Caricatore solare: struttura e principio di funzionamento della ricarica solare

Sempre più amanti dell'aria aperta preferiscono trascorrere le vacanze e i fine settimana più vicini alla natura incontaminata. Ma per l'uomo moderno è difficile rinunciare ai comfort della civiltà: chi di noi non porta in viaggio un telefono cellulare, un computer portatile o una fotocamera?

Ma se nel Suo bagaglio è presente un caricabatterie a pannelli solari, il problema dell'alimentazione dei dispositivi sarà risolto. Resta solo da capire come scegliere correttamente l'apparecchio. L'articolo che presentiamo Le sarà di grande aiuto per chiarire tutti i dubbi.

Che cos'è un caricabatterie a pannelli solari?

Questi caricabatterie sono in grado di convertire l'energia solare in corrente elettrica continua. Possono funzionare con vari modelli di navigatori, lettori, computer portatili, telefoni, fotocamere e altri dispositivi portatili.

Ma il tempo di ricarica dipende direttamente dalla potenza del dispositivo stesso e dal tipo di apparecchio scarico, quindi, per scegliere un dispositivo veramente pratico e universale, vale la pena di comprenderne le caratteristiche.

Caratteristiche costruttive dell'apparecchio

Il dispositivo stesso è composto da un pannello cristallino, un controller del livello di carica/scarica e un convertitore di energia solare in energia elettrica.

Alcuni modelli sono dotati anche di una batteria tampone composta da diverse celle al litio, che consente al dispositivo non solo di convertire ma anche di accumulare energia, per fornire carica anche durante le ore notturne.

Solo un paio di anni fa, i caricabatterie solari erano dispositivi piuttosto costosi, mentre oggi sono un prodotto di massa a un prezzo accessibile.

Vantaggi dei caricabatterie solari:

• Universali — adattati a vari dispositivi (sul corpo sono previste porte USB e la maggior parte dei modelli è anche dotata di adattatori speciali per diversi tipi di apparecchi elettronici).
• Occupano poco spazio nel bagaglio da viaggio.
• C'è un'ampia scelta di forme, colori, dimensioni e potenza per diverse esigenze e gusti estetici.

Ma lo svantaggio più significativo di tutti i caricabatterie solari è il lungo tempo necessario per accumulare 'energia'. Inoltre, bisogna capire che mentre quasi tutti i modelli riescono ad alimentare un telefono mobile o una fotocamera, un 'assorbitore' attivo di energia come un laptop richiederà già una notevole potenza del pannello solare e una batteria a capacità elevata.

Principio di funzionamento del dispositivo

I caricabatterie portatili a pannelli solari sono sistemi autonomi in grado di trasformare l'energia sia dai raggi solari che dalla rete elettrica, dalle lampade a luce diurna o dal computer. Inoltre, molti modelli non necessitano di sole intenso — accumulano carica anche nelle giornate nuvolose, anche se il rendimento, ovviamente, diminuisce (dal 20 al 70%).

Se si acquista un dispositivo con la possibilità di collegamento alla rete elettrica, si può risparmiare molto tempo nell'accumulo di carica in caso di tempo nuvoloso.

Il dispositivo funziona così: i cristalli sul pannello assorbono l'energia solare, un convertitore la 'trasforma' in corrente elettrica, che arriva alla fonte di alimentazione. Quando un telefono mobile o un altro dispositivo viene collegato a questa fonte tramite un cavo, l'energia accumulata fluisce gradualmente nel dispositivo scarico.

Tipi di caricabatterie solari

Per quanto riguarda l'aspetto, i produttori hanno cercato non solo di diversificare la gamma di colori e la forma dei dispositivi, ma anche di rendere il gadget il più comodo possibile per l'uso in diverse situazioni. Esaminiamo le opzioni più popolari.

