ampere og er angivet på enhedens porte.

Værdier:

• 1 ampere – beregnet til mobiltelefoner, e-cigaretter, ure, afspillere.
• 2 ampere – velegnet til tablets, smartphones, digitale kameraer og videokameraer.
• 2,5-3 ampere – kan klare opladning af netbooks og bærbare computere.

Det er også vigtigt at kende udgangsspændingen, da de apparater, der oplades, kan overstige solopladningens kapacitet. For de fleste telefoner og enkle tablets kræves en udgang på 5 volt, for digitale kameraer og spillekonsoller 9, og for bærbare computere og bilkøleskabe 12-24.

Men den vigtigste egenskab ved en solopladningsenhed er solpanelets effekt. Opladningstiden afhænger direkte af denne værdi. Og her kommer det an på de lysindfangsende panels egenskaber.

For eksempel vil elementer med en effekt på 5 W (standard budgetmulighed) have en strøm på 900 ma timer, og ved 10 W – 1500 ma. Det vil sige, at for at oplade en telefon med en 5 W soloplader kræves 2-3 timer, mens et panel på 10 W kan klare det på halvanden.

Til kraftige enheder som spil-tablets og bærbare computere er det bedre at købe sammenklappelige modeller med flere paneler, som hurtigt genererer strøm.

Desuden bruges enheder med paneler, hvis effekt ikke overstiger 2 W, kun til at oplade det indbyggede batteri. For at oplade apparater direkte fra sollys kræves paneler med en effekt på 3 W eller mere.

Andre vigtige parametre:

1. Tilstedeværelse af batteri – hvis enheden ikke har en lagringsenhed, kan den kun fungere, mens den er i et oplyst område. Apparater med batterier kan derimod afgive strøm på alle tidspunkter af døgnet og kan også oplades fra andre kilder – USB-port på en bærbar computer eller en stikkontakt tilsluttet 220V.
2. Type fotoceller – det anses for, at monokrystallinske celler absorberer sollys mere effektivt (deres virkningsgrad er 13-18%). For polykrystallinske celler er denne værdi lavere – omkring 10-12%. Man kan endda skelne dem med det blotte øje – polykrystallinske paneler har en mørkeblå nuance, mens deres konkurrenter er sorte.
3. Grænseflade – universelle solopladere er udstyret med informative USB-porte, hvor du kan vælge den ønskede variant afhængig af typen af det afladede apparat. Nogle enheder har også en sollysintensitetsindikator, som hjælper med at finde den bedste placering for hurtig opladning.
4. Beskyttelse – som udgangspunkt har alle enheder et sikkerhedssystem, der gør det muligt at bruge dem i naturen. Men for elskere af ekstreme eventyr bør man lede efter en enhed med forstærket beskyttelse mod regn, støv, snavs, stød og andre uforudsete hændelser.

Ekstra funktioner er ofte repræsenteret ved 'lommelygte' eller 'lampe'. Det kan være relevant ikke kun for naturelskere, men også for bilister – ved dækskift eller reparation på en natlig vej vil det skarpe lys være en uundværlig hjælper.

Blandt andre fordele kan producenterne tilbyde en USB-hub eller et Wi-Fi-hotspot. Men selvfølgelig øger eventuelle tilføjelser produktets endelige pris betydeligt. Og om de er nødvendige – det må du afgøre.

Når det gælder købshyppighed, er følgende modeller førende hos os:

Generelle brugsanbefalinger for laderen

Enheder med indbygget batteri skal oplades helt før første brug, dog ikke i solen, men fra elnettet. Tilslut derefter et apparat til solopladeren, så det modtager energi og aflader batteriet.

Derefter kan panelet stilles i solens stråler for at kompensere for det tabte opladningsniveau. For modeller, der arbejder direkte på solenergi, gælder denne regel ikke – de kan straks placeres på oplyste steder og sluttes til apparater.

De fleste solopladere er designet til brug ved temperaturer fra -20 til +45 grader, men der findes også specialmodeller, der fungerer under ekstreme klimaforhold, men de fremstilles kun på bestilling.

For at maksimere solopladningens effektivitet anbefaler vi følgende:

1. Placer enheden, så strålerne falder vinkelret på panelet. Selv hvis solen ikke står i zenit, kan du give opladningen den rigtige position ved at vippe den 40 grader ved hjælp af en slags støtte. På den måde kan du samle 20-30 % mere opladning, end hvis du lægger panelet vandret på et oplyst sted.
2. Brug enheden sammen med en powerbank, ikke kun under pauser, men også under bilkørsel eller på vandretur. En sådan tandem kan opsamle energi til 2-3 opladninger af telefonen, selv i overskyet vejr uden direkte sollys.
3. Vær opmærksom på, at i de fleste foldeenheder er panelerne forbundet i serie, så det er vigtigt, at alle elementer er jævnt belyst. For eksempel, hvis en skygge dækker blot halvdelen af det første af fire paneler, falder batteriets effekt med det halve.
4. For at store batterier opnår de specificerede specifikationer, anbefales det at 'konditionere' dem – aflad dem helt, oplad derefter til 100%. Og det 3-4 gange.
5. Opbevar laderen ved stuetemperatur under længere pauser (en måned eller mere). Hvis det er en enhed med indbygget batteri, skal den først oplades til 50-70 %.

