Chargeur solaire : structure et principe de fonctionnement de la charge solaire

De plus en plus d'amateurs de plain air préfèrent passer leurs vacances et leurs week-ends au plus près de la nature sauvage. Mais l'homme moderne a du mal à renoncer aux bienfaits de la civilisation – qui d'entre nous n'emporte pas en voyage un téléphone portable, un ordinateur portable ou un appareil photo ?

Mais si vous avez dans vos bagages un chargeur solaire, le problème d'alimentation des appareils sera résolu. Il ne reste plus qu'à comprendre comment bien choisir l'appareil. L'article que nous vous présentons vous apportera une aide efficace pour éclaircir toutes ces questions.

Qu'est-ce qu'un chargeur solaire ?

Ces chargeurs sont capables de convertir l'énergie solaire en courant électrique continu. Ils peuvent fonctionner avec différents modèles de navigateurs, lecteurs, ordinateurs portables, téléphones, appareils photo et autres appareils portables.

Mais le temps de charge dépend directement de la puissance de l'appareil lui-même et du type d'appareil déchargé. Pour choisir un appareil vraiment pratique et universel, il convient de comprendre ses caractéristiques.

Caractéristiques de conception de l’appareil

L'appareil lui-même est composé d'un panneau cristallin, d'un contrôleur de niveau de charge/décharge et d'un convertisseur d'énergie solaire en énergie électrique.

Certains modèles sont également équipés d'une batterie tampon constituée de plusieurs éléments lithium, qui permet à l'appareil non seulement de convertir mais aussi d'accumuler de l'énergie, afin de restituer la charge même pendant les heures sombres de la journée.

Il y a seulement quelques années, les chargeurs solaires étaient des appareils assez coûteux, mais aujourd'hui, ce sont des produits de masse à prix abordable.

Avantages des chargeurs solaires :

• Ils sont universels – adaptés à différents appareils (des ports USB sont prévus sur le boîtier, et la plupart des modèles sont en outre équipés d'adaptateurs spéciaux pour divers types d'équipements électriques).
• Ils prennent peu de place dans les bagages de voyage.
• Il existe un large choix de formes, couleurs, tailles et puissances pour répondre à différents besoins et goûts esthétiques.

Quant au défaut le plus important de tous les chargeurs solaires, c'est le long temps nécessaire pour accumuler de la « puissance ». De plus, il faut comprendre que si presque tous les modèles peuvent alimenter un téléphone mobile ou un appareil photo, un « consommateur » d'énergie actif comme un ordinateur portable nécessitera déjà une puissance solaire et une batterie de grande capacité.

Principe de fonctionnement de l'appareil

Les chargeurs portables à énergie solaire sont des systèmes autonomes qui peuvent convertir l'énergie aussi bien des rayons du soleil que du réseau électrique, des lampes fluorescentes ou d'un ordinateur. De plus, de nombreux modèles n'ont pas besoin d'un soleil intense – ils accumulent la charge même par temps nuageux, bien que le rendement diminue bien sûr (de 20 à 70 %).

Si vous achetez un appareil avec la possibilité de se connecter au réseau électrique, vous pouvez gagner beaucoup de temps pour accumuler la charge par temps nuageux.

Le fonctionnement de l'appareil est le suivant : les cristaux sur le panneau absorbent l'énergie solaire, le convertisseur la « transforme » en courant électrique qui alimente la source de stockage. Lorsqu'un téléphone mobile ou un autre appareil est connecté à cette source à l'aide d'un câble, l'énergie accumulée se transfère progressivement vers l'appareil déchargé.

Types de chargeurs solaires

En ce qui concerne l'apparence, les fabricants ont cherché non seulement à diversifier les couleurs et les formes des appareils, mais aussi à rendre l'appareil aussi pratique que possible pour une utilisation dans diverses situations. Examinons les options les plus populaires.

Monobloc – un appareil compact composé d'un panneau et d'un accumulateur enfermés dans un boîtier rigide en métal ou en plastique. Un tel appareil « sauvera » un téléphone déchargé à la plage ou lors d'un pique-nique et ne prendra pas beaucoup de place dans un sac ordinaire.