Monoblocco – un dispositivo compatto composto da pannello e accumulatore racchiusi in un involucro rigido di metallo o plastica. Un tale apparecchio 'salverà' un telefono scarico in spiaggia o durante un picnic e non occuperà molto spazio in una borsa normale.

I monoblocchi sono comodi per la vita quotidiana – non occupano molto spazio e possono caricarsi non solo dal sole, ma anche mentre si lavora su un laptop o computer.

Pannello flessibile – un pannello sottile pieghevole o dispiegabile con celle fotovoltaiche. Occupa poco spazio nel bagaglio e pesa molto meno del suo rivale rigido, racchiuso in una custodia. Tuttavia, nonostante la notevole superficie di «copertura», i pannelli flessibili accumulano la carica solare quasi due volte più lentamente rispetto ai monoblocchi.

Inoltre, la maggior parte dei pannelli funziona solo con la luce solare diretta, senza accumulare energia: non dispongono di una batteria integrata. Tuttavia, è sempre possibile integrare la propria ricarica con un accumulatore esterno della potenza necessaria.

Quindi i pannelli flessibili – sono una buona soluzione per ricaricare dispositivi a basso consumo durante il riposo «stazionario» – in campagna, durante la pesca, in tenda. Per un'escursione a piedi, invece, è meglio cercare un'altra alternativa.

Durante il viaggio, il pannello flessibile può essere piegato in modo compatto e riposto nel bagagliaio o fissato sul tetto dell'auto, mentre durante una sosta può essere semplicemente steso sotto i raggi del sole.

Caricatore integrato – il dispositivo è composto da pannelli solari, che vengono fissati sul lato esterno di borse o zaini da viaggio. Consentono di ricaricare i dispositivi direttamente durante il viaggio o di accumulare carica nella batteria integrata.

Inoltre, questo accessorio può essere utilizzato per lo scopo previsto – per trasportare qualsiasi oggetto o anche dispositivi elettronici, il che è molto comodo per chi pratica escursionismo o lavora all'aperto.

Sebbene gli «zaini energetici» siano attraenti e stilosi, con altrettanto successo si può temporaneamente attaccare alla borsa qualsiasi altro tipo di caricabatterie (molti modelli sono persino dotati di moschettoni speciali) senza preoccuparsi dell'integrità del dispositivo durante la pioggia o la pulizia.

Pieghevoli – possono essere sia diversi pannelli flessibili impilati in modo compatto, sia una variante di due monoblocchi racchiusi in un involucro rigido a forma di libro che si apre.

L'obiettivo principale di tale dispositivo è minimizzare l'«occupazione» dello spazio utile nel bagaglio e aumentare l'efficienza grazie a un maggior numero di celle fotovoltaiche. Un piacevole bonus: la maggior parte dei modelli è dotata di supporti per zaini o per il vetro dell'auto.

La dimensione del «pieghevole» può essere scelta in base alle proprie esigenze: per caricare un cellulare è sufficiente un dispositivo delle dimensioni del telefono stesso, mentre per laptop e tablet il pannello, anche da chiuso, non sarà più piccolo di un foglio A5.

Ma indipendentemente dal design, tutti i caricabatterie solari funzionano secondo lo stesso principio, quindi esaminiamo gli importanti aspetti tecnici che aiuteranno nell'acquisto del dispositivo.

Come scegliere l'opzione più adatta?

Per iniziare, è bene stabilire il numero e il tipo di dispositivi che si intende caricare con il caricabatterie solare. Da questi parametri dipendono la potenza del dispositivo e il tipo di porta di uscita.

Se il dispositivo è dotato di più porte USB, è possibile collegare e caricare vari apparecchi contemporaneamente, a patto che la capacità della batteria lo consenta.

È possibile verificare le caratteristiche dei vari dispositivi consultando il manuale di istruzioni; in alcuni apparecchi la tensione di lavoro è indicata anche sul caricabatterie incluso nella confezione, quindi orientarsi non sarà difficile. In caso contrario, è sempre possibile acquistare l'adattatore necessario.

