Cargador de baterías solares: dispositivo y principio de funcionamiento de la carga solar

Cada vez más amantes de las actividades al aire libre prefieren pasar sus vacaciones y fines de semana cerca de la naturaleza virgen. Pero al hombre moderno le resulta difícil renunciar a las comodidades de la civilización: ¿quién de nosotros no lleva un teléfono móvil, un portátil o una cámara de viaje?

Pero si en su equipaje hay un cargador solar, el problema de alimentar los dispositivos estará resuelto. Solo queda entender cómo elegir correctamente el aparato. El artículo que presentamos le será de gran ayuda para aclarar todas las dudas.

¿Qué es un cargador solar?

Estos cargadores son capaces de convertir la energía solar en corriente eléctrica continua. Pueden funcionar con diversos modelos de navegadores, reproductores, portátiles, teléfonos, cámaras y otros dispositivos portátiles.

Pero el tiempo de carga depende directamente de la potencia del propio dispositivo y del tipo de aparato descargado, por lo que para elegir un equipo realmente práctico y universal, conviene conocer sus características.

Características constructivas del aparato

El dispositivo en sí consta de un panel de cristal, un controlador de nivel de carga/descarga y un convertidor de energía solar en eléctrica.

Algunos modelos también cuentan con una batería intermedia de varias celdas de litio, que permite al dispositivo no solo convertir, sino también almacenar energía para suministrar carga incluso durante la noche.

Hace solo un par de años, los cargadores solares eran dispositivos bastante caros, pero hoy en día son un producto masivo a un precio asequible.

Ventajas de los cargadores solares:

• Universales – adaptados a diversos dispositivos (en el cuerpo se incluyen conectores USB, y la mayoría de los modelos vienen adicionalmente equipados con adaptadores especiales para diferentes tipos de equipos electrónicos).
• Ocupan poco espacio en el equipaje de viaje.
• Hay una amplia variedad de formas, colores, tamaños y potencias para diferentes necesidades y gustos estéticos.

Pero el mayor inconveniente de todos los cargadores solares es el largo tiempo que necesitan para acumular «energía». Además, hay que entender que, si prácticamente cualquier modelo puede manejar la alimentación de un teléfono móvil o una cámara, un «consumidor» activo de energía como un portátil ya requerirá una potencia considerable de la batería solar y un acumulador de gran capacidad.

Principio de funcionamiento del dispositivo

Los cargadores portátiles con paneles solares son sistemas autónomos que pueden procesar energía tanto de los rayos solares como de la red eléctrica, lámparas de luz diurna o una computadora. Además, muchos modelos no requieren sol intenso – acumulan carga incluso en días nublados, aunque la eficiencia, por supuesto, disminuye (del 20 al 70%).

Si compra un dispositivo con la posibilidad de conectarse a la red eléctrica, puede ahorrar mucho tiempo en la acumulación de carga durante el tiempo nublado.

El dispositivo funciona así: los cristales en el panel absorben la energía solar, el convertidor la «transforma» en corriente eléctrica que llega a la fuente de alimentación. Cuando se conecta un teléfono móvil u otro dispositivo a esa fuente mediante un cable, la energía acumulada fluye gradualmente hacia el dispositivo descargado.

Tipos de cargadores solares

En cuanto a la apariencia, los fabricantes se han esforzado no solo en diversificar la gama de colores y la forma de los dispositivos, sino también en hacer el aparato lo más cómodo posible para su uso en diferentes situaciones. Veamos las opciones más populares.

Monobloque – un dispositivo compacto formado por un panel y un acumulador, encerrados en una carcasa sólida de metal o plástico. Este aparato «salvará» un teléfono descargado en la playa o en un picnic y no ocupará mucho espacio en una bolsa normal.

Los monobloques son prácticos para la vida diaria – no ocupan mucho espacio y pueden cargarse no solo con el sol, sino también mientras se usan en un portátil o computadora.

Panel flexible – un panel delgado que se pliega o despliega con fotoceldas. Ocupa poco espacio en el equipaje y pesa mucho menos que su competidor rígido encerrado en una carcasa. Pero, a pesar de su considerable área de cobertura, las placas flexibles acumulan la carga solar casi el doble de lento que los paneles monolíticos.

Además, la mayoría de los paneles funcionan solo con la luz solar directa, sin almacenar energía para después, pues carecen de batería integrada. Sin embargo, siempre se puede complementar el cargador con un acumulador externo de la potencia requerida.

