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Cargadores solares para microelectrónica

La tecnología fotovoltaica ha tenido un amplio desarrollo en la aplicación de minipaneles solares para ahorrar electricidad especialmente en dos ámbitos: la carga de pilas recargables y de dispositivos de microelectrónica de consumo (móviles, aparatos mp3, cámaras fotográficas, etc.). Para esta aplicación tan concreta de la energía fotovoltaica xisten dos gamas de productos. Los que son cargadores solares directos (que no incluyen el almacenamiento de energía en una batería incorporada) y los cargadores solares con batería  que sí incorporan una fuente de almacenamiento energético propia (una batería) desde la cual una vez llena se transfiere la energía al gadget. Esta última configuración de los cargadores solares es la más habitual dado que evita que el gadget tenga que estar conectado mientras el panel está expuesto al sol.

A la izquierda, un maletín para carga solar directa de pequeñas herramientas eléctricas portátiles de bricolage. A la derecha, un típico cargador solar para microelectrónica orientable.

Los cargadores solares tecnológicamente son muy simples, se componen de un micropanel fotovoltaico y de electrónica de control de la carga de batería así como de un diodo para que la corriente circule en único sentido. Todos ellos están diseñados para alimentar la batería (una o varias) recargable . El aprovechamiento de la energía solar para alimentar microelectrónica es siempre desde la electricidad estabilizada almacenada en las baterías ya que subministran corriente continua que es la apta para los aparatos de microelectrónica.

En los cargadores solares con acumulador los hay de muchos modelos y formas. A la derecha, un ejemplo de cargador de diseño en el cual se aprecia que a pesar de su forma de flor espectacular cuando estaría en carga una parte de los paneles dejan de recibir radiación por lo que se pierde una buena parte del potencial energético del mismo. A la izquierda un modelo convencional en forma, pero práctico.

Los cargadores solares que incorporan la batería recargable en su diseño disponen de un conector que en uno de los extremos se pueda acoplar el adaptador necesario para cargar el dispositivo para el cual se ha diseñado. Ahora los teléfonos móviles, por imperativo legal de la Unión Europea, están obligados al utilizar cargadores con el estandard USB, pero esto no era así hasta hace poco, con lo cual cada marca tenía el propio. Esto implicaba que los cargadores solares tenían que ir acompañados de un pak de conectores para adaptarse a los diferentes modelos existentes.

Los cargadores solares directos
Los cargadores solares directos (en el mercado hay muy pocos modelos) se conectan directamente al dispositivo pues al no disponer de dispositivo de almacenamiento incorporado inyectan la electricidad solar directamente a la batería del dispositivo. Este tipo de cargadores deben incluir, a parte del panel solar fotovoltaico, un diodo para que la electricidad tenga un único sentido y una vez han cargado el aparato no se decarguen. Este tipo de cargadores directos tienen la ventaja de que son muy durables, pero obligan a que mientras estemos cargando el dispositivo al sol, este tiene que también “estar al sol”.

El clickcells es un de los cargadores solares directos de mayor calidad y está fabricado en España. Además se vende igualmente con una batería opcional de acumulación.

De todos modos, este tipo de cargadores solares directos también pueden conectarse a un pak de baterías recargables. Entonces, esta batería extra cargada con el sol nos puede ser más útil  ya que luego esta energía solar almacenada la podemos disponer cuando queramos. Uno de los pocos que hay en el mercado español es el ClikCells, una pequeña joya tecnológica por su simplicidad, pero a la vez usabilidad y versatilidad.

Cargadores solares directos para maquinaria de bricolage
La mayoría de las máquinas de bricolage autónomas vienen equipadas con baterías de 12/24 voltios que se recargan a la red eléctrica. Para este tipo de herramientas portátiles que cuentan siempre con una batería de recambio (que podemos tener ya cargada mientras estamos usando la herramienta) se han desarrollado algunos kits fotovoltaicos de mayor potencia para que mientras estemos trabajando podamos estar cargando la batería descargada al sol. Lógicamente, estos kits o maletines fotovoltaicos (briefcase solar charger), que habitualmente pueden tener potencias de 10 a 45 W son muy interesantes ya que también nos pueden ofrecer servicios energéticos básicos de iluminación, alimentación de aparatos eléctricos de baja potencia, etc. en un espacio donde no llega la red electrica.

Cargadores solares con almacenamiento energético incluido
La aparición de los móviles, los aparatos de música mp3 y las cámaras fotográficas todos ellos equipados con baterías de litio, pero grandes consumidores de energía a la vez que de uso intenso, llevó a que se pensara en la alternativa fotovoltaica para recargarlos y de este modo aprovechar la luz solar como alternativa para evitar interrumpir la funcionalidad del aparato por agotarse la carga de la batería inesperadamente. Además, un cargador solar permite que en una emergencia con el aporte solar podamos alimentar la batería del aparato por el tiempo que necesitemos (si hay radiación solar). Esta segunda opción no es la más recomendable puesto que altera la vida útil de las baterías recargables dado que los ciclos de carga y vaciado óptimos deben son completos que es la mejor forma de que una batería tenga la máxima durabilidad.

Los dos productos más versátiles en cargadores solares. A la izquierda, el Solio Bolt que contiene una batería de 2.000 mAh. A la derecha, el Solio Classic.

