Punjač na solarne baterije: uređaj i princip rada punjenja sunčevom energijom

Sve više ljubitelja aktivnog odmora preferira provoditi godišnji odmor i vikende bliže netaknutoj prirodi. No suvremenom je čovjeku teško odreći se blagodati civilizacije – tko od nas ne nosi na putovanje mobitel, prijenosnik ili kameru?

No ako se u vašoj prtljazi nađe solarni punjač, problem napajanja uređaja bit će riješen. Ostaje još samo shvatiti kako pravilno odabrati uređaj. Članak koji vam predstavljamo pružit će učinkovitu pomoć u razjašnjenju svih pitanja.

Što je solarni punjač?

Ovi punjači mogu pretvarati sunčevu energiju u istosmjernu električnu struju. Mogu raditi s različitim modelima navigacijskih uređaja, playera, prijenosnika, telefona, kamera i drugih prijenosnih uređaja.

No vrijeme punjenja izravno ovisi o snazi samog uređaja i vrsti ispražnjenog uređaja, stoga, kako biste odabrali doista praktičan i univerzalan uređaj, vrijedi se upoznati s njegovim značajkama.

Konstrukcijske značajke uređaja

Sam uređaj sastoji se od kristalne ploče, kontrolera razine napunjenosti/pražnjenja i pretvarača sunčeve energije u električnu.

Neki su modeli opremljeni i dodatnom međuspremničkom baterijom od nekoliko litijskih elemenata, koja omogućuje uređaju ne samo pretvaranje, već i akumuliranje energije kako bi mogao davati naboj čak i noću.

Prije samo nekoliko godina solarni su punjači bili prilično skupi uređaji, a danas su to masovni proizvodi s pristupačnom cijenom.

Prednosti solarnih punjača:

• Univerzalni su – prilagođeni različitim uređajima (na kućištu su predviđeni USB priključci, a većina modela dodatno je opremljena posebnim adapterima za razne vrste električnih uređaja).
• Zauzimaju malo mjesta u putnoj prtljazi.
• Postoji širok izbor oblika, boja, veličina i snage za različite potrebe i estetski ukus.

No najznačajniji nedostatak za sve solarne punjače jest dugo vrijeme koje im je potrebno za nakupljanje „snage”. Osim toga, treba shvatiti da ako se za napajanje mobitela ili fotoaparata može nositi gotovo svaki model, aktivni „potrošač” energije poput prijenosnog računala već zahtijeva impresivnu snagu solarne ploče i bateriju velikog kapaciteta.

Princip rada uređaja

Prijenosni punjači na solarne ploče samostalni su sustavi koji mogu obrađivati energiju bilo od sunčevih zraka, bilo od električne mreže, dnevnih svjetiljki ili računala. Štoviše, mnogi modeli ne zahtijevaju intenzivno sunce – oni skupljaju naboj čak i u oblačnim danima, iako učinkovitost, naravno, pada (od 20 do 70%).

Ako kupite uređaj s mogućnošću spajanja na električnu mrežu, možete značajno uštedjeti vrijeme na nakupljanju naboja u oblačnom vremenu.

Uređaj radi na sljedeći način: kristali na ploči apsorbiraju sunčevu energiju, pretvarač je „prerađuje” u električnu struju koja dolazi do izvora napajanja. Kada se na taj izvor putem kabela spoji mobitel ili drugi uređaj, pohranjena energija postupno prelazi u ispražnjeni uređaj.

Vrste solarnih punjača

Što se tiče izgleda – ovdje su se proizvođači potrudili ne samo diverzificirati paletu boja i oblik uređaja, već i učiniti uređaj što praktičnijim za uporabu u različitim situacijama. Razmotrimo najpopularnije opcije.

Monoblok – kompaktni uređaj sastavljen od ploče i spremnika, smještenih u čvrstom kućištu od metala ili plastike. Takav uređaj „spasit će” ispražnjeni telefon na plaži ili pikniku i neće zauzeti puno mjesta u običnoj torbi.

