Мобильное питание
Аккумуляторы с солнечной батареей
Задел на будущее: топливные элементы
Непродолжительное время автономной работы является типичным недостатком многих современных гаджетов. Впрочем, производители аксессуаров готовы предложить различные варианты решения этой проблемы для тех, кто намерен провести несколько дней или даже недель вдали от цивилизации.
Смартфоны, планшетные ПК, ридеры и прочие электронные устройства для многих из нас являются в буквальном смысле предметами первой необходимости — ими пользуются и дома, и на работе, и даже на отдыхе. Уже выросло целое поколение, представители которого овладели навыками управления компьютерной мышью раньше, чем научились писать от руки. У многих из них даже недолгое отсутствие возможности быть онлайн вызывает психологический дискомфорт и приступы депрессии. Впрочем, это уже тема отдельного исследования. Важно лишь отметить, что роль, которую разнообразные гаджеты играют в нашей жизни, год от года становится всё более значимой, а задача обеспечения их бесперебойной работы — всё более актуальной.
У большинства городских жителей проблемы с подзарядкой многочисленных гаджетов возникают не так уж часто. Дома или в офисе можно подключиться к ближайшей электрической розетке или к порту USB работающего компьютера, а тем, кто перемещается по каменным джунглям на автомобиле, доступна бортовая сеть. Лишь удалившись от очагов цивилизации, обитатель современного мегаполиса способен в полной мере прочувствовать, насколько сильна его зависимость от различных электронных устройств, а следовательно — и от источников электроэнергии.
Планшетные ПК — пример противоречия моды и здравого смысла.
Большой дисплей потребляет много электроэнергии,
а разместить большой аккумулятор в плоском корпусе негде
С каждым годом эта проблема становится всё актуальнее. С одной стороны, очевидно, что за повышение мощности процессоров и увеличение размеров и разрешения дисплеев неизбежно приходится расплачиваться растущим количеством энергии, которую потребляют портативные устройства. С другой стороны, темпы развития технологий в области аккумуляторных батарей пока не способны обеспечить адекватный прирост удельной емкости источников питания. В довершение ко всему конструкторам приходится считаться с капризами моды. Сейчас на пике популярности устройства с большими сенсорными экранами и плоским корпусом, внутри которого при всем желании невозможно разместить батарею большого размера (а следовательно, и высокой емкости).
Так или иначе, способы увеличения времени автономной работы портативных устройств при отсутствии поблизости электросети и иных стационарных источников электроэнергии сейчас интересуют многих пользователей. Что же можно им предложить?
Дополнительные аккумуляторы
Начнем с наиболее очевидного решения — приобретения дополнительных аккумуляторов для используемых устройств. Увы, применительно к реалиям современной жизни у этого варианта обнаруживаются существенные недостатки: во-первых, он не универсален, а во-вторых, малоэффективен. Давайте разберемся почему.
Времена, когда для питания большинства электронных устройств применялись батарейки стандартных форматов, давно прошли. Сейчас в портативной технике используется огромное количество аккумуляторов, которые отличаются не только размерами, но и электрическими характеристиками. Следовательно, вероятность того, что хотя бы пара из имеющихся в вашем багаже устройств оснащена взаимозаменяемыми аккумуляторными батареями, ничтожно мала. А это значит, что придется раскошелиться сразу на несколько элементов питания (в общем случае — по числу используемых устройств). Стоит ли говорить, что расходы будут ощутимыми: каждый из аккумуляторов обойдется как минимум в несколько сот рублей. Эффективность же этих затрат окажется чрезвычайно низкой. Вопервых, потому что большинству пользователей дополнительные аккумуляторы понадобятся от силы дватри раза в год. Вовторых, дополнительный аккумулятор позволит увеличить время автономной работы не более чем вдвое. А втретьих, по мере замены имеющихся гаджетов на новые модели придется обновлять и «коллекцию» аккумуляторов. К тому же менять аккумулятор в полевых условиях не всегда удобно, а в некоторых устройствах эта процедура приводит к таким «побочным эффектам», как сброс настроек, текущей даты и времени и пр.