En el mercado hay una amplia variedad de cargadores solares de todos los modelos, medidas y precios. Desde nuestra opinión y experiencia, destacamos el SOLIO (150,25 g) que es el único de gran capacidad energética y velocidad de carga que se ha diseñado para poderlo orientar respecto a la inclinación solar.  Hay otros modelos de diseño como, por ejemplo, el modelo británico FreeLoader Classic (125 g), el cual es un producto de prestaciones más menguadas respecto al SOLIO. Por tanto, son productos que hay que valorar con mucho tiento a la hora de decidirnos. Atender pues a las características técnicas del aparato es fundamental. Menor precio significa siempre baterías de baja capacidad o que no son fácilmente reemplazables además de paneles solares de menor potencial de carga.

El cargador solar FreeLoader Classic equipa  dos paneles extensibles con capacidad de carga de 150 mAh que se guardan dentro de la estructura metálica de control que alberga la unidad de acumulación (de 1.200 mAh). Una vez plegados los paneles el cargador es muy estético y compacto.

En síntesis, el usuario potencial de un gadget de este tipo debe atender no sólo al precio, sino también a las características del mismo ya que estas determinan su versatilidad y calidad. Además hay que informarse bien sobre si los cargadores solares con el almacenamiento energético incorporado permiten con facilidad cambiar el pak de baterías o batería cuando esta agote su vida útil (por haber traspasado el número de ciclos de carga y recarga) y es de un modelo estándar. Hay muchos cargadores solares baratos que incorporan lotes de baterías no estandard y que las conexiones están soldadas con lo que de facto se precisa de conocimientos de bricolage en microelectrónica para poderla recambiar y puede que no encontremos en el mercado una batería con la forma adaptada al chasis del cargador.

Consejo final
Un cargador solar para microelectrónica de consumo bien diseñado puede durar muchos años si es fácil. cambiarle la batería Los cargadores solares directos nos pueden ser útiles para diseñar nuestra propia unidad de recarga. En África y otros países en desarrollo, donde todavía no llega la electricidad en muchas zonas, pero si han llegado los móviles, han nacido servicios de recarga del móvil con pequeñas instalaciones solares o kits de carga solar directa. La ventaja de un maletín fotovolatico es que la placa solar puede ser de mayor dimensión y de este modo cargar en el mismo tiempo que con el transformador convencional. Lógicamente, un cargador solar directo es de larga vida y sin mantenimiento. De hecho esta era la idea del iSUN, uno de los primeros  cargadores solares bien diseñados y que lamentablemente hoy no se fabrica ya.

APUNTES HISTÓRICOS

El cargador solar más versatil que se fabricó
Entre los cargadores solares históricos queremos destacar hay un modelo singular que dejó de fabricarse pero que a nuestra opinión fue revolucionario en su momento y conceptualmente sigue siendo único. Nos referimos al iSUN de fabricación canadiense. Este aparato estaba diseñado como un libro de dos hojas que proporcionaban un potencia de 2,2 vatios. A su vez disponía de un conector para empalmar varios de ellos y por tanto duplicar o triplicar la potencia de salida.

Imágenes del iSun, un cargador histórico muy versátil que ya no se fabrica.

iSun podía funcionar dispositivos que requiriesen menos de 2 vatios. Podía ayudar a alimentar cualquier pequeña utilidad electrónica de más de 2 vatios simplemente conectando varias unidades  de iSun juntas. Conectados así  en cadena se podía amplificar la potencia de salida según nuestras necesidades. Con 311 g y unas dimensiones de 184mm x 114mm x 32mm el panel podía proporcionar 290mAh a 7.6 voltios o 145mAh a15.2 voltios. Entre sus características destacaba que la Voc, o tensión máxima disponible de la célula solar era Voc = 15,2 V CC (ajustada a 12 V) o 7,6 V CC (ajustada a 6V).

Caja de almacenamiento para pilas recargables Battpak (a la izquierda), un accesorio del cargador solar iSun (imagen derecha) que permitía disponer de una importante carga energética gracias a la energía solar.

La unidad iSun tenía como su principal aliado un accesorio también revolucionario: el Battpak que era una caja para colocar pilas recargables AA. Esta caja de almacenaje energético luego permitía extraer la electricidad renovable necesaria. Era pues un cargador solar directo y a la vez un cargador solar de baterías. Venía con los adaptadores para las principales marcas de móviles, pero la baza de estos era uno que llevaba el adaptador estándar de hembra para enchufes de batería de coche que en aquella época casi todos los móviles incorporaban.

Cargdores solares para pilas recargables (gadgets para la historia)
Los cargadores solares para pilas recargables fueron los primeros en aparecer pero han quedado obsoletos pues los diseños de aquellos gadgets ya que básicamente incorporaban unos mini paneles fotovoltaicos en la tapa de los mismos.

Cuando las pilas eran de menos de unos 500 mAh, estos cargadores conseguían tras unas 15 horas de exposición solar cargar las 4 baterías. Los cargadores soalres para pilas recargables como caja equipada con una panel solar en su tapa dejaron de ser viables debido a la escasa dimensión de los panelillos que incorporaban. A medida que las pilas recargables aumentaron su capacidad energética se precisaban decenas de horas solares, por lo que dejaron de ser prácticos y no se comercializaron más.

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Artículo elaborado por el equipo de redacción de terra.org

actualizado: 
13/06/2014
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