Du bist gefangen. Eine Abkürzung im Wald wurde zur Falle. Ihr Auto ist voller Abgase, der Akku meines Telefons ist leer und Sie haben niemandem von meinen Plänen erzählt. Der kleine Warnton Ihres Telefons fühlt sich eher wie ein Countdown als wie eine technische Warnung an.
Dann brechen die Bäume. Vor uns öffnet sich eine sonnendurchflutete Wiese. Sie parken, steigen aus und schauen nach oben. Sonniger Himmel. Es gibt keine Wolken. Greifen Sie in das Handschuhfach, ziehen Sie das Solarladegerät heraus und schließen Sie es an Ihr Telefon an. Drehen Sie das Panel um und setzen Sie es dem Sonnenlicht aus. Stellen Sie es auf einen Baumstumpf. Warten Sie jetzt. Sie haben Zeit zum Lesen. Hilfe kommt, angetrieben von der Sonne.
Vor 2010 hätte diese Situation schlimm enden können. Sie wären auf der Strecke geblieben und hätten keine Möglichkeit, Ihr Gerät aufzuladen. Heute ist das nicht der Fall. Unternehmen überschwemmen den Markt mit Geräten, die Solarenergie nutzen, um alles vom Smartphone bis zur AA-Batterie aufzuladen.
Mal sehen, wie diese Geräte tatsächlich funktionieren.
Зміст
Die Physik von Licht zu Kraft
Solarladegeräte erzeugen keine Energie. Sie konvertieren es. Die Kernkomponente ist die Photovoltaikzelle. Diese bestehen typischerweise aus Silizium und sind mit positiven und negativen Materialien geschichtet. Wenn Sonnenlicht auf eine Zelle trifft, lösen Photonen Elektronen aus. Dadurch entsteht ein elektrischer Strom.
Es ist keine Zauberei. Es ist Physik.
Die Effizienz zählt. Billigere Panels haben niedrigere Conversion-Raten. Sie verschwenden den größten Teil des Sonnenlichts, das auf sie trifft. Bessere Panels nutzen Mehrfachzellen oder höherwertiges Silizium, um mehr Energie zu gewinnen. Aus diesem Grund funktionieren manche Ladegeräte bei direkter Sonneneinstrahlung, im Schatten versagen sie jedoch. Auch der Winkel der Sonne spielt eine Rolle. Für maximale Leistung benötigen Sie eine direkte Belichtung.
Lagerung: Das fehlende Glied
Sonnenlicht ist nicht konstant. eingestellt ist. Regen. Die Wolken bewegen sich. Ein eigenständiges Solarladegerät ist nutzlos, wenn es keine Energie speichern kann. Aus diesem Grund verfügen die meisten modernen Geräte über einen integrierten Akku.
Das Solarpanel lädt tagsüber den internen Akku auf. Mit der gespeicherten Energie können Sie Ihr Telefon nachts oder im Dunkeln aufladen. Diese Entkopplung ist der Schlüssel. Damit können Sie Energie dann ernten, wenn sie reichlich vorhanden ist, und sie nutzen, wenn Sie sie brauchen.
Einige High-End-Geräte verfügen über Akkus mit hoher Kapazität, mit denen Sie Ihr Telefon mehrmals aufladen können. Es gibt auch dünne, flexible Streifen, die direkt an Ihrem Laptop oder Ihrer Tasche befestigt werden können. Obwohl sich die Außenmaße ändern, bleibt das Prinzip dasselbe. Fangen Sie das Licht ein. Speichert Energie. Geben Sie es später frei.
Warum dies für alltägliche Benutzer wichtig ist
Die meisten Menschen denken bei Solarladegeräten an eine Spezialausrüstung für Wanderer. Es ist veraltet. Es ist noch besser für den täglichen Gebrauch geeignet.
Denken Sie an Pendler. Parken Sie Ihr Auto den ganzen Tag in der Sonne. Sie können die Powerbank vollständig aufgeladen halten, indem Sie sie an einem kleinen Panel auf Ihrem Armaturenbrett oder Ihrer Tasche befestigen. Stellen Sie auf dem Heimweg eine Verbindung zu Ihrem Mobiltelefon her. Eine Steckdose ist nicht erforderlich.
Oder ein Passagier. In Ihrer Stadt gibt es teure und unzuverlässige Geschäfte. Mit einem Solarladegerät bleiben Sie in Verbindung, ohne nach einem Café suchen zu müssen. Es geht um Unabhängigkeit. Sie müssen sich keine Sorgen um den Ladezustand des Akkus machen, auch wenn Sie nicht zu Hause sind.
Die Technologie ist ausgereift. Das Panel ist jetzt leichter. Der Akku hat mehr Leistung. Die Preise sind gesunken. Das ist nicht mehr nur etwas für Überlebenskünstler. Ideal für alle, die Freiheit von Einschränkungen schätzen
Die Sonne scheint seit Milliarden von Jahren auf die Erde. Der Mensch hat erst vor kurzem gelernt, unerbittliche Wärme und Licht in echten Strom umzuwandeln. Es begann 1954 mit einer Solarzelle von Bell Laboratories. Ursprünglich waren sie dazu gedacht, Satelliten im Orbit anzutreiben, doch sie waren teuer und sperrig. Jetzt? Es ist klein genug, um in einen Rucksack zu passen. Doch wie gewinnen wir Energie aus Licht?
Es hat mit Elektronen zu tun.