Учитывая всё вышеизложенное, приобретение дополнительных аккумуляторных батарей можно признать оправданным при выполнении как минимум трех условий: количество постоянно эксплуатируемых устройств не превышает одного-двух, ездить приходится довольно часто, а продолжительность этих вояжей невелика. Также вполне очевидно, что этот метод совершенно не подходит для устройств, оснащенных несменным встроенным аккумулятором (а таких сейчас выпускается немало). Какие же есть альтернативы?
Портативные аккумуляторы
Пожалуй, самым универсальным (и, как следствие, наиболее распространенным) вариантом сегодня является портативный источник питания, оснащенный аккумуляторной батареей высокой емкости и позволяющий подключать множество различных устройств. В настоящее время в продаже представлен широкий ассортимент подобных источников питания, различающихся размерами, энергоемкостью и диапазоном мощности подключаемой нагрузки. Рассмотрим несколько примеров.
Для подзарядки устройств с небольшими аккумуляторами (в их число входят мобильные телефоны, беспроводные гарнитуры, портативные MP3-плееры и т.д.) во время непродолжительных путешествий подойдут устройства малой мощности. Их главное преимущество — компактность и легкость.
Одна из таких моделей — Energizer XP 1000 — выполнена в корпусе размером 87×57×7 мм и весит всего 40 г. Внутри находится литийполимерный аккумулятор энергоемкостью 5 Вт·ч, который можно подзарядить от порта USB работающего компьютера или специального адаптера, способного выдать ток не менее 500 мА. В комплект поставки входит универсальный кабель с набором переходников, обеспечивающих возможность подключения к стандартным разъемам miniUSB и microUSB, а также к устройствам Nokia и Apple. Максимальный ток на выходе составляет 500 мА, чего должно хватить большинству устройств, рассчитанных на подзарядку от порта USB.
Портативный аккумулятор Energizer XP 1000
Устройство FTB5000U, выпускаемое компанией iconBIT, годится и для более серьезных задач. В обтекаемом корпусе карманного размера (100×56×13 мм) установлен литийполимерный аккумулятор емкостью 5000 мА·ч. Как и рассмотренную выше модель Energizer, подзарядить FTB5000U можно от порта USB компьютера или специального адаптера. Для максимально быстрой зарядки необходимо, чтобы используемый источник питания был способен выдать ток не менее 1 А.
Портативный аккумулятор iconBIT FTB5000U
Для подключения заряжаемых устройств FTB5000U оборудован стандартной розеткой USB типа А. Благодаря способности поддерживать в цепи нагрузки ток до 1 А эту модель можно использовать для подзарядки довольно мощных портативных устройств — таких как смартфоны или планшетные ПК. Функция автоматического отключения при отсутствии нагрузки на выходе и по окончании зарядки позволяет предотвратить непроизводительный расход запасенной электроэнергии. В комплект поставки FTB5000U входят универсальный кабель и набор переходников для подключения к устройствам со стандартными разъемами miniUSB и microUSB, продуктам Apple (iPhone, iPod, iPad), планшетам Samsung Galaxy Tab, телефонам и смартфонам Nokia, а также планшетам, портативным медиаплеерам и ридерам iconBIT.
Еще одна модель этой категории — Power Bank 13 (PB-13), выпускаемая компанией FSP. Согласно аннотации производителя, она предназначена для подзарядки мобильных телефонов, смартфонов, портативных медиаплееров и игровых консолей, беспроводных гарнитур и пр. Размеры корпуса Power Bank 13 невелики — 94×69,5×17 мм, а весит это устройство всего 125 г. Внутри установлен литийполимерный аккумулятор емкостью 4200 мА·ч, подзарядить который можно от порта USB работающего компьютера или специального адаптера. Для подключения к внешнему источнику питания устройство оборудовано коротким встроенным кабелем со штекером USB типа А. По данным производителя, полный цикл зарядки током 1 А займет около 6 ч.
Портативный аккумулятор FSP Power Bank 13
с набором переходников
Для подключения заряжаемых устройств на корпусе Power Bank 13 предусмотрены две стандартные розетки USB. Таким образом, владелец этого источника питания может подзаряжать сразу два устройства, каждое из которых при этом может потреблять ток до 1 А. В Power Bank 13 предусмотрены функции защиты от короткого замыкания и перегрузки на выходе, а также от перезарядки и полной разрядки встроенного аккумулятора. В комплект поставки входит универсальный кабель с набором сменных переходников для подключения к разъемам телефонов и смартфонов Nokia и Sony Ericsson, а также устройств Apple (iPhone, iPod). Кроме того, есть переходник для подсоединения к стандартному разъему miniUSB.
