Lisajõudu päikesest

Ilkka Herttua
01.08.2023
Anton Reenpää

Nutitelefoni saab akupangaga laadida vähemalt paar korda. Kui reisil on kaasas rohkem elektroonikaseadmeid ja elektriga on kitsas, võimaldab päikesepaneeliga akupank elektrit juurde ammutada valgusest.

Eemaldatavad akud on kaasaskantavatest elektroonikaseadmetest peaaegu täielikult kadunud. Kui välist laadimisvõimalust pole, töötab nutitelefon, nutikell või tahvelarvuti täpselt nii kaua, kuni seesmises akus elektrit jagub. Pikematele reisidele või mitmepäevastele suvefestivalidele tuleks kaasa võtta varutoiteallikas, mis garanteerib laadimiseks vajamineva elektri.

Akupangal jätkub elektrit tavaliselt mitme nutitelefoni laadimiseks, kuid sellegipoolest kahaneb sõpradega jagatud elektrireserv üllatavalt kiiresti. Õues viibides või looduses liikudes on aga abiks päike, täpsemalt võimalus selle kiirgus elektriks muuta. Akupankade tillukesed päikeseelemendid ei lae akut küll vooluvõrgust saadava kiiruse ega võimsusega, aga pikema matka puhul võib seljakotile kinnitatud akupakk paari päevaga täituda küll.

Soetasime testimiseks kolm mõnevõrra erinevat päikesepatareidega varustatud ja soodsama hinnaklassi akupanka. Lisaks tavapärastele akupankade jõudluse ja võimsuse mõõtmistele testisime praktikas päikesest saadavat lisa.

Alati käepärast

Akupank eh nn Power Bank on seade, mis sisaldab liitiumakut, juhtplokki ja erinevaid laadimispesasid. Akupankade maht varieerub mõnest ampertunnist kuni peaaegu saja ampertunnini. Kuni 20 000 mAh akupank mahub veel napilt taskusse ja kaalub vähem kui 500 grammi. Tõsi, poolekilost seadet on siiski mugavam kanda (selja)kotis kui taskus.

Akupankades sisalduva elektrienergia kogus on enamasti avaldatud milliampertundides, seega on võimsushulga teada saamiseks ja võrdlemiseks vaja teada aku pinget. Tänapäeval kasutatakse akupankades valdavalt 3,7-voldise nimipingega liitiumpolümeerakusid. Korrutades voolutugevuse pingega, saame teada, et näiteks 10 Ah ehk 10 000 mAh aku salvestab 37 Wh energiat.

Matkamiseks mõeldud akupanka kaitseb põrutuste eest tugev korpus. Päikeseelemendid on aga purunemise suhtes üsna tundlikud, mistõttu tuleks taolise akupangaga ümber käia veidi hoolikamalt kui tavalisega. Pangad on tavaliselt pritsmekindlad ja parimad isegi veekindlamad.

Vaid mõni vatttund

Testis olevate akupankade päikesepaneelid on oma võimsusnäitajatelt küllalt tagasihoidlikud. Tilluke paneel lubab päikeselise ilma korral toota võimsust veidi rohkem kui ühe vati ehk laadimisvooluna kõigest paarsada milliamprit. Väike arvutus näitab, et tühja 10 000 milliampertunnise aku täitmine ainult päikesevalgusega nõuaks tublisti üle päeva kestvat rannailma.

Praktikas kulus akupanga juhtmevabaks täitmiseks paar-kolm pilvitut suvepäeva. Tuleb märkida, et päikesepaneeliga laadimine ei ole võimalik täiesti tühja akupanga puhul, mida tuleks looduses viibides kindlasti jälgida.

Päikesepaneeli laadimisvõime on kõige parem 90-kraadise nurga all langeva päikesevalguse käes ning võimsus väheneb nurga muutudes üsna kiiresti. Meie laiuskraadil on päevade efektiiivne laadimisaeg umbes 4–5 tundi. Pilvisus ja varjud vähendavad talletatava energia hulka oluliselt.

Päikeseenergia salvestamist raskendab ka asjaolu, et intensiivne päiksekiirgus soojendab akupanka. Kui temperatuur tõuseb liiga kõrgele, hakkab liitiumakut kaitsev elektroonika laadimisvoolu piirama ja siis ei jää niigi marginaalsest päikeseelektrist enam kuigi palju järgi.

