«Немає сечі терпіти ці борошна»… Ничем другим нельзя прокомментировать поток статей на тему “подготовки к блэкауту”, который на непрофильных ресурсах начался с середины октября из-за начала обстрелов российской энергетической инфраструктуры Украины.

С одной стороны, в нашем обществе ожидаемо разразился спрос на информацию обо всем, что связано с независимыми от сетей источниками электричества. Так что нишевая тема, которая до 24.02.2022 интересовала только “выживальщиков” и “зеленых энергетиков” стала актуальной для миллионов граждан. А истерический спрос пробуждает истерическое предложение — и откровенных мошенников, и сомнительных самодельщиков, и просто хайпожаров.

Автор – не электрик. И если определенная система требует профессионального вмешательства – настоятельно рекомендует обратиться к профессионалам. Но 20 лет тестирования разного компьютерного “железа” и десятилетия загородной жизни в условиях, когда часто исчезает свет, кое-чему научили еще до войны. А количество разговоров обо всем этом в последнее время просто требуют изложить в текстовом виде мысли и перестать повторять одно и то же… В целях академической четкости изложения хотелось бы отделить главную канву материала от примеров конкретных расчетов и всяких советов и полезных деталей, но тогда теряется целостность повествования.

Эта статья не заменяет весь массив обзоров, тестов и руководств для покупателей всех описанных приборов и предлагает лишь наработать специфический взгляд на них, соответствующий вызовам войны 2022 года. В мирное время кое-что быть иначе. К сожалению, прямо в период публикации статьи на украинском рынке мощный спрос на все, что перечислено ниже и цены заметно, иногда в несколько раз, выросли от довоенных. Ну и, конечно, если определенное предложение выглядит слишком привлекательным, чтобы быть правдой, скорее всего, так оно и есть.

Внимание! В статье правдиво изложен собственный опыт автора, а также результаты наблюдений и исследований, принесших желаемый результат. Со всем тем, материал написан исключительно в познавательных целях. Автор не дает гарантий успеха и не несет ответственности за ошибки исполнителя или неверно истолкованный текст. Не пытайтесь следить указанным инструкциям без необходимых знаний и соответствующего уровня навыков (в том числе работы с инструментами). Техника безопасности – превыше всего. Удачи!

Если вы чувствуете, что понимание слов “Вольт”, “Ампер”, “Ват”, “Ват-часы” и их взаимозависимостей уже несколько размыто в памяти со времен школьного курса физики, то не стесняйтесь спросить у Google. Напомнив себе эти основы, поможете намного лучше понять тему дальше и, возможно, избежать драгоценных ошибок. Достаточно системным подходом будет прочитать основные статьи, перечисленные в разделе Электротехника в украинской Википедии.

Нулевой шаг: подготовка

Планируя свою энергонезависимость, в первую очередь необходимо понимать ситуацию в комплексе. В мирное время это не очень актуально, а вот сейчас, прежде чем начинать даже расчеты для автономии дольше одних суток — подумайте обо всем необходимом, кроме электроэнергии: воду, еду, тепло, лекарства, транспорт, связь, деньги и все остальное тот же период времени! Как вообще будут работать общественные системы, на которые вы рассчитываете? Потому мало пользы в самом по себе месячном запасе топлива для генератора, если нет источника воды и тепла зимой. Или в заряженном смартфоне, если не подается питание на башне мобильной связи.

Великолепная книга “Без паніки! Як вижити, боротися й перемогти під час бойових дій” в электронном виде сейчас доступна для бесплатной загрузки с сайта издательства Астролябия. Она помогла автору морально и материально подготовиться к началу вторжения 24 февраля, но есть и другие источники подобной информации. Читайте, планируйте и помните, что сама по себе энергонезависимость не цель — цель выживания (желательно, с комфортом) в экстраординарных условиях, в войну или без нее…

Еда, спички, зажигалка с запасом топлива, газовый баллон (с плиткой), бумажный блокнот с ручкой, туалетная бумага, нож, фонарик, радио, батарейки для всего… Это то, что 100% будет актуальнее “энергонезависимости”. В зависимости от длины периода, на который будет подготовка, запас сигарет и алкоголя можно начинать рассматривать как валюту, а не для собственного потребления. Если в хозяйстве уже есть легальное огнестрельное оружие, то оно должно быть полностью готово к использованию, включая достаточное количество патронов. Об этом все и еще множество важных деталей подготовки гражданских лиц к боевым действиям можно узнать из важнейшего элемента на фотографии – той же книги “Без паники!”, электронная версия которой сейчас распространяется издательством “Астролябия” бесплатно.

