Solární nabíječka: konstrukce a princip fungování nabíjení ze slunce

Stále více milovníků aktivního odpočinku dává přednost trávení dovolené a víkendů blíže k nedotčené přírodě. Ale moderní člověk těžko odmítá vymoženosti civilizace – kdo z nás si na cestu nebere mobilní telefon, notebook nebo fotoaparát?

Ale pokud se ve vašem zavazadle objeví solární nabíječka, problém s napájením zařízení bude vyřešen. Zbývá jen pochopit, jak správně vybrat zařízení. Náš článek vám poskytne účinnou pomoc při objasnění všech otázek.

Co je solární nabíječka?

Tyto nabíječky dokážou přeměňovat sluneční energii na stejnosměrný elektrický proud. Mohou pracovat s různými modely navigací, přehrávačů, notebooků, telefonů, fotoaparátů a dalších přenosných zařízení.

Ale doba nabíjení přímo závisí na výkonu samotného zařízení a typu vybitého přístroje, proto, abyste vybrali skutečně praktický a univerzální přístroj, stojí za to se seznámit s jeho charakteristikami.

Konstrukční vlastnosti zařízení

Samotné zařízení se skládá z krystalického panelu, regulátoru nabíjení/vybíjení a měniče solární energie na elektrickou.

Některé modely jsou vybaveny také vyrovnávacím akumulátorem z několika lithiových článků, který umožňuje zařízení nejen přeměňovat, ale také ukládat energii, aby mohlo dodávat energii i v noci.

Ještě před pár lety byly solární nabíječky poměrně drahými přístroji, ale dnes jsou to masové produkty s dostupnou cenou.

Výhody solárních nabíječek:

• Univerzální – přizpůsobené různým zařízením (na těle jsou USB konektory, většina modelů je navíc vybavena speciálními adaptéry pro různé druhy elektrotechniky).
• Zaberou málo místa v cestovním zavazadle.
• Existuje široký výběr tvarů, barev, velikostí a výkonu pro různé potřeby a estetický vkus.

Ale nejvýznamnější nevýhodou všech solárních nabíječek je dlouhá doba, kterou potřebují k akumulaci „síly“. Kromě toho je třeba si uvědomit, že pokud si s napájením mobilního telefonu nebo fotoaparátu poradí prakticky jakýkoli model, pak aktivní „žrout“ energie jako notebook už bude vyžadovat značný výkon solárního panelu a kapacitní akumulátor.

Princip činnosti zařízení

Přenosné nabíječky na solární panely jsou autonomní systémy, které dokážou zpracovávat energii jak ze slunečních paprsků, tak z elektrické sítě, zářivek nebo počítače. Mnohé modely navíc nevyžadují intenzivní slunce – akumulují nabití i v zatažených dnech, i když účinnost samozřejmě klesá (z 20 na 70 %).

Pokud si koupíte zařízení s možností připojení k elektrické síti, můžete výrazně ušetřit čas při akumulaci nabití za zataženého počasí.

Zařízení funguje takto: krystaly na panelu pohlcují sluneční energii, měnič ji „přeměňuje“ na elektrický proud, který putuje ke zdroji napájení. Když se k tomuto zdroji pomocí kabelu připojí mobilní telefon nebo jiné zařízení, nahromaděná energie postupně přetéká do vybitého zařízení.

Druhy solárních nabíječek

Co se týče vzhledu – výrobci se snažili nejen zpestřit barevné spektrum a tvar zařízení, ale také udělat zařízení co nejpohodlnější pro použití v různých situacích. Podívejme se na nejoblíbenější varianty.

Monoblok – kompaktní zařízení sestávající z panelu a akumulátoru, uzavřené v pevném kovovém nebo plastovém pouzdře. Takové zařízení „zachrání“ vybitý telefon na pláži nebo pikniku a nezabere mnoho místa v běžné tašce.

Monobloky jsou vhodné pro každodenní použití – nezabírají mnoho místa a lze je nabíjet nejen ze slunce, ale také při práci na notebooku nebo počítači.

Flexibilní panel – tenký skládací nebo rozkládací panel s fotovoltaickými články. Zaberá málo místa v zavazadle a váží mnohem méně než jeho pevný konkurent uzavřený v pouzdře. Navzdory slušné ploše „pokrytí“ však flexibilní panely akumulují sluneční nabití téměř dvakrát pomaleji než monobloky.

Kromě toho většina panelů funguje pouze na přímé sluneční paprsky, aniž by akumulovala energii do zásoby – chybí jim vestavěný akumulátor. Vždy je však možné svou nabíječku dovybavit externím akumulátorem požadovaného výkonu.

Takže flexibilní panely – to je dobrá volba pro řešení otázky dobíjení nízkovýkonných zařízení při „stacionárním“ odpočinku – na chatě, rybaření, se stanem. Ale pro pěší cestování je lepší se poohlédnout po jiné možnosti.

