Oplader op zonnepanelen: werking en principe van opladen via de zon

Steeds meer liefhebbers van actieve recreatie geven er de voorkeur aan om hun vakantie en weekenden dichter bij de ongerepte natuur door te brengen. Maar het is voor de moderne mens moeilijk om de voordelen van de beschaving op te geven – wie van ons neemt niet een mobiele telefoon, laptop of camera mee op reis?

Maar als u een zonne-oplader in uw bagage heeft, is het probleem van het opladen van apparaten opgelost. Het enige wat nog rest is uit te zoeken hoe u het apparaat correct kiest. Het door ons gepresenteerde artikel zal u effectieve hulp bieden bij het verduidelijken van alle vragen.

Wat is een zonne-oplader?

Deze zonne-opladers kunnen zonne-energie omzetten in gelijkstroom. Ze kunnen werken met verschillende modellen navigators, spelers, laptops, telefoons, camera's en andere draagbare apparaten.

Maar de oplaadtijd hangt rechtstreeks af van het vermogen van het apparaat zelf en het type lege apparaat. Om een echt praktisch en universeel apparaat te kiezen, is het daarom de moeite waard om de kenmerken ervan te begrijpen.

Constructieve kenmerken van het apparaat

Het apparaat zelf bestaat uit een kristalpaneel, een laad-/ontlaadniveauregelaar en een omvormer van zonne-energie naar elektrische energie.

Sommige modellen zijn ook uitgerust met een bufferaccu van meerdere lithiumcellen, waardoor het apparaat niet alleen energie kan omzetten maar ook kan opslaan, zodat het zelfs 's nachts stroom kan leveren.

Slechts een paar jaar geleden waren zonnelaadapparaten vrij dure apparaten, maar vandaag de dag zijn ze een massaproduct met een betaalbare prijs.

Voordelen van zonnelaadapparaten:

• Ze zijn universeel – aangepast voor verschillende apparaten (de behuizing is voorzien van USB-aansluitingen en de meeste modellen worden bovendien geleverd met speciale adapters voor verschillende soorten elektronica).
• Ze nemen weinig ruimte in in de reisbagage.
• Er is een ruime keuze aan vormen, kleuren, afmetingen en vermogens voor verschillende behoeften en esthetische smaken.

Maar het grootste nadeel van alle zonnelaadapparaten is de lange tijd die ze nodig hebben om «kracht» op te slaan. Bovendien moet u begrijpen dat, hoewel vrijwel elk model een mobiele telefoon of camera van stroom kan voorzien, een actieve «energieverbruiker» zoals een laptop een aanzienlijk vermogen van het zonnepaneel en een accu met grote capaciteit vereist.

Werkingsprincipe van het apparaat

Draagbare laders met zonnepanelen zijn autonome systemen die energie kunnen verwerken, zowel van zonnestralen als van het elektriciteitsnet, tl-verlichting of een computer. Bovendien hebben veel modellen geen intens zonlicht nodig – ze accumuleren lading, zelfs op bewolkte dagen, hoewel het rendement uiteraard afneemt (van 20 tot 70%).

Als u een apparaat koopt dat kan worden aangesloten op het elektriciteitsnet, kunt u aanzienlijk tijd besparen bij het opladen bij bewolkt weer.

Het apparaat werkt als volgt: kristallen op het paneel absorberen zonne-energie, een omvormer zet deze om in elektrische stroom, die naar de stroombron gaat. Wanneer een mobiele telefoon of ander apparaat via een snoer op deze bron wordt aangesloten, stroomt de opgeslagen energie geleidelijk naar het lege apparaat.

Soorten zonne-opladers

Wat betreft het uiterlijk: fabrikanten hebben niet alleen het kleurengamma en de vorm van de apparaten gevarieerd, maar ook het apparaat zo gebruiksvriendelijk mogelijk gemaakt voor verschillende situaties. Laten we de meest populaire opties bekijken.

Monoblok – een compact apparaat bestaande uit een paneel en een accu, ingesloten in een harde behuizing van metaal of plastic. Zo'n apparaat «redt» een lege telefoon op het strand of tijdens een picknick en neemt niet veel ruimte in beslag in een gewone tas.

Monoblokken zijn handig voor het dagelijks leven – ze nemen niet veel ruimte in beslag en kunnen niet alleen worden opgeladen door de zon, maar ook tijdens gebruik van een laptop of computer.

Flexibel paneel – een dun, opvouwbaar of uitrolbaar paneel met fotocellen. Het neemt weinig ruimte in beslag in de bagage en weegt veel minder dan zijn stevige concurrent in een behuizing. Maar ondanks het aanzienlijke 'dekkingsgebied', flexibele platen accumuleren zonne-energie bijna twee keer zo langzaam als monoblokken.

Bovendien werken de meeste panelen alleen op direct zonlicht, zonder energie op te slaan – ze hebben geen ingebouwde accu. Overigens kunt u uw oplader altijd uitbreiden met een externe accu van het gewenste vermogen.

Dus flexibele panelen – dit is een goede optie voor het opladen van apparaten met laag vermogen tijdens 'stationair' verblijf – op de datsja, vissen, met een tent. Maar voor een wandeltocht kunt u beter een andere optie kiezen.

Tijdens het rijden kan het flexibele paneel compact worden opgevouwen en in de kofferbak of op het autodak worden bevestigd, en tijdens een pauze kan het eenvoudig in de zon worden uitgelegd.

Ingebouwd opladen – het apparaat bestaat uit zonnepanelen, die aan de buitenkant van tassen of rugzakken worden bevestigd. Ze maken het mogelijk om apparaten direct onderweg op te laden of lading op te slaan in de ingebouwde accu.

En zo'n accessoire kan ook worden gebruikt waarvoor het bedoeld is – om allerlei voorwerpen of elektronica te dragen, wat erg handig is voor wie van wandelen houdt of in de openlucht werkt.

Hoewel 'energierugzakken' er aantrekkelijk en stijlvol uitzien, kunt u met evenveel succes tijdelijk elk ander type oplader aan uw tas bevestigen (veel modellen zijn zelfs voorzien van speciale karabiners) en hoeft u zich geen zorgen te maken over de veiligheid van het apparaat tijdens regen of het schoonmaken.

Vouwmodellen – dit kunnen meerdere flexibele panelen zijn, compact opgevouwen in een 'stapel', of een variant van twee monoblokken in een stijve behuizing in de vorm van een openslaand boek.

Het hoofddoel van een dergelijk apparaat is het minimaliseren van de 'bezetting' van de nuttige ruimte in uw bagage en het verhogen van het rendement door een groter aantal fotovoltaïsche cellen. Een aangename bonus is dat de meeste modellen worden geleverd met bevestigingen voor rugzak of autoruit.

De grootte van de 'vouwmodellen' kunt u kiezen op basis van uw behoeften: om een mobiele telefoon op te laden, volstaat een apparaat ter grootte van de telefoon zelf, maar voor laptops en tablets zal het paneel, zelfs opgevouwen, niet kleiner zijn dan een A5-vel.

Maar ongeacht het ontwerp werken alle zonne-opladen volgens hetzelfde principe, dus bekijken we de belangrijke technische nuances die helpen bij de aankoop van het apparaat.

Hoe kiest u de juiste optie?

Om te beginnen is het raadzaam om te bepalen hoeveel en welke soorten apparaten u van plan bent op te laden met de zonneoplader. Van deze parameters zijn het vermogen van het apparaat en het type uitgangspoort afhankelijk.

Als het apparaat meerdere USB-poorten heeft, kunt u verschillende apparaten tegelijk aansluiten en opladen, zolang het vermogen van de batterij dat toelaat.

De specificaties van verschillende apparaten kunt u vinden in de gebruiksaanwijzing, en bij sommige apparaten staat de werkingsspanning ook op de oplader die bij het apparaat wordt geleverd, dus het is eenvoudig om u te oriënteren. In het uiterste geval kunt u altijd de benodigde adapter bijkoppen.

Belangrijkste parameters en leuke extra's

De tijd die het apparaat nodig heeft om verschillende apparaten op te laden, hangt af van de laadstroom. Deze waarde wordt gemeten in ampère en staat aangegeven op de poorten van het apparaat.