Parametri principali e piacevoli extra

Il tempo necessario al dispositivo per ricaricare vari apparecchi dipende dalle caratteristiche della corrente di carica. Questo valore è misurato in ampere ed è indicato sulle porte del dispositivo.

Valori:

• 1 ampere – adatto per telefoni cellulari, sigarette elettroniche, orologi, lettori.
• 2 ampere – adatto per tablet, smartphone, fotocamere digitali e videocamere.
• 2,5-3 ampere – in grado di caricare netbook e notebook.

È altrettanto importante conoscere la tensione in uscita, poiché gli apparecchi da caricare potrebbero superare la potenza della ricarica solare. Ad esempio, per la maggior parte dei telefoni e dei tablet semplici è necessaria un'uscita a 5 volt, per fotocamere digitali e dispositivi di gioco a 9 volt, mentre per notebook e frigoriferi da auto a 12-24 volt.

Tuttavia, la caratteristica principale del caricabatterie è la potenza del pannello solare. Da questo valore dipende direttamente il tempo di ricarica della batteria. E qui tutto si riduce alle caratteristiche dei pannelli fotovoltaici.

Ad esempio, per elementi con potenza di 5 W (versione economica standard), la corrente sarà di 900 mA, mentre per 10 W sarà di 1500 mA. Cioè, per caricare un telefono con una ricarica solare da 5 W, saranno necessarie 2-3 ore, mentre un pannello da 10 W ce la farà in un'ora e mezza.

Per dispositivi potenti come tablet da gioco e notebook, è meglio acquistare modelli pieghevoli composti da più pannelli, che generano rapidamente la carica.

Inoltre, i dispositivi con pannelli la cui potenza non supera i 2 W vengono utilizzati solo per accumulare la carica della batteria integrata. Per caricare direttamente gli apparecchi dai raggi solari, sono necessari pannelli con potenza di 3 W o superiore.

Altri parametri importanti:

1. Presenza di una batteria – se il dispositivo non dispone di un accumulatore, potrà funzionare solo quando si trova in un luogo illuminato. Gli apparecchi con batteria, invece, sono in grado di fornire carica in qualsiasi momento della giornata, e di ricaricarsi da altre fonti – come una porta USB del notebook o una presa collegata a 220 V.
2. Tipo di celle fotovoltaiche – si ritiene che i monocristalli assorbano la luce solare in modo più efficiente (la loro efficienza è del 13-18%). Per i policristalli, questo valore è inferiore – circa il 10-12%. Possono essere distinti anche a occhio nudo – i pannelli policristallini hanno una tonalità blu scuro, mentre i loro concorrenti sono neri.
3. Interfaccia – I caricabatterie solari universali sono dotati di USB informative, dove è possibile scegliere l'opzione desiderata in base al tipo di dispositivo scarico. Alcuni dispositivi sono inoltre dotati di un indicatore dell'intensità dei raggi solari, che aiuta a determinare la posizione ottimale per una ricarica rapida.
4. Protezione – In tutti i dispositivi è previsto un sistema di sicurezza che ne consente l'uso all'aperto. Ma per gli amanti delle avventure estreme, vale la pena cercare un apparecchio con protezione rinforzata contro pioggia, polvere, sporco, urti e altri imprevisti.

Le funzionalità aggiuntive sono spesso rappresentate dalla funzione 'torcia' o 'lampada'. Questo può essere utile non solo per gli amanti delle attività all'aperto, ma anche per gli automobilisti – quando si cambia una ruota o si effettuano riparazioni su una strada notturna, la luce intensa diventa un aiuto indispensabile.

Tra gli altri bonus, i produttori possono offrire un hub USB o un punto Wi-Fi. Ma, naturalmente, qualsiasi aggiunta aumenta notevolmente il costo finale del prodotto. Se siano davvero necessari, spetta a voi decidere.

