Как зарядить ноутбук от солнечной батареи
На сегодняшний день зарядить ноутбук и нетбук можно следующими способами - с помощью розетки, от разъема 12 вольт автомобиля, использую повер банк для ноутбука и наконец обеспечив бесперебойную работу с помощью солнечной энергии. Первые два варианта мы сразу отбросим, так как нас интересую автономная зарядка в походных условиях, когда рядом нет розетки и других источников электроэнергии.
Несмотря на большую потребность рынок внешних аккумуляторов для ноутбука до сих пор очень мал, всего пару хороших и проверенных моделей. А вот солнечные зарядные эволюционируют и сегодня представлено с 10-15 моделей различной мощности. Однако сразу возникает вопрос - как выбрать батарею, подойдет ли она к моему ноутбуку и не испортится он от нее?
Солнечные батареи для ноутбуков и нетбуков стартуют от мощности 21 ватт и выше. Сразу отметим что 21 ватт годится только для нетбуков и очень слабых нетбуков у которых потребление тока в диапазоне 1-1.5 ампера . Далее идут модели 40-100 ватт. Вот они то и представляю наибольший интерес для Вас. Такие батареи представлены в нашем каталоге.
При выборе панели нужно учитывать некоторые моменты:
1) Наличие подходящего переходника и кабеля DC
2) Встроен ли в батарею контроллер
3) Подходит ли мощность для Вашего ноутбука.
2) Сегодня есть некоторые батареи например фирмы квазар, которым нужен дополнительно контроллер, однако в большинстве случаев современные солнечные панели оснащены встроенным блоком, который выступает в роли стабилизатора и преобразователя тока.
3) Выбор мощности на самом деле очень прост. Для начала посмотрите какие данные указаны на блоке питания ноутбука. Нас интересует значение OUTPUT. Например в случае с тестовым Lenovo - Output: 20V-3.25A. Умножаем вольты на амперы и получаем необходимую мощность - 65 ватт, именно такая мощность солнечной батареи нужна для зарядки. Часто на блоке питания уже указана мощность например 70W, 60W.
Подбирая себе батарею ее мощность должна быть либо равна, либо быть выше значения блока питания ноутбука. Самые оптимальные модели по мощности это Allpowers 80 Watt и Allpowers 100 Watt.
При покупке учитывайте еще один фактор - мощность, батарея отдает только при правильном расположении и при солнечной погоде. Поэтому желательно покупать панель с запасом мощности - если у вас ноутбук 60 ватт, то лучше выбрать солнечную зарядку 80 ватт.
А как быть в вечернее время или ночью?
Нужен повербанк для ноутбука (Vinsic Warrior P5) или портативная зарядная станция - например Allpowers 41600 mah или Allpowers 78000 mah. Эти генераторы также могут заряжать от солнечной энергии, а затем питать ваши ноутбуки в течении нескольких дней!.
* Комплектация и тип упаковки могут отличаться от представленных в обзоре.
Привет Geektimes! Данная статья является продолжением предыдущей части, про опыт установки 100-ваттной солнечной батареи на балконе. В первоначальном варианте к батарее был подключен DC-DC преобразователь, от которого можно заряжать различные домашние устройства. Следующим шагом было решено добавить возможность накопления энергии для использования в вечернее и ночное время.
Теория
Как говорилось в предыдущей части, несмотря на не оптимальные углы установки и малое количество панелей (2х50Вт), солнечная панель в принципе работает. Но дальше возникает вопрос что делать как эту энергию использовать.
1) Использовать энергию только по мере надобности, например для зарядки планшета. В плане КПД это самый плохой вариант — днем когда светло, все на работе, да и использовать 100-ваттную панель для зарядки телефона слишком избыточно — 95% светлого времени солнечная панель стоит неподключенной.
Опционально, можно просто подключить готовый USB power bank, например на 10000мАч. Работать будет, но решение во-первых, неинтересное в плане творчества, во-вторых, максимальная мощность для зарядки по USB около 10Вт, т.е. уже для 50-ваттной панели большая часть энергии будет пропадать впустую (хотя для пасмурной погоды сойдет). Ну и в-третьих, выбор подключаемых по USB устройств не так уж велик.