Během jízdy lze flexibilní panel kompaktně složit a umístit do kufru nebo připevnit na střechu auta, a na zastávce – jednoduše rozložit na slunečním světle.

Vestavěné nabíjení – zařízení se skládá z solárních baterií, které se připevňují na vnější stranu tašek nebo turistických batohů. Umožňují dobíjet zařízení přímo během cesty nebo ukládat náboj ve vestavěném akumulátoru.

A navíc lze takový doplněk použít k přímému účelu – k přepravě jakýchkoli předmětů nebo stejné elektroniky, což je velmi výhodné pro ty, kteří se věnují pěší turistice nebo pracují pod širým nebem.

Ačkoli „energobatohy“ vypadají přitažlivě a stylově, se stejným úspěchem lze na tašku dočasně připevnit i jakýkoli jiný typ nabíjení (mnoho modelů je dokonce vybaveno speciálními karabinami) a nestarat se o bezpečnost zařízení během deště nebo čištění.

Skládací zařízení – to mohou být buď několik flexibilních panelů kompaktně složených „na hromádku“, nebo variace ze dvou monobloků uzavřených v pevném pouzdru ve tvaru rozkládací knížky.

Hlavním cílem takového zařízení je minimalizovat „zabírání“ užitečné plochy v objemu vašeho zavazadla a zvýšit účinnost díky většímu počtu fotoelektrických článků. Příjemný bonus – většina modelů je vybavena úchyty na batoh nebo autosklo.

Velikost „skládačky“ lze zvolit podle vašich potřeb: k nabíjení mobilu stačí zařízení velikosti samotného telefonu, zatímco pro notebooky a tablety bude panel i ve složeném stavu nejméně o velikosti listu A5.

Ale bez ohledu na design fungují všechny solární nabíječky na stejném principu, proto se podíváme na důležité technické nuance, které pomohou při nákupu zařízení.

Jak vybrat vhodnou variantu?

Nejprve je třeba se rozhodnout o počtu a typech zařízení, která plánujete nabíjet ze solární nabíječky. Na těchto parametrech závisí výkon zařízení a typ výstupního portu.

Pokud je na zařízení k dispozici několik USB portů, lze současně připojovat a nabíjet různá zařízení, hlavně aby to dovoloval výkon baterie.

Podrobnosti o charakteristikách různých zařízení si můžete upřesnit nahlédnutím do návodu k jejich obsluze a u některých přístrojů je pracovní napětí uvedeno i na nabíječce, která je součástí balení, takže se snadno zorientujete. V krajním případě lze vždy dokoupit potřebný adaptér.

Základní parametry a příjemné doplňky

Na charakteristice nabíjecího proudu závisí doba, kterou zařízení potřebuje k dobíjení různých přístrojů. Tento údaj se měří v ampérech a je uveden na portech zařízení.

Hodnoty:

• 1 ampér – určen pro mobilní telefony, elektronické cigarety, hodinky, přehrávače.
• 2 ampéry – vhodné pro tablety, chytré telefony, digitální fotoaparáty a videokamery.
• 2,5–3 ampéry – zvládne nabíjení netbooků a notebooků.

Důležité je také znát napětí na výstupu, protože nabíjené přístroje mohou svým výkonem přesahovat možnosti solární nabíječky. U většiny telefonů a jednoduchých tabletů je potřeba výstup 5 voltů, u digitálních kamer a herních zařízení 9 voltů a u notebooků a autochladniček 12–24 voltů.

Hlavní charakteristikou nabíjecího zařízení je však výkon solárního panelu. Na tomto údaji přímo závisí doba nabíjení baterie. Zde vše spočívá ve vlastnostech světlo zachycujících panelů.

Například u článků s výkonem 5 W (standardní levná varianta) bude proud 900 mAh, zatímco u 10 W – 1500 mAh. To znamená, že k nabití telefonu pomocí solární nabíječky o výkonu 5 W bude potřeba 2–3 hodiny, zatímco panel o výkonu 10 W to zvládne za hodinu a půl.

Pro výkonná zařízení, jako jsou herní tablety a notebooky, je lepší pořídit skládací modely z několika panelů, které rychle generují náboj.

Kromě toho se zařízení s panely, jejichž výkon nepřesahuje 2 W, používají pouze k ukládání náboje vestavěného akumulátoru. Pro přímé nabíjení přístrojů ze slunečních paprsků jsou potřeba panely s výkonem 3 W a více.

