Sončni polnilniki, ki jih lahko kupite v skoraj vsaki tehnični trgovini po relativno ugodni ceni, še zdaleč niso naprave, ki bodo pomagale rešiti problem in odvisnost človeka od energije. Rešijo pa nas lahko v kritičnih položajih, ko se baterija telefona izprazni, daleč naokoli pa ni električnega vtiča. Počasi prihaja pomlad, za njo še poletje, s tem pa bo verjetnost, da se znajdemo v takšnem položaju, toliko večja.
Problem pri polnjenju baterij s solarnimi polnilniki je sonce. To namreč ne sije vedno, dan je lahko oblačen, pa tudi ko sije, sončne celice ne proizvajajo ves čas enake količine energije. Takoj ko se zmanjša intenzivnost sončnega sevanja, pade izhodni električni tok sončne celice in tudi izhodna napetost. Na drugi strani pa imajo svoje zahteve tudi baterije. Te za polnjenje zahtevajo ozko napetostno področje, in če je izhodna napetost celice pod predpisano mejo, polnilni tok pade na nič. Zato so sončni polnilniki sestavljeni iz treh delov, iz sončnih celic, baterij in polnilne elektronike. Slednja ima več funkcij in ni tam le zato, da je na njej stikalo, s katerim preusmerimo tok, da iz baterije začne teči v napravo, ki jo polnimo.
Sončna celica ima svojo notranjo upornost, in kadar ne proizvaja električne energije, jo črpa iz baterije, če sta ta elementa neposredno povezana med seboj. Polnilna elektronika preprečuje praznjenje baterij prek fotovoltaičnega modula, ko ta ni osvetljen oziroma je njegova izhodna napetost nižja od napetosti baterije. Praznjenje preprečuje ustrezna dioda, ki ima v prevodni smeri čim nižji padec napetosti. Poleg tega vezje (polnilna elektronika) skrbi za regulacijo polnjenja baterije, včasih pa zagotavlja tudi pretvorbo napetosti (napetostna multiplikacija) v primerih, ko hočemo na strani baterije dobiti višjo napetost, kot jo lahko proizvede modul.
Kakovost sončnih polnilnikov je odvisna od kakovosti sončnih celic. Ceneni polnilniki imajo slabše celice tehnologije tankega filma (thin film) z izkoristkom največ deset odstotkov, dražji pa monokristalne celice z izkoristkom do devetnajst odstotkov. Prav tako je pomembna površina sončnih celic. Večji panel spremeni več sončne energije v električno, manjši pa sorazmerno manj. Pomembna pa je tudi baterija. Ta je bodisi nikelj-metalna, katere največja slabost je, da čez čas izgublja shranjeni električni naboj in ima spominski efekt, ali pa litij-ionska, pri kateri težav ni oziroma niso tako izrazite. Pri izboru sončnega polnilnika morate biti pozorni tudi na podatke o izhodnem toku, s katerim bo polnilnik polnil baterije naprav, ki jih boste nanj priključili. S polnilniki, ki so namenjeni polnjenju mobilnih telefonov, ne boste mogli napolniti baterij recimo tabličnega računalnika.
Logično vprašanje je, koliko časa sončni polnilnik potrebuje, da napolni svojo baterijo. Preprostega odgovora ni, ker sončni modul ne zagotavlja konstantnega polnilnega toka oziroma je ta odvisen od vremenskih razmer. Za nikelj-metalne baterije velja preprosta enačba: baterijski polnilnik, ki je priključen na električno omrežje in zagotavlja polnilni tok 500 mA, bo baterijo s kapaciteto 1600 mAh polnil nekaj več kot štiri ure. Enačba: kapaciteta baterije deljeno polnilni tok plus 20 odstotkov časa.
Ta enačba pa nam malo pomaga pri sončni celici. Običajno govorimo o največji moči modula pri izbrani izhodni napetosti. Iz teh podatkov lahko izračunamo izhodni tok, vendar podatki veljajo le, ko je površina modula optimalno osvetljena s sončno svetlobo. Žarki padajo pod pravim kotom, intenzivnost svetlobe pa je najvišja. Take razmere so tudi poleti le nekaj ur dnevno okoli poldneva. Vzemimo primer nahrbtnika podjetja Voltaic (glej okvir). Solarna modula sta moči 4 W, baterija pa je kapacitete 3000 mAh. Po proizvajalčevih podatkih naj bi modula baterijo napolnila v sedmih urah.
Kapaciteta baterije pa je še tisti zadnji podatek, ki nas zanima pri solarnem polnilniku. Večja ko je kapaciteta baterije, več naprav boste lahko napolnili. Če pa je kapaciteta baterija polnilnika manjša od kapacitete naprave, to pomeni, da te ne boste mogli napolniti v celoti. Je pa tudi res, da solarne polnilnike ne uporabljamo zato, da napravo napolnimo v celoti, temveč le toliko, da bo delovala, dokler ni na voljo električnega omrežja.