PS Автор не мог не положить в натюрморт презент от ВСУ — именно трофейную пачку сигарет Business Class, снятую с россиянина летом на Юге.

Сначала нужно понять свои потребности: какие приборы питать, какая их мощность и на какой период автономности рассчитывается система: на несколько часов, в сутки, в неделю, в месяц или больше? В простейших случаях, пожалуй, такой “аудит” можно сделать в уме, но даже в средней квартире уже легче будет выписать критических потребителей отдельным списком и визуализировать свои потребности.

Здесь ждет три неприятных сюрприза:

1. Приборов может быть больше, чем ожидалось. Абсолютный минимум – это заряжать смартфон. Но если рассчитывать на энергонезависимость частного дома — это десятки потребителей. Именно поэтому их лучше отметить списком, потому что так будет нагляднее, что забыли, и подумать, как оптимизировать.
2. Мощность не всегда очевидна. Все больше, для наших целей она считается по-разному: типичная, стартовая, средняя за период времени… В обычной жизни о мощности потребления большинство думает только в разрезе счета за электроэнергию за месяц — и там не часто бывает какая-то катастрофическая сумма, чтобы этим беспокоиться. Но даже скудные по оплате 100 кВт в месяц, если их нельзя просто взять из сети – станут серьезным вызовом для организации независимого энергоснабжения!
3. Желаемый период работы без электросети потребует большую емкость источника питания. Это прямое следствие первых двух пунктов. Это особенно важно для работы от аккумуляторов. Несколько заходя вперед – наглядный пример: если среднее потребление домохозяйства в час будет на уровне всего 200 Вт (холодильник, роутер, телевизор и/или ноутбук, пару ламп) – то типичного на взгляд автомобилистов аккумулятора 12 В 60 А хватит где-то на полторы-два часы, в зависимости от того, как повезет с его состоянием и характеристиками инвертора! После чего он потребует зарядки от сети 220 В в течение минимум 6-10 часов, тоже как повезет с зарядным устройством и состоянием батареи. И таких циклов он выдержит в лучшем случае несколько сотен, а скорее несколько десятков…

К сожалению, никаких магических средств не существует и это должно стать главным мнением всей статьи: у каждого решения есть своя цена, плюсы и минусы, которые нужно знать и принять, а не надеяться обойти.

Вопрос энергетики вообще является одним из основных для человечества как минимум с начала индустриальной революции, так что столетиями целые области науки и индустрии борются над улучшениями в этой сфере. И это не штамп плохой журналистики, а буквальное положение вещей: есть технологический прогресс, плодами которого пользуется вся цивилизация и есть фактическая цена этого прогресса, измеряемая деньгами за каждое решение. Здесь нет ни масонского сговора, ни картельного сговора, только чистая физика и экономика. То есть если бы за 800 грн с OLX или за 500 грн с Aliexpress можно было купить настоящий павербанк вместимостью 30000 мАч и весом 200 граммов, это бы означало, что разработчики аккумуляторов научились магическим образом сделать их втрое легче и дешевле, чем было достигнуто. А реальность в том, что мошенники совершенно не магическим образом нанесли желаемые характеристики на товар,

Это не означает отсутствия улучшений. Напротив. LED-освещение позволяет экономить потрясающие 80% по сравнению с лампами накаливания, и сейчас стартует даже государственная программа для их замены, чтобы снизить общее потребление сети. Другой пример: новейшие LiFePO4-аккумуляторы втрое легче свинцовых предшественников, заряжаются в пять раз быстрее, почти не разряжаются со временем, почти не имеют эффекта памяти и выдерживают в пять раз больше циклов разряда. Магия? Человек с 2000 года сказал бы так, а сейчас это нормальные рыночные решения, которые стоят немногим дороже старых. Просто это никакой не секрет в стиле кликбейтов “возьмите старый советский…”.

