Походная солнечная электростанция “Сол-500”

Сол-500 – это намного больше, нежели просто солнечная батарея или павербанк. Это именно походная солнечная электростанция, целиком использующая всю доступную ей энергию солнца, причем с максимально возможной эффективностью и минимальными потерями!

Ну а поскольку ключевое слово здесь походная, то она имеет рекордно малый вес (весь комплект весит всего 500 грамм!), очень компактные размеры, и водозащищенное исполнение. Благодаря этим качествам ее легко возить, легко пользоваться и совсем не надо беспокоиться о дожде, росе и прочих мелких неприятностях типа купания в реке.

Это продукт для туристов, сделанный туристом! Я сам и делаю, и сам же постоянно тестирую сделанное 🙂

Главный приоритет при создании – надежность! Вовсе не на пустом месте родилась поговорка: Электроника – это наука о плохих контактах!  🙂 Эксплуатация электроники “на природе” и “дома” – это две огромные разницы… Влажность (а то и просто сплошная вода), перепад температур и воздействие ультрафиолета – крайне агрессивные факторы для любой “домашней” электроники. И здесь у меня приложен максимум возможных усилий, методов и средств для того, чтобы все это нормально работало в самых жестких условиях, и “каши бы не просило” 🙂 Это и надежные разъемы (все с заведомым запасом по мощности, с учетом нейтрализации возможных потерь из-за коррозии), и провода (только очень “мягкие” многожильные медные, иногда дублированные или даже троированные для надежности, и обязательно всегда только в силиконовой изоляции), и все остальные соединения (везде либо пайка, либо же точечная сварка). Ну и, естественно, комплексные “эшелонированные” методы защиты от влаги…

Ну а еще – поскольку встроенный павербанк оптимально согласован с солнечной батареей как по напряжению, так и по (безопасной) емкости – то он всегда поддерживает солнечную батарею в режиме выработки максимально возможной (для данных условий освещения) мощности! Это очень важно – в большинстве случаев использования “типовых” солнечных батарей (и зарядки от них гаджетов “напрямую”) потенциальная мощность солнечной батареи не используется даже и на половину… 🙁 У меня же нет никаких вариантов для солнечной батареи “сачкануть” и отвертеться от своих прямых обязанностей – постоянно вырабатывать электро-энергию на максимуме своих возможностей! 🙂

Свеженькое видео про три разных системы – там и про Сол-500 тоже сказано. И у меня на ютьюб-канале там еще много разных видео про Сол-500 (в основном, про более ранние версии).

Базовый комплект Сол-500 включает в себя (все фото “кликабельны”):

1. Складная солнечная батарея мощностью 12Вт и напряжением 12В. Размеры: 135х145х10 мм в сложенном виде, 570х145х2 мм в разложенном. Вес – 240 грамм.

В батарее использованы т.н. “полугибкие” моно-кристаллические элементы американской компании SunPower c КПД более 20% (этот показатель является рекордным среди всех массово выпускаемых солнечных элементов на данный момент).

Верхняя (рабочая) поверхность солнечной батареи покрыта специальной ETFE-пленкой (обычно применяемой только в “люксовых” вариантах солнечных батарей, поскольку дорогая). По сравнению с более традиционной и распространенной пленкой PET (из этого материала делаются пластиковые бутылки во всем мире), ETFE-покрытие прочнее, меньше царапается, устойчивее к ультрафиолету (не мутнеет со временем), пропускает больше света и меньше его отражает. А благодаря специальной “ячеистой фактуре” ETFE-покрытия оно также лучше работает под “косыми” углами к солнцу – что весьма существенно именно в походных условиях, когда нет возможности возиться с правильной ориентацией батареи на солнце.

Соединения панелей между собой выполнены с использованием сверхгибкого шлейфа (10 многожильных проводников) от американской компании Cicoil (а это официальный поставщик шлейфов и проводов для NASA), что позволяет многократно складывать/раскладывать батарею, не опасаясь поломки в месте перегиба.

Солнечная батарея крупным планом – вид сверху и снизу:

И в сложенном виде:

2. Литий-йонный буферный павербанк с номинальным напряжением 11.1В и емкостью 3200мАч (в пересчете на “традиционные” павербанки с напряжением аккумулятора 3.7В это будет эквивалентно емкости 9600мАч).

