Bộ sạc pin năng lượng mặt trời: thiết bị và nguyên lý hoạt động của bộ sạc năng lượng mặt trời

Ngày càng có nhiều người sành giải trí năng động thích dành những ngày nghỉ và ngày cuối tuần gần gũi hơn với thiên nhiên hoang sơ.Nhưng con người hiện đại khó có thể từ chối những lợi ích của nền văn minh - ai trong chúng ta lại không mang theo điện thoại di động, máy tính xách tay hay máy ảnh khi đi du lịch?

Nhưng nếu bạn có bộ sạc năng lượng mặt trời trong hành lý, vấn đề cấp nguồn cho thiết bị của bạn sẽ được giải quyết. Tất cả những gì còn lại là tìm ra cách chọn thiết bị phù hợp. Bài viết chúng tôi trình bày sẽ hỗ trợ hiệu quả trong việc làm rõ mọi vấn đề.

Sạc năng lượng mặt trời là gì?

Những bộ sạc này có khả năng chuyển đổi năng lượng mặt trời thành dòng điện một chiều. Họ có thể làm việc với nhiều mẫu thiết bị điều hướng, máy nghe nhạc, máy tính xách tay, điện thoại, máy ảnh và các thiết bị cầm tay khác.

Nhưng thời gian sạc trực tiếp phụ thuộc vào công suất của thiết bị và loại thiết bị được xả, do đó, để chọn được một thiết bị thực sự thiết thực và phổ biến, bạn cần hiểu rõ các đặc điểm của nó.

Đặc điểm thiết kế của thiết bị

Bản thân thiết bị này bao gồm một bảng tinh thể, bộ điều khiển mức sạc/xả và bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện.

Một số kiểu máy còn được trang bị pin đệm bao gồm một số tế bào lithium, cho phép thiết bị không chỉ chuyển đổi mà còn tích lũy năng lượng để giải phóng điện tích ngay cả trong bóng tối.

Chỉ vài năm trước, bộ sạc năng lượng mặt trời là thiết bị khá đắt tiền nhưng ngày nay chúng là sản phẩm đại chúng với giá cả phải chăng.

Ưu điểm của bộ sạc năng lượng mặt trời:

• Phổ thông - thích ứng với nhiều thiết bị khác nhau (đầu nối USB được cung cấp trên vỏ và hầu hết các kiểu máy đều được trang bị thêm bộ chuyển đổi đặc biệt cho nhiều loại thiết bị điện khác nhau).
• Chiếm ít không gian trong hành lý du lịch.
• Có nhiều lựa chọn về hình dạng, màu sắc, kích thước và sức mạnh để phù hợp với các nhu cầu và thị hiếu thẩm mỹ khác nhau.

Chà, nhược điểm đáng kể nhất đối với tất cả các bộ sạc năng lượng mặt trời là chúng phải mất nhiều thời gian để tích lũy “năng lượng”.Ngoài ra, cần hiểu rằng nếu hầu hết mọi kiểu máy đều có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại di động hoặc máy ảnh, thì một “bộ hấp thụ” năng lượng tích cực như máy tính xách tay sẽ cần nguồn năng lượng ấn tượng từ pin mặt trời và pin điện dung.

Cách thiết bị hoạt động

Bộ sạc di động chạy bằng năng lượng mặt trời là hệ thống tự động có thể xử lý năng lượng từ cả tia và từ nguồn điện, đèn huỳnh quang hoặc máy tính. Hơn nữa, nhiều mô hình không cần phải có ánh nắng gay gắt - chúng tích lũy điện tích ngay cả trong những ngày nhiều mây, mặc dù hiệu suất tất nhiên giảm xuống (từ 20 đến 70%).

Nếu bạn mua một thiết bị có khả năng kết nối với ổ cắm điện, bạn có thể tiết kiệm đáng kể thời gian sạc pin khi trời nhiều mây

Thiết bị hoạt động như thế này: các tinh thể trên bảng điều khiển hấp thụ năng lượng mặt trời, bộ chuyển đổi “xử lý” nó thành dòng điện, cung cấp cho nguồn điện. Khi điện thoại di động hoặc thiết bị khác được kết nối với nguồn này bằng dây, năng lượng tích lũy sẽ dần dần chảy vào thiết bị phóng điện.

