Päikesepatareidel töötav laadija: seade ja päikeseenergial laadimise tööpõhimõte

Üha rohkem aktiivse puhkuse austajaid eelistab veeta puhkust ja nädalavahetusi võimalikult puutumatu looduse läheduses. Kuid tänapäeva inimesel on raske loobuda tsivilisatsiooni hüvedest – kes meist ei võta reisile kaasa mobiiltelefoni, sülearvutit või kaamerat?

Kuid kui Teie pagasis on päikeselaadija, on seadmete toiteprobleem lahendatud. Jääb vaid välja selgitada, kuidas seadet õigesti valida. Meie esitatud artikkel pakub tõhusat abi kõigi küsimuste selgitamisel.

Mis on päikeselaadija?

Need laadimisseadmed suudavad muuta päikeseenergiat alalisvooluks. Nad saavad töötada erinevate navigaatorite, pleierite, sülearvutite, telefonide, kaamerate ja muude kaasaskantavate seadmete mudelitega.

Kuid laadimisaeg sõltub otseselt seadme enda võimsusest ja tühjenenud seadme tüübist, mistõttu tuleb tõeliselt praktilise ja mitmekülgse seadme valimiseks selle omadustega tutvuda.

Seadme ehituslikud iseärasused

Seade ise koosneb kristallpaneelist, laadimis- ja tühjenduskontrollerist ning päikeseenergia elektrienergiaks muundurist.

Mõned mudelid on varustatud ka puhverakuga, mis koosneb mitmest liitiumelemendist ja võimaldab seadmel energiat mitte ainult muundada, vaid ka salvestada, et anda laengut isegi pimedal ajal.

Vaid paar aastat tagasi olid päikeseenergial töötavad laadimisseadmed üsna kallid, kuid täna on need massitooted taskukohase hinnaga.

Päikeseenergial töötavate laadijate eelised:

• Universaalsed – kohandatud erinevatele seadmetele (korpusel on USB-pistikud ning enamik mudeleid on lisaks varustatud spetsiaalsete adapteritega erinevat tüüpi elektrotehnika jaoks).
• Võtavad reisikotis vähe ruumi.
• Saadaval on lai valik kujundeid, värve, suurusi ja võimsusi, mis vastavad erinevatele vajadustele ja esteetilisele maitsele.

Kuid kõige olulisem puudus kõigi päikeseenergial töötavate laadijate puhul on pikk aeg, mis neil kulub «jõu» kogumiseks. Lisaks tuleb mõista, et kui mobiiltelefoni või fotoaparaadi toitega tuleb toime peaaegu iga mudel, siis aktiivne «energianeelaja» nagu sülearvuti nõuab juba muljetavaldavat päikesepatarei võimsust ja suure mahutavusega akut.

Seadme tööpõhimõte

Päikesepatareidel töötavad kaasaskantavad laadijad on autonoomsed süsteemid, mis võivad töödelda energiat nii kiirgusest kui ka elektrivõrgust, päevavalguslampidest või arvutist. Pealegi ei vaja paljud mudelid intensiivset päikest – nad koguvad laengut isegi pilvistel päevadel, kuigi kasutegur langeb loomulikult (20–70%).

Kui ostate seadme, mida saab ühendada elektrivõrku, võite pilvise ilmaga laengu kogumise ajal oluliselt aega kokku hoida.

Seade töötab järgmiselt: paneelil olevad kristallid neelavad päikeseenergiat, muundur «töötleb» selle elektrivooluks, mis jõuab toiteallikasse. Kui sellesse toiteallikasse ühendatakse juhtmega mobiiltelefon või muu seade, voolab kogunenud energia järk-järgult tühjenenud seadmesse.

Päikeselaadijate tüübid

Mis puudutab välimust – siin on tootjad püüdnud mitte ainult mitmekesistada seadmete värvigammat ja kuju, vaid ka muuta seadme võimalikult mugavaks erinevates olukordades kasutamiseks. Vaatleme kõige populaarsemaid variante.