Les monoblocs sont pratiques pour la vie quotidienne – ils ne prennent pas beaucoup de place et peuvent se charger non seulement au soleil, mais aussi pendant une utilisation sur ordinateur portable ou ordinateur.

Panneau flexible – un panneau fin pliable ou dépliable doté de cellules photovoltaïques. Il prend peu de place dans les bagages et pèse beaucoup moins que son concurrent solide, enfermé dans un boîtier. Mais, malgré une superficie de couverture respectable, les panneaux flexibles accumulent la charge solaire presque deux fois plus lentement que les monoblocs.

De plus, la plupart des panneaux fonctionnent uniquement à la lumière directe du soleil, sans accumuler d'énergie pour plus tard – ils ne disposent pas de batterie intégrée. Cependant, vous pouvez toujours compléter votre chargeur avec un accumulateur externe de la puissance nécessaire.

Ainsi, les panneaux flexibles – sont une bonne option pour recharger les appareils de faible puissance lors de vacances «statiques» – à la datcha, à la pêche, sous une tente. En revanche, pour une randonnée à pied, il vaut mieux chercher une autre option.

Pendant le déplacement, vous pouvez plier le panneau flexible de manière compacte et le placer dans le coffre ou le fixer sur le toit de la voiture, et lors d'une pause – simplement l'étaler sous les rayons du soleil.

Chargeur intégré – l'appareil est composé de panneaux solaires qui sont fixés à l'extérieur des sacs ou des sacs à dos de voyage. Ils permettent de recharger les appareils directement en chemin ou d'accumuler la charge dans la batterie intégrée.

De plus, vous pouvez utiliser cet accessoire à sa fonction première – pour transporter des objets ou de l'électronique, ce qui est très pratique pour ceux qui pratiquent la randonnée ou travaillent en plein air.

Bien que les «sacs à dos énergétiques» aient l'air attrayants et élégants, vous pouvez tout aussi bien fixer temporairement sur votre sac un autre type de chargeur (de nombreux modèles sont même équipés de mousquetons spéciaux) et ne pas vous soucier de l'intégrité de l'appareil sous la pluie ou lors du nettoyage.

Pliables – il peut s'agir soit de plusieurs panneaux flexibles empilés de manière compacte, soit d'une variante de deux monoblocs enfermés dans un boîtier rigide en forme de livre qui s'ouvre.

Le but principal d'un tel appareil est de minimiser l'«emprise» de la surface utile dans votre bagage et d'augmenter le rendement grâce à un plus grand nombre de cellules photovoltaïques. Un bonus agréable : la plupart des modèles sont fournis avec des fixations pour sac à dos ou pour vitre de voiture.

Vous pouvez choisir la taille du «pliables» en fonction de vos besoins : pour recharger un téléphone portable, un appareil de la taille du téléphone suffit, mais pour les ordinateurs portables et les tablettes, le panneau, même plié, ne sera pas plus petit qu'une feuille A5.

Mais quel que soit le design, tous les chargeurs solaires fonctionnent sur le même principe, nous allons donc examiner les nuances techniques importantes qui vous aideront lors de l'achat de l'appareil.

Comment choisir le modèle adapté ?

Pour commencer, il convient de déterminer le nombre et les types d'appareils que vous prévoyez de charger avec le chargeur solaire. La puissance de l'appareil et le type de port de sortie dépendent de ces paramètres.

Si votre appareil dispose de plusieurs ports USB, vous pouvez connecter et charger divers dispositifs simultanément, à condition que la capacité de la batterie le permette.

Vous pouvez préciser les caractéristiques des différents appareils en consultant leur manuel d'utilisation, et sur certains appareils, la tension de fonctionnement est également indiquée sur le chargeur fourni, ce qui facilitera votre orientation. En dernier recours, l'adaptateur nécessaire peut toujours être acheté séparément.

