Виды солнечных зарядок
Что касается внешнего вида – здесь уже производители постарались не только разнообразить цветовую гамму и форму устройств, а и сделать девайс максимально удобным для применения в различных ситуациях. Рассмотрим самые популярные варианты.
Моноблок – компактное устройство из панели и накопителя, заключенных в твердом корпусе из металла или пластика. Такой прибор «спасет» разряженный телефон на пляже или пикнике и не займет много места в обычной сумке.
Моноблоки удобны для повседневной жизни – много места они не занимают и могут заряжаться не только от солнца, а и во время работы на ноутбуке или компьютере
Гибкая панель – тонкая складывающаяся или разворачиваемая панель с фотоэлементами. Она занимает мало места в багаже, да и весит намного меньше своего твердого конкурента, заключенного в корпус. Но, несмотря на приличную площадь «охвата», гибкие пластины накапливают солнечный заряд почти в два раза медленней, чем моноблоки.
Кроме того, большинство панелей работает только от прямых лучей солнца, не накапливая энергию впрок – у них отсутствует встроенный аккумулятор. Впрочем, всегда можно доукомплектовать свою зарядку внешним накопителем требуемой мощности.
Так что гибкие панели – это хороший вариант для решения вопроса с подзарядкой маломощных приборов при «стационарном» отдыхе – на даче, рыбалке, с палаткой. А вот для пешего путешествия лучше присмотреть другой вариант.
Во время движения гибкую панель можно компактно сложить и поместить в багажник или прикрепить на крышу автомобиля, а на привале – просто расстелить под солнечными лучами
Встроенная зарядка – устройство состоит из солнечных батарей, которые крепятся к внешней стороне сумок или туристических рюкзаков. Они позволяют подзаряжать приборы прямо во время пути или накапливать заряд во встроенном аккумуляторе.
А еще такой аксессуар можно использовать по прямому назначению – для переноса любых предметов или той же электроники, что очень удобно для тех, кто увлекается пешим туризмом или работает под открытым небом.
Хотя «энергорюкзаки» выглядят привлекательно и стильно, но с таким же успехом можно временно прикрепить на сумку и любой другой вид зарядки (многие модели даже оснащены специальными карабинами) и не волноваться за сохранность устройства во время дождя или чистки
Раскладушки – это могут быть как несколько гибких панелей, компактно сложенных «стопкой», так и вариация из двух моноблоков, заключенных в жесткий корпус в форме раскрывающейся книжки.
Главная цель такого устройства – минимизировать «захват» полезной площади в объеме вашего багажа и увеличить КПД за счет большего количества фотоэлементов. Приятный бонус – большинство моделей комплектуются креплениями на рюкзак или автомобильное стекло.
Размер «раскладушки» можно подобрать исходя из ваших потребностей: чтобы заряжать мобильный, достаточно устройства размером с сам телефон, а вот для ноутбуков и планшетов панель даже в сложенном состоянии будет не меньше листа А5
Но вне зависимости от дизайна, все солнечные зарядки работают по одинаковому принципу, поэтому рассмотрим важные технические нюансы, которые помогут при покупке прибора.
Как сделать зарядное устройство своими руками?
Пример самодельного устройства в жестком корпусе из металлической банки, оснащенного USB-разъемом и преобразователем энергии для зарядки маломощных приборов
Чтобы сделать простое солнечное ЗУ нужно приобрести несколько основных элементов:
- поли- или монокристаллическую панель;
- держатель для аккумуляторов;
- блокирующий диод Шоттки;
- гнездо для разъема;
- контроллер заряда (впрочем, если зарядка будет вырабатывать 0,5-5В можно использовать вместо контроллера более дешевый повышающий преобразователь на 5В).
Что касается самой панели, здесь нужно сделать небольшой расчет количества элементов, исходя из мощностей прибора, который планируется заряжать.
Например, если ток заряда для аккумулятора составит около 10% его емкости, то для зарядки в 20 000 мА нужен ток 2А, и для питания прибора понадобится около 14 часов. Если же увеличить ток вдвое до 4А, время на подзарядку сократится до 7 часов.
