Руйнування країною-терористом енергетичної інфраструктури України мало на меті зламати волю народу до опору, але натомість жителі України різними способами забезпечили себе автономним живленням. У цій статті коротко розглянемо перспективи використання наявних систем автономного живлення у подальшому житті.
Перспективи систем резервного живлення
Попереду – вік зеленої енергії. Європа різко прискорила перехід на альтернативну енергетику завдяки війні. Тому що до вимог екології додалася актуальність енергетичної незалежності. Кожен із нас також може використати поточний момент, щоб прискорити перехід домашнього господарства, підприємства, організації на альтернативну енергетику, внісши тим самим внесок у енергетичну безпеку країни. Тим більше, що очікуване подорожчання електроенергii прискорить окупність таких проектів.
Автономне живлення вчорашнього дня
Бензинові та дизельні генератори не є екологічними і рідко знадобляться після закінчення війни. Не можу собі уявити відпочинок на природі поряд з тарахтелкою, що псує повітря. Тому генератори не розглядаємо. Залишимо їх тим, кому без них поки що не обійтися, наприклад, нашим доблесним захисникам.
Найкращі комплекти безперебійного живлення
У них є відмінна риса – наявність батареї та використання зеленої енергії. Більшість українців були змушені купити акумуляторні батареї для резервного живлення, тепер залишається дізнатися, як їх перетворити на акумулятори для поновлюваних джерел енергії. Висвітленню цього питання присвячено цю статтю та планується кілька наступних.
Мікро електростанція
Сьогодні неможливо уявити життя без смартфона. Тому повербанки купили всi, і всi можуть зробити маленький крок до альтернативної енергетики – купити розскладну сонячну панель з вбудованим роз’ємом USB.
У цьому випадку ваш смартфон може працювати «вічно» навіть при повній відсутності електропостачання, тому що повербанк плюс складана сонячна панель є переносна мікро електростанція. Оптимальна потужність панелей – 30…100W. Менші не дадуть достатньо електроенергії, а великі будуть надто громіздкими та важкими.
- Дешево й сердито
Автомобільний акумулятор + інвертор + зарядний пристрій є очевидним рішенням для автономного живлення, і багато хто швидко його реалізував. Основна мета такого рішення – отримати ефект «дешево та сердито». І це досягалося на практиці, але тільки для середнього споживання нижче 120 Вт/год. Збільшення середнього споживання до 240W/h спричинить багаторазове подорожчання такого обладнання.
Слід зазначити, що стартерна акумуляторна батарея не призначена для джерел безперебійного живлення з наступних причин:
- У процесі роботи виділяє токсичні випаровування.
- Швидко вмирає при розрядах нижче 30-50% ємності та струмах заряду вище 10-20% ємності.
Правильний акумулятор для резервного живлення в Україні в рази дорожчий за автомобільну стартерну батарею, проте він вигідніший у довгостроковій перспективі. Усі типи акумуляторів для резервного живлення будуть детально описані в окремій статті.
Проте «дешеве та сердите» рішення також має перспективу руху до альтернативної енергетики. Для цього крім сонячної панелі напругою 15-18V та потужністю не менше 100W, знадобиться контролер заряду MPPT або PWM, щоб не вбити батарею перезарядом.
PWM, він же ШИМ контролер дешевше, він працює як ключ, відключаючи та підключаючи PV панель до батареї з постійною частотою та змінною тривалістю. Його середня ефективність – 75%.
MPPT контролер дорожчий, він працює як розумний DC/DC конвертор, вишукуючи точку максимальної потужності сонячної панелі, за рахунок чого досягається ефективність до 95%.
Отримаємо набір аж із п’яти предметів: акумулятор, інвертор, зарядне, PV-панель і контролер. Тому таке рішення сподобається тому, хто любить все робити сам і кого не злякає павутиння з проводів.
Класичні комп’ютерні ДБЖ
Попередній варіант системи резервного живлення викликає бажання об’єднати електронні пристрої та ліквідувати клубок проводів. Першим кроком до цього є джерело безперебійного живлення (ДБЖ) з епохи стаціонарних комп’ютерів.
Він має несинусоїдальну форму вихідної напруги, акумулятор для ДБЖ віддає свою ємність всього за 5-15 хвилин, а потім вимагає тривалої зарядки протягом кількох годин. Тому такий «динозавр» не пристосований для забезпечення автономного жтвлення при частих та тривалих вимкненнях. Однак навіть його можна суттєво покращити, і перетворити на сонячну міні електростанцію (міні СЕС), виконавши такі дії:
- Придбати PV панель потужністю понад 100W та з напругою до 18V.
- Придбати контролер MPPT чи PWM.
- Підібрати акумулятор для резервного живлення на потрібний вам час відключення. Найкраще літій-залізо-фосфатни (LiFePO4, він же LFP), щоб отримати максимальний ККД і не дихати шкідливими випарами від свинцю.