Các loại bộ sạc năng lượng mặt trời

Về hình thức bên ngoài, các nhà sản xuất đã cố gắng không chỉ đa dạng hóa cách phối màu và hình dạng của thiết bị mà còn làm cho thiết bị thuận tiện nhất có thể để sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau. Hãy xem xét các tùy chọn phổ biến nhất.

Khối đơn - thiết bị nhỏ gọn bao gồm một bảng điều khiển và một ổ đĩa được bọc trong vỏ kim loại hoặc nhựa nguyên khối. Một thiết bị như vậy sẽ “cứu” chiếc điện thoại đã xả pin trên bãi biển hoặc đi dã ngoại và sẽ không chiếm nhiều diện tích trong một chiếc túi thông thường.

Monoblocks thuận tiện cho cuộc sống hàng ngày - chúng không chiếm nhiều không gian và có thể được sạc không chỉ từ ánh nắng mặt trời mà còn khi làm việc trên máy tính xách tay hoặc máy tính

Bảng điều khiển linh hoạt – một tấm mỏng có thể gập hoặc mở ra có tế bào quang điện. Nó chiếm ít không gian trong hành lý của bạn và nặng ít hơn nhiều so với đối thủ cạnh tranh chắc chắn, khép kín. Tuy nhiên, mặc dù có “phạm vi phủ sóng” khá tốt, tấm linh hoạt tích lũy năng lượng mặt trời chậm gần như gấp đôi so với monoblocks.

Ngoài ra, hầu hết các tấm pin chỉ hoạt động dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp mà không tích trữ năng lượng để sử dụng trong tương lai - chúng không có pin tích hợp. Tuy nhiên, bạn luôn có thể bổ sung khả năng sạc của mình bằng thiết bị lưu trữ bên ngoài có công suất cần thiết.

Vì vậy, các tấm pin linh hoạt là một lựa chọn tốt để giải quyết vấn đề sạc lại các thiết bị năng lượng thấp trong kỳ nghỉ “đứng yên” - ở nông thôn, câu cá, có lều. Nhưng đối với một chuyến đi bộ đường dài, tốt hơn hết bạn nên xem xét một lựa chọn khác.

Trong khi lái xe, bảng điều khiển linh hoạt có thể được gấp gọn và đặt trong cốp xe hoặc gắn vào nóc xe và khi nghỉ ngơi, nó có thể được trải ra dưới ánh nắng mặt trời.

Sạc tích hợp - thiết bị bao gồm Tấm năng lượng mặt trời, được gắn bên ngoài túi xách hoặc ba lô du lịch. Chúng cho phép bạn sạc lại thiết bị khi đi du lịch hoặc lưu trữ sạc trong pin tích hợp.

Phụ kiện này cũng có thể được sử dụng đúng mục đích - để đựng bất kỳ đồ vật hoặc đồ điện tử nào, rất thuận tiện cho những người thích đi bộ đường dài hoặc làm việc ngoài trời.

Mặc dù “ba lô năng lượng” trông hấp dẫn và phong cách, nhưng bạn có thể dễ dàng gắn tạm thời bất kỳ loại bộ sạc nào khác vào túi của mình (nhiều mẫu thậm chí còn được trang bị carabiner đặc biệt) và không cần lo lắng về sự an toàn của thiết bị khi đi mưa hoặc lau chùi

Giường gấp – đây có thể là một số tấm linh hoạt, được gấp lại gọn gàng thành một “ngăn xếp” hoặc một biến thể của hai khối đơn được đặt trong một hộp cứng có hình dạng của một cuốn sách thả xuống.

Mục tiêu chính của thiết bị như vậy là giảm thiểu việc “chiếm” không gian có thể sử dụng trong thể tích hành lý của bạn và tăng hiệu quả nhờ số lượng tế bào quang điện lớn hơn. Một điểm cộng thú vị là hầu hết các mẫu xe đều được trang bị giá đỡ cho ba lô hoặc cửa sổ ô tô.