Monoblokk – kompaktne seade, mis koosneb paneelist ja akumulaatorist, mis on suletud metallist või plastikust tugevasse korpusesse. Selline seade «päästab» tühjenenud telefoni rannas või piknikul ega võta tavalises kotis palju ruumi.

Monoblokid on mugavad igapäevaelus – nad ei võta palju ruumi ja võivad laadida mitte ainult päikesest, vaid ka sülearvutis või arvutis töötamise ajal.

Paindlik paneel – õhuke kokkupandav või lahtirullitav paneel fotoelementidega. See võtab pagasis vähe ruumi ja kaalub palju vähem kui tema kõva korpusesse suletud konkurent. Kuid vaatamata märkimisväärsele «katte» alale, koguvad paindlikud plaadid päikeseenergiat peaaegu kaks korda aeglasemalt kui monoblokid.

Peale selle töötab enamik paneele ainult otseste päikesekiirte mõjul, kogumata energiat varuks – neil puudub sisseehitatud aku. Siiski on alati võimalik oma laadimist täiendada vajaliku võimsusega välise akupangaga.

Seega on paindlikud paneelid – hea valik väikesemahuliste seadmete laadimiseks «statsionaarse» puhkuse ajal – suvilas, kalapüügil, telkides. Jalgsimatkade jaoks on aga parem otsida teine variant.

Liikumise ajal saab paindliku paneeli kompaktselt kokku panna ja paigutada pagasiruumi või kinnitada auto katusele, puhkeajal aga lihtsalt laotada päikesekiirte alla.

Sisseehitatud laadimine – seade koosneb päikesepatareidest, mis kinnituvad kottide või turistide seljakottide välisküljele. Need võimaldavad seadmeid laadida otse teel olles või koguda laengut sisseehitatud akusse.

Sellist aksessuaari saab kasutada ka otstarbekohaselt – esemete või sama elektroonika kandmiseks, mis on väga mugav neile, kes tegelevad jalgsimatkamisega või töötavad vabas õhus.

Kuigi «energiaseljakotid» näevad välja atraktiivsed ja stiilsed, saab sama eduga ajutiselt kinnitada koti külge ka mis tahes muud tüüpi laadijat (paljud mudelid on isegi varustatud spetsiaalsete karabiinidega) ja mitte muretseda seadme säilimise pärast vihma või puhastamise ajal.

Kokkuvolditavad laadijad – need võivad olla nii mitu paindlikku paneeli, mis on kompaktselt virnas kokku pandud, kui ka kahest monoplokist koosnev variant, mis on suletud jäigasse korpusesse avatava raamatu kujul.

Sellise seadme peamine eesmärk on minimeerida kasuliku pinna «hõivamist» teie pagasi mahus ja suurendada kasutegurit tänu suuremale fotoelementide arvule. Meeldiv boonus – enamik mudeleid on varustatud kinnitustega seljakotile või autoklaasile.

Kokkuvolditava laadija suurust saab valida vastavalt teie vajadustele: mobiiltelefoni laadimiseks piisab seadmest, mis on sama suur kui telefon ise, kuid sülearvutite ja tahvelarvutite jaoks on paneel isegi kokkuvolditud olekus mitte väiksem kui A5 paberileht.

Kuid sõltumata disainist töötavad kõik päikeselaadijad samal põhimõttel, seega vaatleme olulisi tehnilisi nüansse, mis aitavad seadme ostmisel.

Kuidas valida sobiv variant?

Alustuseks tasub kindlaks määrata seadmete arv ja liigid, mida plaanite päikeselaadijaga laadida. Nendest parameetritest sõltub seadme võimsus ja väljundpordi tüüp.

Kui seadmes on mitu USB-porti, saab korraga ühendada ja laadida erinevaid seadmeid, peaasi, et aku võimsus seda võimaldab.

Erinevate seadmete omadusi saab täpsustada, vaadates nende kasutusjuhendit, ja mõnedes seadmetes on tööpinge märgitud ka laadijale, mis kuulub komplekti, nii et orienteeruda pole keeruline. Halvimal juhul saab vajaliku adapteri alati juurde osta.

