Батареи для резервного питания как вклад в зеленую энергетику

Разрушение страной-террористом энергетической инфраструктуры Украины имело цель сломить волю народа к сопротивлению, но вместо этого жители Украины различными способами обеспечили себя автономным питанием. В этой статье кратко рассмотрим перспективы использования имеющихся систем автономного питания в дальнейшей жизни.

Перспективы систем резервного питания

Впереди – век зеленой энергии. Европа резко ускорила переход на альтернативную энергетику благодаря войне. Потому что к требованиям экологии добавилась актуальность энергетической независимости. Каждый из нас тоже может использовать текущий момент, чтобы ускорить переход домашнего хозяйства, предприятия, организации на альтернативную энергетику, внеся тем самым вклад в энергетическую безопасность страны. Тем более, что ожидаемое подорожание электричества ускорит окупаемость таких проектов.

Автономное питание вчерашнего дня

Бензиновые или дизельные генераторы, не являются экологичными и редко понадобятся после окончания войны. Не могу себе представить отдых на природе рядом с портящей воздух тарахтелкой. Поэтому генераторы не рассматриваем. Оставим их тем, кому без них пока не обойтись, например, нашим доблестным защитникам.

Лучшие комплекты бесперебойного питания

У них есть отличительная особенность – наличие батареи и использование зеленой энергии. Большинство украинцев были вынуждены купить аккумуляторные батареи для резервного питания, теперь остается узнать, как их превратить в аккумуляторы для возобновляемых источников энергии. Освещению этого вопроса посвящена эта статья и планируется несколько следующих.

Микро электростанция

Сегодня невозможно представить жизнь без смартфона. Поэтому повербанки купили все, и все могут сделать маленький шажок к альтернативной энергетике – купить складную солнечную панель со встроенным USB разъемом.

В этом случае ваш смартфон может работать «вечно» даже при полном отсутствии электроснабжения, потому что повербанк плюс складная солнечная панель равно переносная микро электростанция. Оптимальная мощность панелей – 30…100W. Меньшие не дадут достаточно электроэнергии, а большие будут слишком громоздкими и тяжелыми.

Дешево и сердито

Автомобильный аккумулятор + инвертор + зарядное устройство является очевидным решением для автономного питания, и многие быстро его реализовали. Основная цель такого решения – получить эффект «дешево и сердито». И это достигалось на практике, но только для среднего потребления ниже 120 ватт в час. Увеличение среднего потребления до 240W/h приведет к многократному удорожанию такого оборудования.

Следует заметить, что стартерная аккумуляторная батарея не предназначена для источников бесперебойного питания по следующим причинам:

1. В процессе работы выделяет токсичные испарения.
2. Быстро умирает при разрядах ниже 30-50% емкости и токах заряда выше 10-20% емкости.

Правильный аккумулятор для резервного питания в Украине в разы дороже автомобильной стартерной батареи, однако он более выгоден в долгосрочной перспективе. Все типы аккумуляторов для резервного питания будут подробно описаны в отдельной статье.

Тем не менее «дешевое и сердитое» решение также имеет перспективу движения к альтернативной энергетике. Для этого кроме солнечной панели напряжением 15-18V и мощностью не менее 100W, понадобиться контроллер заряда MPPT или PWM, чтобы не убить батарею перезарядом.

PWM, он же ШИМ контроллер дешевле, он работает как ключ, отключая и подключая PV панель к батарее с постоянной частотой и переменной длительностью. Его средняя эффективность – 75%.

MPPT контроллер дороже, он работает как умный DC/DC конвертор, «выискивая» точку максимальной мощности солнечной панели, за счет чего достигается эффективность до 95%.

Итого получим набор аж из пяти предметов: аккумулятор, инвертор, зарядное, PV-панель и контроллер. Поэтому такое решение понравится тому, кто любит мастерить сам и кого не испугает паутина из проводов.

Классические компьютерные ИБП

Предыдущий вариант системы резервного питания, вызывает желание объединить электронные устройства и ликвидировать клубок проводов. Первым шагом к этому являются источник бесперебойного питания (ИБП), из эпохи стационарных компьютеров.

Он имеет несинусоидальную форму выходного напряжения, аккумулятор для ИБП отдает свою емкость всего за 5-15 минут, а потом требует длительной зарядки в течение нескольких часов. Поэтому такой «динозавр» не приспособлен для обеспечения автономного питания при частых и продолжительных отключениях. Однако даже его можно существенно улучшить, и превратить в солнечную мини электростанцию (мини СЭС), выполнив следующие действия:

1. Приобрести PV панель мощностью выше 100W и с напряжением до 18V.
2. Приобрести контроллер MPPT или PWM.
3. Подобрать аккумуляторную батарею для резервного питания на нужное вам время отключения. Лучше всего литий-железо-фосфатную (LiFePO4, он же LFP), чтобы получить максимальный КПД и не дышать вредными испарениями от свинца.
4. Подключить панель к аккумулятору ИБП через контролер. Ток заряда при хорошей освещенности может превышать 10А. Получится более серьезный ИБП и недорогая мини СЭС.