Paramètres essentiels et fonctionnalités appréciables

Le temps nécessaire à l'appareil pour charger différents dispositifs dépend des caractéristiques du courant de charge. Cette valeur est mesurée en ampères et est indiquée sur les ports de l'appareil.

Valeurs :

• 1 ampère – destiné aux téléphones mobiles, aux cigarettes électroniques, aux montres, aux lecteurs.
• 2 ampères – convient aux tablettes, aux smartphones, aux appareils photo numériques et aux caméras vidéo.
• 2,5 à 3 ampères – peut charger les netbooks et les ordinateurs portables.

Il est également important de connaître la tension de sortie, car les appareils à charger peuvent avoir une puissance supérieure à celle de la charge solaire. Ainsi, la plupart des téléphones et des tablettes simples nécessitent une sortie de 5 volts, pour les appareils photo numériques et les gadgets de jeu – 9, et pour les ordinateurs portables et les réfrigérateurs de voiture – 12 à 24.

Mais la caractéristique principale du chargeur est la puissance du panneau solaire. Le temps de charge de la batterie dépend directement de cette valeur. Et tout repose sur les caractéristiques des panneaux capteurs de lumière.

Par exemple, les éléments d'une puissance de 5 W (option économique standard) ont un courant de 900 mAh, et ceux de 10 W – 1500 mAh. Autrement dit, pour charger un téléphone avec un chargeur solaire de 5 W, il faudra 2 à 3 heures, tandis qu'un panneau de 10 W y parviendra en une heure et demie.

Pour les appareils puissants tels que les tablettes de jeu et les ordinateurs portables, il est préférable d'acheter des modèles pliables composés de plusieurs panneaux, qui génèrent rapidement une charge.

De plus, les appareils dotés de panneaux d'une puissance ne dépassant pas 2 W ne sont utilisés que pour accumuler la charge de la batterie intégrée. Pour charger directement les appareils à partir des rayons du soleil, des panneaux d'une puissance de 3 W ou plus sont nécessaires.

Autres paramètres importants :

1. Présence d'une batterie – si l'appareil ne dispose pas d'un accumulateur, il ne pourra fonctionner que lorsqu'il est exposé à la lumière. Les appareils dotés de batteries peuvent fournir une charge à tout moment de la journée et également se charger à partir d'autres sources – un port USB d'ordinateur portable ou une prise secteur branchée sur 220V.
2. Type de photopiles – on considère que les monocristaux absorbent le plus efficacement les rayons solaires (leur rendement est de l'ordre de 13 à 18 %). Pour les polycristaux, ce chiffre est inférieur – environ 10 à 12 %. On peut les distinguer même à l'œil nu – les panneaux polycristallins ont une teinte bleu foncé, tandis que leurs concurrents sont noirs.
3. Interface – les chargeurs solaires universels sont équipés de ports USB informatifs, où vous pouvez choisir l'option nécessaire en fonction du type d'appareil déchargé. Certains appareils sont également dotés d'un indicateur d'intensité des rayons solaires, qui vous aidera à déterminer l'emplacement optimal pour une charge rapide.
4. Protection – a priori, tous les appareils sont équipés d'un système de sécurité permettant leur utilisation en extérieur. Mais pour les amateurs d'aventures extrêmes, il est conseillé de rechercher un appareil avec une protection renforcée contre la pluie, la poussière, la saleté, les chocs et autres imprévus.

Les fonctionnalités supplémentaires sont le plus souvent représentées par la fonction « lampe de poche » ou « lanterne ». Cela peut être pertinent non seulement pour les amateurs de plein air, mais aussi pour les automobilistes – lors du changement d'une roue ou d'une réparation sur une route de nuit, une lumière vive deviendra un assistant indispensable.

Parmi les autres bonus, les fabricants peuvent proposer un hub USB ou un point d'accès Wi-Fi. Mais bien sûr, tout ajout augmente considérablement le coût final du produit. Et vous devez décider si vous en avez vraiment besoin.

