Naplemes töltő: felépítés és működési elv a naplemes töltésnél

Egyre több aktív pihenés kedvelője részesíti előnyben, hogy szabadságát és hétvégéit a természet közelében töltse. De a modern ember számára nehéz lemondani a civilizáció áldásairól – ki ne vinne magával utazásra mobiltelefont, laptopot vagy fényképezőgépet?

De ha az Ön poggyászában napelemes töltő van, a készülékek tápellátási problémája megoldódik. Már csak azt kell kitalálnia, hogyan válassza ki helyesen az eszközt. Az általunk bemutatott cikk hatékony segítséget nyújt az összes kérdés tisztázásában.

Mi az a napelemes töltő?

Ezek a töltők képesek a napenergiát egyenárammá alakítani. Különböző navigátor, lejátszó, laptop, telefon, fényképezőgép és más hordozható eszköz modelljeivel működnek.

A töltési idő azonban közvetlenül függ magának a készüléknek a teljesítményétől és a lemerült eszköz típusától, ezért ahhoz, hogy valóban praktikus és univerzális készüléket válasszon, érdemes megismerkednie a jellemzőivel.

A készülék szerkezeti jellemzői

Maga a készülék egy kristályos panelből, egy töltés/kisütés szintjét szabályozó vezérlőből és egy napenergiát elektromos árammá alakító átalakítóból áll.

Egyes modellek pufferként szolgáló, több lítium-elemből álló akkumulátorral is fel vannak szerelve, amely lehetővé teszi a készülék számára, hogy ne csak átalakítsa, hanem tárolja is az energiát, így sötétben is képes töltést leadni.

Csupán néhány évvel ezelőtt a napelemes töltőkészülékek meglehetősen drága eszközök voltak, ma azonban már tömegtermékek elérhető áron.

A napelemes töltők előnyei:

• Univerzálisak – különféle eszközökhöz igazították őket (a házon USB-csatlakozók találhatók, és a legtöbb modellt különböző elektrotechnikai eszközökhöz való adapterekkel is felszerelték).
• Kevés helyet foglalnak el az útipoggyászban.
• Széles választék áll rendelkezésre formákban, színekben, méretekben és teljesítményekben, hogy minden igényt és esztétikai ízlést kielégítsenek.

A legjelentősebb hátrány azonban minden napelemes töltő esetében a hosszú idő, amelyre szükségük van az „erő” felhalmozásához. Ezenkívül meg kell érteni, hogy míg a mobiltelefon vagy fényképezőgép táplálásával szinte bármelyik modell megbirkózik, addig egy aktív energiaelnyelő, mint a laptop, már jelentős napelem-teljesítményt és nagy kapacitású akkumulátort igényel.

A készülék működési elve

A napelemes hordozható töltők autonóm rendszerek, amelyek képesek energiát átalakítani mind a napsugarakból, mind a hálózati áramból, nappali fényű lámpákból vagy számítógépről. Ráadásul sok modellnek nem feltétlenül van szüksége intenzív napfényre – felhalmozzák a töltést még felhős napokon is, bár a hatásfok természetesen csökken (20 és 70% között).

Ha olyan készüléket vásárol, amely csatlakoztatható a hálózati áramhoz, jelentős időt takaríthat meg a töltés felhalmozásánál borús időben.

A készülék a következőképpen működik: a panelen lévő kristályok elnyelik a napenergiát, az átalakító „feldolgozza” azt elektromos árammá, amely az áramforráshoz jut. Amikor ehhez az áramforráshoz egy kábel segítségével mobiltelefont vagy más eszközt csatlakoztat, a felhalmozott energia fokozatosan átáramlik a lemerült készülékbe.

A napelemes töltők típusai

Ami a külső megjelenést illeti – a gyártók itt már nemcsak a színválasztékot és a készülékek formáját változatossá tették, hanem a készüléket a lehétő leghényelmesebé is tették a különböző helyzetekben való használatra. Tekintsük át a legnépszerűbb változatokat.

Monoblokk – egy kompakt eszköz, amely egy panelből és egy tárolóból áll, amelyek fém vagy műanyag tömör házba vannak zárva. Egy ilyen készülék „megmenti” a lemerült telefont a strandon vagy egy pikniken, és nem foglal sok helyet egy hétköznapi táskában.