Peamised parameetrid ja meeldivad lisad

Laadimisvoolu omadusest sõltub aeg, mis kulub seadmel erinevate seadmete laadimiseks. Seda näitajat mõõdetakse amprites ja see on märgitud seadme portidel.

Väärtused:

• 1 amper – mõeldud mobiiltelefonidele, elektroonilistele sigarettidele, kelladele, pleieritele.
• 2 amprit – sobib tahvelarvutitele, nutitelefonidele, digitaalkaameratele ja videokaameratele.
• 2,5–3 amprit – tuleb toime netbookide ja sülearvutite laadimisega.

Samuti on oluline teada väljundpinget, sest laetavad seadmed võivad võimsuselt ületada päikeselaadimise võimalusi. Nii, enamiku telefonide ja lihtsate tahvelarvutite jaoks on vaja 5-voldist väljundit, digitaalkaamerate ja mänguvidinate jaoks 9, ning sülearvutite ja auto külmikute jaoks 12–24.

Kuid ikkagi on laadimisseadme peamine omadus päikesepaneeli võimsus. Sellest näitajast sõltub otseselt aku laadimisaeg. Ja siin taandub kõik valgust püüdvate paneelide omadustele.

Näiteks elementidel võimsusega 5 W (tavaline eelarvevalik) on vool 900 mA tundi, ja 10 W puhul 1500 mA. See tähendab, et telefoni laadimiseks 5 W päikeselaadijast kulub 2–3 tundi, aga 10 W võimsusega paneel tuleb toime pooleteise tunniga.

Võimsate seadmete, nagu mängutahvelarvutid ja sülearvutid, jaoks on parem osta kokkupandavaid mudeleid mitmest paneelist, mis kiiresti laengut toodavad.

Lisaks kasutatakse paneelidega seadmeid, mille võimsus ei ületa 2 W, ainult sisseehitatud aku laengu kogumiseks. Et aga otse päikesekiirtega seadmeid laadida, on vaja paneele võimsusega 3 W ja rohkem.

Muud olulised parameetrid:

1. Aku olemasolu – kui seadmes pole salvestit ette nähtud, saab see töötada ainult valgustatud kohas viibimise ajal. Akudega seadmed on aga võimelised andma laengut igal kellaajal, samuti laadima teistest allikatest – sülearvuti USB-pordist või 220V ühendusega pistikupesast.
2. Fotoelementide tüüp – arvatakse, et päikesekiiri neelavad tõhusamalt monokristallid (nende kasutegur on 13–18%). Polükristallidel on see näitaja madalam – umbes 10–12%. Neid saab eristada isegi palja silmaga – polükristallilised paneelid on tumesinise varjundiga, nende konkurendid aga mustad.
3. Liides – universaalsed päikeselaadijad on varustatud informatiivsete USB-portidega, kus saab valida sobiva variandi vastavalt tühjenenud seadme tüübile. Mõned seadmed on varustatud ka päikesekiirte intensiivsuse indikaatoriga, mis aitavad määrata optimaalse asukoha kiireks laadimiseks.
4. Kaitse – kõigil seadmetel on a priori ette nähtud turvasüsteem, mis võimaldab nende kasutamist looduses. Kuid ekstreemsete seikluste armastajatel tasub otsida seadet, millel on tugevdatud kaitse vihma, tolmu, mustuse, löökide ja muude ettenägematute asjaolude eest.

Lisavõimalused on enamasti esindatud funktsiooniga „taskulamp” või „lamp”. See võib olla asjakohane mitte ainult looduses puhkamise armastajatele, vaid ka autojuhtidele – rehvi vahetamisel või öisel teel parandamisel saab ere valgus asendamatuks abiliseks.

Teiste boonustena võivad tootjad pakkuda USB-jaoturit või WiFi-punkti. Kuid loomulikult suurendavad kõik täiendused toote lõpphinda märkimisväärselt. Aga kas nad on vajalikud – otsustage ise.