И вот возвращение в реальный мир нужно начинать с аудита имеющихся потребителей. Для большинства приборов можно найти официальные спецификации, чтобы понять, что ожидать, но это не очень надежный способ. Лучшим вложением средств здесь будет хотя бы одна смартрозетка, которая через приложение информирует о мгновенной нагрузке и рассчитывает потребление в сутки. Автор использует RZTK Chicс Android-приложением Smart Life, впрочем это не важно. Главное, чтобы можно видеть не паспортные, а реальные показатели приборов. Ибо только так можно правдиво установить, например, что кондиционер как обогреватель мгновенно потребляет 500-600 Вт, но для поддержания температуры +20 градусов в конкретном помещении при “у нуля” снаружи в сутки работы ему нужно 8 кВт электроэнергии – то есть 333 Вт·ч в среднем, а не те же 500-600 Вт из “мгновенного” расчета… Аналогично, за 24 часа работы холодильник side-by-side потребляет почти ровно 1 кВт, хотя мгновенное потребление около 100 Вт, не считая стартового пика… Но это данные конкретных приборов у автора, знание о чем позволяет четко планировать ему собственную энергонезависимость. А в других условиях на устройствах других производителей и прочих моделей все подобные расчеты будут иными! Читатели именно “Границы” должны хорошо это понимать по обзорам процессоров и видеокарт, где замеряется потребление ПК и оно различно в зависимости от конфигурации. Именно поэтому так полезно иметь смартрозетку.

Впрочем, для более общего понимания хватит таковой инфографики, которую подготовил Telegram-канал UA War Infographics на базе данных от Yasno:

В общем, все электроприборы для целей данного материала можно поделить на три категории.

1. Все, что работает от постоянного тока и, соответственно, имеет свой блок питания с определенным преобразованием 220 В в то, что требуется прибор: телефон, роутер, ПК с монитором, телевизор, аудиосистема, светодиодное освещение…

Во-первых, большинство подобных приборов просто достаточно экономичны (единицы или десятки, а не сотни Ватт/час), поэтому ими можно долго пользоваться при блекауте.

Во-вторых, часто у них стабильное потребление из сети, поэтому легко рассчитать время работы от аккумуляторного источника (если 50-дюймовый телевизор потребляет 100 Втч, то можно ожидать, что от батареи практической емкостью 1 кВтч он проработает около 10 часов. ).

В-третьих, благодаря и так имеющемуся преобразованию блоком питания входного напряжения в гораздо меньшее постоянного тока (обычно от 5 до 20 В) многие приборы такого типа спокойно работают в диапазоне напряжения сети 100-240 В. Почему это может быть важно — объясняется далее в разделе о зарядных станциях. Кроме этого, многие такие приборы можно питать напрямую от постоянного тока, если источник выдает 5 В (например, через USB), или 12 В – так будет меньше потерь на преобразование в процессе.

2. То, что работает от переменного тока напрямую, не имея при этом мощных электродвигателей : плита, кофеварка, бойлер, микроволновка, утюг, обогреватели…

Для таких потребителей характерно гораздо более высокое потребление, вплоть до нескольких киловатт. Но часто и включают их ненадолго – скажем, энергонезависимость кофеварки логичнее считать не в часах, а в количестве циклов приготовления кофе. А бойлер, нагревший воду в течение часа и потративший на это 2 кВт, может держать ее достаточно горячей даже сутки. Впрочем, высокая мгновенная мощность потребления энергии подобными приборами означает, что работа от недорогого аккумуляторного источника будет измеряться минутами, а не часами и это в случае, что вообще хватит возможностей инвертора или генератора выдержать нагрузку даже от одного потребителя.

3. Электроприборы с двигателями : разнообразные помпы, холодильники, кондиционеры, стиральные машины…

Самый сложный для расчета тип приборов из-за того, что, кроме устойчивого потребления, для них важен пусковой (стартовый) ток двигателя, что в несколько раз выше типичного. Он создает короткую, но высокую нагрузку на источник питания (причем настолько короткую, что бытовые смартрозетки не успевают его показать, поэтому для расчета не подходят). Это учитывают производители инверторов и генераторов, указывая “пиковую мощность” вдобавок к номинальной – то есть режим, в котором устройство еще будет работать с допустимой перегрузкой, но только короткий промежуток времени, пока стартует электромотор потребителя. Соответственно, если после включения типового генератора или инвертора одновременно запустить, скажем, насос в скважине, насос системы отопления и холодильник, то их суммарный пусковой ток “выбьет” защиту от пиковой перегрузки, хотя по своему номинальному потреблению все они будут вписываться в номинальную мощность источника! Решение простое – включать имеющиеся приборы с двигателями не одновременно, а постепенно (вручную или с помощью реле). Но даже в таком случае, в условиях независимого энергоисточника придется экономить и рассчитывать пользование подобными приборами.