Naredi sam: Doma predelani nahrbtnik
Sončni pomnilnik, ki se mi je valjal po predalih, je tipičen primer cenenega in ne ravno kvalitetnega polnilca. Ni toliko problem v sončnem modulu kot v bateriji. Uporabljena je nikelj-metalna baterija kapacitete 700 mAh. Dovolj za polnjenje telefona, za kakšno bolj zahtevno mobilno napravo pa ne. Tip baterije je problematičen, ker »enkrat sonce je, drugič ga ni«, baterija pa trpi za spominskim efektom. Če bi radi sami na svojem nahrbtniku naredili kaj podobnega, vam svetujem nakup polnilnika z litij-ionsko baterijo.
Kako boste razstavili polnilnik, je odvisno od ohišja. Pametno je, da baterija in vezje ostaneta, kjer sta, saj ju boste nosili v enem od žepov nahrbtnika ali torbice. Poskušajte ločiti sončni modul, ki ga boste pritrdili nekam na površino. Na površino, ki je med nošenjem nahrbtnika ali torbice najbolj osvetljena s sončnimi žarki.
Zagotovo boste morali podaljšati žici, ki modul povezujeta z vezjem. Verjetno je pri vseh polnilnikih narejeno enako. Rdeča žica je plus, črna minus. Na vezju je vtičnik za priklop naprave, ki jo polnite, kakšen je, je spet odvisno od polnilca. Zato se boste morda odločili, da tega zamenjate. Večino mobilnih naprav polnimo prek kabla, ki ima na eni strani vtič, kakršnega zahteva naprava, na drugi pa moški USB-vtič. Najbolj si boste življenje olajšali, če boste na vezje sončnega polnilca vgradili ženski USB-vtič.
Žice med sončnim modulom in vezjem polnilca morate toliko podaljšati, da lahko modul pritrdite na površino nahrbtnika, vezje in baterijo pa spravite v enega od njegovih žepov. Če ste bolj vešči, lahko to storite tako, da vezje in modul med seboj ločite, za kar potrebujete dva ustrezna moško-ženska vtiča. Rešitev je primerna, ker boste polnilnik zelo verjetno vzeli iz žepa, ko boste hoteli z njim napolniti napravo. V vsakem primeru pa morate povezave zaščititi (spoje žic, spoje žic z vezjem in podobno), da se ne strgajo pri bolj grobem rokovanju.
Sočni nahrbtnik in torbica
Namesto predelave lahko »sončni« nahrbtnik oziroma torbice tudi kupite. Načelo delovanja je podobno. Sončni modul je boljše pritrjen na površini in hkrati tudi bolj zaščiten pred poškodbami, druga dva dela pa sta enaka. Električno vezje in baterija v samostojnem ohišju, ki ga lahko iz žepa vzamemo in napravo polnimo, ko ta ni v nahrbtniku.
Mobitelov nahrbtnik ni v prodaji. Sončni modul je relativno majhen, njegova nazivna moč je 0,72 W. V polnilcu, samostojni škatlici, je litij-ionska 1000 mAh baterija. Izhodna električna napetost je 5,8 V, izhodni tok pa med 200 in 350 mA.
Podjetje Voltaic nam je posodilo torbico za tablični računalnik, imajo pa tudi nahrbtnike različnih oblik in velikosti. Torbice oziroma nahrbtniki so izdelani iz recikliranih materialov ter imajo različno velike površine solarnih modulov. En solarni modul ima nazivno moč 2 W, nahrbtniki imajo po dva, torbica Spark pa štiri. Baterije v polnilcih so litij-ionske, kapacitete pa so različne glede na namembnost izdelka (za polnjenje katerih naprav je namenjen). Baterija v polnilcu torbice Spark ima kapaciteto 10,600 mAh, na polnilcu pa sta dva izhoda. Oba imata izhodno napetost 5 V, izhodni tok pa je 600 mA ali 2 A. Močnejši izhod je namenjen polnjenju tabličnih računalnikov. Zaradi dveh izhodov lahko polnimo dve napravi hkrati. Po podatkih proizvajalca se baterija napolni v desetih urah izpostavljenosti solarnega modula sončni svetlobi.
Drugi izdelki tega podjetja, nahrbtniki, torbice in zgolj solarni polnilnik, ki ga lahko obesimo na obstoječ nahrbtnik, imajo, kot smo omenili, po dva solarna modula ter baterijo kapacitete 3000 mAh. Izhodna napetost teh polnilcev je 5,5 V pri 600 mA. Kar je dovolj za večino naprav, izjema so tablični računalniki.
Moj mikro, Marec 2012 | Jan Kosmač