2) Отдавать энергию в электросеть (технология grid tie), чтобы она использовалась другими электроприборами. В принципе, это современный и наиболее используемый в частных домах вариант. Очень удобно, ничего не пропадает, все что сгенерировалось, отдается в сеть, количество требуемых компонентов минимально. Для моего балкона оно увы, не заработало — рекомендуемая мощность панелей для нормальной работы инвертора от 200Вт, а увеличивать число панелей еще в 2 раза уже не входило в бюджет. Да и экономического смысла большого не было — окна выходят на восток, и прямые солнечные лучи попадают на них только утром до 11-12 часов дня.
3) Накапливать энергию в аккумуляторе. Раз первые два способа не подошли, это единственное что остается делать.
— Возможность использования запасенной энергии в любое время.
— Возможность подключения к батарее более мощной нагрузки (например электродрель не заработает от солнечной панели, а от аккумулятора легко).
— Возможность использования разнообразных устройств, рассчитанных на 12В — светодиодные лампы, зарядки для ноутбука и пр.
— Опциональная возможность подключения инвертора на 220В, и как бонус, появление в доме резервного источника питания на случай отключения электричества.
Минус тоже очевиден: батареи в таких системах это самый недолговечный, весьма дорогой, да и экологически вредный компонент. Но последний минус мы наоборот обратим в плюс — батареи могут использоваться повторно (примерно то же, что по слухам, делает Маск в своих Tesla Powerwall).
Полезных для нас видов аккумуляторов мы выделим два:
— Свинцовые и их разновидности: гелевые, щелочные, автомобильные, от UPS и пр. Дешевы, пожаробезопасны, но на этом плюсы заканчиваются. Количество циклов невелико, масса и габариты неудобны. В то же время, это самый дешевый и простой вариант — и дешево, и просто, и «накосячить» тут невозможно. Цена контроллера заряда на eBay менее 1000р, аккумулятор можно купить в любом ближайшем магазине.
— Литиевые. Их много разных видов, и запутаться куда легче.
«Традиционные» литий-ионные: напряжение 3.7В, максимальное напряжение зарядки 4.2В, минимальное напряжение 3.0В. Не любят перезаряда (число циклов снижается кардинально), и гипотетически (при отсутствии защиты и нарушении режима эксплуатации) пожароопасны.
Литий-железо-фосфатные (LiFePO4): напряжение 3.2В, максимальное напряжение зарядки 3.65В, минимальное напряжение 2В. Пожаробезопасны, судя по тестам, даже при КЗ лишь воняют, но не горят.
Литий-титанатные (Li4Ti5O12): напряжение 2.4В, максимальное напряжение зарядки 2.85В, минимальное напряжение 1.8В. Пожаробезопасны, плюс имеют большое количество циклов (по разным источникам, от 7000 до 15000), что делает их практически «вечными». Минус в том, что напряжение минимально, да и купить их непросто.
Более подробно описание разных видом, с их плюсами и минусами, можно почитать здесь. Очевидно, что каждому типу аккумуляторов нужен свой режим заряда, и в общем случае зарядные устройства несовместимы с разными типами ячеек, если в настройках нет возможности выбора. Попытка зарядить LiFePO4 обычным зарядником «для лития» до напряжения 4.2В просто испортит батарею.
В итоге, из всего разнообразия, было решено остановиться на самом простом и проверенном варианте: литий-ионных батареях форм-фактора 18650.
— Это самый популярный форм-фактор, такие батареи используются в ноутбуках, шуруповертах, powerbank-ах и пр.
— Такие батареи легко достать, например из б/у ноутбучных батарей, в которых обычно выходит из строя только несколько ячеек, а остальные вполне работоспособны.
— Как следствие предыдущего пункта, повторно используя батареи, мы не только не вредим экологии, а наоборот, даем элементам вторую жизнь.
