Cómo funciona un Cargador de Batería Solar

Un cargador de batería solar funciona mediante el uso de fotones a la luz solar para hacer que los electrones de las células solares fluyan en un circuito, causando así corriente y cargando una batería en el banco de energía solar. Al usar la luz solar directa como fuente de energía, un cargador de batería solar demuestra ser uno de los mejores dispositivos solares, ya que carga dispositivos mientras está lejos de la red.

A nivel básico, los cargadores de baterías solares funcionan como cualquier sistema de energía solar, pero son mucho más compactos y están diseñados para dispositivos más pequeños, como teléfonos móviles y tabletas. Una diferencia importante con respecto a los sistemas solares típicos es que los cargadores de baterías solares son dispositivos totalmente de CC, lo que significa que no hay un mecanismo para dar salida de energía de CA.

Componentes y Su funcionamiento

Un cargador de teléfono con energía solar es un aparato electrónico simple. Consiste en una célula/panel solar que genera la energía requerida. Una batería almacena esta energía y parte del hardware electrónico de soporte para hacer que este proceso sea seguro, óptimo y eficiente.

 imagen que muestra un cargador de batería solar conectado a un teléfono móvil

Echemos un vistazo más detallado a cada uno de estos componentes y a cómo funcionan:

Panel solar

Hoy en día, la energía solar alimenta muchos electrodomésticos de diferentes tamaños, desde luces solares para jardines hasta sistemas domésticos completos. Cuando se trata de cargadores portátiles, el panel solar es el componente de generación de energía de los cargadores y la característica más distintiva de los cargadores de baterías estándar. Como su nombre indica, aprovechan la energía solar y la convierten en energía eléctrica.

Actualmente, el mejor material de células solares del mercado es el silicio. Hoy en día, las mejores células solares del mercado también son comercialmente viables son las células monocristalinas, que son la opción preferida para los cargadores solares portátiles.

Esto se hace cuando los fotones (partículas de luz) de la luz solar golpean la superficie de las células solares y hacen que los electrones se desprendan de sus órbitas. Este fenómeno se denomina efecto fotoeléctrico. La electricidad es el flujo de electrones a través de un circuito, ya sea que se trate de energía que fluye a través de cargadores de baterías de automóviles o una central eléctrica.

Para amplificar este efecto, se crean dos regiones en la célula solar: una con exceso de electrones y otra deficiente de electrones. Los electrones no pueden pasar de una región a otra debido a un borde cerrado conocido como «capa de agotamiento». Deben viajar en un circuito externo para llegar a la otra capa, que es el otro extremo de la célula.

 funcionamiento de una célula solar

Funcionamiento de una célula Solar (Fuente – PBS)

La imagen de arriba es una representación simple de cómo funciona la célula. La región verde es la región n (exceso de electrones), y la roja es la región p (deficiencia de electrones). Cuantos más fotones golpeen la superficie, mayor será la energía solar utilizada, lo que significa más generación de energía. Por lo tanto, los cargadores de teléfono funcionan mejor bajo la luz solar directa.

En el caso de un cargador de batería solar, este circuito externo carga la batería en el interior, llevándonos a nuestro siguiente componente en la lista.

Batería recargable

Algunos cargadores solares funcionan sin una batería incorporada, pero solo se pueden usar durante horas de luz solar. Por lo tanto, una batería es esencial si desea usar el cargador a cualquier hora del día. Las baterías son dispositivos químicos que pueden almacenar energía y suministrarla cuando sea necesario.

Los cargadores solares portátiles generalmente tienen una batería de iones de litio, lo que permite empaquetar más duración de la batería por unidad de volumen, uno de los principales beneficios de los cargadores de baterías solares. Estas baterías generalmente están clasificadas a 3,6 V, mientras que los cargadores de teléfonos celulares normales funcionan a 5 V.