Ostude sooritamise intensiivsuse poolest on meil juhtivad järgmised mudelid:

Üldised soovitused laadimisseadme kasutamiseks

Sisseehitatud akuga seadmed tuleb enne esimest kasutamist täielikult laadida, mitte päikese käes, vaid elektrivõrgust. Seejärel ühendage laadimisseadmega mõni seade, et see võtaks energia vastu ja tühjendaks salvesti.

Pärast seda saab paneeli asetada kiirte kätte ja kompenseerida kaotatud laengut. Otse päikesest töötavate mudelite puhul see reegel ei kehti – neid saab kohe valgustatud aladele paigaldada ja seadmed ühendada.

Enamik päikeselaadijaid on ette nähtud kasutamiseks temperatuurivahemikus –20 kuni +45 kraadi, kuid on ka spetsiaalseid mudeleid, mis töötavad ekstreemse kliima tingimustes, neid valmistatakse ainult tellimuse alusel.

Päikeselaadija kasuteguri maksimaalseks suurendamiseks soovitame järgmist:

1. Asetage seade nii, et kiired langeksid paneelile täisnurga all. Isegi kui päike ei ole seniidis, saate laadijale õige asendi anda, tõstes seda umbes 40-kraadise nurga all, kasutades mõnda tuge. Nii saate koguda 20-30% rohkem laengut, kui paneeli horisontaalselt valgustatud kohale asetades.
2. Kasutage seadet koos akuga, mitte ainult peatustel, vaid ka autoreisil või matkal. Selline tandem suudab koguda energiat 2-3 telefoni laadimiseks isegi pilvise ilmaga ilma otsese päikesevalguseta.
3. Arvestage, et enamikus kokkupandavates seadmetes on paneelid ühendatud järjestikku, seetõttu on oluline, et kõik elemendid oleksid ühtlaselt valgustatud. Näiteks isegi kui vari katab vaid poole esimesest neljast paneelist, langeb aku võimsus poole võrra.
4. Selleks, et suure mahutavusega akud saavutaksid deklareeritud parameetrid, soovitatakse neid «treenida» – täielikult tühjendada, seejärel laadida 100%-ni. Ja nii 3-4 korda.
5. Pikaajalise tööpausi (kuu või rohkem) ajaks hoidke laadijat toatemperatuuril. Kui tegemist on sisseehitatud akuga seadmega, tuleb see eelnevalt laadida 50-70%-ni.

Ja viimane nõuanne – isegi kui laadija hakkas halvemini töötama või läks täiesti rikki, ärge seda ise lahti võtke, et mitte kahjustada süsteemi elemente ja korpust. Lahtivõetud seade kaotab automaatselt garantii, seepärast on parem pöörduda volitatud teeninduskeskusesse või tarnija poole.

Kuidas ise päikeselaadijat valmistada?

Kuigi tänapäevased laadijad ei ole enam premium-klassi seadmed ja on hinnalt täiesti taskukohased tavatarbijale, on alati võimalus selline seade ise valmistada, kui soovitakse raha säästa.

Näide isetehtud seadmest, mis on jäigas korpuses metallpurgist, varustatud USB-pistikuga ja energiamuunduriga väikese võimsusega seadmete laadimiseks

 Lihtsa päikeselaadija valmistamiseks tuleb hankida mõned põhielemendid:

• poli- või monokristallpaneel;
• akude hoidik;
• Schottky tõkestusdiood;
• pistikupesa;
• laadimiskontroller (kui laadija toodab 0,5-5 V, võib kontrolleri asemel kasutada odavamat 5 V tõstemuundurit).

Mis puutub paneeli endasse, siin tuleb teha väike arvutus elementide arvu kohta, lähtudes seadme võimsusest, mida plaanitakse laadida.

Näiteks kui laadimisvool akule on umbes 10% selle mahutavusest, siis 20 000 mAh aku laadimiseks on vaja voolu 2 A ja seadme toiteks kulub umbes 14 tundi. Kui aga kahekordistada voolu 4 A-ni, väheneb laadimisaeg 7 tunnini.