Здесь можно подробно посмотреть на тестирование таких батарей:
Извлечение и тестирование ячеек из батареи ноутбукаЭлементы 18650 несложно купить и новые, а при покупке большими партиями цена батарейки может составлять меньше доллара за штуку. Это позволяет энтузиастам создавать системы типа таких:
Или даже таких (фото с youtube):
Кстати, если кому интересно посмотреть на более-менее профессиональный подход к сборке батарей, делается это так:
В качестве нагрузки планируется во-первых, зарядка всевозможных девайсов, во-вторых, использование 12-вольтовой LED-лампы в качестве вечернего освещения. Дальше будет видно, в зависимости от того сколько энергии удастся собирать.
Практика
Для сборки системы нам потребуется ряд компонентов. Все довольно-таки дешевое, космических цен здесь нет.
1. Контроллер заряда
Контроллер является логическим центром всей системы, он берет энергию от солнечных батарей и заряжает ею аккумуляторы, также включает и отключает нагрузку, если батареи слишком разрядились. Цена вопроса от 15$ за дешевый контроллер как на фото, этого вполне достаточно. Главное чтобы в контроллере была возможность настраивать напряжение батареи, т.к. напряжение литиевой батареи отличается от свинцовой.
2. Аккумуляторы 18650
У меня не стоял вопрос как максимально сэкономить, поэтому я просто заказал 6 штук на eBay.
По идее, если поспрашивать в сервис-центрах, то старые ноутбучные батареи можно найти практически даром, единственное что для их тестирования понадобится измеритель емкости, цена вопроса около 4$:
Уже заказав аккумуляторы, я понял что проще было-таки купить батарею от ноутбука: ячейки там уже с припаянными выводами, присоединить их было бы проще, да и цена была бы чуть ниже. Видео как аккуратно разобрать батарею, можно посмотреть здесь:
А так, пришлось купить еще держатели для аккумуляторов, впрочем стоят они недорого. Как вариант, можно купить аккумуляторы с уже припаянными пластинами, стоят они чуть дороже.
Кстати, если кто-то решит брать аккумуляторы 18650 на eBay, стоит иметь в виду, что их реальная емкость 2000-3500мАч. Батарей емкостью 9900мАч и выше, не бывает, то что продается на ебее с такой надписью — китайский фейк.
Реальная емкость таких батарей видна на скриншоте с видео от одного из покупателей:
Такую батарею стоило бы взять, только если расчитывать открыть диспут и получить возврат денег от продавца (жуликов надо наказывать). Только месяц ожидания того не стоит, да и батарея с емкостью 500мАч годится только для мусорного ведра.
Чтобы ячейки в батарее заряжались корректно, нужна плата BMS — battery management system. Плата обеспечивает равномерный заряд ячеек, а также отключает заряд/разряд при выходе напряжения за границы допустимых.
Искать проще на eBay по словам 18650 Protection Balance Board.
Примечание: как показало тестирование, данная плата не совместима с контроллером заряда, т.к. в контроллере заряда уже есть задаваемые пороги отключения. Нужна простая плата с балансиром «LiPo Balance Board», все остальное контроллер заряда берет на себя. Подробнее описано в статье про тестирование контроллера.
На схеме условно показаны 3 аккумулятора, в реальности их можно параллелить, и вид батареи может быть примерно такой (фото с сайта продавца):
Кстати, о количестве аккумуляторов в батарее. Их в принципе, много не бывает. Во-первых, даже небольшой недозаряд значительно увеличивает продолжительность жизни батареи — если снизить максимальное напряжение заряда с 4.2 до 4.1В, количество циклов возрастет вдвое, а емкость уменьшится лишь на 10%. Во-вторых, если параллелить ячейки, то зарядные токи также уменьшаются, что уменьшает нагрев и увеличивает продолжительность жизни батареи. Так что по возможности, 12 аккумуляторов лучше чем 9, а 9 лучше чем 6, и так далее, верхний предел ограничен лишь ценой и здравым смыслом.
Не является обязательным, но вполне удобным является прибор для контроля напряжения ячеек, цена вопроса так же около 5$. Он же может работать как балансир ячеек.
Теперь соберем это в кучу, и как говорится, со всем этим попытаемся взлететь. Статья и так получилась большой, так что продолжение в следующей части.