Замена контроллера на преобразователь позволит собрать ЗУ даже с помощью маломощной батареи от солнечного газонного фонаря – все равно на выходе получим требуемые 5В (правда заряжаться оно будет долго)
В зависимости от параметров тока для будущей зарядки (2 или 4А) выбираются и кристаллические элементы. Обычно, 1 деталь вырабатывает около 0,5В, то есть чтобы получить хотя бы 5В понадобится 10-12 элементов.
Затем их нужно последовательно спаять между собой. Если же используется панель от фонарика, то даже стандартная 70*70 см может выдавать от 2,5 до 4,5В, поэтому лучше проверить вольтметром.
Завершающий этап – заключить самодельную зарядку в любой подходящий каркас (подойдет даже банка из-под конфет) и оснастить USB-разъемом. Затем к разъему нужно припаять блокирующий диод, а также провода от солнечной панели к преобразователю и держателю согласно нижеприведенной схеме.
Диод Шотки необходим, чтобы при включении устройства аккумуляторы не разряжались через солнечную батарею. Приобрести его можно, как и другие составляющие, на радиорынках или в интернете
Осталось проверить работу устройства на солнце с любым разряженным девайсом. Если все в порядке, можно использовать соответствующие переходники и заряжать различные приборы.
Как выбрать подходящее устройство?
Основные параметры и приятные дополнения
В числе основных параметров, которые имеет зарядное устройство от солнца, имеются:
Ток зарядки. Обычно это значение принято делить на три категории — 1, 2 и 3 ампера. Первая группа предназначена для мобильных телефонов, аудиоплееров, электронных сигарет и т.п. Вторая группа способна зарядить фотоаппарат или видеокамеру, планшет или смартфон. Третья группа предназначена для обслуживания ноутбуков или иных подобных устройств
Важно также знать напряжение, которое имеет портативное зарядное устройство со встроенной солнечной батареей на выходе. Это поможет исключить ситуации, когда прибор потребления имеет большее напряжение, чем способен выдать зарядник
Мощность солнечных элементов
Этот показатель измеряется в ваттах (W). Мощность напрямую связана с емкостью аккумулятора. Например, 5 W обеспечивает 900 ma/h, а 10 W соответствует 1500 ma/h, что позволяет уменьшить время зарядки почти вдвое. Если мощность зарядки не превышает 2 W, возможна только работа со встроенным аккумулятором. Если мощность превышает 3 W, допускается прямая зарядка приборов потребления.
Кроме того, существуют и другие параметры, определяющие функциональные возможности солнечной зарядки для телефона:
- Наличие собственного аккумулятора, увеличивающего возможности работы в условиях отсутствия освещения.
- Тип фотоэлементов. Наиболее предпочтительны монокристаллы, имеющие более высокий КПД по сравнению с поликристаллами (13-18% против 10-12%). Монокристаллы черные, а поликристаллы имеют темно-синий цвет.
- Интерфейс устройства, позволяющий подключение различных разъемов. Некоторые модели имеют индикацию уровня заряда
- Защита. Предохраняет приборы от дождя, пыли, ветра или иных природных проявлений.
В качестве бонуса производители снабжают устройства функциями «фонарь» или оборудуют точку WI-FI.
Общие рекомендации по эксплуатации ЗУ
После покупки солнечное зарядное устройство для телефона, оборудованное собственным аккумулятором, необходимо полностью зарядить от электросети. Затем следует подключить разряженный гаджет и полностью слить в него энергию. Только после этого прибор можно выносить на солнце и производить зарядку нуждающихся устройств. Это касается только моделей с аккумуляторами, отдельная солнечная панель для зарядки телефона может использоваться по прямому назначению сразу же, без предварительных действий.
Что такое зарядка на солнечных батареях?
Собираясь в пеший поход по туристическим маршрутам, необходимо решить вопрос зарядки мобильных устройств — телефона, смартфона, ноутбука или планшета. При отсутствии доступных источников электропитания решить проблему поможет солнечное зарядное устройство для мобильных гаджетов.
Возможность использовать абсолютно бесплатный и неиссякаемый источник энергии привлекательна сама по себе, а когда в этом имеется насущная необходимость, интерес к подобным устройствам возрастает многократно. Рассмотрим зарядное устройство с солнечной батареей внимательнее.