Por lo tanto, los paneles flexibles – son una buena opción para solucionar la recarga de dispositivos de baja potencia durante el ocio «estacionario» – en la casa de campo, la pesca, con tienda de campaña. Pero para una caminata, es mejor buscar otra alternativa.

Durante el movimiento, el panel flexible se puede plegar de forma compacta y colocar en el maletero o fijar en el techo del automóvil, y en el descanso, simplemente extenderlo bajo los rayos del sol.

Carga incorporada – el dispositivo consta de paneles solares que se fijan al exterior de bolsos o mochilas de viaje. Permiten recargar aparatos directamente durante el trayecto o acumular carga en la batería integrada.

Además, este accesorio se puede usar para su propósito original – transportar cualquier objeto o la misma electrónica, lo cual es muy conveniente para quienes practican senderismo o trabajan al aire libre.

Aunque las «mochilas energéticas» se ven atractivas y elegantes, con el mismo éxito se puede fijar temporalmente en el bolso cualquier otro tipo de cargador (muchos modelos incluso cuentan con mosquetones especiales) y no preocuparse por la integridad del dispositivo durante la lluvia o la limpieza.

Plegables – pueden ser desde varios paneles flexibles apilados de forma compacta, hasta una variante de dos monobloques en un cuerpo rígido con forma de libro que se abre.

El objetivo principal de este dispositivo es minimizar la «ocupación» del área útil en el volumen de su equipaje y aumentar la eficiencia gracias a una mayor cantidad de fotocélulas. Un bono agradable: la mayoría de los modelos incluyen fijaciones para mochila o parabrisas de automóvil.

El tamaño del «plegable» se puede elegir según sus necesidades: para cargar un móvil, basta con un dispositivo del tamaño del propio teléfono, mientras que para portátiles y tabletas, el panel incluso plegado no será menor que una hoja A5.

Pero independientemente del diseño, todos los cargadores solares funcionan bajo el mismo principio, por lo que analizaremos los matices técnicos importantes que ayudarán en la compra del dispositivo.

¿Cómo elegir la opción adecuada?

Para empezar, conviene determinar la cantidad y los tipos de dispositivos que planea cargar con el cargador solar. De estos parámetros dependen la potencia del dispositivo y el tipo de puerto de salida.

Si el dispositivo cuenta con varios puertos USB, se pueden conectar y cargar varios aparatos simultáneamente, siempre que la potencia de la batería lo permita.

Las características de los diferentes dispositivos se pueden consultar en el manual de instrucciones, y en algunos aparatos el voltaje de funcionamiento también se indica en el cargador que viene incluido, por lo que orientarse no será difícil. En caso extremo, siempre se puede comprar el adaptador necesario.

Parámetros principales y complementos útiles

El tiempo que necesitará el dispositivo para cargar diferentes aparatos depende de la característica de la corriente de carga. Este indicador se mide en amperios y se indica en los puertos del aparato.

Valores:

• 1 amperio – está destinado para teléfonos móviles, cigarrillos electrónicos, relojes, reproductores.
• 2 amperios – es adecuado para tabletas, teléfonos inteligentes, cámaras digitales y videocámaras.
• 2,5-3 amperios – se encargará de cargar netbooks y portátiles.

También es importante conocer el voltaje de salida, ya que los aparatos que se cargan pueden superar en potencia las capacidades de la carga solar. Así, para la mayoría de teléfonos y tabletas sencillas se necesita una salida de 5 voltios, para cámaras digitales y dispositivos de juego – 9, y para portátiles y neveras de automóvil – 12-24.

Pero la característica principal del cargador es la potencia del panel solar. El tiempo de carga de la batería depende directamente de este indicador. Y aquí todo se reduce a las características de los paneles captadores de luz.

Por ejemplo, en elementos con potencia de 5 W (opción estándar económica) habrá una corriente de 900 mAh, y en los de 10 W – 1500 mAh. Es decir, para cargar un teléfono con un cargador solar de 5 W se necesitarán 2-3 horas, mientras que un panel de 10 W lo hará en una hora y media.

Para dispositivos potentes como tabletas de juegos y portátiles, es mejor comprar modelos plegables de varios paneles que generan carga rápidamente.

Además, los dispositivos con paneles cuya potencia no supera los 2 W se utilizan solo para acumular la carga de la batería interna. Y para cargar directamente los aparatos con luz solar, se necesitan paneles con potencia de 3 W o más.