En termes d'intensité d'achat, les modèles suivants sont en tête chez nous :

Recommandations générales pour l'utilisation du chargeur

Les appareils avec batterie intégrée doivent être complètement chargés avant la première utilisation, non pas au soleil, mais sur le réseau électrique. Ensuite, branchez un appareil au chargeur pour qu'il absorbe l'énergie et décharge la batterie.

Après cela, le panneau peut être exposé aux rayons pour compenser la charge perdue. Pour les modèles fonctionnant directement avec l'énergie solaire, cette règle ne s'applique pas – ils peuvent être immédiatement placés dans des zones ensoleillées et les appareils peuvent être connectés.

La plupart des chargeurs solaires sont conçus pour fonctionner à des températures comprises entre -20 et +45 degrés, mais il existe également des modèles spéciaux adaptés aux conditions climatiques extrêmes; cependant, ils sont fabriqués sur commande.

Pour maximiser l'efficacité du chargeur solaire, nous vous recommandons ce qui suit :

1. Placez le chargeur de manière à ce que les rayons tombent sur le panneau à angle droit. Même si le soleil n'est pas au zénith, vous pouvez donner au chargeur la bonne position en le surélevant à un angle de 40 degrés à l'aide d'un support quelconque. Ainsi, vous pourrez collecter 20 à 30 % de charge en plus que si vous posiez le panneau horizontalement sur un endroit ensoleillé.
2. Utilisez l'appareil avec un accumulateur, non seulement pendant les pauses, mais aussi lors d'un voyage en voiture ou d'une randonnée. Ce duo pourra collecter assez d'énergie pour 2 à 3 charges de téléphone même par temps nuageux sans rayons directs du soleil.
3. Tenez compte que dans la plupart des appareils pliants, les panneaux sont connectés en série, il est donc important que tous les éléments soient uniformément éclairés. Par exemple, même si l'ombre couvre seulement la moitié du premier des quatre panneaux, la puissance de la batterie chutera de moitié.
4. Pour que les batteries de grande capacité atteignent les paramètres annoncés, il est recommandé de les « roder » – les décharger complètement, puis les charger à 100 %. Et ainsi de suite 3 à 4 fois.
5. Pendant une longue période d'inactivité (un mois ou plus), conservez le chargeur à température ambiante. S'il s'agit d'un appareil avec une batterie intégrée, celle-ci doit être préalablement chargée à 50-70 %.

Et un dernier conseil : même si le chargeur fonctionne moins bien ou est complètement en panne, ne le démontez pas vous-même pour ne pas endommager les éléments du système et le boîtier lui-même. Tout appareil démonté est automatiquement retiré de la garantie, il est donc préférable de contacter un centre de service agréé ou le fournisseur.

Comment fabriquer un chargeur soi-même ?

Bien que les chargeurs modernes aient cessé d'être des appareils haut de gamme et soient tout à fait abordables pour le consommateur moyen, si vous souhaitez économiser, il est toujours possible de fabriquer un tel dispositif vous-même.

Exemple d'un dispositif fait maison dans un boîtier rigide en canette métallique, équipé d'un port USB et d'un convertisseur d'énergie pour charger des appareils de faible puissance.

 Pour fabriquer un simple chargeur solaire, vous devez acquérir plusieurs éléments de base :

• un panneau polycristallin ou monocristallin ;
• un support pour batteries ;
• une diode Schottky de blocage ;
• une prise de connecteur ;
• un contrôleur de charge (cependant, si le chargeur produit 0,5-5 V, vous pouvez utiliser à la place du contrôleur un convertisseur élévateur moins cher de 5 V).

En ce qui concerne le panneau lui-même, vous devez faire un petit calcul du nombre d'éléments, en fonction des puissances de l'appareil que vous prévoyez de charger.

Par exemple, si le courant de charge pour la batterie est d'environ 10 % de sa capacité, alors pour une charge de 20 000 mAh, il faut un courant de 2 A, et pour alimenter l'appareil, il faudra environ 14 heures. Si vous doublez le courant à 4 A, le temps de charge sera réduit à 7 heures.