Солнечные зарядки позволяют не таскать с собой в походе запас тяжелых аккумуляторов, обеспечивая энергией мобильные устройства даже в пасмурные дни, правда, с меньшей эффективностью. Внешне это портативное устройство, размером с планшет средней величины или немного больше (это зависит от конкретной модели или производителя). Солнечная батарея для мобильных телефонов имеет малый вес, который не создаст лишней нагрузки и не займет много места в рюкзаке.
Туристы, люди, работающие в полевых условиях, по достоинству оценили возможности портативных зарядных устройств на солнечной батарее. Современные средства коммуникации обладают широким выбором гаджетов — GPS, эхолоты, видео- и фотокамеры, радиостанции — все они нуждаются в обновлении источника питания, и возможность использовать зарядку от солнечной батареи оказывает путешественнику заметную помощь.
https://youtube.com/watch?v=MM7XjIfd9e4
Конструктивные особенности прибора
Основным элементом прибора является солнечный элемент, улавливающий свет и преобразующий его в электрический сигнал. Зарядник на солнечных батареях способен подавать напряжение непосредственно на аккумулятор телефона или повербанка, или накапливать энергию в собственные аккумуляторы, что позволяет увеличить скорость зарядки гаджета.
Существуют солнечные аккумуляторы для подзарядки мобильных устройств, или отдельные солнечные панели для зарядки, не имеющие встроенных батарей. Все варианты обладают определенной мощностью и предназначены для использования в определенных условиях.
Основные элементы прибора:
- кристаллические элементы, улавливающие солнечную энергию;
- контроллер заряда;
- преобразователь, перерабатывающий солнечную энергию в электрический ток.
Наличие буферных дополнительных батарей изменяет назначение устройства, делая из него полноценный внешний аккумулятор для телефона на солнечной батарее, обладающий способностью самоподзарядки. Для пользования таким прибором не обязательно присутствие солнца, можно заряжать телефон и в ночное время.
Принцип работы устройства
Современные кристаллические элементы способны получать световую энергию не только от солнца, но даже от ламп дневного света. Они могут работать в пасмурные дни, но КПД заметно снижается. Такая универсальность существенно расширяет возможности зарядных устройств на солнечной батарее, позволяя использовать их в ночное время или в сложных погодных условиях.
Устройство и принцип работы
Зарядное устройство для гаджетов на солнечной батарее имеет встроенный блок преобразователей. Он состоит из нескольких двухслойных пластин кристаллического кремния, которые соединены между собой проводами. Принцип работы такого устройства базируется на фотоэлектрическом эффекте.
Данный эффект был открыт еще в девятнадцатом веке и базируется на одном полезном в практическом применении свойстве кремния. Данный элемент является полупроводником.
Если расположить две пластины кристаллического кремния очень близко друг к другу, после чего нагреть верхнюю пластину при помощи воздействия световых лучей, то можно будет наблюдать очень интересный эффект, который многие могут помнить из школьного курса физики. Атомы кремния верхней кремневой пластины высвободят электроны, которые будут захвачены нижней пластиной. Такой эффект создаст постоянное напряжение в сети, которое будет сохраняться до момента, пока не исчезнет источник света.
Кремний может быть нанесен двумя способами:
- поликристаллическим;
- монокристаллическим.
Именно второй вариант является максимально эффективным, поскольку в таких кремниевых пластинах электроны могут двигаться прямолинейно, что обеспечивает больший КПД.
Модернизация солнечной батареи BlitzWolf 20W
Для питания ЗУ аккумуляторов LP-E6 от Canon 60D я использовал кабель — преобразователь, который делает 12 вольт из 5 вольт USB.
При малейших признаках солнышка я раскладывал батарею на корме байдарки и в ней постоянно что-нибудь заряжалось. Даже после недели хмари у меня оставалось энергии примерно треть пауэрбанка, хотя снимал много и активно пользовался смартфоном — слушал каждый день аудиокниги, смотрел карты и кино.