Kích thước của vỏ sò có thể được lựa chọn tùy theo nhu cầu của bạn: để sạc điện thoại di động, một thiết bị có kích thước bằng chính chiếc điện thoại là đủ, nhưng đối với máy tính xách tay và máy tính bảng, bảng điều khiển, ngay cả khi gập lại, sẽ không nhỏ hơn một tờ A5 tờ giấy

Nhưng bất kể thiết kế như thế nào, tất cả các bộ sạc năng lượng mặt trời đều hoạt động theo nguyên tắc giống nhau, vì vậy hãy xem xét các sắc thái kỹ thuật quan trọng sẽ hữu ích khi mua thiết bị.

Làm thế nào để chọn tùy chọn phù hợp?

Trước tiên, bạn nên quyết định số lượng và loại thiết bị bạn định sạc bằng sạc năng lượng mặt trời. Công suất của thiết bị và loại cổng đầu ra phụ thuộc vào các thông số này.

Nếu thiết bị có nhiều cổng USB, bạn có thể kết nối và sạc cùng lúc nhiều thiết bị khác nhau, điều quan trọng chính là nguồn pin cho phép điều đó

Đặc điểm của các thiết bị khác nhau có thể được làm rõ bằng cách xem hướng dẫn vận hành của chúng và ở một số thiết bị, điện áp hoạt động cũng được chỉ định trên bộ sạc đi kèm trong bộ sản phẩm, vì vậy sẽ không khó điều hướng. Phương án cuối cùng là bạn luôn có thể mua bộ chuyển đổi cần thiết.

Các thông số cơ bản và bổ sung tốt đẹp

Đặc điểm của dòng sạc quyết định thời gian cần thiết để thiết bị sạc lại các thiết bị khác nhau. Chỉ báo này được đo bằng ampe và được biểu thị trên các cổng của thiết bị.

Giá trị:

• 1 ampe – dành cho điện thoại di động, thuốc lá điện tử, đồng hồ, máy nghe nhạc.
• 2 amps – thích hợp cho máy tính bảng, điện thoại thông minh, máy ảnh kỹ thuật số và máy quay video.
• 2,5-3 ampe – sẽ đủ để sạc netbook và máy tính xách tay.

Điều quan trọng là phải biết điện áp đầu ra vì các thiết bị đang được sạc có thể vượt quá công suất sạc bằng năng lượng mặt trời. Vì vậy, đối với hầu hết điện thoại và máy tính bảng đơn giản, bạn sẽ cần điện áp đầu ra là 5 volt, đối với máy ảnh kỹ thuật số và thiết bị chơi game - 9, đối với máy tính xách tay và tủ lạnh ô tô - 12-24.

Tuy nhiên, đặc điểm chính của bộ sạc vẫn là sức mạnh của tấm pin mặt trời. Thời gian sạc pin trực tiếp phụ thuộc vào chỉ báo này. Và ở đây tất cả phụ thuộc vào đặc điểm của tấm thu ánh sáng.

Ví dụ: các phần tử có công suất 5 W (tùy chọn ngân sách tiêu chuẩn) sẽ có dòng điện 900 mA giờ và 10 W sẽ có dòng điện 1500 mA. Nghĩa là, để sạc điện thoại từ bộ sạc năng lượng mặt trời 5 W, sẽ mất 2-3 giờ, nhưng tấm nền 10 W sẽ làm được điều đó trong một tiếng rưỡi.

Đối với các thiết bị mạnh mẽ như máy tính bảng và máy tính xách tay chơi game, tốt hơn hết bạn nên mua những mẫu máy gập có nhiều tấm nền giúp sạc nhanh

Ngoài ra, các thiết bị có bảng điều khiển có công suất không vượt quá 2 W chỉ được sử dụng để tích lũy điện tích của pin tích hợp. Và để sạc trực tiếp các thiết bị từ ánh sáng mặt trời, bạn cần có tấm pin có công suất từ ​​3 W trở lên.