Monoblokovi su praktični za svakodnevni život – ne zauzimaju puno mjesta i mogu se puniti ne samo od sunca, već i tijekom rada na prijenosnom računalu ili stolnom računalu.

Fleksibilna ploča – tanka sklopiva ili rasklopiva ploča s fotoćelijama. Zauzima malo mjesta u prtljazi i teži puno manje od svog čvrstog konkurenta smještenog u kućište. No, unatoč priličnoj površini „pokrivanja”, fleksibilne ploče nakupljaju solarni naboj gotovo dvostruko sporije od monoblokova.

Osim toga, većina panela radi samo od izravnih sunčevih zraka, ne akumulirajući energiju unaprijed – nemaju ugrađenu bateriju. Ipak, uvijek se može nadograditi vlastiti punjač vanjskim spremnikom potrebne snage.

Dakle, fleksibilni paneli su dobar izbor za rješavanje problema punjenja uređaja male snage tijekom "stacionarnog" odmora – u vikendici, na ribolovu, s šatorom. A za pješačko putovanje bolje je potražiti drugu opciju.

Tijekom vožnje fleksibilni se panel može kompaktno složiti i staviti u prtljažnik ili pričvrstiti na krov automobila, a na odmorištu – jednostavno raširiti pod sunčevim zrakama.

Ugrađeni punjač – uređaj se sastoji od solarnih baterija koje se pričvršćuju na vanjsku stranu torbi ili turističkih ruksaka. One omogućuju punjenje uređaja izravno tijekom puta ili nakupljanje napona u ugrađenoj bateriji.

A takav se dodatak može koristiti za izravnu namjenu – za prijenos bilo kojih predmeta ili iste elektronike, što je vrlo zgodno za one koji se bave pješačkim turizmom ili rade na otvorenom.

Iako „energetski ruksaci” izgledaju privlačno i stylishno, jednako se uspješno može privremeno pričvrstiti na torbu i bilo koju drugu vrstu punjača (mnogi modeli čak su opremljeni posebnim karabinerima) i ne brinuti se za sigurnost uređaja tijekom kiše ili čišćenja.

Sklopivi uređaji – to mogu biti ili nekoliko fleksibilnih panela, kompaktno složenih u „hrpu”, ili varijacija od dva monobloka, smještena u čvrsto kućište u obliku knjige koja se otvara.

Glavna svrha takvog uređaja – minimizirati „zauzimanje” korisnog prostora u vašoj prtljazi i povećati učinkovitost zahvaljujući većem broju fotoćelija. Ugodan bonus – većina modela dolazi s nosačima za ruksak ili automobilsko staklo.

Veličinu „sklopivog uređaja” možete odabrati prema svojim potrebama: za punjenje mobitela dovoljan je uređaj veličine samog telefona, a za prijenosna računala i tablete panel će čak i u sklopljenom stanju biti najmanje veličine A5 lista.

No bez obzira na dizajn, svi solarni punjači rade po istom principu, stoga razmotrimo važne tehničke nijanse koje će pomoći pri kupnji uređaja.

Kako odabrati odgovarajuću opciju?

Za početak valja odrediti količinu i vrste uređaja koje planirate puniti solarnim punjačem. O tim parametrima ovise snaga uređaja i vrsta izlaznog priključka.

Ako uređaj ima više USB priključaka, možete istovremeno povezivati i puniti različite uređaje, glavno je da snaga baterije to omogućava.

Karakteristike različitih uređaja možete provjeriti u priručniku za njihovu upotrebu, a u nekim uređajima radni napon je naveden i na punjaču koji je uključen u komplet, tako da se nećete teško snaći. U krajnjem slučaju, uvijek možete dokupiti potreban adapter.

Osnovni parametri i ugodni dodaci

Vrijeme koje će uređaju trebati za punjenje različitih uređaja ovisi o karakteristici struje punjenja. Ova vrijednost se mjeri u amperima i navedena je na priključcima uređaja.