Og det sidste råd – selv hvis laderen fungerer dårligere eller er helt gået i stykker, må du ikke skille den ad selv for at undgå at beskadige systemets komponenter og selve kabinettet. En adskilt enhed mister automatisk garantien, så det er bedre at kontakte et autoriseret servicecenter eller leverandøren.

Hvordan laver man en solcellelader selv?

Selvom moderne ladere ikke længere er premium-enheder og er overkommelige for almindelige forbrugere, er der altid mulighed for at lave en sådan enhed selv, hvis man vil spare penge.

Eksempel på en hjemmelavet enhed i et hårdt kabinet lavet af en metaldåse, udstyret med et USB-stik og en energiomformer til opladning af laveffektsenheder

 For at lave en simpel solcellelader skal du anskaffe dig et par grundlæggende komponenter:

• et poly- eller monokrystallinsk panel;
• en holder til batterier;
• en Schottky-blokeringsdiode;
• et stik til forbindelse;
• en ladekontroller (dog, hvis laderen producerer 0,5-5V, kan du i stedet for kontrolleren bruge en billigere step-up konverter på 5V).

Hvad angår selve panelet, skal du lave en lille beregning af antallet af celler baseret på den enheds strøm, du planlægger at oplade.

For eksempel, hvis ladestrømmen for et batteri er omkring 10% af dets kapacitet, så kræver opladning af et 20.000 mAh batteri en strøm på 2A, og det vil tage omkring 14 timer at oplade enheden. Hvis du fordobler strømmen til 4A, reduceres opladningstiden til 7 timer.

Udskiftning af kontrolleren med en konverter gør det muligt at samle en lader selv med et lavenergibatteri fra en solcellehavelygte – alligevel får vi de nødvendige 5V ved udgangen (dog vil det tage lang tid at oplade).

Afhængigt af strømparametrene for den fremtidige opladning (2 eller 4A) vælges også de krystallinske elementer. Normalt producerer en enhed omkring 0,5V, så for at få mindst 5V skal der bruges 10-12 elementer.

Derefter skal de loddes sammen i serie. Hvis der bruges et panel fra en lommelygte, kan selv en standard 70*70 cm afgive fra 2,5 til 4,5V, så det er bedst at kontrollere med et voltmeter.

Det sidste trin – at indkapsle den hjemmelavede oplader i en passende ramme (selv en slikdåse kan bruges) og udstyre den med et USB-stik. Derefter skal der loddes en blokeringsdiode til stikket, samt ledninger fra solpanelet til omformeren og holderen i henhold til nedenstående diagram.

En Schottky-diode er nødvendig for at forhindre, at batterierne aflades gennem solpanelet, når enheden tændes. Den kan købes, ligesom de andre komponenter, på radiomarkeder eller på internettet.

Det eneste, der er tilbage, er at teste enheden i solen med en hvilken som helst afladt enhed. Hvis alt er i orden, kan du bruge de relevante adaptere og oplade forskellige enheder.

Fotoinstruktion til gør-det-selv-folk

Det er nemt at samle en kompakt oplader med USB-port til telefonstrøm med egne hænder. Alle komponenter er frit tilgængelige, og i værste fald kan de bestilles. Den hjemmelavede løsning koster mange gange mindre end et fabriksfremstillet produkt, især hvis det er bredt markedsført.

Under køb af komponenter til samling af enheden skal du huske, at solpanelet skal købes med en spænding på 5V eller mere. Om batterispænding har vi allerede talt, den er 3,7 V. Men vi nævnte ikke en vigtig nuance – i batteriets mærkning eller tekniske dokumentation skal der stå “PCB protection”. Det betyder, at det er beskyttet mod dybdeafladning og overopladning.

Der vil også være brug for to 2,5 mm stik: et med fastgørelse til panelet, det andet med ledning. Du får også brug for en boost-kreds til USB til at levere jævnstrøm.

Har du alt det nødvendige? Så går vi i gang med samlingen:

Derudover skal dioden loddes. Den forbindes på den ene side med en ledning til batteriet, på den anden side – til stikkets midterben. Loddeforbindelser bør laves så tæt på dioden som muligt, og alle knudepunkter skal beskyttes med krympeslanger eller i det mindste limpunkter.

Reglerne for valg af solceller til indretning af et privat hjem eller sommerhus præsenteres i den følgende artikel, der er dedikeret til dette interessante emne.

Konklusioner og nyttig video om emnet

For at få et visuelt indtryk af solopladere og deres funktionsprincipper, foreslår vi at se vores samling af videomaterialer:

Praktiske råd og tips til, hvordan man vælger en oplader til forskellige enheder. Man kan kigge indenfor og studere monoblokkens kredsløb sammen med forfatteren af denne video:

Sådan samler du en solcelle-drevet oplader med dine egne hænder:

Tak til teknologisk fremskridt og opfinderes skarpe hjerner, der har gjort solenergi tilgængelig for almindelige brugere. Takket være sådanne opladere kan du være rolig for, at du på ferie ikke står uden forbindelse til civilisationen i det afgørende øjeblik.

Men hvis der opstår problemer med at vælge enheden, kan man altid konsultere professionelle, der har forstand på elektricitet.

Fortæl om, hvordan du brugte solopladeren under camping, på picnic eller på vejen. Skriv gerne kommentarer i blokken nedenfor. Stil spørgsmål, del indtryk og nyttige oplysninger om emnet, og offentliggør fotos.