Считаю, что связка BlitzWolf 20W + Xiaomi 20000, или аналогичные модели других производителей, оптимальна для длительных одиночных походов.
Ещё широкая линейка солнечных батарей у компании AllPowers, хотя и немного дороже.
Хочу предостеречь от так называемых супер-зарядок на 30 000, 50 000, 60 000 mAh с встроенной солнечной батареей.
Во-первых, по расчётам выше вы легко можете определить, что крохотная солнечная батарея площадью менее 1 кв. дециметра, способна зарядить аккумуляторы разве что за неделю постоянного солнца.
Во-вторых, там используются nobrand аккумуляторы, на которых китайцы печатают произвольные цифры ёмкости. Хоть 6000 на каждом.
Реально максимальную ёмкость имеют литиевые аккумуляторы Panasonic — 3250 mAh с защитой от перегрева и короткого замыкания.
Обзор популярных моделей
Таковых солнечных зарядок существует достаточно много, но лишь несколько из них заслуживают внимания и пользуются спросом.
Solar-Charger P1100F-2600
Характеристики этого зарядного устройства позволяют ему заряжать не только телефоны, но и цифровые камеры и еще несколько видов приборов. В комплектации данной модели состоит литий-ионный аккумулятор с емкостью в 2600 mA. А также обладает устройством контроля за зарядом. Вся зарядка обладает сравнительно малыми габаритами и малым весом. Очень удобен для прогулок загородом.
PETC S09
Зарядное устройство, которое относится к более простым и дешевым маркам и выпускается китайским производителем. Максимальное напряжение на выходе 5,5 V, а емкость аккумулятора до 600 mA. Рассчитан на работу только с телефонными устройствами.
PETC S08-2,6
Не имеет никаких принципиальных различий с другими моделями своей марки за исключением того, что эта модель выпускается без аккумулятора. Следовательно, использоваться может только в светлое время суток, а также в температурных условиях не выше, чем +60 °C.
Сравнение различных типов батарей
Свинцовые батареи стоят дешевле, но они имеют более короткий срок службы и по современным меркам низкую плотность энергии, а некоторые из них требуют регулярного технического обслуживания, чтобы поддерживать их в рабочем состоянии. Литиевые батареи дороже, но они не требуют технического обслуживания и имеют более длительный срок службы, что соответствует их более высокой цене. Давайте более подробно рассмотрим какой лучше взять аккумулятор для солнечных электростанций, плюсы и минусы каждого варианта и объясним, почему вы можете выбрать один из них для своей системы.
Свинцово-кислотные с жидким электролитом
Свинцово-кислотная АКБ с жидким электролитом
Отличительной особенностью этих батарей является то, что свинцовые пластины погружены в жидкий электролит. Их необходимо регулярно проверять и доливать каждые 1-3 месяца, чтобы они работали должным образом. Халатное отношение к обслуживанию может сократить их срок службы и аннулировать гарантию. Поскольку в ходе эксплуатации этот тип АКБ может выделять опасные газы, их необходимо устанавливать в вентилируемом помещении, чтобы позволить газам батареи выходить наружу.
Герметичные свинцово-кислотные
Герметичный свинцово-кислотный аккумулятор
Герметизированные бывают двух типов: AGM и GEL, которые имеют много схожих свойств. Они практически не требуют обслуживания и влагозащищены. Отличия заключаются в электролите – в гелевом аккумуляторе он находится в загущенном состоянии, а в AGM электролит абсорбирован в стекловолокне. Считается, что они не выделяют газы, это не совсем так, поскольку для защиты аккумуляторов предусмотрены клапаны, которые могут открываться в экстренных ситуациях.