In base alla frequenza di acquisto, i seguenti modelli sono i più venduti:

Raccomandazioni generali per l'uso del caricabatterie

Prima del primo utilizzo, i dispositivi con batteria integrata devono essere completamente caricati, non al sole ma dalla rete elettrica. Quindi collegare un apparecchio al caricabatterie in modo che assorba energia e scarichi l'accumulatore.

Dopodiché, il pannello può essere esposto ai raggi solari per compensare la carica persa. Per i modelli che funzionano direttamente dal sole, questa regola non si applica: possono essere posizionati immediatamente in aree illuminate e collegare i dispositivi.

La maggior parte dei caricabatterie solari sono progettati per funzionare in un intervallo di temperatura da -20 a +45 gradi, ma esistono anche modelli speciali per climi estremi, realizzati solo su ordinazione

Per massimizzare l'efficienza del caricabatterie solare, si consiglia quanto segue:

1. Posizionare l'apparecchio in modo che i raggi cadano sul pannello ad angolo retto. Anche se il sole non è allo zenit, è possibile dare alla ricarica la giusta inclinazione sollevandola con un angolo di 40 gradi usando un supporto qualsiasi. In questo modo si potrà raccogliere il 20-30% di carica in più rispetto a quando si appoggia orizzontalmente il pannello in una zona illuminata.
2. Utilizzare il dispositivo insieme a un accumulatore, non solo durante le soste, ma anche durante un viaggio in auto o un'escursione. Questo tandem potrà raccogliere energia per 2-3 ricariche del telefono anche in caso di tempo nuvoloso senza luce solare diretta.
3. Tenere presente che nella maggior parte dei dispositivi pieghevoli i pannelli sono collegati in serie, quindi è importante che tutti gli elementi siano illuminati uniformemente. Ad esempio, anche se l'ombra copre solo metà del primo dei quattro pannelli, la potenza della batteria si dimezzerà.
4. Affinché le batterie di grande capacità raggiungano i parametri dichiarati, si consiglia di 'attivarle' – scaricarle completamente, poi caricarle al 100%. E ripetere 3-4 volte.
5. Per un lungo periodo di inattività (un mese o più) conservare il caricabatterie a temperatura ambiente. Se si tratta di un dispositivo con batteria integrata, è necessario caricarlo preventivamente al 50-70%.

E un ultimo consiglio – anche se la ricarica ha iniziato a funzionare male o si è completamente guastata, non smontarla da soli per non danneggiare i componenti del sistema e la custodia stessa. Un dispositivo smontato perde automaticamente la garanzia, quindi è meglio contattare un centro di assistenza autorizzato o il fornitore.

Come realizzare un caricabatterie fai-da-te?

Sebbene i moderni caricabatterie non siano più dispositivi di fascia premium e siano abbastanza accessibili al consumatore medio, se si vuole risparmiare, c'è sempre la possibilità di realizzare un dispositivo del genere da soli.

Esempio di dispositivo fatto in casa con custodia rigida in lattina metallica, dotato di connettore USB e convertitore di energia per la ricarica di dispositivi a bassa potenza

 Per realizzare un semplice caricabatterie solare è necessario acquistare alcuni elementi di base:

• pannello policristallino o monocristallino;
• supporto per batterie;
• diodo Schottky di blocco;
• presa per connettore;
• controllore di carica (tuttavia, se la ricarica produce 0,5-5 V, si può utilizzare un convertitore step-up da 5 V più economico al posto del controllore).

Per quanto riguarda il pannello stesso, è necessario fare un piccolo calcolo del numero di celle in base alla potenza del dispositivo che si intende caricare.

Ad esempio, se la corrente di carica per la batteria è circa il 10% della sua capacità, per una batteria da 20.000 mAh è necessaria una corrente di 2 A, e per alimentare il dispositivo occorreranno circa 14 ore. Se si raddoppia la corrente a 4 A, il tempo di ricarica si riduce a 7 ore.