Le remplacement du contrôleur par un convertisseur permettra d'assembler un chargeur même avec une batterie de faible puissance provenant d'une lampe solaire de jardin – de toute façon, en sortie, on obtiendra les 5 V requis (même si la charge sera longue).

En fonction des paramètres de courant pour la future charge (2 ou 4 A), les éléments cristallins sont également sélectionnés. Généralement, un composant produit environ 0,5 V, donc pour obtenir au moins 5 V, il faudra 10 à 12 éléments.

Ensuite, il faut les souder en série. Si l'on utilise un panneau de lampe de poche, même un modèle standard de 70*70 cm peut fournir de 2,5 à 4,5 V, il est donc préférable de vérifier avec un voltmètre.

La dernière étape consiste à placer le chargeur fait maison dans un cadre approprié (une boîte de bonbons fera l'affaire) et à l'équiper d'une prise USB. Ensuite, il faut souder sur la prise une diode de blocage, ainsi que les fils du panneau solaire au convertisseur et au support selon le schéma ci-dessous.

Une diode Schottky est nécessaire pour éviter que les batteries ne se déchargent à travers le panneau solaire lors de la mise sous tension de l'appareil. On peut l'acheter, ainsi que les autres composants, sur les marchés de la radio ou sur Internet.

Il ne reste plus qu'à vérifier le fonctionnement de l'appareil au soleil avec un appareil déchargé. Si tout est en ordre, vous pouvez utiliser les adaptateurs appropriés et charger différents appareils.

Photo-instruction pour les bricoleurs

Vous pouvez facilement assembler un chargeur compact avec un port USB pour alimenter un téléphone de vos propres mains. Tous les composants sont disponibles dans le commerce, et en dernier recours, vous pouvez les commander. Votre création coûtera des dizaines de fois moins cher qu'un produit fabriqué en usine, surtout s'il est largement publicité.

Lors de l'achat des composants pour l'assemblage de l'appareil, il faut tenir compte du fait que le panneau solaire doit être acheté avec une tension de 5 V ou plus. Nous avons déjà parlé de la tension de l’accu, elle est de 3,7 V. Cependant, nous n’avons pas mentionné un détail important – sur l’étiquette ou dans la documentation technique de la batterie, il doit être indiqué “PCB protection”. Cela signifie qu’elle est protégée contre les décharges profondes et les surcharges.

Deux connecteurs de 2,5 mm seront également nécessaires : un avec un verrou pour le panneau, l'autre avec un fil. Il faudra aussi un circuit élévateur sur USB pour fournir du courant continu.

Vous avez tout le nécessaire ? Commençons l'assemblage :

De plus, il faut souder la diode. Elle est connectée d'un côté à la batterie par un fil, et de l'autre côté à la broche centrale du connecteur. Il est conseillé de réaliser les soudures aussi près que possible de la diode, et de protéger tous les nœuds avec des gaines thermorétractables ou au moins des points de colle.

L'article suivant vous informera des règles de sélection des panneaux solaires pour l'aménagement d'une maison privée ou d'une datcha, consacré à cette question intéressante.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Pour avoir une représentation visuelle des chargeurs solaires et de leurs principes de foncitonnement, nous vous proposons de regarder notre sélection de vidéos :

Conseils pratiquies et astuces pour choisir un chargeur pour divers appariels. Vous pouvez regarder à l'intérieur et étudier le schéma du monobloc avec l'auteur de cette vidéo :

Comment assembler un chargeur solaire de vos propres mains :

Merci au progrès technique et aux esprits éclairés des inventeurs qui ont rendu l'énergie solaire accessible aux utilisateurs ordinaires. Grâce à de tels chargeurs, vous pouvez ne plus vous inquiéter de vous retrouver sans communication avec la civilisation au moment crucial pendant vos vacances.

Eh bien, si des difficultés surviennent dans le choix de l'appareil, vous pouvez toujours demander conseil à des professionnels qui s'y connaissent en électricité.

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