Vrijednosti:

• 1 amper – namijenjen je za mobilne telefone, elektroničke cigarete, satove, playere.
• 2 ampera – pogodan je za tablete, pametne telefone, digitalne fotoaparate i video kamere.
• 2,5-3 ampera – nosit će se s punjenjem netbookova i laptopa.

Također je važno znati i izlazni napon, jer uređaji koji se pune mogu po snazi nadmašiti mogućnosti solarnog punjenja. Tako će za većinu telefona i jednostavnih tableta biti potreban izlaz od 5 volti, za digitalne kamere i igraće gadgete – 9, a za laptopove i automobilske hladnjake – 12-24.

Ipak, glavna karakteristika punjača je snaga solarne ploče. Vrijeme punjenja baterije izravno ovisi o ovom pokazatelju. A ovdje se sve svodi na karakteristike fotonaponskih ploča.

Na primjer, elementi snage 5 W (standardna budget opcija) imat će struju od 900 mA sati, a oni od 10 W – 1500 mA. To jest, za punjenje telefona solarnim punjačem od 5 W bit će potrebno 2-3 sata, dok će ploča snage 10 W to obaviti za sat i pol.

Za snažne uređaje poput igraćih tableta i laptopa bolje je kupiti sklopive modele s nekoliko ploča, koji brzo generiraju punjenje.

Osim toga, uređaji s pločama čija snaga ne prelazi 2 W koriste se samo za skupljanje naboja ugrađene baterije. A da biste izravno punili uređaje sunčevim zrakama, potrebne su ploče snage 3 W i više.

Drugi važni parametri:

1. Baterija (akumulator) – ako uređaj nema ugrađeni spremnik, moći će raditi samo dok se nalazi na osvijetljenom mjestu. Uređaji s baterijama mogu isporučivati napunjenost u bilo koje doba dana, a također se mogu puniti iz drugih izvora – USB priključka laptopa ili utičnice s priključkom na 220V.
2. Tip fotoćelija – smatra se da monokristali najučinkovitije upijaju sunčeve zrake (njihova učinkovitost je na razini 13-18%). Kod polikristala je ta vrijednost niža – oko 10-12%. Mogu se razlikovati čak i golim okom – polikristalne ploče imaju tamnoplavu nijansu, a njihovi konkurenti – crnu.
3. Sučelje – univerzalni solarni punjači opremljeni su informativnim USB priključcima, gdje možete odabrati potrebnu opciju ovisno o vrsti ispražnjenog uređaja. Neki su uređaji opremljeni i indikatorom intenziteta sunčeve svjetlosti koji pomažu u određivanju optimalnog položaja za brzo punjenje.
4. Zaštita – na svim je uređajima unaprijed predviđen sigurnosni sustav koji omogućuje njihovu uporabu u prirodi. No za ljubitelje ekstremnih pustolovina vrijedi potražiti uređaj s pojačanom zaštitom od kiše, prašine, blata, udaraca i drugih viših sila.

Dodatne mogućnosti najčešće su predstavljene funkcijom «svjetiljka» ili «lanterna». To može biti korisno ne samo za ljubitelje odmora u prirodi, već i za vozače – pri zamjeni kotača ili popravku na noćnoj cesti jako svjetlo postat će nezamjenjiv pomoćnik.

Od ostalih bonusa proizvođači mogu ponuditi USB-hub ili Wi-Fi točku. No, naravno, bilo kakvi dodaci značajno povećavaju konačnu cijenu proizvoda. A jesu li vam zaista potrebni – odlučite vi.

Prema intenzitetu kupovine kod nas vode sljedeći modeli:

Opće preporuke za korištenje punjača

Uređaje s ugrađenom baterijom prije prve uporabe potrebno je potpuno napuniti, i to ne na suncu, već iz električne mreže. Zatim na punjač priključite neki uređaj kako bi primio energiju i ispraznio spremnik.