Современные on-line ИБП

Они, как правило, продаются без аккумулятора, имеют мощность 500 – 1500W (и выше) и стоимость 5000 – 15000 грн. (и выше). У них чистая синусоида, широкий функционал, большой диапазон настроек, и высокий ток заряда.

Online ИБП способны обеспечить резервное питание при частых отключениях. И, конечно, их можно использовать для создания мини СЭС по аналогии с классическими компьютерными источниками бесперебойного питания. А если мощность вашего ИБП существенно превышает 500W, то лучше приобрести солнечную панель 300W и выше. Самые мощные бытовые ИБП рассчитаны на батарею 24V и даже 48V. В этом случае понадобится более высоковольтная PV панель, или несколько панелей, включенных последовательно.

Зарядная станция – красивое решение

Это не только красиво, но очень удобно: есть всего один прибор с литиевым аккумулятором для резервного питания внутри и со всеми актуальными гнездами и разъемами снаружи: 5V, 12V и 220V. Удобная ручка для переноса, встроенный фонарик и индикатор уровня заряда усиливают всю эту красоту.

«Легким движением руки» подключаете к нему шнур от освещенной солнцем складной PV панели – и пошел заряд зеленой энергией. Если нет солнца – подключаете адаптер в сеть 220V.

Образец такой «красоты» мы купили еще до войны, а летом прошлого года передали эту зарядную станцию и складную солнечную панель 120W для ВСУ под Херсон, бойцы питали от нее StarLink и остались довольны.

Если купить зарядную станцию и складную солнечную панель (продается отдельно), то получаем лучший комплект бесперебойного питания и идеальную переносную мини СЭС. Не требуется никаких дополнительных устройств и паутины проводов, все просто, понятно и функционально. Доступны зарядные станции емкостью от 200 до 2000Wh и мощностью от 200 до 2000W соответственно. Однако последний вариант имеет вес 26 кг. – вряд ли его возьмешь в поход. Да и стоимость порядка 1500$ «утяжеляет» покупку такого устройства. Если мы найдем электронику к нему, то из имеющихся у нас NMC элементов соберем такую зарядную станцию существенно дешевле, да и вес будет поменьше.

Ограничение мощности в 1 – 2 kW является единственным недостатком данного решения. Если для вашего хозяйства нужно больше – читайте дальше.

Неограниченная мощность и реальный шаг к зеленой энергетике

До войны солнечные электростанции (СЭС) для домашнего хозяйства устанавливали в основном энтузиасты альтернативной энергетики, прагматики зеленого тарифа, жители районов с очень нестабильной электросетью и некоторые хозяева электромобилей. При условии, что имелось место для размещения поля солнечных панелей. Жильцы многоэтажек автоматически исключалась из их числа.

Однако после начала ракетных атак на энергетику страны, все продвинутые украинцы быстро раскусили, что гибридный солнечный инвертор плюс батарея – это лучший комплект бесперебойного питания по следующим причинам:

1. Высокая мощность в сравнительно небольших размерах.
2. Сравнительно невысокая цена.
3. Высокий зарядный ток.
4. Широкий функционал и гибкость настроек.
5. Возможность работы в однофазных и трехфазных сетях.
6. Возможность кратно увеличивать мощность до больших пределов.

Система автономного питания на базе гибридного солнечного инвертора строится легко и, при правильных настройках, работает безупречно. Если такой инвертор мощностью от 3 — 5 kW установить в разрыв цепи питания вашей квартиры, офиса, или домашнего хозяйства и подключить к нему правильную батарею, то моменты отключения и повторного включения электричества вы не заметите вообще, пользуясь своими бытовыми или офисными приборами.

Сейчас у населения Украины имеется большое количество гибридных солнечных инверторов, а значит подключай к ним PV панели – и добро пожаловать в мир альтернативной энергетики. Теоретически это так. Но чтобы достичь этого на практике, нужно знать много нюансов, которые будут освещены в следующих статьях.

Подводим итоги

1. Любую систему автономного питания с аккумуляторной батареей можно превратить в небольшую СЭС.
2. Лучшие комплекты бесперебойного питания – это системы на основе солнечного инвертора, они позволяют легко построить полноценную СЭС.
3. Лучшие переносные комплекты бесперебойного питания – это зарядные станции со складными солнечными панелями.
4. Появление складных солнечных панелей открывает жителям многоэтажек доступ к зеленой энергетике, если есть балкон или хотя бы окно на солнечной стороне.
5. Попытки агрессора сломить Украину ускорят переход страны на возобновляемые источники энергии.
6. Появление большого множества небольших СЭС увеличит энергетическую независимость Украины и неуязвимость ее энергосистемы.