Sostituire il controllore con un convertitore permetterà di assemblare un caricabatterie anche con una batteria a bassa potenza da una lanterna da giardino solare – si otterranno comunque i 5 V richiesti in uscita (anche se ci vorrà molto tempo per caricare).

A seconda dei parametri di corrente per la futura ricarica (2 o 4 A), vengono scelti anche gli elementi cristallini. Di solito, un componente produce circa 0,5 V, quindi per ottenere almeno 5 V saranno necessari 10-12 elementi.

Successivamente, è necessario saldarli in serie tra loro. Se invece si utilizza un pannello da torcia, anche uno standard di 70*70 cm può produrre da 2,5 a 4,5 V, quindi è meglio verificare con un voltmetro.

La fase finale – è racchiudere il caricabatterie fatto in casa in un telaio adatto (andrà bene anche un barattolo di caramelle) e dotarlo di un connettore USB. Quindi, al connettore è necessario saldare un diodo di blocco, oltre ai cavi dal pannello solare al convertitore e al supporto secondo lo schema sottostante.

Il diodo Schottky è necessario per evitare che, quando il dispositivo è acceso, le batterie si scarichino attraverso il pannello solare. È possibile acquistarlo, come gli altri componenti, nei mercati di radio o su Internet.

Resta da verificare il funzionamento del dispositivo al sole con qualsiasi dispositivo scarico. Se tutto è a posto, è possibile utilizzare gli appositi adattatori e caricare vari apparecchi.

Guida fotografica per chi lo realizza da sé

È possibile assemblare facilmente un caricabatterie compatto con porta USB per alimentare il telefono con le proprie mani. Tutti i componenti sono disponibili in vendita libera, al limite possono essere ordinati. Il dispositivo fatto in casa costerà decine di volte in meno rispetto a un prodotto di fabbrica, specialmente se è ampiamente pubblicizzato.

Durante l'acquisto dei componenti per l'assemblaggio del dispositivo, è necessario considerare che il pannello solare deve essere acquistato con una tensione di 5 V o superiore. Abbiamo già parlato della tensione della batteria, che è di 3,7 V. Tuttavia, non abbiamo menzionato un dettaglio importante: sulla marcatura o nella documentazione tecnica della batteria deve essere indicato “PCB protection”. Ciò significa che è protetta da scarica profonda e sovraccarica.

Serviranno anche due connettori da 2,5 mm: uno con blocco sul pannello, il secondo con cavo. Sarà inoltre necessario un circuito step-up per USB per fornire corrente continua.

Ha tutto il necessario? Iniziamo l'assemblaggio:

Inoltre, è necessario saldare il diodo. Esso viene collegato da un lato con un filo alla batteria, dall'altro – al pin centrale del connettore. È preferibile realizzare i giunti saldati il più vicino possibile al diodo, e tutti i nodi devono essere protetti con tubi termoretraibili o almeno con gocce di colla.

Le regole per la scelta dei pannelli solari per l'attrezzatura di una casa privata o di una casa di campagna sono illustrate nel seguente articolo, dedicato a questo interessante argomento.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Per avere un'idea visiva dei caricatori solari e dei principi del loro funzionamento, invitiamo a guardare la nostra selezione di video:

Consigli pratici e suggerimenti su come scegliere un caricatore per vari dispositivi. È possibile dare un'occhiata all'interno e studiare lo schema del monoblocco insieme all'autore di questo video:

Come assemblare un caricatore alimentato a energia solare fai-da-te:

Grazie al progresso tecnico e alle menti brillanti degli inventori che hanno reso l'energia solare accessibile agli utenti comuni. Grazie a tali caricatori, non ci si deve preoccupare di rimanere senza contatto con la civiltà durante una vacanza nel momento del bisogno.

E se si incontrano difficoltà nella scelta del dispositivo, è sempre possibile rivolgersi a professionisti esperti in elettricità.

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