Další důležité parametry:

1. Přítomnost akumulátoru – pokud zařízení není vybaveno zásobníkem, může fungovat pouze během pobytu na osvětleném místě. Přístroje s akumulátory jsou schopny dodávat náboj kdykoli během dne a také se nabíjet z jiných zdrojů – USB portu notebooku nebo zásuvky připojené k 220 V.
2. Typ fotoelektrických článků – má se za to, že monokrystaly pohlcují sluneční paprsky účinněji (jejich účinnost je na úrovni 13–18 %). U polykrystalů je tento ukazatel nižší – kolem 10–12 %. Lze je rozlišit i pouhým okem – polykrystalické panely mají tmavě modrý odstín, zatímco jejich konkurenti černý.
3. Rozhraní – univerzální solární nabíječky jsou vybaveny informativními USB porty, kde lze vybrat požadovanou možnost podle typu vybitého zařízení. Některé přístroje jsou také vybaveny indikátorem intenzity slunečních paprsků, který pomůže určit optimální umístění pro rychlé nabíjení.
4. Ochrana – na všech zařízeních je již od základu zabudovaný bezpečnostní systém, který umožňuje jejich používání v přírodě. Ale pro milovníky extrémních dobrodružství se vyplatí hledat přístroj se zesílenou ochranou proti dešti, prachu, nečistotám, nárazům a dalším nepředvídatelným událostem.

Další možnosti jsou nejčastěji zastoupeny funkcí «baterka» nebo «svítilna». To může být užitečné nejen pro milovníky pobytu v přírodě, ale i pro motoristy – při výměně kola nebo opravě na noční silnici se jasné světlo stane nepostradatelným pomocníkem.

Z dalších bonusů mohou výrobci nabídnout USB hub nebo Wi-Fi hotspot. Ale samozřejmě jakékoli doplňky výrazně zvyšují konečnou cenu produktu. A zda jsou opravdu potřebné – je na Vás, abyste rozhodli.

Podle intenzity nákupů u nás vedou následující modely:

Obecná doporučení pro provoz nabíječky

Zařízení s vestavěnou baterií je třeba před prvním použitím plně nabít, a to ne na slunci, ale z elektrické sítě. Poté k nabíječce připojte nějaké zařízení, aby přijalo energii a vybilo akumulátor.

Poté lze panel vystavit slunečním paprskům a kompenzovat ztracený náboj. U modelů, které pracují přímo ze slunce, toto pravidlo neplatí – lze je rovnou umístit na osvětlená místa a připojit přístroje.

Většina solárních nabíječek je určena pro provoz v teplotním rozsahu od –20 do +45 stupňů, ale existují i speciální modely, které pracují v extrémních klimatických podmínkách, jenže se vyrábějí na zakázku

Pro maximalizaci účinnosti solární nabíječky doporučujeme následující:

1. Umístěte přístroj tak, aby paprsky dopadaly na panel v pravém úhlu. I když slunce není v zenitu, můžete nabíječce dát správnou polohu zvednutím pod úhlem 40 stupňů pomocí nějaké podpěry. Tak budete moci získat o 20–30 % více náboje, než kdybyste panel položili vodorovně na osvětlené místo.
2. Používejte zařízení společně s akumulátorem, a to nejen při zastávkách, ale i během jízdy autem nebo na výletě. Taková dvojice dokáže nasbírat energii pro 2-3 nabití telefonu i za oblačného počasí bez přímého slunečního svitu.
3. Mějte na paměti, že u většiny skládacích zařízení jsou panely zapojeny sériově, proto je důležité, aby všechny prvky byly rovnoměrně osvětleny. Například i když stín zakryje pouze polovinu prvního ze čtyř panelů, výkon baterie klesne na polovinu.
4. Aby akumulátory s velkou kapacitou dosáhly deklarovaných parametrů, doporučuje se je «rozhepat» – zcela vybít, poté nabít na 100 %. A to 3-4krát.
5. Během dlouhé přestávky v provozu (měsíc a více) skladujte nabíječku při pokojové teplotě. Pokud se jedná o zařízení s vestavěným akumulátorem, je třeba jej předem nabít na 50–70 %.

A poslední rada – i když nabíječka začala hůře fungovat nebo zcela selhala, nerozebírejte ji sami, abyste nepoškodili součásti systému a samotné tělo. Rozebrané zařízení automaticky ztrácí záruku, proto je lepší obrátit se na autorizované servisní středisko nebo na dodavatele.

Jak vyrobit nabíječku vlastníma rukama?

Ačkoli moderní nabíječky již přestaly být zařízeními prémiové třídy a jsou cenově dostupné běžnému spotřebiteli, pokud chcete ušetřit, vždy existuje možnost vyrobit si takové zařízení sám.

Příklad vlastnoručně vyrobeného zařízení v pevném pouzdře z plechové dózy, vybaveného USB konektorem a měničem energie pro nabíjení nízkovýkonových zařízení

 Pro výrobu jednoduché solární nabíječky je třeba pořídit několik základních prvků:

• poly- nebo monokrystalický panel;
• držák pro akumulátory;
• blokovací Schottkyho diodu;
• zdířku pro konektor;
• regulátor nabíjení (ovšem pokud bude nabíječka vyrábět 0,5–5 V, lze místo regulátoru použít levnější zvyšovací měnič na 5 V).

