sei intrappolato. Una scorciatoia nella foresta si è trasformata in una trappola. la tua macchina è in fumo, la batteria del mio telefono è scarica e non hai detto a nessuno dei miei piani. Il piccolo segnale acustico del tuo telefono sembra più un conto alla rovescia che un avviso tecnico.
Poi gli alberi si rompono. Davanti a noi si apre un prato soleggiato. Parcheggi, esci e guardi in alto. Cielo soleggiato. Non ci sono nuvole. Raggiungere il vano portaoggetti, estrarre il caricabatterie solare e collegarlo al telefono. Capovolgere il pannello ed esporlo alla luce solare. Appoggialo su un ceppo. Aspetta adesso. Hai tempo per leggere. L’aiuto sta arrivando, alimentato dal sole.
Prima del 2010, questa situazione avrebbe potuto finire male. Rimarresti bloccato e non avrai modo di caricare il tuo dispositivo. Oggi non è così. Le aziende stanno inondando il mercato con dispositivi che utilizzano l’energia solare per caricare qualsiasi cosa, dagli smartphone alle batterie AA.
Vediamo come funzionano effettivamente questi dispositivi.
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La fisica della luce al potere
I caricabatterie solari non producono energia. Lo convertono. Il componente principale è la cella fotovoltaica. Questi sono tipicamente realizzati in silicio e stratificati con materiali positivi e negativi. Quando la luce solare colpisce una cellula, i fotoni liberano gli elettroni. Questo crea una corrente elettrica.
Non è magia. È fisica.
L’efficienza conta. I pannelli più economici hanno tassi di conversione inferiori. Sprecano la maggior parte della luce solare che li colpisce. Pannelli migliori utilizzano celle multi-giunzione o silicio di qualità superiore per catturare più energia. Questo è il motivo per cui alcuni caricabatterie funzionano alla luce diretta del sole, ma falliscono all’ombra. Anche l’angolo del sole gioca un ruolo. Hai bisogno dell’esposizione diretta per la massima resa.
Archiviazione: l’anello mancante
La luce solare non è costante. è impostato. Piovere. Le nuvole si stanno muovendo. Un caricabatterie solare autonomo è inutile se non può immagazzinare energia. Ecco perché la maggior parte dei dispositivi moderni include una batteria integrata.
Il pannello solare carica la batteria interna durante il giorno. Puoi utilizzare l’energia immagazzinata per caricare il telefono di notte o al buio. Questo disaccoppiamento è fondamentale. Ti consente di raccogliere energia quando è abbondante e usarla quando ne hai bisogno.
Alcuni dispositivi di fascia alta sono dotati di batterie ad alta capacità che possono caricare il telefono più volte. Sono inoltre disponibili strisce sottili e flessibili progettate per essere fissate direttamente al laptop o alla borsa. Anche se cambiano le dimensioni esterne, il principio rimane lo stesso. Cattura la luce. Immagazzina energia. Rilascialo più tardi.
Perché questo è importante per gli utenti di tutti i giorni
La maggior parte delle persone pensa ai caricabatterie solari come a un’attrezzatura speciale per gli escursionisti. Non è aggiornato. È ancora più adatto per l’uso quotidiano.
Considera i pendolari. Parcheggia la tua auto al sole tutto il giorno. Puoi mantenere il power bank completamente carico collegandolo a un piccolo pannello sul cruscotto o sulla borsa. Collegati al tuo cellulare mentre torni a casa. Non è necessaria una presa.
O un passeggero. Ci sono negozi costosi e inaffidabili nella tua città. Con un caricabatterie solare puoi rimanere connesso senza dover cercare un bar. Si tratta di indipendenza. Non devi preoccuparti del livello di carica della batteria, anche se sei lontano da casa.
La tecnologia è maturata. Il pannello ora è più leggero. La batteria ha più potenza. I prezzi sono scesi. Questo non è più solo per i sopravvissuti. Ideale per coloro che apprezzano la libertà dalle restrizioni
Il sole splende sulla terra da miliardi di anni. Gli esseri umani hanno imparato solo di recente a convertire il calore e la luce incessanti in vera elettricità. Tutto iniziò nel 1954 con una cella solare dei Bell Laboratories. Originariamente destinati ad alimentare i satelliti in orbita, erano costosi e ingombranti. Ora? È abbastanza piccolo da stare in uno zaino. Ma come otteniamo energia dalla luce?
Ha a che fare con gli elettroni.
L’elettricità muove semplicemente gli elettroni. Di solito sono limitati a un’orbita attorno al nucleo di un atomo. Un nucleo atomico è costituito da protoni e neutroni, che sono gli elementi costitutivi di base di tutto ciò che possiamo toccare. Alcune sostanze trattengono saldamente gli elettroni. Se gli dai un calcio sufficiente, gli altri li lasceranno andare.