После того, как список критических потребителей составлен, а их реальная мощность сочтена включительно со стартовым током – два из трех упомянутых выше “неприятных сюрпризов” перестают быть сюрпризами и можно начинать реалистично планировать энергонезависимость, тем самым разбираясь с третьим сюрпризом в виде цены решения желаемой емкости. Ибо автономности будет столько, за сколько покупатель готов заплатить! Так что, возможно, придется искать компромиссы или альтернативные решения в рамках здравого смысла и техники безопасности. К примеру, не включать вообще стиральную машину при блекауте, установить для холодильника режим типа “по 4 часа работы через каждые 16 часов”, купить газовую плитку для приготовления пищи, а отопление частного дома перевести на газ или твердое топливо (даже учитывая расходы на новое оборудование, запастись дровами,

Кстати, в процессе подготовки нужно учесть еще метод подключения — как подать питание из источника на всех потребителей? Скажем, гаджеты легко подключить к переносной зарядной станции, а как по освещению или помпе в скважине? А если аварийный источник будет питать всю имеющуюся электросистему квартиры или дома, то как от нее каждый раз отключить все некритические приборы, чтобы не было лишнего потребления? Или важно ли для автономности, сколько совокупно потребляют в режиме stand-by все многочисленные приборы, просто включенные в розетки 24 часа в сутки, когда не работают? Ответы на эти вопросы лучше иметь для себя, прежде чем потратить деньги на энергонезависимые решения.

Наконец, как говорят “last but not the least” – обязательно купите большой огнетушитель (для использования в помещении и электроприборов – желательно углекислотный, а не порошковый). Вообще даже в обычное время он должен быть в каждом жилище буквально “на всякий пожарный случай”, но любые эксперименты с электроснабжением повышают риск многократно. Итак, сначала огнетушитель — потом все остальное!

Первый шаг: павербанки и батарейки

Иначе этот шаг можно назвать “как жить без 220 В”. Павербанки знакомы большинству со времен мирной жизни. Как правило, их емкость измеряется в Милиампер-часах, что полезно для сравнения с емкостью батареи смартфона. В теории, павербанк емкостью 20000 мАч имеет 4 раза полностью зарядить телефон с батареей в 5000 мАч, но на практике получается несколько меньше. И это нормально, потому что все приборы имеют коэффициент полезного действия менее 100%. Чтобы перевести Милиампер-час в Ват-час для прозрачной оценки способности павербанка питать что-то, кроме телефона, расчет прост: 5 В (напряжение USB) * 20000 мА⋅час (типичная емкость павербанка) = 100 Вт·ч. Соответственно, в идеальных условиях 10-ваттный потребитель проработает 10 часов.

Ненормально, когда от павербанка емкостью 20000 мАч удается зарядить телефон, скажем, только 1 раз — это будет означать, что реальная емкость гораздо меньше заявленной. К сожалению, скорее всего это будет означать, что производитель просто соврал. Причем проверить получится только на опыте полного заряда-разряда, а не при быстром осмотре в почтовом отделении. Это неприятная, но типичная практика для безымянных китайских заводов, готовых под заказ сделать отдельно товар, а отдельно наклейку с характеристиками. И это первое упоминание об отсутствии магических решений в сфере энергетики! Очевидно, как себя защитить от такого техно мошенничества: покупать товар проверенных брендов у проверенных продавцов по ожидаемой цене. Подозрительные объявления на OLX и суперпредложения с Aliexpress, скорее всего, принесут разочарование — хотя, конечно, на этих торговых площадках есть и качественные товары просто без магии.

Кроме емкости, у павербанка есть две важные характеристики: мощность и напряжение. И здесь тоже нет никакой магии.

Павербанк с мощностью 10 Вт (т.е. типичный для телефонных зарядок ток 2 А через 5-вольтовый разъем) сможет постепенно отдать энергию выключенному ноутбуку через порт USB-C, но не сможет его нормально питать во время работы, потому что потребление будет больше, чем мощность источника! Тем более, он не сможет вообще питать, скажем, 20-ваттную лампочку, даже если она имеет соответствующее напряжение. Для этого существуют павербанки с поддержкой стандарта USB Power Delivery, которые могут иметь мощность до 100 Вт (только, конечно, “китайцы” и здесь могут наврать – покупайте товары проверенных производителей у проверенных продавцов!).