Co se týče samotného panelu, je zde třeba provést malý výpočet počtu prvků na základě výkonů zařízení, které plánujete nabíjet.

Například pokud nabíjecí proud pro akumulátor bude činit asi 10 % jeho kapacity, pak pro nabíjení 20 000 mAh je potřebný proud 2 A a pro napájení zařízení bude potřeba asi 14 hodin. Pokud se proud zdvojnásobí na 4 A, doba nabíjení se zkrátí na 7 hodin.

Nahrazení regulátoru měničem umožní sestavit nabíječku i s pomocí nízkovýkonové baterie ze solární zahradní lucerny – na výstupu stejně získáme požadovaných 5 V (pravda, nabíjet se bude dlouho).

V závislosti na parametrech proudu pro budoucí nabíječku (2 nebo 4 A) se volí i krystalické prvky. Obvykle jeden díl vyrábí asi 0,5 V, to znamená, že k získání alespoň 5 V bude potřeba 10–12 prvků.

Poté je třeba je postupně připájet k sobě. Pokud se používá panel z baterky, i standardní 70*70 cm může dávat 2,5 až 4,5 V, proto je lepší zkontrolovat voltmetrem.

Závěrečná fáze – umístit vlastnoručně vyrobenou nabíječku do vhodného rámu (postačí i plechovka od bonbónů) a osadit USB konektorem. Poté je třeba ke konektoru připájet blokovací diodu a také vodiče ze solárního panelu k měniči a držáku podle níže uvedeného schématu.

Schottkyho dioda je nezbytná, aby se při zapnutí zařízení baterie nevybíjely přes solární panel. Lze ji zakoupit, stejně jako ostatní součástky, na rádiových trzích nebo na internetu.

Zbývá otestovat funkčnost zařízení na slunci s libovolným vybitým zařízením. Pokud je vše v pořádku, lze použít příslušné adaptéry a nabíjet různé přístroje.

Foto-návod pro kutily

Sestavit kompaktní nabíječku s USB portem pro napájení telefonu lze snadno vlastníma rukama. Všechny součástky jsou volně prodejné, v krajním případě je lze objednat. Vlastnoručně vyrobené zařízení vyjde desetkrát levněji než tovární výrobek, zvláště pokud je široce propagován.

Při pořizování komponent pro sestavení zařízení je třeba vzít v úvahu, že solární baterii je třeba koupit s napětím 5V nebo více. O napětí akumulátoru jsme již mluvili, je 3,7 V. Nezmínili jsme však důležitou drobnost – v označení nebo technické dokumentaci akumulátoru by mělo být uvedeno “PCB protection”. To znamená, že je chráněn proti hlubokému vybití a přebití.

Ještě budou potřeba dva konektory 2,5 mm: jeden s pojistkou na panel, druhý s vodičem. Také bude potřeba zvyšovací obvod na USB pro dodávku stejnosměrného proudu.

Zásobili jste se vším potřebným? Začněme s montáží:

Kromě toho je třeba připájet diodu. Ta je spojena z jedné strany vodičem s akumulátorem, z druhé strany – se středním kolíkem konektoru. Pájecí spoje je vhodné provést co nejblíže k diodě, všechny uzly je třeba chránit smršťovacími bužírkami nebo alespoň kapkami lepidla.

S pravidly výběru solárních panelů pro vybavení rodinného domu nebo chaty se seznámí následující článek, věnovaný této zajímavé otázce.

Závěry a užitečné video k tématu

Abyste získali vizuální představu o solárních nabíječkách a principech jejich práce, doporučujeme se podívat na náš výběr videomateriálů:

Praktické rady a tipy, jak vybrat nabíječku pro různá zařízení. Nahlédnout dovnitř a prostudovat schéma monobloku můžete spolu s autorem tohoto videa:

Jak sestavit nabíječku pracující na sluneční paprsky vlastníma rukama:

Děkujeme technickému pokroku a bystrým hlavám vynálezců, které zpřístupnily sluneční energii běžným uživatelům. Díky takovým nabíječkám se nemusíte obávat, že na dovolené v rozhodující chvíli zůstanete bez spojení s civilizací.

A pokud se objeví potíže s výběrem zařízení, vždy se můžete obrátit na odborníky, kteří se vyznají v elektrotechnice.

Povězte nám, jak jste používali solární nabíječku v turistických podmínkách, na pikniku nebo na cestách. Pište prosím komentáře do bloku níže. Ptejte se, sdílejte dojmy a užitečné informace k tématu, zveřejňujte fotografie.