A monoblokkok kényelmesek a mindennapi életben – nem foglalnak sok helyet, és nemcsak a napfényből tölthetők, hanem laptopon vagy számítógépen végzett munka közben is.

Hajlékony panel – egy vékony, összehajtható vagy kihajtható panel fotoelemekkel. Kevés helyet foglal a poggyászban, és sokkal könnyebb is, mint a tömör házba zárt versenytársa. A tisztes „lefedettségi” terület ellenére azonban a hajlékony lapok majdnem kétszer lassabban halmozzák fel a napelemes töltést, mint a monoblokkok.

Ezenkívül a legtöbb panel csak a közvetlen napsugárzásból működik, nem tárol energiát – nincs beépített akkumulátoruk. Azonban mindig ki lehet egészíteni a töltőt egy megfelelő teljesítményű külső akkumulátorral.

Tehát a hajlékony panelek – jó megoldást jelentenek a kis teljesítményű készülékek töltésére «helyhez kötött» pihenés során – a nyaralóban, horgászatnál, sátorozásnál. A gyalogos túrákhoz azonban érdemes másik lehetőséget keresni.

Mozgás közben a hajlékony panelt kompakt módon össze lehet hajtani és a csomagtartóba helyezni, vagy az autó tetejére rögzíteni, pihenőnél pedig egyszerűen kiteríteni a napsugarak alatt.

Beépített töltő – a készülék napelemekből áll, amelyek a táskák vagy turista hátizsákok külső oldalára vannak rögzítve. Lehetővé teszik a készülékek töltését közvetlenül út közben, vagy a töltés felhalmozását a beépített akkumulátorban.

És ezt a kiegészítőt rendeltetésszerűen is lehet használni – bármilyen tárgy vagy akár elektronika szállítására, ami nagyon kényelmes azok számára, akik gyalogos turizmussal foglalkoznak vagy a szabadban dolgoznak.

Bár az «energiahátizsákok» vonzóak és stílusosak, ugyanolyan sikerrel ideiglenesen bármilyen más töltőt is fel lehet erősíteni a tására (sok model még speciális karabinerrel is fel van szerelve), és nem kell aggódni a készük épsége miát esőzés vagy tisztítás közben.

Kihajtható töltő – ezek lehetnek tőbb hajlékony panel, amelyek kompaktan «egymásra» vannak haj tva, vagy kettő monoblokk variációja, amelyek egy merev házba vannak zárva, kinyíló könyv formájában.

Egy ilyen készülék f ő célja, hogy minimalizálja a haszons terület «elfoglalását» a poggyászban, és növelje a hatásfokot a nagyobb számú fotocella révén. Kellemes bónusz, hogy a legtőbb modell hátizsákra vagy autóablakra való rögzítéssel van felszerelve.

A «kihajtható töltő» mérete az Ön igényei alapján választható ki: a mobiltelefon töltéséhez elegendő egy olyan készülék, amely akkora, mint maga a telefon, a laptopokhoz és táblagépekhez azonban a panel összecsukott állapotban is legalább A5-ös lapméretű lesz.

De a kialakítástól függetlenül minden napelemes töltő azonos elven működik, ezért nézzük meg a fontos technikai részleteket, amelyek segítenek a készülék kiválasztásában.

Hogyan válassza ki a megfelelő típust?

Először is érdemes meghatározni azon készülékek számát és típusát, amelyeket a napelemes töltőről szeretne tölteni. Ezektől a paraméterektől függ a készülék teljesítménye és a kimeneti port típusa.

Ha a készüléken több USB-port van, egyszerre csatlakoztatható és tölthető különféle eszköz, a lényeg, hogy az akkumulátor teljesítménye ezt lehetővé tegye.

A különböző készülékek jellemzőit az üzemeltetési útmutatójukban ellenőrizheti, egyes eszközökön pedig a munkafeszültség a töltőn is fel van tüntetve, amely a tartozékok között található, így könnyű lesz tájékozódni. Végső esetben a szükséges adaptert mindig megvásárolhatja.

Fő paraméterek és kellemes kiegészítők

A töltőáram jellemzőitől függ, hogy mennyi időre van szüksége a készüléknek a különböző eszközök feltöltéséhez. Ezt az értéket amperben mérik, és a készülék portjain tüntetik fel.