Панцирные OPzS и OPzV
Панцирные аккумуляторы типов OPzS и OPzV
Эти аккумуляторы являются разновидностью свинцово-кислотных аккумуляторов: OPzS – с жидким электролитом, а OPzV с электролитом в виде геля. Минусы – низкая плотность энергии и нелинейные разрядные характеристики, свойственные всем свинцовым аккумуляторам. Из плюсов можно отметить 1200-1500 циклов, при глубине разряда на 80%, что в 2-3 раза больше в сравнении с обычными свинцово-кислотными АКБ, но и более высокую цену, которая соизмерима уже со стоимостью LiFePo4 аккумуляторов.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы
Одним из лучших химических составов литиевых АКБ для солнечных батарей является литий-железо-фосфат LiFePO4, он же LFP, еще встречается название «Лифер». Эта технология имеет в несколько раз больший срок службы, чем у свинцовых АКБ и может использоваться при более глубоких циклах. Благодаря линейным разрядным характеристикам можно использовать меньшую емкость, при разряде большими токами. Они также не требуют обслуживания или вентиляции, в отличие от заливных свинцово-кислотных батарей. LiFePO4 это одна из разновидностей литий-ионных батарей, но в отличие от них LiFePO4 пожаро-взрывобезопасны.
Литий-титанатные, они же LTO
Литий-титанатная АКБ
Можно уверенно сказать, что это великолепные аккумуляторы и одни из лучших на данный момент и они имеют все вышеперечисленные плюсы LiFePO4 аккумуляторов, но и еще могут заряжаться просто огромнейшими токами в 10С (для сравнения «свинец» можно заряжать токами 0,1 – 0,2С) и имеют ресурс 16000 циклов. Из минусов можно отметить высокую цену и больший вес в сравнении с LiFePO4.
Литий-ионные, они же Li-ion
Имеют очень высокую плотность энергии и малый вес, благодаря чему широко применяются на электротранспорте, в том числе в Тесле, но имеют существенный недостаток — при повреждениях и при работе в нештатном режиме могут воспламеняться. У LiFePO4 и Литий-титанатных аккумуляторов отсутствует этот недостаток, поэтому они более предпочтительны для использования в автономных и бесперебойных системах.
Литий-ионный аккумулятор
Подводя промежуточный итог, можно отметить, что первоначальные вложения на литиевые батареи больше, но при эксплуатации стоимость владения получается значительно ниже — за время эксплуатации литиевых аккумуляторов приходится несколько раз заменить свинцовые АКБ.
Рейтинг лучших солнечных панелей для походов и путешествий
MyPads Power Bank 20000 mAh с 6 солнечными батареями
Отличный вариант, который пригодится при длительной поездке или походе. Выходное значение тока составляет 2.1 А. Производится и выпускается в России. Зарядка проводится быстро и без неприятностей.
Средняя цена – 4 270 рублей.
MyPads Power Bank 20000 mAh с 6 солнечными батареями
Достоинства:
- Компактное;
- Емкость – 20 000 мАч;
- Красивое исполнение;
- Прочность.
Недостатки:
Bron Solar 4.2А BRN-SP-021
Надежное ЗУ, которое пригодится в любой ситуации. Работает полностью на солнечных батареях. Подойдет для зарядки смартфонов, планшетов, часов и т.п. Устройство не занимает много места в багаже и немного весит. Гарантийный срок – 6 месяцев. Поддерживается быстрая зарядка.
Средняя цена – 3 999 рублей.
Bron Solar 4.2А BRN-SP-021
Достоинства:
- Компактность;
- Легкая;
- Быстро заряжает телефон;
- Гарантия;
- Эффективность.
Недостатки:
INTERSTEP 3 панели 15Вт USB
Мощная модель, которая позволит зарядить смартфон в условиях, где нет электричества и power bank. Панель выполнена из качественных материалов и легко очищает от пыли и грязи. Благодаря этому устройство аккумуляторная батарея восполнит запас даже осенью и весной. Поверхность выполнена в виде сот, что увеличивает коэффициент полезного действия.
INTERSTEP 3 панели 15Вт USB
Достоинства:
- Легко очищается от пыли и грязи;
- Поверхность в виде сот;
- Защита от влаги;
- Гарантия длится один год.
Недостатки:
Преимущества и недостатки
У каждого устройства, и новинки есть положительные и отрицательные моменты внедрения. Со временем при работе над улучшением отрицательные моменты частично убираются, но иногда это невозможно.
К числу главных плюсов автомобильных гелиопанелей можно отнести:
- высокую мобильность;
- простоту в эксплуатации;
- возможность объединения модулей для увеличения мощности;
- независимость от стационарных источников электроэнергии;
- реальное снижение нагрузки на АКБ (даже при простое двигателя).