Nakon toga ploču se može izložiti sunčevim zrakama i nadoknaditi izgubljeni naboj. Za modele koji rade izravno na sunčevu energiju ovo pravilo ne vrijedi – one se mogu odmah postaviti na osvijetljena mjesta i priključiti uređaje.

Većina solarnih punjača namijenjena je za uporabu u temperaturnom rasponu od –20 do +45 stupnjeva, ali postoje i posebni modeli koji rade u uvjetima ekstremne klime, no oni se izrađuju po narudžbi.

Kako biste maksimalno povećali učinkovitost solarnog punjača, preporučujemo sljedeće:

1. Postavite uređaj tako da zrake padaju na ploču pod pravim kutom. Čak i ako sunce nije u zenitu, možete punjaču dati pravilan položaj podižući ga pod kutom od 40 stupnjeva pomoću nekog podupirača. Tako ćete moći prikupiti 20-30 % više naboja nego ako ploču položite vodoravno na osvijetljeno mjesto.
2. Koristite uređaj zajedno s akumulatorom, i to ne samo na odmorima, već i tijekom vožnje automobilom ili na planinarenju. Takav tandem moći će prikupiti energiju za 2-3 punjenja telefona čak i po oblačnom vremenu bez izravne sunčeve svjetlosti.
3. Uzmite u obzir da su u većini sklopivih uređaja ploče spojene serijski, stoga je važno da su svi elementi ravnomjerno osvijetljeni. Na primjer, čak i ako sjena prekrije samo polovicu prve od četiri ploče, snaga baterije će pasti dva puta.
4. Da bi akumulatori velikog kapaciteta postigli deklarirane parametre, preporučuje se da ih se "razgiba" – potpuno ispraznite, zatim napunite do 100%. I tako 3-4 puta.
5. Tijekom dulje pauze u radu (mjesec dana ili više) čuvajte punjač na sobnoj temperaturi. Ako je to uređaj s ugrađenim akumulatorom, prethodno ga treba napuniti do 50-70 %.

I posljednji savjet – čak i ako punjač radi lošije ili potpuno otkaže, nemojte ga sami rastavljati kako ne biste oštetili elemente sustava i samo kućište. Rastavljeni uređaj automatski gubi jamstvo, stoga je bolje obratiti se ovlaštenom servisnom centru ili dobavljaču.

Kako napraviti solarni punjač vlastitim rukama?

Iako moderni punjači više nisu uređaji premium klase i prilično su cjenovno dostupni prosječnom potrošaču, ako se želi uštedjeti, uvijek postoji mogućnost izraditi takav uređaj sam.

Primjer samostalno izrađenog uređaja u krutom kućištu od metalne limenke, opremljenog USB priključkom i pretvaračem energije za punjenje uređaja male snage.

 Da biste napravili jednostavan solarni punjač, trebate nabaviti nekoliko osnovnih elemenata:

• poli- ili monokristalnu ploču;
• držač za akumulatore;
• blokirajuća Schottky dioda;
• utičnica za konektor;
• kontroler punjenja (usput, ako punjač proizvodi 0,5-5 V, umjesto kontrolera može se koristiti jeftiniji povisujući pretvarač od 5 V).

Što se tiče same ploče, ovdje treba napraviti mali izračun broja elemenata, na temelju snage uređaja koji se planira puniti.

Na primjer, ako struja punjenja za akumulator iznosi oko 10% njegovog kapaciteta, tada je za punjenje od 20 000 mAh potrebna struja od 2 A, a za napajanje uređaja trebat će oko 14 sati. Ako se struja udvostruči na 4 A, vrijeme punjenja smanjit će se na 7 sati.

Zamjena kontrolera pretvaračem omogućit će sastavljanje punjača čak i uz pomoć baterije male snage iz solarnog vrtnog svjetiljka – svejedno ćemo na izlazu dobiti potrebnih 5 V (doduše, punjenje će trajati dugo).