Otros parámetros importantes:

1. Presencia de batería – si el dispositivo no cuenta con acumulador, solo podrá funcionar mientras se encuentre en un lugar iluminado. Los aparatos con batería pueden proporcionar carga en cualquier momento del día, así como cargarse desde otras fuentes – puerto USB de un portátil o toma de corriente conectada a 220V.
2. Tipo de células fotovoltaicas – se considera que los monocristalinos absorben los rayos solares de manera más eficiente (su eficiencia está entre el 13-18%). En los policristalinos este indicador es menor – alrededor del 10-12%. Se pueden distinguir incluso a simple vista: los paneles policristalinos tienen un tono azul oscuro, mientras que sus competidores son negros.
3. Interfaz – los cargadores solares universales están equipados con USB informativos, donde se puede seleccionar la opción adecuada según el tipo de dispositivo descargado. Algunos dispositivos también cuentan con un indicador de intensidad de los rayos solares, que ayudarán a determinar la ubicación óptima para una carga rápida.
4. Protección – de antemano, todos los dispositivos cuentan con un sistema de seguridad que permite su uso en exteriores. Pero para los amantes de las aventuras extremas, vale la pena buscar un dispositivo con protección reforzada contra la lluvia, el polvo, la suciedad, los golpes y otros imprevistos.

Las funciones adicionales suelen presentarse como la función de «linterna» o «lámpara». Esto puede ser útil no solo para los amantes del aire libre, sino también para los automovilistas: al cambiar una rueda o reparar en una carretera nocturna, la luz brillante se convierte en una ayuda indispensable.

Entre otros beneficios, los fabricantes pueden ofrecer un concentrador USB o un punto de acceso Wi-Fi. Pero, por supuesto, cualquier adición aumenta significativamente el costo final del producto. Si realmente los necesita, decide usted.

En cuanto a la frecuencia de compras, los siguientes modelos son los más populares:

Recomendaciones generales para el uso del cargador

Los dispositivos con batería incorporada deben cargarse completamente antes del primer uso, no al sol, sino desde la red eléctrica. Luego, conecte algún aparato al cargador para que reciba energía y descargue el acumulador.

Después de eso, se puede colocar el panel bajo los rayos y compensar la carga perdida. Para los modelos que funcionan directamente con el sol, esta regla no aplica: se pueden colocar inmediatamente en áreas iluminadas y conectar los dispositivos.

La mayoría de los cargadores solares están diseñados para funcionar en un rango de temperatura de -20 a +45 grados, pero también existen modelos especiales que funcionan en condiciones climáticas extremas, solo que se fabrican bajo pedido.

Para maximizar la eficiencia del cargador solar, recomendamos lo siguiente:

1. Coloque el aparato de modo que los rayos incidan en el panel en ángulo recto. Incluso si el sol no está en el cenit, se puede dar al cargador la posición correcta levantándolo en un ángulo de 40 grados con algún soporte. Así podrá recolectar entre un 20 y un 30 % más de carga que si coloca horizontalmente el panel en un lugar iluminado.
2. Use el dispositivo junto con un acumulador, no solo en los descansos, sino también durante un viaje en coche o una caminata. Este tándem podrá recolectar energía para 2 o 3 cargas del teléfono incluso en tiempo nublado sin luz solar directa.
3. Tenga en cuenta que, en la mayoría de los dispositivos plegables, los paneles están conectados en serie, por lo que es importante que todos los elementos estén uniformemente iluminados. Por ejemplo, incluso si la sombra cubre solo la mitad del primero de los cuatro paneles, la potencia de la batería se reducirá a la mitad.
4. Para que las baterías de gran capacidad alcancen los parámetros declarados, se recomienda «acondicionarlas»: descargarlas por completo y luego cargarlas al 100%. Y así 3 o 4 veces.
5. Durante una pausa prolongada en el uso (un mes o más), guarde el cargador a temperatura ambiente. Si se trata de un dispositivo con batería incorporada, debe cargarlo previamente al 50-70 %.

Y un último consejo: incluso si el cargador funciona peor o ha dejado de funcionar por completo, no lo desmonte usted mismo para no dañar los elementos del sistema y la propia carcasa. Un dispositivo desmontado pierde automáticamente la garantía, por lo que es mejor acudir a un centro de servicio autorizado o al proveedor.

¿Cómo hacer un cargador casero?

Aunque los cargadores modernos ya no son dispositivos de gama alta y son bastante asequibles para el consumidor medio, si se desea ahorrar, siempre es posible fabricar uno mismo dicho dispositivo.

Ejemplo de un dispositivo casero en una carcasa rígida de lata metálica, equipado con un conector USB y un convertidor de energía para cargar dispositivos de baja potencia.