Értékek:

• 1 amper – mobiltelefonok, elektronikus cigaretták, órák, lejátszók számára alkalmas.
• 2 amper – táblagépek, okostelefonok, digitális fényképezőgépek és videokamerák számára megfelelő.
• 2,5-3 amper – netbookok és laptopok töltésével is megbirkózik.

Fontos tudni a kimeneti feszültséget is, mivel a töltendő készülékek teljesítménye meghaladhatja a napelemes töltés lehetőségeit. Így a legtöbb telefon és egyszerű táblagép esetében 5 voltos kimenet szükséges, a digitális fényképezőgépek és játékgadgetek esetéban 9, a lpatopok és autóhűtőszekrények esetéban 12-24.

De a töltőberendezés fő jellemzője a napelem teljesítménye. Ettől az értéktől függ közvetlenül az akumulátor töltési ideje. És itt minden a fénybefogó panelek jellemzőin múlik.

Például az 5 W teljesítményű elemeknél (standard olcsó változat) 900 mA·óra lesz az áram, a 10 W-nál pedig 1500 mA·óra. Azaz, ha egy telefont 5 W-os napelemmel szeretnék tölteni, 2-3 óra szükséges, a 10 W-os panel viszont másfél óra alatt is megbirkózik vele.

Az erős készülékek, mint a játéktáblagép ek és laptopok számára érdemes több paneéből álló öszezcsukható modelleket vásárolni, amlyek gyorsan generálnak tölttést.

Ezenkívül a 2 W-nál nem nagyobb teljesítményű panelekkel rendelkező készülékek csak a beépített akkumulátor tölttésének felhalmozására szolgálnak. Ahhoz pedg, hogy a készülékeket közvetlenül a napfényből tölthesse, 3 W vagy annál nagyobb teljesítményű panelekre van szükség.

Egyéb fontos paráméterek:

1. Akkumulátor megléte – ha a készülékben nincs táróló, akkor csak a megvilágítot helyen képes működni. Az akkumulátorral rendelkező készülékek viszont a nap bármely szakában képesek leadni a töltést, valamint más forrásokból is tölthetők – laptop USB-portjából vagy 220V-os hálózati csatlakózóaljzatból.
2. A fotoelemek típusa – úgy tartják, hogy a monokristályosok hatékonyabban nyelik el a napsugarakat (hatásfokuk 13-18% körüli). A polikristályosoknál ez az érték alacsonyabb – körülbelül 10-12%. Még szabad szemmel is megkülönböztethetők – a polikristályos panelek sötétkék árnyalatúak, versenytársaik pedg feketék.
3. Interfész – a napelemes univerzális töltők informatív USB-portokkal vannak felszerelve, ahol a lemerült készülék típusától függően kiválasztható a megfelelő opció. Egyes készülékek napfény intenzitás-jelzővel is rendelkeznek, ami segít meghatározni a gyors töltéshez optimális helyet.
4. Védelem – minden készülék eleve rendelkezik olyan biztonsági rendszerrel, ami lehetővé teszi a szabadban történő használatot. Az extrém kalandok kedvelői számára érdemes olyan készüléket keresni, amely fokozott védelemmel rendelkezik eső, por, szennyeződés, ütések és egyéb vis maior események ellen.

A kiegészítő funkciók leggyakrabban a „lámpa” vagy „világítótest” funkcióban jelennek meg. Ez nemcsak a természetjárók számára lehet hasznos, hanem az autósoknak is – éjszakai út mentén kerékcserénél vagy javításnál az erős fény nélkülözhetetlen segítővé válik.

A gyártók további bónuszként USB-hubot vagy Wi-Fi-hotspotot is kínálhatnak. Természetesen bármilyen kiegészítő jelentősen megnöveli a termék végős árát. Hogy valóban szükség van-e rájuk, azt Önnek kell eldöntenie.

A vásárlások gyakorisága alapján nálunk a következő modelek vezetnek:

Általános ajánlások a töltő használatához

A beépített akkumulátorral rendelkező készülékeket az első használat előtt teljesen fel kell tölteni, mégpedig nem napon, hanem elektromos hálózatról. Ezután csatlakoztasson valamilyen készüléket a töltőhöz, hogy az átvegye az energiát és lemerítse a tárolót.