Ovisno o parametrima struje za buduće punjenje (2 ili 4 A), odabiru se i kristalni elementi. Obično jedan dio proizvodi oko 0,5 V, što znači da je za dobivanje barem 5 V potrebno 10-12 elemenata.

Zatim ih je potrebno serijski zalemiti. Ako se koristi panel od svjetiljke, čak i standardnih 70x70 cm može davati od 2,5 do 4,5 V, stoga je bolje provjeriti voltmetrom.

Završna faza – smjestiti samostalni punjač u bilo koji odgovarajući okvir (čak i kutija od bombona) i opremiti ga USB priključkom. Zatim na priključak treba zalemiti blokirajuću diodu, kao i žice od solarne ploče do pretvarača i držača prema dolje navedenoj shemi.

Schottky dioda je potrebna kako se prilikom uključivanja uređaja baterije ne bi praznile preko solarne ploče. Može se nabaviti, kao i ostale komponente, na radio tržištima ili na internetu.

Preostaje provjeriti rad uređaja na suncu s bilo kojim ispražnjenim uređajem. Ako je sve u redu, možete koristiti odgovarajuće adaptere i puniti različite uređaje.

Fotouputa za samostalne majstore

Sastaviti kompaktni punjač s USB priključkom za napajanje telefona lako je vlastitim rukama. Sve komponente su slobodno dostupne u prodaji, u krajnjem slučaju mogu se naručiti. Ručno izrađeni punjač koštat će desetke puta manje od tvornički proizvedenog proizvoda, posebno ako je široko reklamiran.

Prilkom nabave kompinenata za sastavljanje uređaja trebate uzeti u obzir da solarnu ploču trebate kupiti s naponom od 5 V ili više. O naponu baterije već smo govorili – on iznosi 3,7 V. No, nismo spomenuli važnu pojedinost – na oznaci ili tehnčkoj dokumentaciji baterije treba stajati “PCB prtektion”. To znači da je zaštićena od dubokog pražnjenja i prepunjavanja.

Takoder će biti potrebna dva konektora od 2,5 mm: jedan s učvršćvačem za ploču, drugi s kabelom. Takoder će biti potreban step-up (povisujući) sklop za USB za isporuku istosmjerne struje.

Jeste li se opskrbili svime potrebnim? Prijeđite na sastavljanje:

Osim toga, trebate zalemiti diodu. Ona je spojena s jedne strane žicom s baterijom, a s druge strane – sa srednjim pinom konektora. Lemljene spojeve poželjno je napraviti što bliže diodi, a sve čvorove treba zaštiti termskupljajućim cijevima ili barem kapima ljepila.

S pravilima odabira solarnih panela za uređenje privatne kuće ili vikendice upoznat će vas sljedeći članak, posvećen ovom zanimljivom pitanju.

Zaključci i koristan video na temu

Kako biste dobili vizualni prikaz solarnih punjača i principa njihovog rada, predlažemo da pogledate naš izbor video materijala:

Praktični savjeti i upute kako odabrati punjač za različite uređaje. Zavirite unutra i proučite shemu monobloka zajedno s autorom ovog video isječka:

Kako sastaviti punjač koji radi na sunčevu svjetlost vlastitim rukama:

Hvala tehničkom napretku i bistrim glavama izumitelja koji su učinili dostupnom energiju sunca za prosječne korisnike. Zahvaljujući takvim punjačima ne morate brinuti da ćete na odmoru u ključnom trenutku ostati bez veze s civilizacijom.

Ako ste imali poteškoća s odabirom uređaja, uvijek se možete obratiti za savjet profesionalcima koji se razumiju u elektriku.

Ispričajte o tome kako ste koristili solarni punjač u kampiranju, na pikniku ili na putu. Molimo napišite komentare u bloku ispod. Postavljajte pitanja, dijelite dojmove i korisne informacije na tu temu, objavljujte fotografije.