Типичное напряжение, идущее через USB – 5 В, но стандарт Power Delivery как раз допускает также 9, 12 и 20 В. Некоторые павербанки имеют дополнительные разъемы, например, 12 В и даже предполагают использование в качестве пускового устройства для автомобиля. Раньше это беспокоило немногих, но сейчас появилась еще одна “кликбейтная” тема – питание WiFi-роутера от павербанка для того, чтобы работал интернет при выключении света. Здесь есть несколько проблем.

Во-первых, чтобы это имело вообще смысл — со своей стороны энергонезависимость должен поддерживать сам провайдер (пользующиеся оптоволоконными кабелями имеют больше шансов работать в блекауте). Во-вторых, нужно измерить мощность роутера, а иногда еще и отдельного модема и сравнить с емкостью и мощностью павербанка. Примитивные роутеры, кстати, будут более экономичными, чем любимые обозревателями “геймерские” монстры с десятком антенн, так что, возможно, есть смысл купить еще более слабый роутер! В-третьих, то же напряжение… Роутеры, как правило, требуют от 9 или 12 В (эти данные есть на идущих в комплекте блоках питания) и не имеют разъема USB, так что потребуется адаптер для подключения павербанка.

Обычный павербанк – адекватный источник питания для смартфона, планшета, роутера и, возможно, ноутбука. А также полезен, с учетом мощности, для всего, что подключается к USB или питается от 5 В — например, электронные сигареты, некоторые лампочки или фонарики с аккумулятором. Главным вопросом будет успеть их зарядить, когда дают свет из сети, ведь та же типичная 2-амперная зарядка будет работать от сети 10 часов, чтобы “наполнить” павербанк емкостью 20000 мАч. Так что желательно искать варианты с максимально быстрой зарядкой (причем ее должен поддерживать и сам павербанк, и зарядное устройство).

Первая оптимизация потребления – это освещение. Фонарик есть в каждом смартфоне, но он слабоват для многих задач и при этом быстро сажает батарею, которую нужно подзаряжать от бесконечного павербанка. Так что хорошо иметь хотя бы один обычный фонарик на батарейках. И купить настолько велик их запас, насколько позволяет бюджет. Выбор фонаря для разных целей — точно тема для отдельной статьи, но в обиходе сгодится почти все, что угодно, только без аккумулятора, ведь это возвращает к проблеме вообще его зарядки без сети и скорости, с которой аккумулятор позволит это сделать. Что касается освещения в помещении, то есть много светодиодных решений, подключаемых к USB и, соответственно, могут без проблем питаться от павербанка.

Еще одна вещь на батарейках, которую сейчас необходимо приобрести – это AM/FM-радио (тоже с запасом элементов питания, если они иного формата, чем у фонаря). “Единый телемарафон” может казаться украинцам иронически медленным методом получения информации по сравнению с Telegram-каналами, но при отсутствии интернета этого хватит и для информированности об общей ситуации вокруг, и даже для определенного развлечения.

Полезно будет провести аудит (опять) всего питающего от батарей и приобрести все их типы в определенном количестве. Впрочем, этот совет полезен в любое время.

Наконец, свечи дают достаточно света по сравнению с его отсутствием, вообще не потребляя электроэнергию. Вместе с радиоприемником это может быть последним методом при длинном блекауте, а может и просто средством экономии батарей или павербанка — в конечном счете, это довольно романтично и стильно. Конечно, с соблюдением пожарной безопасности. Керосиновая (керосиновая) лампа ярче нескольких свечей и экономнее в переводе на деньги, но еще более опасна и создает специфический запах.

Второй шаг: аккумуляторная система

Переход от павербанка к зарядной станции незаметен, это скорее вопрос маркетинга, а источник бесперебойного питания добавляет в принципиальную схему только собственное быстрое автоматическое переключение с сети на аккумулятор. Но популярность и доступность типовых павербанков все же потребовали вынести их отдельным первым шагом вместе с батарейками и свечами хотя бы на основе той логики, что они не дают 220 В, а вторым шагом к энергонезависимости становится создание резервного источника именно 220 В.

Схема всех систем, использующих аккумулятор, одинакова:

– собственно батарея определенного напряжения и емкости обеспечивает хранение электроэнергии.

– зарядное устройство обеспечивает подачу электроэнергии из другого источника на батарею с необходимым напряжением и силой тока

– почти всегда присутствующий инвертор позволяет получить от батареи энергию с другим напряжением, чем предусмотрено характеристиками батареи (чаще всего: 5, 12, 110 или 220 В).

Под такое описание попадет что угодно, где есть аккумулятор как источник:

1. – повербанк
2. – компьютерный ИБП
3. – ИБП для котла
4. – зарядная станция типа Ecoflow
5. – аккумулятор с инвертором и зарядным устройством
6. – гибридный инвертор с аккумуляторной сборкой

Их суть одинакова — сохранить электроэнергию из другого источника на аккумулятор и отдать, когда этого нет. Именно поэтому очень вкуривает мода подавать зарядные станции типа Ecoflow, как альтернативу генератору, вплоть до появления ужасного термина “электрогенератор”. Ибо такая система ничего не генерирует сама, а только отдает накопленное. Впрочем, конечно, они имеют свою пользу, поэтому нужно рассмотреть все аккумуляторные варианты более солидные, чем павербанк.

Компьютерные ИБП, пожалуй, наиболее известны аудитории “Границы”. В последнее десятилетие, в связи с ростом популярности ноутбуков и планшетов как домашних ПК, их стало заметно меньше, но они все еще на рынке. Самая полезная функция — бесперебойность питания, то есть мгновенное переключение на аккумулятор, если напряжение в сети падает ниже определенного уровня или, наоборот, растет. Это также защищает технику от вредных скачков напряжения. Но для целей энергонезависимости обычные компьютерные ИБП почти не подходят, так как типичный внутренний свинцовый аккумулятор имеет емкость 9 А·ч при 12 В и, соответственно, вся бесперебойность закончится за 20-30 минут даже о потреблении уровня 100 Вт.

Кроме того, часто ИБП имеют что-то типа экорежима, что будет вообще ограничивать время работы не разрядкой аккумулятора, а таймером. Следующая же зарядка занимает, в среднем, 10 часов – слишком долго в условиях веерных отключений. Причем если переработать ИБП для подключения большого аккумулятора “автомобильного” размера сравнительно легко (конечно, это приведет к потере гарантии и вообще делается на свой страх и риск), то скорость зарядки будет проблемой без решения. Еще одно сравнительно маленькое неудобство — не все компьютерные ИБП испытывают обычные 220-вольтовые розетки типа Schuko в качестве выходов, часто вместо них используют разъемы С13 (розетка) и С14 (штекер), как на блоках питания стандарта АТХ. Для подключения чего-то другого потребуется адаптер “С14/Schuko”. Конечно, мощные ИБП “серверного” уровня, где емкость измеряется киловатт-часами,

А вот что типично, то это “ИБП для котла“. Как раз обычно с клеммами для подключения большого аккумулятора (50-200 А) и лучшей зарядкой (10-25 А), чем у “компьютерных” вариантов. Их народное название возникло из-за самого популярного использования. Когда исчезает свет, то газовый или твердотопливный котел системы отопления спокойно бы себе работал дальше, но нужен электрический насос, качающий жидкость по трубам и батареям и если его выключить, то не только не будет тепла, но и сам котел может перегреться и выйти из образа.

Кроме мощности и большой емкости аккумулятора, “ИБП для котла” также известны словосочетанием “правильная синусоида”. Это характеристика формы тока, которая, в таком случае, выдается на выходе из инвертора и 100% обеспечивает совместимость источника с питанием именно электромоторов. Особенно легендарны в этом вопросе современные газовые котлы, где кроме самой помпы есть еще автоматика безопасности — и вот ее срабатывание вообще не дает запустить котел без «чистого синуса».