Saadaval on ka mudeleid, milles päikeseenergia püüdmisvõimalust on suurendatud mitme päikesepaneeli väikesesse korpusesse mahutamisega, voltides need kokku. Laadimiseks saab paneelid lahti voltida ja nii moodustub suurem pind, mis võimaldab talletada juba kümneid vatttunde elektrit. Taolise päikesepaneeliga saab keskmise suurusega akupanga ka põhjamaise päeva jooksul täis laadida. Suuremate ja tõhusamate paneelide hinnaklass on aga juba mõnesaja euro kandis.

Kasutegur väheneb pinge muundamisel

Akupankade puhul läheb osa elektrit pinge muundamisel n-ö kaduma. Liitiumpatarei 3,7-voldine nimipinge tuleb kergitada USB-ühenduse jaoks vajaliku viievoldise tasemeni. Selle käigus muutub osa elektrist soojuseks ning kasutegur on umbes 80 protsenti. Näiteks 37 Wh aku kasutatav võimsusvaru jääb umbes 30 Wh juurde.

Praktikas saab nutitelefoni taolise väiksema akupangaga kaks-kolm korda laadida ja tahvelarvutit ühe korra. Akupanga laadimiseks komplektis seinalaadijat pole, selleks sobib mistahes USB-laadija.

Peaaegu kõiki  akupankasid laetakse kahe ampri ja viievoldise vooluga, nii tasub nurkadesse või riiulisoppidesse kogunenud USB-seinalaadijate hulgast sobiv otsida.

Väike tekst laadijate küljel näitab suurimat laadimisvõimsust (5,0 V 2,0 A või rohkem). Akupankade laadimisajad on sellisel juhul vahemikus 8–9 tundi.

Suurem laadimiskiirus

Algselt arvutite ja mobiilidega saabunud ja nüüdseks laialt levinud USB-C on kaasa toonud kiiremad laadimisviisid.  Sobivat standardit toetavate seadmetega toimub laadimine veelgi kiiremini ning sama toiteallikaga saab USB-C kaudu laadida kõrvaklappe, nutitelefoni ja isegi sülearvutit.

USB-C toetab USB PD standardile vastavat kiiremat laadimist (USB Power Delivery), mille puhul saab laadimisvõimsust suurendada, tõstes laadimispinget ja voolu üle tavataseme (5V/2A), kuni 20 voldi ja 5 amprini. Testitud akupankade maksimaalne laadimisvõimsus on 20 vatti, see tähendab 12 volti ja 1,5 amprit. Kiirlaadimisstandardit toetavat nutitelefoni saab laadida umbes poole kiiremini. Kiirlaadimist saab kasutada ka akupanga enda aku laadimiseks, kui on olemas sobiv võrguadapter.

Akupangad kasutavad QC 3.0 kiirlaadimisstandardit (Quick Charge), mis põhineb elektrit andva ja laetava seadme „suhtlemisel“. Laadimisvõimsus reguleeritakse laadimise ajal optimaalseks, nii et laetava seadme aku täituks poole tunniga kuni 50 protsendini. Maksimaalne laadimispinge on 12 volti ja laadimisvool 3 amprit.

Kuigi paari testitud akupangaga on võimalik kiirlaadida mitut nutiseadet korraga, on probleemiks maksimaalne võimalik võimsus, milleks on tavaliselt 15 vatti. Mis tähendab, et kiirlaadimisel olevatele nutiseadmetele ei anta pidevalt täisvõimsust, vaid neid kiirlaetakse vaheldumisi.

TESTITUD AKUPANKADE päikesepatareid toodavad elektrit üsna tagasihoidlikult. Hea õnne korral võib päikselise päevaga „õhust“ ammutada isegi ühe nutitelefoni jagu elektrit. Kui elektrivajadus pole suur ja päikest jagub, on taoline akupank igati põhjendatud. Kui aga päikesele pole plaanis loota, on odavam võtta paar tavalist ja suurema võimsusega akupanka.

 

Testitulemused ja kokkuvõtted leiad augusti Tehnikamaailmast. Või vt

.

Sarnased artiklid