Схожий по характеристикам и функциональным возможностям портативный источник питания Choiix Power Fort 5000 (заводской индекс C-2019-K1) выпускает компания Cooler Master. Эта модель выполнена в корпусе размером 112×88×16 мм и оснащена встроенным литийполимерным аккумулятором емкостью 5000 мА·ч, который можно зарядить от порта USB ПК или специального адаптера.
Портативный аккумулятор Cooler Master Choiix
Power Fort 5000
Для подключения заряжаемых устройств на корпусе Choiix Power Fort 5000 предусмотрены две стандартные розетки USB типа А. Таким образом, можно заряжать два устройства одновременно. Интересной особенностью данной модели является поддержка режима быстрой зарядки. Если максимальный потребляемый ток на первом выходе ограничен 1 А, то ко второму выходу можно подключать нагрузку, потребляющую до 2,1 А. Предусмотрена защита от перезаряда встроенного аккумулятора, а также от короткого замыкания и перегрузки на выходе. В комплект поставки Choiix Power Fort 5000 входят кабели-переходники с разъемами miniUSB и microUSB.
Сейчас в продаже можно найти модели, позволяющие продлить время автономной работы довольно мощных устройств — нетбуков и ноутбуков. В качестве примера рассмотрим модель Energizer XP8000. Она выполнена в компактном корпусе (110×73×23 мм) и весит 220 г. Внутри установлен литийполимерный аккумулятор весьма впечатляющей энергоемкости — 40 Вт·ч (что сопоставимо с аналогичным показателем батарей современных нетбуков). Естественно, зарядка столь емкого аккумулятора от порта USB потребовала бы слишком много времени, так что для выполнения этой процедуры потребуется штатный адаптер (12 В/3,5 А). Для подключения заряжаемых устройств у Energizer XP8000 имеются три выхода различной мощности, которые можно задействовать как по отдельности, так и одновременно.
По энергоемкости встроенный аккумулятор
модели Energizer XP18000 превосходит
источники питания современных ноутбуков
Маломощные портативные устройства подключаются к выходу со стандартной розеткой USB типа А (5 В постоянного тока, не более 1 А). В комплект поставки входит универсальный кабель с набором переходников для подсоединения к разъемам мобильных телефонов и смартфонов Nokia, Samsung, LG и Apple. Кроме того, есть переходники на стандартные штекеры miniUSB и microUSB.
Для питания более мощных устройств имеются выходы с напряжением 10,5 и 19 В, каждый из которых способен выдавать ток до 2 А.
Устройство Energizer XP8000 оборудовано светодиодным индикатором уровня заряда, а также системой защиты от перезаряда и перегрева встроенного аккумулятора и от перегрузки и короткого замыкания на выходах. Для минимизации непроизводительного расхода электроэнергии предусмотрена функция автоматического отключения при отсутствии подключенной к выходу нагрузки.
Портативный аккумулятор Energizer XP8000 способен подзарядить
не только мобильный телефон,
но и портативный ПК
В линейке Energizer представлена и более мощная модель — XP18000. Она оснащена литийполимерным аккумулятором с энергоемкостью 90 Вт·ч (что примерно в полтора раза больше по сравнению с батареями современных ноутбуков). Разумеется, за увеличение емкости приходится расплачиваться массогабаритными показателями: к блоку размером 180×109×20 мм и весом в полкило уже вряд ли применимо определение «карманный». Тем не менее найти для него место в дорожной сумке будет несложно.
Штатный адаптер (19В/3,5 А) позволяет полностью зарядить встроенный аккумулятор Energizer XP18000 всего за 5 ч. Как и у рассмотренной выше модели, для подключения заряжаемых устройств у него имеются три выхода. Различие заключается в электрических параметрах двух более мощных выходов, которые предназначены для питания нетбуков и ноутбуков. Напряжение на них составляет 12 и 19 В, а максимальный ток — 2 и 3,5 А соответственно. Для подключения к разъемам питания портативных ПК различных моделей в комплект поставки входят универсальные кабели и полдюжины переходников.