Тогда дом остается без отопления – именно поэтому такой специфический спрос на рынке! Другие потребители, включая насосы для твердотопливных котлов, менее придирчивы к форме тока, хотя есть полумистическое мнение, что техника будет работать дольше. Инвертор, способный выдавать ток правильной формы, стоит дороже в производстве, поэтому и сам прибор (собственно инвертор или ИБП) с правильной синусоидой получается гораздо более ценным. Да и подходящий аккумулятор недешев. Это побуждает авантюрных пользователей строить для котлов сложные системы из компьютерного ИБП, старого советского (буквально!) стабилизатора для лампового телевизора и стартового аккумулятора. Выходит по-разному… В целом же, если правильно выбрать аккумулятор и мощность самого ИБП, то такой источник был бы оптимальным для “умеренной аккумуляторной энергонезависимости несколько дешевле Ecoflow”, если бы сейчас не был такой дефицит любых ИБП на рынке. Но не долгое время зарядки обычного аккумулятора, но об этом немного позже.

То, что сейчас называют “зарядными станциями” (часто упоминая еще наиболее известные бренды – Ecoflow и Bluetti) принципиально ничем не отличаются от “ИБП для котла”. Это также аккумулятор, зарядка и инвертор с правильной синусоидой. Просто все компоненты четко подобраны под конкретные модели использования в красивом корпусе, с приложением для смартфона и с качественной позиционированием на рынке.

От павербанков их принципиально отличает наличие розетки 220 В, в дополнение к USB и 12 В. Маркетинговую революцию подхода к аккумуляторному источнику питания, как модному гаджету, предложил именно китайский производитель Ecoflow, а все остальные, включая американцев Bluetti, уже подтянулись в. Подробный обзор продуктовых линий, преимущества и недостатки Ecoflow и Bluetti следует рассматривать в отдельном материале, желательно с тестами. Принципиально же при выборе нужно смотреть на соотношение мощности семкостью, ценой и единственным техническим моментом: «LiFePO4-батарея или нет?». Если до этого уже проведена работа и известна мощность потребителей и желаемое время их работы, выбор будет очевиден в любом классе. Наличие именно LiFePO4-батареи невозможно переоценить – она позволяет заряжать устройство гораздо быстрее, а это критический параметр.

Надо еще раз подчеркнуть — есть два отдельных параметра зарядной станции: мощность (в Ватах) и емкость (в Ватт-часах). Первая отвечает за то, как мощных потребителей совокупно можно подключить к устройству. А вторая – за то, сколько потребители смогут работать в разряд. На примерах:

1. Если у станции заявлена ​​мощность 200 Вт, а емкость 800 Вт·ч, то подсоединить 800-ваттную микроволновку не получится вообще, один 100-ваттный телевизор проработает 8 часов, а два таких телевизора – 4 часа (третий же включить уже не получится).
2. Если же мощность 800 Вт, но емкость 100 Вт·ч, то микроволновку можно будет подключить, хотя проработает она минут 8, один телевизор проработает 1 час, а два – пол часа (и таковых можно включить хоть 8 штук, но с пропорциональным падением времени работы).

Как правило, зарядные станции имеют несколько способов заряжать их и несколько способов отдавать энергию. Разъем для солнечной панели стандартный, так что не обязательно покупать именно фирменную панель – достаточно подобрать с нужными параметрами. Заявленные производителем возможности солнечной зарядки очень оптимистичны, но это нужно подтверждать тестированием. Не нужно рассчитывать, что даже небольшой Ecoflow просто зарядится от панели, выставившей на подоконнике многоэтажки в декабре в Киеве. Скорее всего, вообще не зарядится. А вот на пляже летом за день сможет. Как-то так. Другое дело – зарядка от сети. Здесь никаких проблем не должно быть, особенно для моделей с LiFePO4. Также бывает доступна автомобильная зарядка от прикуривателя (в реальности, от любого 12-вольтового аккумулятора, не обязательно установленного в авто) и 5-вольтовая от USB,

Относительно способов отдавать заряд здесь все просто: есть USB (т.е. 5 В постоянного тока), есть “прикуриватель” (т.е. 12 В постоянного тока) и есть обычные розетки 110 или 220 В переменного тока. Если есть такая возможность, потребителей нужно подключать к постоянному току — скажем, заряжать смартфон напрямую от USB, а не через подключение зарядного устройства в розетку 220 В для того, чтобы избежать потерь на лишних преобразованиях тока и напряжения.

Будьте внимательны, если планируете покупать более дешевые американские версии: они рассчитаны на сеть 110 В, что ведет к двум неприятным последствиям.