Ezt követően a panelt ki lehet tenni a napfénynek, és pótolni az elvesztett töltést. A közvetlenül napenergiával működő modelleknél ez a szabály nem érvényes – azokat azonnal fel lehet helyezni megvilágított területekre, és csatlakoztatni a készülékeket.

A napelemes töltők többsége –20 és +45 fok közötti hőmérsékleti tartományban való használatra készült, de vannak speciális modellek, amelyek extrém klíma körülmények között működnek, ezeket azonban csak megrendelésre gyártják.

A napelemes töltő hatásfokának maximalizálása érdekében a következőket javasoljuk:

1. Helyezze el a készüléket úgy, hogy a sugarak merőlegesen essenek a panelre. Még ha a nap nem is áll a zenitben, a töltőnek megfelelő helyzetet adhat, ha valamilyen támasztékkal 40 fokos szögben megemeli. Így 20-30%-kal több töltést gyűjthet, mintha a panelt vízszintesen tenné egy megvilágított helyre.
2. Használja a készüléket akkumulátorral együtt, nemcsak pihenőknél, hanem autóút vagy túra során is. Ez a páros még felhős időben, közvetlen napsugárzás nélkül is képes energiát gyűjteni 2-3 telefontöltéshez.
3. Vegye figyelembe, hogy a legtöbb összehajtható készülékben a panelek sorba vannak kötve, ezért fontos, hogy minden elem egyenletesen legyen megvilágítva. Például, ha egy árnyék a négy panel közül az elsőnek csak a felét takarja, az akkumulátor teljesítménye a felére csökken.
4. Ahhoz, hogy a nagy kapacitású akkumulátorok elérjék a megadott paramétereket, ajánlott "bejáratni" őket – teljesen lemeríteni, majd 100%-ra feltöltteni. Ezt 3-4 alkalommal ismételje meg.
5. Hosszabb (egy hónapos vagy annál hosszabb) munkaszünet idején a töltőt szobahőmérsékleten tárolja. Ha a készülék beépített akkumulátorral rendelkezik, előzetesen töltse fel 50-70%-ra.

És az utolsó tanács – még ha a töltő rosszabbul működik vagy teljesen meghibásodott, ne szedje szét saját kezűleg, nehogy kárt tegyen a rendszer elemeiben és magában a házban. A szétszerelt készülék automatikusan elveszíti a garanciát, ezért jobb, ha egy hivatalos szervizközponthoz vagy a szállítóhoz fordul.

Hogyan készítsen napelemes töltőt saját kezűleg?

Bár a modern töltők már nem tartoznak a prémium kategóriába, és áruk teljesen megfizethető az átlagfogyasztó számára, ha spórolni szeretne, mindig lehetőség van ilyen eszköz saját kezű elkészítésére.

Példa egy házi készítésű, fémdobozból készült merev házba épített eszközre, amely USB-csatlakoőval és energiaátalakítóval van felszerelve kisteljesítményű készülékek töltéséhez.

 Egy egyszerű napelemes töltő elkézítéséhez néhány alapvető alkatrészt kell beszereznie:

• polikristályos vagy monokristályos panelt;
• akkumulátortartót;
• Schottky-blokkoló diódát;
• csatlakozóaljzatot;
• töltésvezérlőt (ha a töltő 0,5-5V-ot termel, akkor a vezérlő helyett olcsóbb 5V-os emelőátalakítót is használhat).

Ami a panelt illeti, itt egy kis számítást kell végezni az elemek számáról, a tölteni kívánt készülék teljesítményéből kiindulva.

Például, ha az akkumulátor töltőárama az akkumulátor kapacitásának körülbelül 10%-a, akkor egy 20 000 mAh-s akkumulátor töltéséhez 2A áram szükséges, és a készülék táplálásához körülbelül 14 óra kell. Ha az áramot a duplájára, 4A-re növeli, a töltési idő 7 órára csökken.

A vezélő átalakítóra cserélése lehetővé teszi a töltő összeszerelését akár egy napelemes kerti lámpa gyenge akkumulátorával is – a kimeneten úgyis a kívánt 5V-ot kapjuk (igaz, a töltés hosszú ideig tart).