Аналогичный эксперимент от других пользователей можно посмотреть например здесь:
1. Сколько энергии нужно?
Для этого обратимся к производителю смартфона (читай «сходим в Интернет») за характеристиками аккумулятора. Допустим, у нас iPhone 4S. Зная ёмкость аккумулятора (1420мАч) и его напряжение (3,7В) легко узнаем необходимое для работы количество энергии: 5,25Вт-часа. При этом при заряде используется «вхолостую» порядка 20% от передаваемой энергии. Значит, для полной зарядки гаджета нам необходимо 6,3 ватта чистыми.
2. Как заряжать смартфон – напрямую или через powerbank?
Заряжая напрямую от солнечной батареи можно, однако не всегда удобно. Нужно, чтобы телефон был постоянно подключён к панели, а это вызывает определённый дискомфорт в виде проводов (за которыми тоже нужно следить). Более простой способ – это зарядка внешнего аккумулятора, лежащего в удобном месте в рюкзаке (как вариант – чехла-аккумулятора) с последующей передачей энергии смартфону. Возможно, на привале. Возможно, ночью.
Однако пауэрбанк также имеет свой КПД и для полноценной зарядки аккумулятора смартфона через него нужно будет добавить порядка 50% от первоначальной требуемой мощности. Итого, получаем необходимые нам 7,8Вт.
И всё-таки наш выбор – зарядка пауэрбанка, как наиболее удобная, не сковывающая движений туриста.
3. Какая солнечная панель необходима?
Найти солнечную панель с выходным напряжением 5В для зарядки смартфона или внешнего аккумулятора сейчас не проблема. Для полноценной и правильной зарядки необходимо правильно выбрать (рассчитать) мощность.
Пример. Солнечная панель с выходным напряжением 5В и током 360мА (мощность 1,8Вт) имеет размеры 20х20см (площадь солнечных ячеек – 0,036 квадратных метра). В средней полосе России за сутки летом на 1 квадратный метр приходит примерно 3,78кВт солнечного излучения (при условии, что панель будет находиться под углом 70-80 градусов относительно перпендикуляра к земле, имитирующем ношение на рюкзаке или в установленном положении на привале). При КПД ячейки в среднем в 12%, наша панель сможет за сутки выработать около… 16 ватт-часов электроэнергии. ЗА СУТКИ. Для того, чтобы зарядить наш аккумулятор за три-четыре часа нахождения солнечной панели на солнце, нам понадобилось бы как минимум две подобные панели.
Вывод
Лучше не поскупиться и купить солнечную зарядку (солнечная панель и внешний аккумулятор) мощностью 10-20Вт. Аккумулятор лучше иметь «отстёгиваемый», не прикреплённый к солнечной панели физически. Это нужно для того, чтобы можно было хранить его отдельно, так как при нагревании пауэрбанка его характеристики ухудшаются, а от чрезмерного перегрева он может взорваться.
Приятных походов и хороших фотографий!
УПД: Коллеги, благодарю Вас за комментарии, делающие публикацию более стройной, чёткой и полезной. Буду стараться оперативно отвечать или поправлять информацию, в которой найдены неточности.
УПД2: а вот и выпуск подкаста Солар-Ньюс про iPhone Х с солнечной батареей:
Технически организовать солнечную подзарядку для необходимого устройства не так то и просто как кажется на первый взгляд. Что бы все работало и заряжалось отлично, необходимо подобрать солнечную батарею с правильным вольтажом. Ноутбуку, например необходимо лишь 9 В, в то время как большинство солнечных батарей выдают 18 В, либо меньше или больше, чем необходимо.
Автономное устройство подзарядки вместо привычной розетки
Для работы компьютерной техники не предусматривается вариантов подзарядки, кроме тех, что оптимально подобраны на заводе изготовителе при ее разработке, то есть подзарядка от сети.
Чтобы можно было спокойно заряжать любое из желаемых устройств от солнечной батареи напрямую, необходимо таким образом подобрать солнечную батарею, чтобы ее напряжение лишь слегка превышало напряжение вашего устройства.