Los cargadores de buena calidad pueden tener baterías con una capacidad de hasta 20,000 mAh, lo que significa que una carga completa puede llevar suficiente energía para cargar varios teléfonos inteligentes. Sin embargo, para una batería grande, tardará más en cargarse con energía solar. También tienen una mayor duración de la batería, con miles de ciclos de carga y descarga.

El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos, como el agua almacenada en dos puntos de diferentes elevaciones. Siempre fluirá del potencial más alto al potencial más bajo.

Por lo tanto, el panel solar debe tener un potencial ligeramente mayor que la batería para cargarse desde el sol. Las baterías de los cargadores solares portátiles por lo general llegan a alrededor de 3,6 V; por lo tanto, el panel solar debe estar alrededor del mismo rango, no más bajo que eso, pero no demasiado alto para evitar daños.

La siguiente imagen muestra el interior de un cargador de batería solar portátil. Lo primero que vemos es la losa grande de la batería recargable en el interior. En la imagen de aquí, la batería (plateada) ocupa la mayor parte del volumen y el peso dentro de la carcasa del cargador, similar a los cargadores de baterías estándar.

En el lado izquierdo, se puede ver una parte del panel solar. Dos cables conectan el positivo y el negativo a la placa de circuito impreso (PCB), que luego se conecta a la batería.

 imagen del interior de un cargador de batería solar

Técnicamente, los paneles solares pueden cargar su batería directamente. Sin embargo, para que la carga de la batería sea óptima y segura, también es necesario que algunos dispositivos electrónicos estén en su lugar. Para un dispositivo pequeño como este, una PCB pequeña es suficiente. Echemos un vistazo a lo que hace.

PCB

PCB significa «Placa de circuito impreso», que, como su nombre indica, es una placa que conecta varios artículos electrónicos pequeños y los soporta mecánicamente electrónicamente. Estos incluyen resistencias, diodos, LED, etc. Un cargador de teléfono solar funciona a la perfección gracias a esta pequeña pieza de tecnología plana.

A continuación se muestra la imagen de una PCB de un cargador de teléfono con energía solar. Hay un poco de circuitos, y por lo tanto la complejidad involucrada en cómo funcionan los cargadores de baterías solares. Pero desde una perspectiva de nivel superior, es fácil entender cómo funciona.

 PCB dentro de un cargador de batería solar

PCB dentro de un cargador de batería solar (Fuente – Steemit)

Los cables se sueldan a los puntos que dicen B, L y SUN, que representan batería, LED y solar, con las marcas positivas y negativas. Los cargadores de mala calidad pueden tener cables débilmente soldados, lo que hace que los choques físicos sean un problema grave.

Casi todos los cargadores tendrán uno o más led para indicar una batería muerta, carga completa o carga de batería en curso.

Las dos piezas de metal grandes en la parte superior son puertos USB, que conectarán el cable de carga para su dispositivo. En el centro, se puede ver un puerto micro USB. Gracias a esto, puede cargar desde el sol y otra fuente eléctrica: su unidad de pared en casa, que es una característica útil. Los cargadores de teléfono normales funcionan bien en este caso. También es más rápido con una unidad de pared para cargar completamente la batería.

El conjunto de circuitos restante incluye un convertidor boost, que aumenta los 3,6 V a 5 V, ya que nuestros teléfonos o tabletas tienen baterías de 5 V. Como se indicó anteriormente, los cargadores solares funcionan perfectamente con los cargadores estándar para teléfonos celulares. Algunos componentes también protegen la batería de posibles sobretensiones.

¿Debería comprar un Cargador Solar?

Con marcas confiables y de menor costo, los cargadores solares están ganando popularidad rápidamente. Los mejores cargadores solares pueden tener una mayor duración de la batería, celdas de mayor eficiencia y una carcasa más duradera. Tenemos una excelente guía para usar un cargador solar que puede consultar.

A diferencia de los sistemas voluminosos, como los cargadores de baterías para automóviles, los cargadores portátiles con energía solar son fáciles de llevar incluso en un bolsillo. Son un dispositivo extremadamente útil para cualquier persona que ama el aire libre y odia un teléfono con una batería muerta.

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