Waarden:

• 1 ampère – bedoeld voor mobiele telefoons, e-sigaretten, horloges, spelers.
• 2 ampère – geschikt voor tablets, smartphones, digitale camera's en videocamera's.
• 2,5-3 ampère – geschikt voor het opladen van netbooks en laptops.

Het is ook belangrijk om de uitgangsspanning te weten, want op te laden apparaten kunnen qua vermogen de mogelijkheden van zonneladers overtreffen. Zo hebben de meeste telefoons en eenvoudige tablets 5 volt nodig, digitale camera's en spelapparaten 9 volt, en laptops en auto-koelkasten 12-24 volt.

Maar de belangrijkste specificatie van een oplader is het vermogen van het zonnepaneel. De oplaadtijd van de batterij hangt direct af van deze waarde. En hier komt het allemaal neer op de specificaties van de lichtopvangende panelen.

Bij een element met een vermogen van 5 W (standaard budgetoptie) is de stroomsterkte 900 mAh, en bij 10 W – 1500 mAh. Dat betekent dat het opladen van een telefoon via een zonnepaneel van 5 W 2-3 uur duurt, terwijl een paneel van 10 W het in anderhalf uur kan.

Voor krachtige apparaten zoals spel-tablets en laptops kunt u beter opvouwbare modellen met meerdere panelen kopen, die snel een lading genereren.

Bovendien worden apparaten met panelen waarvan het vermogen niet meer dan 2 W bedraagt, alleen gebruikt om de ingebouwde accu op te laden. Om apparaten rechtstreeks op te laden met zonlicht, zijn panelen met een vermogen van 3 W of meer nodig.

Andere belangrijke parameters:

1. Aanwezigheid van een accu – als het apparaat geen accu heeft, kan het alleen werken als het zich op een lichte plek bevindt. Apparaten met een accu kunnen op elk moment van de dag stroom leveren en ook opgeladen worden via andere bronnen – zoals de USB-poort van een laptop of een stopcontact met 220V-aansluiting.
2. Type fotovoltaïsche cellen – er wordt gezegd dat monokristallijne cellen het meest efficiënt zonlicht absorberen (hun rendement ligt tussen 13-18%). Bij polykristallijne cellen is dit lager – ongeveer 10-12%. U kunt ze zelfs met het blote oog onderscheiden – polykristallijne panelen hebben een donkerblauwe tint, terwijl hun concurrenten zwart zijn.
3. Interface – de universele zonnelaadapparaten zijn voorzien van informatieve USB-poorten waarmee u de juiste optie kunt kiezen afhankelijk van het type lege apparaat. Sommige apparaten hebben ook een indicator voor de intensiteit van het zonlicht, die helpt bij het bepalen van de optimale locatie voor snel opladen.
4. Bescherming – standaard is op alle apparaten een veiligheidssysteem voorzien, waardoor ze in de natuur gebruikt kunnen worden. Maar voor liefhebbers van extreme avonturen is het verstandig om een apparaat te zoeken met extra bescherming tegen regen, stof, vuil, stoten en andere overmachtssituaties.

Extra mogelijkheden worden meestal vertegenwoordigd door de functie 'zaklamp' of 'lamp'. Dit kan niet alleen relevant zijn voor liefhebbers van buitenactiviteiten, maar ook voor automobilisten – bij het verwisselen van een band of reparatie in het donker op de weg is fel licht een onmisbare hulp.

Als andere bonussen kunnen fabrikanten een USB-hub of een Wi-Fi-hotspot aanbieden. Maar uiteraard verhogen alle extra's de uiteindelijke prijs van het product aanzienlijk. Of die nodig zijn, moet u zelf beslissen.

Wat betreft aankoopintensiteit zijn de volgende modellen het populairst:

Algemene gebruiksaanbevelingen voor de oplader

Apparaten met een ingebouwde accu moeten voor het eerste gebruik volledig worden opgeladen, niet in de zon, maar via het elektriciteitsnet. Sluit vervolgens een apparaat aan op het laadapparaat om energie op te nemen en de accu te ontladen.