Пример: если сетевой адаптер ноутбука выдает 20 В, то приобретая батарею выбирайте так, чтобы ее напряжение было 20- 22 В. Не больше, потому, что большее напряжение может вывести компьютер из строя. Поэтому устройство подзарядки на солнечных батареях для ноутбука, будьте внимательны.
Зарядка при помощи преобразователя
Данный вариант не опасен для всех ваших устройств, только нужно правильно подобрать промежуточный преобразователь с переключателем или отдельный, с необходимым для каждого по отдельности выходным напряжением. Но и тут не все так просто. Обычные солнечные батареи, выдают напряжение от 12-ти до 24 В, поэтому, придется выбирать преобразователь именно для этого диапазона входящего напряжения.
Так же выбирая солнечные батареи для ноутбука или любого другого вашего гаджета, обратите внимание, чтобы в комплект с преобразователем напряжения, входил набор специальных проводов и c USB разъемом в том числе.
Зарядка с помощью аккумуляторного накопителя
Давайте рассмотрим еще один, более надежный вариант зарядки. Тут для зарядки необходимо установить аккумуляторную батарею, которая и будет аккумулировать энергию солнца, а так же стабилизировать ее, выпрямлять и потом уже отдавать ноутбуку. В аккумуляторном накопителе уже имеется встроенный стабилизатор.
На сегодняшний день производителями предлагается различные варианты аккумуляторных накопителей. Они могут отличаться весом, выдаваемым напряжением, размером. А в качестве накопителя обычно используются литиевые элементы.
Солнечными батареями с аккумуляторными накопителями можно пользоваться и в облачную погоду, а не только в солнечную, как в случае с остальными вариантами.
Многофункциональное устройство подзарядки
Вы можете подобрать солнечную батарею мультифункциональную, в комплекте с которой идут различные переходники для подсоединяемых устройств и можно регулировать показатели необходимого напряжения от 3-х до 24-х Вольт. Так же можно выбрать, чтобы батарея была оснащена еще и аккумулятором, что дополнительно позволит заряжаться от нее без солнечного света.
Такое универсальное приспособление может использоваться не только для подзарядки компьютерной техники, но и практически любой другой электроники, например, можно подключить mp3, GPS-навигатор, интернет планшет, мобильный телефон, цифровую камеру, DVD плеер, игровую консоль и любые другие гаджеты.
Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.
При работе с таким многофункциональным средством накопления энергии, нужно быть предельно бдительными, чтобы случайно не включить на подзарядку менее мощное устройство после более мощного, забыв при этом переключить на соответствующий регулятор мощности. Это может испортить его.
Подводим итог
Сейчас в продаже имеется огромный выбор, вы можете выбрать солнечные батареи: для ноутбуков, карманных компьютеров, коммуникаторов, фотоаппаратов, видеокамер, эхолот, раций, сотовых и спутниковых телефонов, mp3, DVD плееров, GPS навигаторов.
Например, есть совсем маленькие системы автономного питания от солнца, для мобильных телефонов, камер, mp3 и других небольших устройств, которые можно носить в качестве брелока для ключей. В них обычно, как дополнение встроен еще и компактный фонарик. С ними в комплекте так же обычно идет стандартный набор переходников для различных устройств.
Так же есть устройства, совмещающие в себе возможность заряжаться от сети или автомобильного прикуривателя и возможность подзарядки от солнечных лучей.
Солнечные батареи для ноутбуков, других устройств или многофункциональные, помогут без проблем подзарядить то, что вам необходимо, когда это вам будет нужно, то есть, например в самых длительных и сложных путешествиях. В любых условиях вы не будете зависеть от наличия в сети электричества. И вы всегда останетесь на связи, а ваша работа и общение не будет простаивать долгие часы дороги.
Этот рынок активно развивается и если раньше предлагались огромные панели для энергообеспечения домов, то сейчас уже полно миниатюрных устройств на все случаи жизни.
Так что если у вас часто возникает потребность в подзарядке того или иного устройства там, где обычную электро-розетку найти не просто, вам эти приспособления просто необходимы!
Читайте также: