Smartphones opladen met zonnepanelen

Marco den Teuling
0

Inhoudsopgave

zonnepanelenZelfs de grootste smartphone-accu raakt een keer leeg. Als het volgende stopcontact ver weg is, kun je gebruikmaken van zonnepanelen of andere energiebronnen. Ontdek de beste manier om daarmee op te laden en waarop je moet letten bij de aanschaf.

Accu’s in smartphones, tablets en camera’s leveren energie, zodat jij kunt bellen, foto’s maken, internetten et cetera. Helaas zijn moderne apparaten vanwege hun beruchte kortademige accu’s niet geschikt voor al te actieve gebruikers.

Als je op pad gaat zonder stopcontact of auto in de buurt, oftewel de natuur opzoekt, hebben zelfs powerbanks hun beperkingen. Ook de grootste raakt een keer leeg. Een voor de hand liggende oplossing om apparaten en powerbanks weer op te laden zijn zonnepanelen. Die hoeven niet veel te kosten en vormen de belangrijkste alternatieve stroombron. Er zijn natuurlijk nog meer oplossingen. Bij alle methoden moet je compromissen accepteren en echt rendabel is het niet. Maar het idee dat je in het ergste geval je eigen stroom kunt opwekken is veel waard.

Combinatie powerbank en zonnepanelen

Welke manier van stroom opwekken je ook kiest bij je wandel-, fiets- of survivaltocht, je zult afscheid moeten nemen van de betrouwbaarheid van het stopcontact. Tijdens de reis zullen alle alternatieve energiebronnen slechts een deel van de tijd werken of niet genoeg stroom opwekken om je verbruik te dekken. Zonnecellen op een rugzak leveren bijvoorbeeld meestal te weinig stroom om de accu van een smartphone snel op te laden.

powerbankWat kun je daaraan doen? Om je heen kijken in de natuur helpt: eekhoorns verzamelen nootjes en leggen een voorraad aan. Ook voor de mens geldt dat het tussentijds opslaan van de gewonnen energie de beste oplossing is. In plaats van de smartphone rechtstreeks aan het zonnepaneel te hangen, laad je daarmee een powerbank op. Die heeft dan later op de dag genoeg energie om bijvoorbeeld je smartphone van stroom te voorzien.

Zonnepaneel en powerbank, dat klinkt als een droomhuwelijk. Maar dat het niet allemaal zonneschijn is, merk je pas na verloop van tijd. Powerbanks met een of meer usb-aansluitingen om apparaten mee op te laden heb je in verschillende capaciteiten. Dat gaat van net genoeg om een smartphone op te laden tot dikke blokken met genoeg capaciteit voor wekenlange autonomie. Hoe meer capaciteit een powerbank heeft, hoe meer gewicht je mee moet sjouwen. En ‘te veel’ is ook niet handig: een powerbank van 20.000 mAh krijg je zelfs niet vol met een erg optimistische laadstroom van 2 ampère op een zonnige dag. Daarom moet je eerst de juiste capaciteit bepalen.

Stem de powerbank af op je verbruik

Om niet midden op de Veluwe (of ergens echt afgelegen) met levenloze elektronica komen te zitten, moet je een flinke overcapaciteit kiezen op basis van de gebruikte apparaten. Dat kan op twee manieren. Bij de eerste ga je uit van de aangegeven mAh-waarde van de powerbank. Tel simpelweg de mAh-waarden op van de accu’s van smartphones en andere apparaten die je meeneemt en verdubbel dit totaal. Zo heb je ook ondanks laadverliezen een veilige marge.

Bij een smartphone (2000 mAh), een camera (1000 mAh) en een GPS-apparaat (2000 mAh) kom je bijvoorbeeld op een totaal van 5000 mAh. Maar een powerbank van deze capaciteit zou onvoldoende zijn, want slechts twee derde van die capaciteit kun je benutten (zoals bleek in onze test) bij opladen van je apparaten. Met een powerbank van 8000 mAh (8000 x 2/3 = 5333 mAh) haal je de volgende dag, maar 10.000 mAh geeft wat marge. Voor een tocht van twee dagen neem je het dubbele, enzovoort.

Als de capaciteit van de powerbank alleen in watt-uur (Wh) is aangegeven, kun je die waarde delen door de uitgangsspanning van de powerbank, 5V dus voor usb. Een 50Wh-powerbank bevat dan een lading van 10 Ah, oftewel 10.000 mAh. Houd bij er bij het berekenen van de capaciteit rekening mee dat je sommige apparaten misschien meermalen op een dag oplaadt, zoals een smartphone die je ook voor navigatie gebruikt.

Powerbank voltanken

Nu heb je dan wel een geschikte powerbank, maar hoe kun je die onderweg het beste bijvullen? Dat hangt ervan af wat je wilt doen. Bij een fietstocht kun je de naafdynamo gebruiken voor het opladen. Die kan tot 6 watt leveren, maar dat lukt alleen overdag en bij goed zicht, want als het gaat schemeren of mistig wordt, heb je de stroom nodig voor je fietsverlichting.

zonnepanelenBij een kano- of zeiltocht kun je een waterturbine gebruiken om tijdens overnachtingen de stroming van het water te benutten om een powerbank op te laden. Op een kanaal of meer zonder stroming kun je beter zonnepanelen gebruiken. Als je met genoeg (zon)licht de hele dag een zonnepaneel op je rugzak meedraagt, kun je daar wel een powerbank mee vullen. Maar bij slecht weer, kortere dagen en zwakker (winters) zonlicht, zal het niet genoeg zijn.

Zo hebben alle oplossingen hun eigen beperkingen. Zonnepanelen komen uit de bus als universele oplossing, ook omdat ze geschikt zijn als aanvulling voor andere energiebronnen. Tijdens een fietstocht kun je bijvoorbeeld een naafdynamo gebruiken voor je smartphone en ondertussen een powerbank opladen met zonnepanelen op de bagagedrager. Zo kom je de dag wel door zonder stopcontact.

Zonnepanelen voor onderweg heb je in allerlei vormen: in speelkaartformaat als gimmick op een powerbank, maar ook als uitvouwbare panelenset op pocket- of A4-formaat. We hebben verschillende modellen een paar weken uitgeprobeerd: de uitklapbare pocketformaat panelen van Phaesun (6 watt) en – in oplopende grootte – de Goal Zero Nomad (7 watt), de Anker Powerport (21 watt) en de 24-watt Ravpower en Xtorm Solarbooster.

Met oogjes, karabijnhaken of elastieken kun je ze aan je rugzak, fiets of boot bevestigen. Al naargelang de grootte en het vermogen hebben ze een tot drie usb-aansluitingen. Die zijn meestal weerbestendig, wat wel zo handig is. Sommige zonnepanelen, die bedoeld zijn voor op de camping, hebben ook 12V-uitgangen. Andere hebben speciale aansluitingen waarmee je meerdere exemplaren in serie kunt schakelen, zoals de Mini Solar Port van de Nomad 7.

zonnepanelen

Groot, groter, genoeg

Net als bij powerbanks moet je ook hier jezelf afvragen hoe groot het paneel moet zijn? Of beter gezegd: hoe klein het mag zijn. Je verbruik kun je eenvoudig berekenen, maar voor de te verwachten opbrengst is dat lastiger. Zelfs bij installaties met een optimale stand ten opzichte van de zon schommelt de opbrengst per vierkante meter gedurende het jaar tussen de 50 en 1000 watt per vierkante meter. In Limburg is de opbrengst zelfs meetbaar hoger dan op de Waddeneilanden. Als je onderweg bent, is de invalshoek van de zon zelden optimaal en je zult ook wel eens een bochtje maken. En terwijl je ’s zomers in de felle zon uit een 10 wattpaneel wel 1 ampère laadstroom haalt, zal dat aardig teruglopen onder een dik wolkendek.

Wat praktisch is, hangt ook samen met het type zonnepaneel. Dunnefilmpanelen zouden minder beïnvloed worden door de lichtomstandigheden, maar hier is niet iedereen het over eens. Ze zijn wel minder efficiënt dan monokristallijne zonnepanelen, met een rendement van 6 tot 10 procent versus tot wel 20 procent voor laatstgenoemde variant. Daarom zijn dunnefilmpanelen vaak groter. Een speciale vorm van dunnefilmpanelen zijn amorfe panelen. Die zijn erg buigzaam en worden daarom vaak toegepast bij rugzakken. De zogeheten polykristallijne panelen zijn minder efficiënt (13-15 procent) dan monokristallijne, maar wel goedkoper. Je herkent ze aan de rechthoekige cellen (versus ronde bij monokristallijne panelen).

Als uitgangspunt moet je ernaar streven dat de panelen een laadstroom van 1 tot 1,5 ampère aan de powerbank kunnen leveren. Nieuwere powerbanks kunnen vaak zelfs meer dan 2 ampère laadstroom aan. Daarmee valt alles af wat kleiner is dan een A4-vel. Met een 16W-paneel heb je meer marge bij slecht weer en in de herfst of het voorjaar als de dagen korter zijn. Panelen van 20 watt of meer zijn in veel situaties te onhandelbaar of zwaar. Als grootte en gewicht geen rol spelen, kun je simpelweg je gemiddelde energieverbruik met vier vermenigvuldigen voor een paneelcapaciteit waarmee je zorgeloos aan de slag kunt.

Meten is weten

Een blik op de vermelde capaciteit van de panelen is helaas niet genoeg. Die waarden zijn net zo bruikbaar als het gemiddelde brandstofverbruik bij auto’s. Om te beginnen wordt er geen gemiddelde, maar een piekcapaciteit genoemd. En die geldt alleen bij standaardomstandigheden voor de lichtsterkte (1000 W/m2), de paneeltemperatuur (25°C), de afstand die het licht door de atmosfeer aflegt (AM 1,5) en een specifieke stroomafname. Een 10W-paneel heeft deze opbrengst alleen onder ideale omstandigheden en het betekent niet dat dit ook via een usb-poort beschikbaar is.

We hebben de panelen begin juli getest (gunstige omstandigheden) bij een wolkeloze lucht en optimale invalshoek van het licht (wat ongeveer gelijkstaat aan 1000 W/m2). Dat geeft je een idee van wat je in het beste geval kunt verwachten. Daarnaast hebben we ook getest hoe goed de panelen samenwerken met powerbanks.

Het Ravpower-paneel, dat uitklapt tot 84 bij 30 centimeter, leverde in plaats van de genoemde 24 watt maximaal 19 watt. Andere panelen met dezelfde capaciteit kwamen niet verder dan 11 watt. Aan de usb-poort leverde het uitgeklapt maar half zo grote Nomad 7-paneel een krappe 6 watt. Dat is bij zomers weer dus net genoeg voor de aanbevolen laadstroom van 1 ampère. Onder deze bijna optimale omstandigheden leverde het Phaesun-paneel op pocketformaat verrassend veel energie. In plaats van de opgegeven 6 watt maten we toch nog 4,5 watt. In het voorjaar of de herfst, maar vooral ’s winters, wordt dat fors minder. Ook gedurende de dag zorgen wolken of een lagere zonnestand voor een lagere energieopbrengst.

zonnepanelen

Bij het Ravpower-paneel ontdekten we dat bij minder lichtinval alle usb-aansluitingen op één na werden uitgeschakeld. Als daarop apparaten zijn aangesloten, worden ze helemaal niet opgeladen. Verbazingwekkend genoeg blijkt het paneel ook niet goed samen te werken met powerbanks van dezelfde fabrikant (zie testresultaten).

Ook zonder metingen verraadt een blik op de technische specificaties van de cellen al ongerijmdheden. Het paneel Goal Zero Nomad Plus 28 biedt met de 28 watt piekvermogen weliswaar 2,4 ampère op de enige usb-aansluiting, maar daarmee kun je nooit meer dan 12 watt afnemen. Alleen via de fabrikanteigen ronde stekker kun je het maximale vermogen benutten. Je moet daarvoor dus wel de bijbehorende oplader meenemen.