- Підключити панель до акумулятора ДБЖ через контролер. Струм заряду при хорошій освітленості може перевищувати 10А. Вийде бiльш серйозніший ДБЖ та недорога міні СЕС.
Сучасні on-line ДБЖ
Вони, як правило, продаються без акумулятора, мають потужність 500 – 1500W (і вище) та вартість 5000 – 15000 грн. (і вище). У них чиста синусоїда, широкий функціонал, великий діапазон налаштувань та високий струм заряду.
Online ДБЖ здатні забезпечити резервне живлення при частих вимкненнях. І, звичайно, їх можна використовувати для створення міні СЕС за аналогією до класичних комп’ютерних джерел безперебійного живлення. А якщо потужність вашого ДБЖ значно перевищує 500W, то краще придбати сонячну панель 300W і вище. Найпотужніші побутові ДБЖ розраховані на батарею 24V і навіть 48V. У цьому випадку знадобиться більш високовольтна панель PV, або кілька панелей, включених послідовно.
Зарядна станція – красиве рішення
Це не тільки красиво, але дуже зручно: є лише один прилад з літієвим акумулятором для резервного живлення всередині та з усіма актуальними гніздами та роз’ємами зовні: 5V, 12V та 220V. Зручна ручка для переносу, вбудований ліхтарик та індикатор рівня заряду підсилюють усю цю красу.
“Легким рухом руки” підключаєте до нього шнур від освітленої сонцем складаної PV панелі – і пішов заряд зеленою енергією. Якщо немає сонця – підключаєте адаптер до мережі 220V.
Зразок такої «краси» ми купили ще до війни, а влітку минулого року передали цю зарядну станцію та розскладну сонячну панель 120W для ЗСУ під Херсон, бійці живили від неї StarLink і залишилися задоволеними.
Якщо купити зарядну станцію та розскладану сонячну панель (продається окремо), то отримуємо найкращий комплект безперебійного живлення та ідеальну переносну міні СЕС. Не потрібно ніяких додаткових пристроїв та павутиння проводів, все просто, зрозуміло та функціонально. Доступні зарядні станції ємністю від 200 до 2000Wh та потужністю від 200 до 2000W відповідно. Однак останній варіант має вагу 26 кг. – навряд чи його візьмеш у похід. Та й вартість порядку 1500 $ “обтяжує” покупку такого пристрою. Якщо ми знайдемо електроніку до нього, то з наявних у нас елементів NMC зберемо таку зарядну станцію суттєво дешевше, та й вага буде менша.
Обмеження потужності 1 – 2 kW є єдиним недоліком цього рішення. Якщо для вашого господарства потрібно більше – читайте далі.
Необмежена потужність та реальний крок до зеленої енергетики
До війни сонячні електростанції (СЕС) для домашнього господарства встановлювали переважно ентузіасти альтернативної енергетики, прагматики зеленого тарифу, мешканці районів з дуже нестабільною електромережею та деякі господарі електромобілів. За умови, що було місце для розміщення поля сонячних панелей. Мешканці багатоповерхівок автоматично виключалися з їх числа.
Однак після початку ракетних атак на енергетику країни всі просунуті українці швидко розкусили, що гібридний сонячний інвертор плюс батарея – це найкращий комплект безперебійного живлення з таких причин:
- Висока потужність у порівняно невеликих розмірах.
- Порівняно невисока ціна.
- Високий зарядний струм.
- Широкий функціонал та гнучкість налаштувань.
- Можливість роботи в однофазних та трифазних мережах.
- Можливість кратно збільшувати потужність до більших меж.
Система автономного живлення на базі гібридного сонячного інвертора будується легко і при правильних налаштуваннях працює бездоганно. Якщо такий інвертор потужністю від 3 – 5 kW встановити в розрив живлення вашої квартири, офісу, або домашнього господарства та підключити до нього правильну батарею, то моменти відключення та повторного вмикання електроенергii ви не помітите взагалі, користуючись своїми побутовими чи офісними приладами.
Зараз населення України має велику кількість гібридних сонячних інверторів, а значить підключай до них PV панелі – і ласкаво просимо у світ альтернативної енергетики. Теоретично це так. Але щоб цього досягти на практиці, потрібно знати багато нюансів, які будуть висвітлені в наступних статтях.
Підбиваємо підсумки
- Будь-яку систему автономного живлення з акумуляторною батареєю можна перетворити на невелику СЕС.
- Найкращі комплекти безперебійного живлення – це системи на основі сонячного інвертора, що дозволяють легко побудувати повноцінну СЕС.
- Найкращі переносні комплекти безперебійного живлення – це зарядні станції з розскладними сонячними панелями.
- Розскладнi сонячнi панелi відкривають мешканцям багатоповерхівок доступ до зеленої енергетики, якщо є балкон або хоча б вікно на сонячній стороні.
- Спроби агресора зламати Україну прискорять перехід країни на відновлювані джерела енергії.
- Велика кількість малих СЕС збільшить енергетичну незалежність України та невразливість її енергосистеми.