В павербанке стоит “умный аккумулятор”, собранный по схеме 3S1P из 3-х аккумуляторов Panasonic 3400мАч (их емкость в реальных условиях эксплуатации, а не “стерильно тестовых”, все же не 3400мАч, а скорее 3200мАч с мелочью – поэтому именно ее я и указываю) . В аккумуляторе есть плата BMS (Battery Management System), обеспечивающая полную защиту этого аккумулятора и т.н. “балансировку” его элементов (выравнивание напряжений на аккумуляторах).

Обеспечиваются следующие виды защиты: от перезаряда (не выше 4.25В на каждую банку), от переразряда (не ниже 2.5В на каждую банку), от короткого замыкания, от разряда или заряда слишком большим током (более 4А).

Напряжение и емкость этого буферного павербанка-аккумулятора ИДЕАЛЬНО согласованы с напряжением и мощностью используемой солнечной батареи, что позволило предельно упростить схему зарядки аккумулятора (оставив там всего-лишь диод Шоттки для предотвращения обратной утечки в темное время суток), при этом все время поддерживая напряжение на солнечной батарее довольно близко к ее рабочей точке (т.н. “точка максимальной мощности”). А чем проще – тем надежнее, да и эффективнее, как правило…

Размер павербанка – 98х75х54 мм. Вес – 250 грамм.

Павербанк выполнен в герметичном водозащищенном исполнении, т.е. попадание его в воду, не говоря уж о дожде, не опасно. Впрочем, электроника внутри павербанка,  по возможности, защищена от воды в индивидуальном порядке (защитные лаки, спреи, силиконовые герметики) везде, где это оказывалось возможным – поэтому даже в случае намокания ничего страшного не должно произойти, достаточно просто вылить воду и немного подсушить.

Корпус сделан на базе контейнера из “продвинутого” пластика TRITAN – который, в отличие от “обычных” контейнеров из полипропилена, не становится хрупким при низких температурах и его сложно разбить. Ну а также, довольно устойчив к ультрафиолету – что очень важно для устройств, проводящих много времени под солнечными лучами.

На фото показан павербанк со снятой крышкой и все его содержимое:

Обозначенные элементы:

  1. Разъем подключения собственно аккумулятора к “шине” павербанка. Аккумулятор павербанка (может извлекаться для перевозки самолетом или, например, замены).
  2. Разъем от павербанка к солнечной батарее (он в одной параллельной цепи с разъемами 3 и 4).
  3. Выходной “базовый” разъем павербанка (именно в него “штатно” втыкаются USB-конвертер и прочие устройства).
  4. Разъем подключения индикатора уровня заряда (по умолчанию). Поскольку параллельно соединен с разъемами 2 и 3, то при необходимости, индикатор можно спокойно отключать, а вместо него подключать что-нибудь другое (например, второй USB-конвертер).
  5. Индикатор уровня заряда аккумулятора (горит несколько секунд после нажатия кнопочки). Светодиодная шкала (25-50-75-100%).
  6. Конвертер в USB с поддержкой “быстрой зарядки” QC2/QC3. Поскольку конвертер понижающий, то реально способен выдать напряжение только до 9В 2А (18Вт).
  7. Второй (“запасной”) USB-конвертер (без быстрой зарядки, выход 5В 2А).
  8. Провод с коннекторами к солнечной батарее (под желтой термоусадкой, куда показывает стрелочка, скрыт диод Шоттки).
  9. Удлинительный провод с коннекторами для “торцевого” подключения к солнечной батарее (см. далее).

3. Преобразователи напряжения в 5В с USB-разъемом для подключения usb-гаджетов (а это подавляющее большинство смартфонов, планшетов и т.д.).

В базовом компекте их два (на фото выше под номерами 6 и 7).

Преобразователи понижающие, с неплохим КПД в районе 90% (а который побольше, тот еще и с поддержкой “быстрой зарядки” – как минимум, зарядку на 18Вт (9В 2А) я неоднократно наблюдал на разных заряжаемых гаджетах).

Эти конверторы обычно хранятся внутри корпуса Сол-500 (места там немного, но они туда влезают).

Важно: Не стоит оставлять конвертеры подключенными на длительное время (на всю ночь, например), особенно в условиях дефицита энергии (когда погода облачная и не удастся быстро пополнить заряд павербанка) – поскольку даже на холостом ходу (т.е. без подключенных гаджетов), они какую-то, пусть и небольшую, энергию все же потребляют, тем самым разряжая аккумулятор павербанка. Штатный режим использования – когда нужно зарядиться, подключил конвертер, когда зарядка гаджетов закончилась – отсоединил.