Daarna kunt u het paneel in het zonlicht plaatsen en de verloren lading compenseren. Voor modellen die direct op zonne-energie werken, geldt deze regel niet – u kunt ze direct op een verlichte plek installeren en apparaten aansluiten.

De meeste zonne-laders zijn ontworpen voor gebruik bij temperaturen van –20 tot +45 graden, maar er zijn ook speciale modellen die werken in extreme klimaten, deze worden echter op bestelling gemaakt.

Om het rendement van de zonne-lader maximaal te verhogen, raden wij het volgende aan:

1. Plaats het apparaat zo dat de stralen loodrecht op het paneel vallen. Zelfs als de zon niet in de zenith staat, kunt u de lader de juiste positie geven door hem met een steun in een hoek van 40 graden te kantelen. Zo kunt u 20-30% meer lading verzamelen dan wanneer u het paneel horizontaal op een verlichte plek legt.
2. Gebruik het apparaat samen met een accu, niet alleen tijdens rustpauzes, maar ook tijdens een autorit of tijdens het wandelen. Zo'n tandem kan energie verzamelen voor 2-3 telefoonladingen, zelfs bij bewolkt weer zonder direct zonlicht.
3. Houd er rekening mee dat bij de meeste opvouwbare apparaten de panelen in serie zijn geschakeld, dus het is belangrijk dat alle elementen gelijkmatig worden verlicht. Als een schaduw bijvoorbeeld slechts de helft van het eerste van vier panelen bedekt, halveert het vermogen van de batterij.
4. Om accu's met een grote capaciteit de opgegeven prestaties te laten bereiken, wordt aanbevolen ze 'in te rijden' – volledig te ontladen en vervolgens tot 100% op te laden. Herhaal dit 3-4 keer.
5. Bewaar de lader tijdens een lange onderbreking (een maand of langer) op kamertemperatuur. Als het een apparaat met een ingebouwde accu is, moet deze vooraf worden opgeladen tot 50-70%.

En de laatste tip: zelfs als de lader slechter werkt of helemaal kapot is, demonteer deze dan niet zelf om schade aan de systeemcomponenten en de behuizing te voorkomen. Een gedemonteerd apparaat verliest automatisch de garantie, dus neem beter contact op met een erkend servicecentrum of de leverancier.

Hoe maakt u zelf een zonne-oplader?

Hoewel moderne laders niet langer premiumapparaten zijn en voor de gemiddelde consument betaalbaar zijn, is er altijd de mogelijkheid om zo'n apparaat zelf te maken als u geld wilt besparen.

Voorbeeld van een zelfgemaakt apparaat in een harde behuizing van een metalen blik, voorzien van een USB-aansluiting en een energieomvormer voor het opladen van apparaten met een laag vermogen.

 Om een eenvoudige zonnelader te maken, moet u een aantal basiselementen aanschaffen:

• een poly- of monokristallijn paneel;
• een accuhouder;
• een blokkerende Schottky-diode;
• een connectoraansluiting;
• een laadcontroller (als de lader echter 0,5-5V produceert, kunt u in plaats van een controller een goedkopere step-up converter van 5V gebruiken).

Wat betreft het paneel zelf, moet u een kleine berekening maken van het aantal cellen, op basis van het vermogen van het apparaat dat u wilt opladen.

Als de laadstroom voor een accu bijvoorbeeld ongeveer 10% van zijn capaciteit bedraagt, dan is voor een lading van 20.000 mAh een stroom van 2A nodig en heeft het apparaat ongeveer 14 uur nodig om op te laden. Als u de stroom verdubbelt tot 4A, wordt de laadtijd verkort tot 7 uur.

Het vervangen van de controller door een omvormer maakt het mogelijk om een lader te maken, zelfs met een batterij met laag vermogen van een zonne-gazonlamp – we krijgen toch de vereiste 5V aan de uitgang (hoewel het lang zal duren om op te laden).