Misstappen bij zonnepanelen

Er is nog meer dan de zon die het laat afweten en te optimistische wattages. Ook een in 90 procent van de panelen ingebouwde herstartfunctie zorgt in combinatie met veel powerbanks voor energieverlies.

Zodra een zonnepaneel maar enkele milliampère afgeeft (bijvoorbeeld door teveel schaduw) verlaagt de ingebouwde controller de spanning van de usb-uitgang tot minder dan 4,75 volt, oftewel minder dan de USB 2.0-norm. Daarmee worden problemen in het paneel vermeden. Pas als er weer genoeg stroom geleverd kan worden, wordt de usb-aansluiting weer geactiveerd. Voor de smartphone lijkt het dan alsof de stekker weer wordt ingeplugd en laadt hij verder op.

Dat is prima als er een smartphone aan het paneel hangt. Maar in combinatie met een powerbank zorgt het uitschakelen van de usb-poort ervoor dat alle energieopbrengst die minder dan 4,75 volt produceert verloren gaat. De controller in een powerbank beperkt bij het dalen van de laadspanning ook de opgenomen stroom. Dat kan soms wel drie procent van de standaardwaarde zijn, oftewel bijna 50 milliampère. Sommige panelen schakelen bij een te lage stroomopname de usb-uitgang uit, waardoor de opbrengst nog minder wordt.

Bij onze tests reageerden enkele controllers in powerbanks erg gevoelig op schommelingen van de laadstroom. Ze controleerden bij aanvang de laadstroom van het paneel, maar onderbraken het opladen tijdelijk als die afnam. Vervelender is dat sommige powerbanks daarna ook niet meer begonnen met stroom opnemen, ook al scheen de zon weer fel. De enige manier om ze weer te laten opladen was het lostrekken en weer inpluggen van de kabel. Maar wie gaat dat nu doen tijdens een tocht?zonnepaneelWat betreft die laadkabels: afhankelijk van de kabel die we aansloten haalden dezelfde powerbanks heel verschillende laadstromen uit een zonnepaneel (zie testresultaten powerbanks). Het is heel jammer als je daardoor de periodes waarin het paneel meer dan 1A stroom levert niet kunt benutten. Helaas zie je dat niet af aan de buitenkant van de kabel. De bijgeleverde kabels waren in onze tests meestal wel goed.

Draagbare zonnepanelen zijn doorgaans niet zo efficiënt als hun stationaire tegenhangers. Doorgaans ontbreekt een zogeheten MPPT-controller. Die probeert het maximale vermogen uit zonnepanelen te halen. Die optimale verhouding van spanning en stroom ligt meestal niet bij 5 volt, maar bij hogere spanningen. De MPPT-controller past de belastingsweerstand aan om dit te bereiken. Het is overigens mogelijk om zelf een MPPT-regelaar te bouwen, bijvoorbeeld aan de hand van de instructies van Elektra Wagenrad.

Conclusie

Als je op zijn minst elke paar dagen in de buurt van een stopcontact komt, zijn powerbanks de handigste oplossing. Neem desnoods een heel setje mee. Op enkele uitzonderingen na zijn ze goedkoper, compacter en lichter dan zonnepanelen, waterturbines of andere oplossingen. Als je echt niet in de buurt komt van een stopcontact kan bij voldoende licht een zonnepaneel helpen. Maar voor de aangeraden laadstroom van circa 1 ampère heb je minstens een 10 watt-paneel nodig. Energievoorziening met een zonnepaneel voegt in ieder geval wat avontuur en vergroening toe aan je tocht.

(Michael Link / Marco den Teuling, c’t magazine 11/2017)

Meer over

Smartphones

Deel dit artikel

Lees ook

Gitaareffectprocessor Boss GT-1000 met smartphonebediening

De soundmodeling in effectapparaten wordt dankzij de voortschrijdende processortechniek steeds beter. De GT-1000 laat zien wat de algoritmes inmiddels...

Smart slot: slimme deursloten getest

Een smart deurslot is een comfortabele toevoeging aan je smart-home. Inbouwen gaat een stuk eenvoudiger dan je denkt. We testen vijf modellen smart sl...

0 Praat mee

avatar
  Abonneer  
Laat het mij weten wanneer er