Các thông số quan trọng khác:

1. Tính khả dụng của pin – nếu thiết bị không có thiết bị lưu trữ thì chỉ có thể hoạt động khi ở nơi có ánh sáng. Các thiết bị có pin có thể cung cấp sạc bất cứ lúc nào trong ngày và cũng có thể được sạc từ các nguồn khác - cổng USB của máy tính xách tay hoặc ổ cắm kết nối với điện áp 220V.
2. Loại tế bào quang điện – người ta tin rằng các tinh thể đơn hấp thụ ánh sáng mặt trời hiệu quả hơn (hiệu suất của chúng là 13-18%). Đối với đa tinh thể con số này thấp hơn - khoảng 10-12%. Bạn thậm chí có thể phân biệt chúng bằng mắt thường - các tấm đa tinh thể có tông màu xanh đậm, trong khi các đối thủ cạnh tranh của chúng có màu đen.
3. Giao diện – bộ sạc năng lượng mặt trời đa năng được trang bị USB thông tin, nơi bạn có thể chọn tùy chọn mong muốn tùy thuộc vào loại thiết bị xả. Một số thiết bị còn được trang bị đèn báo cường độ ánh sáng mặt trời, giúp xác định vị trí tối ưu để sạc nhanh.
4. Sự bảo vệ – trước hết, tất cả các thiết bị đều có hệ thống bảo mật cho phép chúng được sử dụng ngoài trời. Nhưng đối với những người yêu thích những cuộc phiêu lưu mạo hiểm, đáng để tìm kiếm một thiết bị có khả năng bảo vệ nâng cao khỏi mưa, bụi, bẩn, va đập và các trường hợp bất khả kháng khác.

Các tính năng bổ sung thường được thể hiện bằng chức năng “đèn lồng” hoặc “đèn”. Điều này có thể phù hợp không chỉ với những người yêu thích hoạt động giải trí ngoài trời mà còn với những người lái xe ô tô - khi thay lốp hoặc sửa chữa trên đường vào ban đêm, đèn sáng sẽ trở thành trợ thủ đắc lực không thể thiếu.

Trong số các phần thưởng khác, nhà sản xuất có thể cung cấp bộ chia USB hoặc điểm Wi-Fi. Nhưng, tất nhiên, bất kỳ sự bổ sung nào cũng làm tăng đáng kể giá thành cuối cùng của sản phẩm. Việc chúng có thực sự cần thiết hay không là tùy thuộc vào bạn quyết định.

Các mô hình hàng đầu của chúng tôi về cường độ mua sắm là:

Khuyến nghị chung khi sử dụng bộ sạc

Các thiết bị có pin tích hợp phải được sạc đầy trước khi sử dụng lần đầu, không phải dưới ánh nắng mặt trời mà từ nguồn điện. Sau đó kết nối bất kỳ thiết bị nào với bộ sạc để nó nhận năng lượng và xả ổ đĩa.

Sau đó, bảng điều khiển có thể tiếp xúc với tia và bù lại lượng điện tích bị mất. Đối với các kiểu máy hoạt động trực tiếp từ mặt trời, quy tắc này không áp dụng - chúng có thể được lắp đặt ngay ở những khu vực được chiếu sáng và kết nối với các thiết bị.

Hầu hết các bộ sạc năng lượng mặt trời được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ từ – 20 đến + 45 độ, nhưng cũng có những mẫu đặc biệt hoạt động ở vùng khí hậu khắc nghiệt, chỉ chúng được sản xuất theo đơn đặt hàng

Để tối đa hóa hiệu quả sạc năng lượng mặt trời, chúng tôi khuyên bạn nên làm như sau:

1. Đặt thiết bị sao cho các tia chiếu vào bảng theo một góc vuông. Ngay cả khi mặt trời chưa lên đỉnh, bạn có thể đặt bộ sạc vào đúng vị trí bằng cách nâng nó lên một góc 40 độ với sự trợ giúp của một số loại giá đỡ nào đó. Bằng cách này, bạn có thể thu được nhiều điện tích hơn 20-30% so với khi đặt bảng theo chiều ngang ở nơi có ánh sáng.
2. Sử dụng thiết bị cùng với thiết bị lưu trữ, không chỉ ở các điểm dừng nghỉ mà còn khi di chuyển bằng ô tô hoặc đi bộ đường dài.Một cặp song song như vậy sẽ có thể thu năng lượng cho 2-3 lần sạc điện thoại ngay cả khi thời tiết nhiều mây không có ánh nắng trực tiếp.
3. Hãy nhớ rằng trong hầu hết các thiết bị gập, các tấm được kết nối nối tiếp, vì vậy điều quan trọng là tất cả các phần tử đều được chiếu sáng đồng đều. Ví dụ: ngay cả khi bóng chỉ bao phủ một nửa tấm đầu tiên trong số bốn tấm, năng lượng pin sẽ giảm một nửa.
4. Để pin dung lượng cao đạt được các thông số đã nêu, nên “ép xung” chúng - xả hết pin, sau đó sạc đến 100%. Và cứ như vậy 3-4 lần.
5. Trong thời gian dài không sử dụng (một tháng trở lên), hãy bảo quản bộ sạc ở nhiệt độ phòng. Nếu đây là thiết bị có tích hợp pin thì trước tiên nó phải được sạc đến 50-70%.