Elektrizität bewegt nur Elektronen. Normalerweise beschränken sie sich auf eine Umlaufbahn um den Atomkern. Ein Atomkern besteht aus Protonen und Neutronen, den Grundbausteinen von allem, was wir berühren können. Manche Substanzen halten Elektronen fest. Wenn man ihnen genügend Tritte gibt, lassen andere sie gehen.
Betreten Sie das Photon.
Photonen sind Pakete aus Lichtenergie. Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, treffen diese Photonen auf die Siliziumatome. Silizium ist das Material der Wahl für die meisten Panels. Durch den Stoß werden die Elektronen gelöst. Dieses Phänomen wird photoelektrischer Effekt genannt.
Aber lose Elektronen helfen nicht viel, es sei denn, sie haben einen Ort, an den sie gehen können. Lose Elektronen sind nicht sehr nützlich. Hier kommt Doping ins Spiel.
Hersteller fügen dem Silizium Verunreinigungen wie Bor und Phosphor hinzu. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht. Die positiven und negativen Ladungen trennen sich und es entsteht ein inneres elektrisches Feld. Wenn die Photonen auftreffen, drückt das elektrische Feld die emittierten Elektronen zur Vorderseite der Zelle. Die Rückseite ist positiv geladen.
Schließen Sie einen externen Stromkreis an und boomen Sie. Elektronen fließen.
Sie verlaufen durch die Anschlüsse des Geräts und versorgen das Gerät mit Strom. Eine Zelle leistet nur 1-2 Watt. Nicht genug für etwas Ernstes. Man verschaltet also viele Zellen zu Modulen. Diese Module erzeugen genug Saft, um eine Batterie aufzuladen.
Speicherchemie
Solarmodule sind normalerweise nicht direkt mit den Lithium-Ionen-Akkus des Telefons verbunden. Das wäre chaotisch. Spannungsschwankungen, Überhitzung und verminderte Sendeleistung. Nein.
Die meisten Solarladegeräte verfügen über eine eigene eingebaute Batterie.
Es sammelt Energie durch Solarmodule und speichert sie in einer Sekundärbatterie (normalerweise eine Lithium-Ionen-Batterie oder ein anderer chemischer Typ). Anschließend geben sie die gespeicherte Energie an Ihr Gerät ab. Dies ist ein Puffersystem. Sie laden das Ladegerät auf. Das Ladegerät lädt Ihr Telefon auf. Kein Netzanschluss erforderlich.
Wenn Sie einen Lithium-Ionen-Akku laden, wandern die Ionen vom Lithium zum Kohlenstoff. Durch die Umkehrung dieses Flusses wird das Potenzial der Batterie wiederhergestellt. Solarladegeräte machen das Gleiche, aber die Quelle ist die Sonne.
Diese Konfiguration bietet offensichtliche Vorteile für Menschen, die nicht ans Stromnetz angeschlossen sind oder es leid sind, nach einer Steckdose zu suchen.
Vorteile eines Solarbatterieladegeräts
Warum Solarenergie wichtig ist
Unabhängigkeit und Reinheit der Solarladung
Der Hauptvorteil ist die Einfachheit. Zum Aufladen ist keine Steckdose erforderlich. Das sorgt für echte Mobilität. Tagsüber ist fast überall Sonnenlicht zu finden. Wenn der Akku Ihres Telefons leer ist und Sie in der Wildnis landen, wird die Sonne zu Ihrer Energiequelle.
Es gibt auch einige subtilere Vorteile. Solarzellen erzeugen keine Emissionen.
Keine Abfälle oder Nebenprodukte.
Photonen, die nicht absorbiert werden, passieren entweder das Silizium oder werden vom Silizium reflektiert.
Dieser Prozess basiert auf dem photoelektrischen Effekt. Energie wird von Photonen auf Elektronen übertragen.
Dadurch können Elektronen ungehindert fließen. Elektrizität selbst ist keine Energiequelle. Es ist ein Energieträger. Es ist kein Problem, es auf diese Weise zu erstellen.
Warum ist der Strom nicht immer sauber?
Der Strom, den wir aus dem Netz beziehen, ist oft nicht sehr sauber. Nehmen wir als Beispiel die USA im Jahr 2008. Fast die Hälfte des Stroms stammt aus der Verbrennung von Kohle. Kohle ist billig. Es ist einfach zu bedienen. Allerdings ist Umweltverschmutzung eine ernste Angelegenheit.
Die EPA schätzt, dass 59 % des Schwefeldioxids in der Luft von Kohlekraftwerken produziert werden. Es verursacht auch 50 % der Feinstaubverschmutzung. Auch die Kontamination mit Quecksilber ist ein großes Problem. All das vermeidet das Solarladen.
Kompromisse der Photovoltaik-Technologie
Freiheit und Reinheit sind die Hauptverkaufsargumente. Allerdings gibt es auch Nachteile. Etwa die Hälfte des Tages fehlt die Sonne. Das Gleiche gilt auch außerhalb der Polarregionen. Die Nacht macht Solaranlagen unbrauchbar.
Auch das Wetter ist wichtig. Eine dicke Wolkendecke verringert die Effizienz. Selbst bei hellem Sonnenlicht haben die meisten handelsüblichen Solarzellen nur einen Wirkungsgrad von etwa 10 %. Deshalb ist es langsamer als ein herkömmliches Wandladegerät. Auf eine vollständige Aufladung muss man länger warten.
Lohnt es sich?
Obwohl langsam, ist der Nutzen klar. Ein Solarladegerät kann sehr nützlich sein, wenn Sie im Wald stecken bleiben. Es funktioniert auch dann, wenn andere Methoden nicht funktionieren.
In den folgenden Abschnitten erfahren Sie mehr über Gadgets und verwandte Technologien.