Inserisci il fotone.
I fotoni sono pacchetti di energia luminosa. Quando la luce solare colpisce una cella solare, questi fotoni colpiscono gli atomi di silicio. Il silicio è il materiale preferito per la maggior parte dei pannelli. Lo shock allenta gli elettroni. Questo fenomeno è chiamato effetto fotoelettrico.
Ma gli elettroni sciolti non ti aiutano molto a meno che non abbiano un posto dove andare. gli elettroni sciolti non sono molto utili. È qui che entra in gioco il doping.
I produttori aggiungono impurità come boro e fosforo al silicio. Ciò crea uno squilibrio. Le cariche positive e negative si separano e si forma un campo elettrico interno. Quando i fotoni colpiscono, il campo elettrico spinge gli elettroni emessi verso la parte anteriore della cellula. La parte posteriore è caricata positivamente.
Collega un circuito esterno e boom. Flusso di elettroni.
Passano attraverso i connettori del dispositivo e forniscono alimentazione al dispositivo. Una cella produce solo 1-2 watt. Non abbastanza per qualcosa di serio. Quindi, colleghi molte celle insieme in moduli. Questi moduli generano energia sufficiente per caricare una batteria.
Chimica di conservazione
I pannelli solari solitamente non sono collegati direttamente alle batterie agli ioni di litio del telefono. Sarebbe complicato. Sbalzi di tensione, surriscaldamento e potenza di trasmissione ridotta. No.
La maggior parte dei caricabatterie solari ha la propria batteria integrata.
Raccoglie energia attraverso moduli solari e la immagazzina in una batteria secondaria (solitamente agli ioni di litio o altro tipo chimico). Quindi, forniscono l’energia immagazzinata al tuo gadget. Questo è un sistema tampone. Carichi il caricabatterie. Il caricabatterie carica il tuo telefono. Non è necessaria alcuna connessione alla rete.
Quando si carica una batteria agli ioni di litio, gli ioni si spostano dal litio al carbonio. Invertire questo flusso ripristina il potenziale della batteria. I caricabatterie solari fanno la stessa cosa, ma la fonte è il sole.
Questa configurazione offre evidenti vantaggi alle persone fuori rete o stanche di cercare una presa.
Vantaggi di un caricabatterie solare
Perché l’energia solare è importante
Indipendenza e purezza della ricarica solare
Il vantaggio principale è la semplicità. La ricarica non richiede una presa a muro. Ciò garantisce una vera mobilità. Durante il giorno la luce del sole arriva quasi ovunque. Se la batteria del tuo telefono si scarica e finisci nella natura selvaggia, il sole diventa la tua fonte di energia.
Ci sono anche alcuni vantaggi più sottili. Le celle solari non producono emissioni.
Nessuno spreco o sottoprodotto.
I fotoni che non vengono assorbiti passano attraverso il silicio o vengono riflessi dal silicio.
Questo processo si basa sull’effetto fotoelettrico. L’energia viene trasferita dai fotoni agli elettroni.
Ciò consente agli elettroni di fluire liberamente. L’elettricità in sé non è una fonte di energia. È un portatore di energia. Non ci sono problemi a crearlo in questo modo.
Perché la rete elettrica non è sempre pulita
L’elettricità che otteniamo dalla rete spesso non è molto pulita. Prendiamo ad esempio gli Stati Uniti nel 2008. Quasi la metà dell’elettricità proviene dalla combustione del carbone. Il carbone è economico. È facile da usare. Ma l’inquinamento è una cosa seria.
L’EPA stima che il 59% dell’anidride solforosa nell’aria sia prodotta da centrali elettriche a carbone. Produce anche il 50% dell’inquinamento da particolato. Anche la contaminazione da mercurio è una delle principali preoccupazioni. La ricarica solare evita tutto questo.
Compromessi della tecnologia fotovoltaica
Libertà e purezza sono i principali punti di forza. Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi. Il sole è assente per circa metà giornata. Lo stesso vale al di fuori delle regioni polari. La notte rende inutili i dispositivi solari.
Anche il meteo è importante. La fitta copertura nuvolosa riduce l’efficienza. Anche in pieno sole, la maggior parte delle celle solari disponibili in commercio hanno un’efficienza solo del 10% circa. Ecco perché è più lento di un caricabatterie da muro standard. Devi aspettare più a lungo per una carica completa.
Ne vale la pena?
Anche se lento, l’utilità è chiara. Un caricabatterie solare può essere molto utile se rimani bloccato nel bosco. Funziona anche se altri metodi non funzionano.
Puoi saperne di più sui gadget e sulle tecnologie correlate nelle sezioni seguenti.