Và lời khuyên cuối cùng - ngay cả khi quá trình sạc trở nên tồi tệ hơn hoặc bị hỏng hoàn toàn, đừng tự tháo rời nó để không làm hỏng các bộ phận hệ thống và chính vỏ máy. Thiết bị bị tháo rời sẽ tự động làm mất hiệu lực bảo hành, vì vậy tốt hơn hết bạn nên liên hệ với trung tâm dịch vụ hoặc nhà cung cấp được ủy quyền.

Làm thế nào để làm một bộ sạc bằng tay của chính bạn?

Mặc dù bộ sạc hiện đại đã không còn là thiết bị cao cấp và có giá khá phải chăng đối với người tiêu dùng bình thường, nhưng nếu bạn muốn tiết kiệm tiền, bạn luôn có cơ hội tự mình chế tạo một thiết bị như vậy.

Ví dụ về thiết bị tự chế trong hộp cứng làm từ hộp kim loại, được trang bị đầu nối USB và bộ chuyển đổi năng lượng để sạc các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp

 Để tạo ra một bộ sạc năng lượng mặt trời đơn giản, bạn cần mua một số yếu tố cơ bản:

• bảng đa tinh thể hoặc đơn tinh thể;
• giá đỡ pin;
• Đi-ốt chặn Schottky;
• ổ cắm kết nối;
• bộ điều khiển sạc (tuy nhiên, nếu quá trình sạc tạo ra 0,5-5V, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi tăng áp 5V rẻ hơn thay vì bộ điều khiển).

Đối với bản thân bảng điều khiển, ở đây bạn cần thực hiện một phép tính nhỏ về số lượng phần tử, dựa trên công suất của thiết bị mà bạn định sạc.

Ví dụ: nếu dòng sạc cho pin bằng khoảng 10% công suất thì việc sạc ở dòng điện 20.000 mA cần dòng điện 2A và sẽ mất khoảng 14 giờ để cấp nguồn cho thiết bị. Nếu bạn tăng gấp đôi dòng điện lên 4A thì thời gian sạc sẽ giảm xuống còn 7 giờ.

Việc thay thế bộ điều khiển bằng bộ chuyển đổi sẽ cho phép bạn lắp ráp bộ sạc ngay cả khi sử dụng pin năng lượng thấp từ đèn cỏ năng lượng mặt trời - bạn vẫn sẽ nhận được đầu ra 5V cần thiết (mặc dù sẽ mất nhiều thời gian để sạc)

Tùy thuộc vào các thông số hiện tại để sạc trong tương lai (2 hoặc 4A), các phần tử tinh thể cũng được chọn. Thông thường, 1 bộ phận tạo ra khoảng 0,5V, nghĩa là để có được ít nhất 5V, bạn sẽ cần 10-12 phần tử.

Sau đó chúng cần được hàn nối tiếp với nhau. Nếu bạn sử dụng bảng điều khiển đèn pin thì ngay cả đèn pin tiêu chuẩn 70*70 cm cũng có thể tạo ra điện áp từ 2,5 đến 4,5V, vì vậy tốt hơn hết bạn nên kiểm tra bằng vôn kế.

Giai đoạn cuối cùng là đặt bộ sạc tự chế vào bất kỳ khung phù hợp nào (thậm chí cả lọ kẹo cũng được) và trang bị cho nó một đầu nối USB. Sau đó, bạn cần hàn một diode chặn vào đầu nối, cũng như các dây từ tấm pin mặt trời đến bộ chuyển đổi và giá đỡ theo sơ đồ bên dưới.