Afhankelijk van de stroomparameters voor het toekomstige opladen (2 of 4 A) worden ook de kristallijne elementen gekozen. Meestal produceert één onderdeel ongeveer 0,5 V, dus om ten minste 5 V te krijgen zijn er 10-12 elementen nodig.

Vervolgens moeten ze in serie aan elkaar worden gesoldeerd. Als er een paneel van een zaklamp wordt gebruikt, kan zelfs een standaard paneel van 70*70 cm 2,5 tot 4,5 V leveren, dus het is beter om dit met een voltmeter te controleren.

De laatste stap – is om de zelfgemaakte lader in een geschikt frame te plaatsen (zelfs een snoepblik is geschikt) en uit te rusten met een USB-aansluiting. Vervolgens moeten er een blokkerende diode en de draden van het zonnepaneel naar de omvormer en de houder worden gesoldeerd volgens onderstaand schema.

Een Schottkydiode is nodig zodat de accu's niet ontladen via het zonnepaneel wanneer het apparaat wordt ingeschakeld. U kunt deze, net als andere componenten, kopen op radiomarkten of via internet.

Het enige wat nog moet gebeuren is het apparaat in de zon testen met een willekeurig leeg apparaat. Als alles in orde is, kunt u de juiste adapters gebruiken en verschillende apparaten opladen.

Fotohandleiding voor doe-het-zelvers

U kunt een compacte oplader met USB-poort voor het voeden van een telefoon eenvoudig met uw eigen handen in elkaar zetten. Alle componenten zijn vrij verkrijgbaar, in het uiterste geval kunt u ze bestellen. De zelfgemaakte oplader is tientallen keren goedkoper dan een fabrieksproduct, vooral als dat zwaar is geadverteerd.

Bij het aanschaffen van componenten voor de montage van het apparaat moet u er rekening mee houden dat u een zonnepaneel met een spanning van 5 V of meer moet kopen. Over de spanning van de accu hebben we het al gehad, deze is 3,7 V. We hebben echter een belangrijk detail niet genoemd – in de markering of technische documentatie van de accu moet “PCB protection” staan. Dit betekent dat de accu beschermd is tegen diepe ontlading en overladen.

Verder zijn er twee connectoren van 2,5 mm nodig: één met een vergrendeling voor het paneel, de tweede met een draad. Ook is er een opwaartse converter naar USB nodig voor de levering van gelijkstroom.

Heeft u alles wat u nodig heeft? Laten we beginnen met de montage:

Bovendien moet u de diode solderen. Deze wordt aan de ene kant verbonden met een draad aan de accu, aan de andere kant – met de middelste pin van de connector. Het is raadzaam om de soldeerverbindingen zo dicht mogelijk bij de diode te maken; alle knooppunten moeten worden beschermd met krimpkous of in ieder geval met lijmdruppels.

Met de regels voor het kiezen van zonnepanelen voor de inrichting van een privéwoning of zomerhuis maakt het volgende artikel u kennis, gewijd aan deze interessante kwestie.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Om een visueel beeld te krijgen van zonne-opladers en de werkingsprincipes, nodigen wij u uit om onze verzameling videomateriaal te bekijken:

Praktische tips en suggesties over hoe u een oplader voor verschillende apparaten kiest. U kunt een kijkje binnenin nemen en het schema van de monoblock bestuderen samen met de auteur van deze video:

Hoe u met uw eigen handen een oplaadapparaat in elkaar zet dat werkt op zonnestralen:

Dankzij de technische vooruitgang en de slimme koppen van uitvinders die zonne-energie toegankelijk hebben gemaakt voor gewone gebruikers. Dankzij zulke oplaadapparaten hoeft u zich er geen zorgen over te maken dat u tijdens een vakantie op het cruciale moment zonder contact met de beschaving komt te zitten.

En als u problemen heeft met het kiezen van een apparaat, kunt u altijd terecht voor advies bij professionals die verstand hebben van elektriciteit.

Vertel ons hoe u een zonne-oplader hebt gebruikt tijdens het kamperen, picknicken of onderweg. Schrijf alstublieft uw reacties in het onderstaande blok. Stel vragen, deel uw ervaringen en nuttige informatie over het onderwerp, publiceer foto's.