 Para hacer un cargador solar simple, es necesario adquirir varios elementos básicos:

• panel policristalino o monocristalino;
• soporte para baterías;
• diodo Schottky de bloqueo;
• toma para el conector;
• controlador de carga (aunque, si el cargador va a generar 0,5-5 V, se puede usar en lugar del controlador un convertidor elevador a 5 V más económico).

En cuanto al panel en sí, aquí es necesario hacer un pequeño cálculo de la cantidad de elementos, según las potencias del dispositivo que se planea cargar.

Por ejemplo, si la corriente de carga para la batería es aproximadamente el 10% de su capacidad, entonces para cargar 20 000 mAh se necesita una corriente de 2 A, y para alimentar el dispositivo se necesitarán unas 14 horas. Si se duplica la corriente a 4 A, el tiempo de carga se reducirá a 7 horas.

Sustituir el controlador por un convertidor permitirá montar el cargador incluso con una batería de baja potencia de una farola solar de jardín – de todos modos, a la salida se obtendrán los 5 V requeridos (aunque la carga será lenta).

Dependiendo de los parámetros de corriente para la futura carga (2 o 4A), se seleccionan también los elementos cristalinos. Generalmente, una pieza produce alrededor de 0,5V, es decir, para obtener al menos 5V se necesitarán de 10 a 12 elementos.

Luego hay que soldarlos en serie. Si se usa un panel de linterna, incluso uno estándar de 70*70 cm puede generar de 2,5 a 4,5V, por lo que es mejor verificar con un voltímetro.

La etapa final – es encerrar el cargador casero en cualquier marco adecuado (incluso puede servir una lata de caramelos) y equiparlo con un conector USB. Luego, al conector hay que soldar un diodo de bloqueo, así como los cables desde el panel solar hasta el convertidor y el soporte según el esquema que se muestra a continuación.

El diodo Schottky es necesario para que, al encender el dispositivo, las baterías no se descarguen a través del panel solar. Se puede adquirir, al igual que otros componentes, en mercados de radio o en internet.

Solo queda probar el funcionamiento del dispositivo al sol con cualquier dispositivo descargado. Si todo está bien, se pueden usar los adaptadores correspondientes y cargar varios aparatos.

Instrucciones fotográficas para aficionados al bricolaje

Es fácil ensamblar un cargador compacto con puerto USB para alimentar el teléfono con sus propias manos. Todos los componentes están disponibles en el mercado, y como último recurso se pueden pedir. Un cargador casero costará decenas de veces menos que un producto de fábrica, especialmente si este último está muy publicitado.

Durante la adquisición de componentes para el ensamblaje del dispositivo, debe tenerse en cuenta que la batería solar debe comprarse con un voltaje de 5V o más. Ya se ha hablado sobre el voltaje de la batería, que es de 3,7 V. Sin embargo, no se mencionó un detalle importante: en el marcado o en la documentación técnica de la batería debe indicarse “PCB protection”. Esto significa que está protegida contra descarga profunda y sobrecarga.

También se necesitarán dos conectores de 2,5 mm: uno con fijación al panel, el segundo con cable. También se necesitará un circuito elevador para USB para suministro de corriente continua.

¿Tiene usted todo lo necesario? Proceda al montaje.

Además, hay que soldar el diodo. Se conecta por un lado con un cable a la batería, y por el otro – a la pata central del conector. Es preferible hacer las uniones soldadas lo más cerca posible del diodo, y todos los nodos deben protegerse con tubos termorretráctiles o al menos con gotas de pegamento.

Las reglas para la selección de paneles solares para equipar una casa particular o una casa de campo las presenta el siguiente artículo, dedicado a este interesante tema.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Para obtener una representación visual de los cargadores solares y los principios de su funcionamiento, le sugerimos ver nuestra selección de videos:

Consejos prácticos y sugerencias sobre cómo elegir un cargador para diferentes dispositivos. Puede mirar dentro y estudiar el diagrama del monobloque junto con el autor de este video:

Cómo ensamblar un cargador que funcione con rayos solares por sí mismo:

Gracias al progreso técnico y a las mentes brillantes de los inventores que hicieron accesible la energía solar para los usuarios comunes. Gracias a estos cargadores, no tiene que preocuparse de que durante sus vacaciones, en el momento necesario, se quede sin comunicación con la civilización.

Bueno, y si surgen dificultades con la selección del dispositivo, siempre puede consultar a profesionales que entienden de electricidad.

Cuéntenos cómo usó el cargador solar en condiciones de campamento, en un picnic o en la carretera. Por favor, escriba comentarios en el bloque que se encuentra a continuación. Haga preguntas, comparta impresiones e información útil sobre el tema, publique fotos.