A jövőbeli töltés áramparamétereitől függően (2 vagy 4 A) a kristályelemek is kiválasztásra kerülnek. Általában egy alkatrész körülbelül 0,5 V-ot termel, vagyis legalább 5 V eléréséhez 10-12 elemre van szükség.

Ezt követően sorba kell forrasztani őket egymáshoz. Ha viszont zseblámpa paneljét használjuk, akkor még egy szabványos 70*70 cm-es panel is 2,5 és 4,5 V között adhat le, ezért érdemes voltmérővel ellenőrizni.

Befejező lépés – a házi készítésű töltőt bármilyen megfelelő keretbe kell foglalni (akár egy cukorkásdoboz is megfelel), és USB-csatlakozóval kell ellátni. Ezután a csatlakozóhoz hozzá kell forrasztani egy blokkoló diódát, valamint a napelem vezetékeit az átalakítóhoz és a tartóhoz az alábbi ábra szerint.

Schottky-diódára van szükség annak érdekében, hogy a készülék bekapcsolásakor az akkumulátorok ne merüljenek le a napelemen keresztül. Megvásárolható, akárcsak a többi alkatrész, a rádiópiacokon vagy az interneten.

Már csak ellenőrizni kell a készülék működését napfényben bármely lemerült eszközzel. Ha minden rendben van, a megfelelő adapterekkel különböző készülékek tölthetők.

Fotó-útmutató barkácsolók számára

Egy kompakt, USB-portos töltőt a telefon tápellátásához könnyedén össze lehet szerelni saját kezűleg. Minden alkatrész szabadon kapható, végső esetben megrendelhető. A házi készítésű termék tízszer olcsóbb lesz, mint a gyári termék, különösen, ha az széles körben reklámozott.

Az eszköz összeszereléséhezzkséges alkatrészek beszerzésekor figyelembe kell venni, hogy a napelemet 5 V vagy annál nagyobb feszültségűre kell vásárolni. Az akkumulátor feszültségéről már beszéltünk, az 3,7 V. Azonban nem említettünk egy fontos részletet – az akkumulátor jelölésén vagy m űszakil dokumentáción szerepelnie kell a “PCB proteccion” feliratnak. Ez azt jelent, hogy védett a mélykisülés és a túltöltés ellen.

Még szükség lesz két 2,5 mm-es csatlakozóra: az egyik rögzítővel a panelre, a másik vezetékkel. Szükség lesz továbbá egy USB-s emelő áramkörre az egyenáram biztosításához.

Ön beszerezte minden szükségeset? Kezdjük az összeszerelést!

Ezenkívül forrassza be a diódát. Az egyik oldalon egy vezeték köti össze az akkumulátorral, a másik oldalon a csatlakozó középső lábával. A forrasztott kötéseket leh etőleg minél közelebb kell elhelyezni a diódához, és minden csomópontot hőre zsugorodó csövekkel vagy leaglább rag asztócseppekkel kell védeni.

A napelemek kiválasztásának szabályaival a magánház vagy nyaraló berendezéséhez a következő cikk ismertet meg, amely ezt az érdekes kérdést tárgyalja.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Ahhoz, hogy vizuális képet kapjon a napelemes töltőberendezésekről és azok működési elveiről, javasoljuk, hogy tekintse meg videóanyagaink válogatását:

Gyakorlati tanácsok és tippek, hogyan válasszon töltőt különböző eszközökhöz. A monoblokk belsejébe pillanthat és tanulmányozhatja a kapcsolási rajzát a videó szerzőjével együtt:

Hogyan készítsen saját kezűleg napfény által működtetett töltőkészüléket:

Köszönet a technológiai fejlődésnek és a feltalálók éles elméjének, akik elérhetővé tették a nap energiáját az átlagos felhasználók számára. Az ilyen töltőberendezéseknek köszönhetően nem kell aggódnia amiatt, hogy a pihenés során a legrosszabb pillanatban kapcsolat nélkül marad a civilizációval.

Nos, ha a készülék kiválasztása során nehézségek merültek fel, mindig fordulhat tanácsért az elektromos szakemberekhez.

Mesélje el, hogyan használta a napelemes töltőt túrázás, piknik vagy utazás során. Kérem, írjon megjegyzéseket az alábbi mezőbe. Tegye fel kérdéseit, ossza meg benyomásait és hasznos információit a témával kapcsolatban, tegyen közzé fényképeket.