Kontrolleri asendamine muunduriga võimaldab laadija kokku panna isegi väikese võimsusega päikese murulaterna aku abil – väljundis saame ikkagi vajalikud 5 V (tõsi, see laeb kaua).

Sõltuvalt tulevase laadimise vooluparameetritest (2 või 4A) valitakse ka kristallelemendid. Tavaliselt toodab üks detail umbes 0,5V, seega 5V saamiseks on vaja 10-12 elementi.

Seejärel tuleb need järjestikku kokku jootma. Kui kasutada taskulambi paneeli, siis isegi standardne 70*70 cm suurus võib anda 2,5 kuni 4,5V, seega on parem kontrollida voltmeetriga.

Viimane etapp – paigutada isetehtud laadija sobivasse raami (sobib isegi kommipurk) ja varustada USB-pistikuga. Seejärel tuleb pistikule jootma blokeeriv diood, samuti juhtmed päikesepaneelist muundurisse ja hoidikusse vastavalt allolevale skeemile.

Schottky diood on vajalik, et seadme sisselülitamisel ei tühjeneks akud päikesepatarei kaudu. Seda saab osta, nagu ka teisi komponente, raadiurgudelt või internetist.

Jääb üle kontrollida seadme tööd päikese käes mõne tühjenenud seadmega. Kui kõik on korras, saab kasutada vastavaid adaptereid ja laadida erinevaid seadmeid.

Fotojuhis isetegijatele

Kompaktse USB-pordiga laadija telefoni toiteks on lihtne ise kokku panna. Kõik komponendid on vabalt müügil, halvemal juhul saab need tellida. Isetehtud seade maksab kümneid kordi vähem kui tehases valmistatud toode, eriti kui see on laialt reklaamitud.

Seadme kokkupanemiseks vajalike komponentide ostmisel tuleb arvestada, et päikesepatarei peaks ostma pingega 5 V või rohkem. Aku pingest oleme juba rääkinud, see on 3,7 V. Kuid me ei maininud üht olulist nüanssi – aku märgisel või tehnilistes dokumentides peaks olema märge “PCB protection”. See tähendab, et aku on kaitstud sügavtühjenemise ja ülelaadimise eest.

Veel on vaja kahte 2,5 mm pistikut: üks fiksaatoriga paneelile, teine juhtmega. Samuti läheb vaja USB-sse tõsteskeemi alalisvoolu andmiseks.

Kas olete kõik vajaliku varunud? Asume kokkupanekule:

Lisaks tuleb jootma diood. See ühendatakse ühelt poolt juhtmega akuga, teiselt poolt pistiku keskmise jalaga. Jooteühendused on soovitav teha võimalikult dioodi lähedale, kõik sõlmed tuleb kaitsta termokahanevate torude või vähemalt liimitilkadega.

Päikesepaneelide valiku reeglitega eramaja või suvila jaoks tutvustab järgmine artikkel, mis on pühendatud sellele huvitavale teemale.

Järeldused ja kasulik video teemal

Visuaalse ettekujutuse saamiseks päikeselaadijatest ja nende tööpõhimõtetest soovitame vaadata meie videote valikut:

Praktilised nõuanded ja näpunäited, kuidas valida laadijat erinevatele seadmetele. Sisse piiluda ja monoploki skeemi uurida saate koos selle video autoriga:

Kuidas ise kokku panna päikesevalgusest töötav laadimisseade:

Tänu tehnika arengule ja leiutajate säravatele peadele, kes tegid päikeseenergia tavalistele kasutajatele kättesaadavaks. Tänu sellistele laadijatele ei pea muretsema, et puhkuse ajal vajalikul hetkel jääte ilma ühenduseta tsivilisatsiooniga.

Kui seadme valikul tekib raskusi, võite alati pöörduda konsultatsiooni saamiseks elektrikat tundvate professionaalide poole.

Rääkige, kuidas kasutasite päikeselaadijat matkatingimustes, piknikul või teel. Kirjutage palun kommentaare allpool asuvasse plokki. Esitage küsimusi, jagage muljeid ja kasulikku teavet teemal, avaldage fotosid.