В этом разделе мы рассмотрели лишь несколько из множества представленных в продаже моделей портативных аккумуляторов. Тем не менее этой информации вполне достаточно для того, чтобы составить впечатление как о функциональных возможностях подобных аппаратов в целом, так и о различиях моделей разных категорий. Теперь оценим достоинства и недостатки данного решения.
Бесспорным преимуществом портативных аккумуляторов является универсальность. Одно такое «энергохранилище» позволит продлевать время автономной работы множества устройств различных типов, в том числе оснащенных встроенными (несъемными) батареями. При этом пользователь может гибко распределять имеющуюся в запасе электроэнергию в соответствии с текущими задачами и приоритетами, что было бы невозможно в случае, если брать с собой дополнительные сменные аккумуляторы для каждого из устройств.
Благодаря значительному прогрессу, достигнутому за последние годы в области унификации разъемов и электрических характеристик источников питания, можно не беспокоиться о том, будут ли совместимы с имеющимся источником питания устройства, которые вы приобретете в дальнейшем.
С подзарядкой также не возникнет особых проблем: относительно «легкие» модели можно запитать от порта USB компьютера, а более мощные укомплектованы штатным адаптером. Кроме того, для многих моделей поставляются адаптеры, позволяющие подзаряжать их от ботовой сети автомобиля.
В продаже представлен широкий ассортимент таких изделий, благодаря чему не составит труда подобрать подходящую модель, обладающую необходимыми характеристиками и функциональными возможностями.
К недостаткам можно отнести затраты на приобретение портативного источника питания. В общем случае расходы пропорциональны емкости встроенного аккумулятора и максимальной мощности питаемой нагрузки: чем выше эти показатели, тем больше будет и цена устройства. Соответственно приобретать портативный аккумулятор средней или высокой мощности имеет смысл только в том случае, если необходимость в его использовании возникает болееменее регулярно.
Хотя питание по USB уже стало фактически стандартом индустрии портативных электронных устройств, в эксплуатации находится еще немало старых моделей, оснащенных нестандартными разъемами и рассчитанных на питание от напряжения, величина которого отлична от 5 В. То же самое можно сказать и о ноутбуках: если в большинстве новых моделей напряжение питания унифицировано, а разъемы стандартизованы, то с более старыми экземплярами могут возникнуть проблемы.
Аккумуляторы с солнечной батареей
Развитием идеи, рассмотренной в предыдущем разделе, являются портативные аккумуляторы, оснащенные встроенной солнечной батареей. Благодаря этому их можно подзарядить не только от электрической розетки или бортовой сети транспортного средства, но и непосредственно в полевых условиях, используя бесплатную и общедоступную энергию солнца.
Одна из таких моделей —— SP2000 Apollo от компании XPAL Power. Внутри корпуса установлен литийполимерный аккумулятор емкостью 2000 мА·ч. Подзарядить его можно как от штатного адаптера, подключаемого к коаксиальному разъему, так и от встроенной солнечной батареи. Последняя состоит из трех секций размером 55×90 мм каждая, которые размещены в раскрывающихся наподобие зеркалатрюмо панелях корпуса (см. фото). Это сделано как для уменьшения габаритов устройства, так и для защиты панелей солнечных батарей от механических повреждений и загрязнения в процессе транспортировки. В сложенном состоянии размеры корпуса SP2000 Apollo составляют 97×54×15 мм, а вес — немногим более 200 г.
Размеры корпуса XPAL SP2000 Apollo
в сложенном состоянии — всего 97×54×15 мм
Процессом зарядки аккумулятора и подачей питания на внешние устройства управляет специальный электронный модуль, заодно обеспечивающий защиту от перегрева, а также от перегрузок и короткого замыкания в цепи нагрузки. Предусмотрен светодиодный индикатор уровня заряда.
Чтобы зарядить встроенный аккумулятор
XPAL SP2000 Apollo от солнца, необходимо открыть панели
солнечных батарей
Для подключения заряжаемых устройств на корпусе установлена розетка USB типа А. В комплект поставки входит универсальный кабель с набором переходников. Максимальный ток в цепи нагрузки составляет 500 мА.
Одна из особенностей модели SP2000 Apollo — возможность подзаряжать подключенные к выходу устройства не только от встроенного аккумулятора, но и непосредственно от работающей солнечной батареи. Отметим, что подобная функция реализована далеко не во всех моделях подобного типа.
В продаже представлены устройства и более высокой мощности — например iconBIT FTB16000S. Оно выполнено в корпусе размером 170×95×20 мм, изготовленном из прочного пластика с мягким прорезиненным покрытием. Внутри находится литийполимерный аккумулятор энергоемкостью 59,2 Вт·ч. Для быстрой подзарядки в комплект поставки входит штатный адаптер (18 В/2 А), позволяющий восполнить запас электроэнергии всего за 3 ч. На боковой части корпуса имеется светодиодный индикатор уровня заряда.
Портативный аккумулятор iconBIT FTB16000S
со встроенной солнечной батареей
Встроенная солнечная батарея размером 115×75 мм при ярком солнечном освещении способна развивать мощность до 1,4 Вт. Кроме того, к FTB16000S можно подсоединить дополнительный модуль солнечной батареи.
Для подключения заряжаемых устройств предусмотрены два выхода с коаксиальными разъемами. Один из них предназначен для питания относительно маломощных устройств постоянным током с напряжением 5 В (до 1 А). Второй выход рассчитан на подключение мощных устройств — таких как ноутбуки. Выходное напряжение можно выбрать из четырех фиксированных значений (16, 19, 22 или 24 В постоянного тока). В комплект поставки входят два универсальных кабеля, полтора десятка переходников для подключения к различным моделям ноутбуков, а также 14 переходников для мобильных телефонов, фото- и видеокамер, портативных медиаплееров и других устройств.
Сумки с панелями солнечных батарей
и размещенными внутри аккумуляторами
Из дополнительных возможностей у FTB16000S имеются светодиодный фонарик и встроенный ультразвуковой отпугиватель насекомых. Предусмотрена электронная защита от короткого замыкания и перегрузки на выходе, а также от перегрева.
Помимо компактных портативных источников питания в продаже можно встретить сумки и рюкзаки, оснащенные встроенными аккумуляторами и панелями с солнечными батареями. Впрочем, учитывая довольно высокие цены, эффективность подобных решений вряд ли можно считать приемлемой.
Поскольку достоинства и недостатки портативных аккумуляторов уже были рассмотрены в предыдущем разделе, здесь мы ограничимся лишь оценкой целесообразности приобретения моделей, оснащенных солнечными батареями. С одной стороны, подобные устройства имеют важное преимущество: запас электроэнергии можно пополнять по мере необходимости даже там, где нет никаких источников электричества. С другой стороны, воспользоваться солнечной энергией нередко мешают капризы погоды. Поскольку мощность компактных солнечных батарей невелика, то для полноценной подзарядки встроенного аккумулятора потребуется как минимум несколько часов яркого солнечного света. Соответственно портативный аккумулятор с солнечной батареей сумеет обеспечить заметную прибавку к «рациону» ваших гаджетов лишь при условии, что путешествовать предстоит в условиях длинного светового дня и преимущественно ясной погоды.
Задел на будущее: топливные элементы
Одним из перспективных направлений развития портативных источников питания является создание устройств на базе малогабаритных топливных элементов. Принципиальное преимущество топливных элементов над аккумуляторными батареями заключается в отсутствии необходимости тратить время на подзарядку. Как и при езде на автомобиле, достаточно пополнить запас топлива (установить новый картридж), чтобы устройство начало вырабатывать электроэнергию.
Большинство подобных устройств, имеющих небольшие габариты и предназначенных для подзарядки портативных электронных устройств, относятся к категории топливных элементов с прямым окислением метанола (Direct Methanol Fuel Cells, DMFC). Как явствует из названия, топливом для них служит метиловый спирт или его водный раствор. Существуют и иные варианты — например топливные элементы, работающие на сжатом водороде.
Появление первых серийных устройств, оснащенных компактными топливными элементами, ожидалось еще в 2006 году, однако производство пилотных серий подобных аппаратов удалось наладить лишь в 2009-м. В качестве примеров можно привести портативные зарядные устройства Mobion компании MTI MicroFuel Cells и Dynario компании Toshiba (оба относятся к категории DMFC). Вопреки обещаниям ряда производителей портативные источники питания на базе топливных элементов до сих пор остаются экзотикой.
Портативное зарядное устройство Toshiba Dynario
на базе компактных топливных элементов
Для массового внедрения принципиально новых источников питания необходимо решить целый ряд серьезных проблем. В частности, создать разветвленную инфраструктуру, позволяющую снабжать пользователей топливными картриджами. Эти расходные материалы должны стать столь же доступными, как и обычные батарейки, — в противном случае вряд ли найдется много желающих купить источники питания на топливных элементах. Кроме того, производителям необходимо договориться о стандартизации топливных картриджей и клапанов для их стыковки с зарядными устройствами.
Несомненно, в сегменте портативных источников питания системы на базе топливных элементов имеют большой потенциал, однако удастся ли производителям его реализовать — пока большой вопрос.
Аварийные варианты
Если потребность в подзарядке мобильных устройств возникает крайне редко и нерегулярно (то есть приобретать портативный аккумулятор просто нецелесообразно), то можно воспользоваться приспособлениями, позволяющими быстро получить электроэнергию из подручных источников. Именно о них мы расскажем в заключительной части данного обзора.
Начнем с компактных преобразователей, которые рассчитаны на подзарядку аккумуляторов не очень мощных устройств (например, мобильного телефона) от обычных батареек формата АА. Например, установив внутрь устройства AcmePower A100 обычную батарейку, можно на время вернуть к жизни разряженный мобильный телефон. Разумеется, полностью зарядить его аккумулятор от одного элемента АА не получится, однако у пользователя появится возможность совершить важный звонок или отправить SMS. В комплект поставки входят универсальный кабель и набор переходников для подключения к мобильным телефонам Ericsson, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Siemens и Sony Ericsson. Отметим, что с большинством ныне выпускаемых мобильных телефонов AcmePower A100 вряд ли будет работать, поскольку его преобразователь способен поддерживать в цепи нагрузки ток не более 200 мА.
Более современный вариант подобного устройства называется AcmePower A95. Размеры его корпуса — всего 14×23×92 мм, а вес — 19 г. Для подключения заряжаемых устройств предусмотрена стандартная розетка USB типа А, а встроенный преобразователь обеспечивает питание нагрузки, потребляющей ток до 500 мА. Предусмотрен автоматический электронный регулятор тока и напряжения, а также защита от короткого замыкания на выходе.
Симпатичный корпус устройства
AcmePower A100 лишь немного больше элемента питания
формата АА, который устанавливается внутрь
Отметим, что в подобные устройства имеет смысл устанавливать либо щелочные батарейки, либо никель-металлгидиридные аккумуляторы. Дешевые солевые батарейки вряд ли смогут отдать много энергии и к тому же быстро перегреются (потребляемый преобразователем ток превышает 1 А).
При помощи AcmePower A100 можно подзарядить
мобильный телефон от обычной батарейки АА
Компактное устройство AcmePower A95
оснащено стандартной розеткой USB
Можно обойтись и без батареек, если под рукой есть портативная динамомашина. Хотя подобные устройства обычно продаются как сувениры, справиться со своей задачей (то есть преобразовать механическую энергию в электричество) они вполне способны. Способ применения максимально прост: удерживая динамомашину одной рукой, другой необходимо вращать ручку. Правда, делать это придется довольно энергично: для обеспечения достаточного (для нормальной зарядки) тока в выходной цепи частота вращения должна составлять 120-150 об./мин. Для подключения заряжаемых устройств в комплекте обычно имеется универсальный кабель с набором переходников.
Ручная динамомашина с набором переходников
для подключения к мобильным телефонам
разных производителей
Конечно, такое устройство рассчитано исключительно на экстремальные ситуации, когда крайне важно хоть ненадолго «оживить» полностью разряженный аккумулятор мобильного телефона. За 10-15 мин «ручной работы» можно выработать достаточное количество электроэнергии для того, чтобы сделать необходимый звонок или передать SMS. Однако рассчитывать на полноценную зарядку подобным способом не стоит: во-первых, устанут руки, а во-вторых, пластиковые шестеренки редуктора явно не рассчитаны на продолжительную эксплуатацию.
 |
|