Недостатки:
- зарядка основательно истощенного АКБ может занять от 9-12 до 100 часов;
- прямая зависимость производительности солнечных батарей от суммарной площади поверхности фотоэлементов;
- устройства не работают в темное время суток и зависимы от погодных условий.
Солнечная зарядка для телефона
Основные характеристики
Первая и основная характеристика, описывающая солнечные батареи – это мощность, этот параметр говорит о том, как скоро зарядится ваш телефон, фотоаппарат или любое другое устройство от выбранной батареи. Абсолютно несущественно сколько различных разъемов расположено на корпусе устройства, а если их много, то это вовсе не означает, что батарея может заряжать их все и сразу.
Только выходная мощность, которая прямо пропорциональна площади фотопластин устройства, говорит о том, насколько полезной будет батарея
Соответственно, если площадь фотопластин невелика, то электричества вы тоже извлечете крайне немного, на это нужно обратить внимание при покупке. Статистические данные говорят о том, что коэффициент полезного действия такого девайса не более 15%, поэтому абсолютно несущественно брендовая у вас батарея или нет и основное в ней площадь ее фотопластин
Мощность тока и напряжения в характеристиках, говорящих о работоспособности такого альтернативного источника энергии, как солнечные батареи, указываются двойным значением – первое значение максимальное, а второе рабочее. Соответственно напряжение будет максимальным, когда нет загрузки, а рабочее, когда к батарее подсоединен заряжаемый аккумулятор, ну а значение тока будет максимальным при коротко замыкании, а рабочим при зарядке аккумулятора. Для того, чтобы использовать батарею по максимуму, вам нужно, чтобы указанная на ней выходная мощность была равно рабочему напряжению в то время, когда производиться зарядка аккумулятора сотовых или любой другой батареи.
Что выбрать?
Поэтому, делаем вывод о том, что, например, выбирая солнечные батареи для телефонов, необходимо отдавать предпочтение девайса, выходная мощность напряжения которых приблизительно равна тому напряжению, которое требуется телефону.
Если вам нужна солнечная батарея для мобильного телефона, и вы не собираетесь заряжать с ее помощью приборы помощнее, то вам нет смысла покупать устройство, выходная мощность напряжения будет превышать требуемое телефоном напряжение, так как вы просто потеряете мощность, а заряжаться мобильный быстрее не станет.
Но есть одно «но» — напряжение, которое выдают солнечные батареи очень зависит от нагрузки, которую они получают, и, поэтому, зачастую, мы выбираем модель с избыточной мощностью, использование которой неизбежно ведет в итоге к потерям мощности. Для того, чтобы минимизировать потери используют такие приборы, как преобразователь напряжения, позволяющий аккумуляторам потреблять от солнечных батарей столько тока, чтобы выходное значение батареи при этом было максимальным.
Солнце везде разное
Вы получаете батарею и в инструкции у нее есть пункт о том, как быстро она заряжается на солнце. Конечно же, вы спешите проверить покупку и несете ее на подоконник или во двор, где прекрасное дневное солнце должно быстренько ее зарядить. И как же велико ваше разочарование, когда спустя указанное время батарея зарядилась только на половину или и того меньше.
Но постойте, не стоит грешить на производителя, ведь то, что указано в инструкции возможно только при «стандартных условиях освещения», которые обитают только на экваторе в ясные дни, когда солнце висит прямо над головой. Поэтому, чтобы вас не постигло подобное разочарование, при выборе батареи стоит учесть фактор вашего географического положения и выбирать солнечные батареи с запасом по мощности тока, который, в свою очередь, зависит от того на сколько интенсивен свет при зарядке самого солнечного устройства.
Также немаловажным является способ защиты фотоэлементов, который говорит о том, нас колько долговечной будет ваша солнечная батарея для мобильных телефонов. Габариты, вес и наличие различных входов для электронных устройств также имеют значение, ведь мы хотите легко транспортируемую универсальную батарею, которую можно положить в рюкзак, а не тяжелый и бесполезный ящик, верно ведь?