Желтый удлинительный проводок позволяет подсоединиться к солнечной батарее с “торца” (см. фото). Его можно втыкать в любой из контактов солнечной батареи.

Вот эти элементы составляют стандартный базовый комплект солнечной электростанции Сол-500. Суммарный вес этого комплекта – обычно около 500 грамм.

В дополнение к стандартному комплекту, возможны также разные дополнительные опции, заказываемые отдельно (спрашивайте).

Ну и главный вопрос: а как же всем этим пользоваться?

В общем-то, это все предельно просто:

а) Всегда, когда есть такая возможность, держите павербанк подключенным к солнечной батарее (а все это вместе, естественно, на улице – где бывает солнечный свет).

б) В любой момент времени, когда вам необходимо подзарядить свой гаджет, просто снимаете крышку павербанка, подключаетесь к его внутреннему разъему (если гаджет требует зарядки от USB – то значит, через преобразователь напряжения) и спокойно заряжаетесь.

в) Зарядились – отключаетесь (в смысле, отсоединяете USB-конвертер – он даже на “холостом ходу” немного, но все же тратит энергию).

Павербанк может одновременно работать и с солнечной батареей, и с вашими гаджетами – поэтому нет никакой необходимости отсоединять СБ на время зарядки ваших гаджетов (впрочем, это не возбраняется – например, если гаджеты заряжаются вечером в палатке, то павербанк вполне логично отсоединить от батареи для удобства). Но, при прочих равных, режим т.н. “сквозной зарядки” (это когда одновременно и павербанк подключен к солнечной батарее и от него заряжаются гаджеты) всегда будет несколько эффективнее за счет того, что при этом меньше потерь на электро-химическом преобразовании в аккумуляторе Сол-500.

г) Ну и с точки зрения эффективности всей системы в целом всегда лучше, если уровень заряда в аккумуляторе больше 50% (т.е. горят 2, 3 или 4 светодиода). Без особой необходимости старайтесь не “высаживать” аккумулятор “в ноль” – это одновременно и быстрее “убивает” аккумулятор, и снижает общую производительность Сол-500.

Кстати, это же замечание относится и ко всем без исключения литиевым аккумуляторам (например, к аккумулятору смартфона)!!! В отличие от “никелевых”, у них нет “эффекта памяти”, поэтому их не нужно полностью разряжать (более того, нужно стараться, чтобы этого никогда не случалось). А также и с точки зрения как сохранности аккумулятора, так и потерь энергии на его зарядку, всегда лучше делать “маленькие циклы” заряда – например, разрядился он примерно до половины – взяли и подзарядили!

Note: Сол-500 оказался очень удачным продуктом: маленький, легкий, “безотказный” и умеющий собирать даже самые малые крохи солнечной энергии. В этом смысле, для путешественников-одиночек я затрудняюсь подобрать что-либо подобное у “конкурентов”. Так что если вы собираетесь налегке куда-нибудь на Путорана – то это для вас.

К сожалению, для меня самого он оказался “сущим проклятием” 🙂 Многие хотят его купить (пресловутое “сарафанное радио” очень хорошо здесь работает), а у меня категорически не хватает ресурсов (времени и сил) на удовлетворение всех “страждущих” :((( К тому ж, самому мне Сол-500 уже давно не интересен, как инженерная конструкция – на данный момент, я считаю, я его “вылизал” практически до полного возможного совершенства. А перепоручать изготовление какому-нибудь “криворуку” я не хочу и не буду.

Поэтому я принял решение:

а) Я довольно сильно поднимаю на него цену! Не только из-за того, что сейчас вообще все цены растут, но главное – чтобы уменьшить вал заказов. По принципу: кому реально оно очень надо, тот купит. А кому не очень – поищет что-нибудь альтернативное 🙂

Ну и попутно, для меня появится хоть какой-то “экономический стимул” заниматься этой занудной и кропотливой работой… 🙂

б) Пока у меня остался еще запас таких солнечных панелек (они были сделаны по моему личному заказу на фабрике) – я все же продолжаю делать Сол-500 по мере возможности. Как панельки закончатся – новые я заказывать не буду и с Сол-500 “завяжу” окончательно. Хватит, прикидываю, примерно еще на год (при нынешних темпах).