Một diode Schottky là cần thiết để khi bật thiết bị, pin không bị xả qua tấm pin mặt trời. Bạn có thể mua nó, giống như các thành phần khác, trên chợ radio hoặc trên Internet

Tất cả những gì còn lại là kiểm tra hoạt động của thiết bị dưới ánh nắng mặt trời với bất kỳ thiết bị phóng điện nào.Nếu mọi thứ đều ổn, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi thích hợp và sạc nhiều thiết bị khác nhau.

Hướng dẫn bằng hình ảnh dành cho người tự làm

Bạn có thể dễ dàng tự tay lắp ráp một bộ sạc nhỏ gọn có cổng USB để cấp nguồn cho điện thoại. Tất cả các thành phần đều có sẵn để bán miễn phí, trong trường hợp đặc biệt, chúng có thể được đặt hàng. Một sản phẩm tự làm sẽ có giá thành thấp hơn hàng chục lần so với sản phẩm sản xuất tại nhà máy, đặc biệt nếu được quảng cáo rộng rãi.

Khi mua linh kiện để lắp ráp thiết bị, bạn cần lưu ý phải mua pin năng lượng mặt trời có điện áp từ 5V trở lên. Chúng ta đã nói về điện áp của pin, nó là 3,7 V. Tuy nhiên, chúng tôi đã không đề cập đến một điều tinh tế quan trọng - “Bảo vệ PCB” phải được ghi rõ trong nhãn pin hoặc tài liệu kỹ thuật. Điều này có nghĩa là nó được bảo vệ khỏi tình trạng xả sâu và quá tải.

Bạn cũng sẽ cần hai đầu nối 2,5 mm: một đầu nối có chốt trên bảng điều khiển, đầu thứ hai có dây. Bạn cũng sẽ cần một mạch tăng áp USB để cung cấp dòng điện một chiều.

Bạn đã tích trữ đủ mọi thứ bạn cần chưa? Hãy bắt đầu lắp ráp:

Ngoài ra, bạn cần hàn diode. Nó được kết nối một bên bằng dây với pin, mặt khác - với chân giữa của đầu nối. Nên thực hiện các kết nối hàn càng gần diode càng tốt; tất cả các nút phải được bảo vệ bằng ống co nhiệt hoặc ít nhất là giọt keo.

Anh ấy sẽ giúp bạn làm quen với các quy tắc lựa chọn tấm pin mặt trời để trang bị cho ngôi nhà riêng hoặc ngôi nhà nhỏ kiểu nông thôn. bài viết tiếp theodành riêng cho vấn đề thú vị này.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Để có ý tưởng trực quan về bộ sạc năng lượng mặt trời và nguyên lý hoạt động của chúng, chúng tôi khuyên bạn nên xem tuyển tập video của chúng tôi:

Lời khuyên và lời khuyên thiết thực về cách chọn bộ sạc cho các thiết bị khác nhau. Các bạn có thể nhìn vào bên trong và nghiên cứu sơ đồ thanh kẹo cùng tác giả video này:

Cách lắp ráp bộ sạc chạy bằng tia mặt trời bằng tay của chính bạn:

Nhờ tiến bộ công nghệ và trí tuệ sáng suốt của các nhà phát minh đã giúp người dùng bình thường có thể tiếp cận năng lượng mặt trời. Nhờ những bộ sạc như vậy, bạn không phải lo lắng về việc không liên lạc được với nền văn minh vào đúng thời điểm khi đi nghỉ.

Chà, nếu gặp khó khăn trong việc lựa chọn thiết bị, bạn luôn có thể tìm kiếm lời khuyên từ các chuyên gia am hiểu về kỹ thuật điện.

Hãy cho chúng tôi biết về cách bạn sử dụng sạc năng lượng mặt trời khi cắm trại, đi dã ngoại hoặc trên đường. Vui lòng viết bình luận vào khối bên dưới. Đặt câu hỏi, chia sẻ ấn tượng của bạn và thông tin hữu ích về chủ đề này, đăng ảnh.