Во-первых, это невозможность заряжать от украинской сети 220 В без дополнительного инвертора 220 -> 110 В. Такие инверторы есть в продаже, но прибавят цены решению, особенно достаточно мощные для более крупных версий зарядных станций. Если инвертора нет, то остаются все более медленные варианты с неизменным током (USB, 12 В, солнечная панель).

Во-вторых, будет невозможно питать потребителей, требующих именно 220 В, а не широкий диапазон 100-240 В — например, помпу, кофеварку или микроволновку. Если таких не планируется, например станция берется исключительно для зарядки гаджетов, светодиодного освещения и питания роутера или Starlink, то проблемы не будет. Теоретически, еще в таком случае поможет инвертор 110->220 В или подключение инвертора 12->220 В в гнездо прикуривателя, впрочем, это очень неэффективный способ, а дополнительный инвертор будет стоить часть разницы цены между американской и “нормальной” европейской версией того же Ecoflow.

Интересный факт: производством зарядных станций занимаются почти исключительно стартапы. Известными именами в отрасли, кроме Ecoflow и Bluetti, можно назвать Anker и Jackery, но существует еще полдесятка брендов и множество китайских нонеймов. В то время как 4 перечисленных производителя точно делают товар ожидаемого качества, насколько честно к своим обязанностям относятся все остальные — вопрос дискуссионный. Поэтому неудивительно, если попытка сэкономить и взять какой-то Aliexpress Special получится неудачной — скажем, устройство будет долго заряжаться, быстро разряжаться и не держать обещанную мощность.

Один очень важный момент связан с подключением источника к потребителям. Конечно, к встроенной розетке Ecoflow можно подключить тройник или удлинитель и питать несколько устройств через него — главное, чтобы их суммарная мощность не превышала штатную. А вот подключение ко всей квартире методом “розетка в розетку” – это нарушение всех возможных норм безопасности! Даже если выключать подачу из сети “на счетчике”, остается шанс на ошибку, которая гарантированно убьет зарядную станцию. Если уж хочется питать от аккумуляторной системы всю квартиру или дом — это нужно делать по схеме подключения генератора, то есть с тремя позиционными переключателями ввода резерва. И желательно, чтобы его установил профессионал-электрик.

Если не учитывать спекулятивные цены в Украине, то такие зарядные станции являются идеальным решением для потребителей, желающих plug-and-play без необходимости разбираться в спецификациях зарядных устройств, аккумуляторов и инверторов. Да и управление через приложение добавляет современности. А после войны они пригодятся для туристических целей.

Тот факт, что брендовые зарядные станции не несут ничего принципиально нового в конструкции, стал основой для целого движения энтузиастов “собрать Ecoflow своими руками за копейки” и соответственно очень популярных материалов на эту тему. Еще раз заметим – в энергетике нет никаких секретов, которые можно обойти в домашних условиях! Если отбросить красивый корпус и фирменное приложение, то любой Ecoflow это аккумулятор+зарядка+инвертор. Все эти три компонента известны, как минимум, водителям. Аккумулятор есть в каждом автомобиле, зарядное устройство для него часто бывает в гараже для экстренных случаев, а инвертор 12-220 В с гнездом для прикуривателя знаком тем, кто хоть раз хотел зарядить ноутбук в авто… Но мнение, что отдельно от машины эти три компонента будут прекрасно работать дома, заменяя почти бесплатно дорогой Ecoflow – ложная в большинстве случаев. Дьявол в деталях: какой аккумулятор, какое зарядное устройство, какой инвертор? Их можно подобрать, как следует, но шанс, что подойдет автомобильное – минимальный.

Начнем с аккумулятора. Здесь важны напряжение, материал, тип (стартовый или тяговый), емкость и поддержка глубокого разряда.

Обычный автомобильный имеет напряжение 12 В, мотоциклетный может быть 6 В, а в грузовиках бывают 24 В. Конечно, путем последовательного подключения напряжение можно делать кратно больше — например, для домашних систем популярны аккумуляторы на 48 В, что достигается последовательным подключением 4 батарей по 12 В. В. Чем выше напряжение со стороны аккумулятора, тем слабее ток нужен для питания 220-вольтового потребителя и наоборот, для зарядки от сети. Это снижает требования к толщине проводов и улучшает пожарную безопасность, потому что они меньше нагреваются (а нагрев, кстати, это наглядное проявление потерь КПД!). В результате, сборка 48 В 200 А из восьми аккумуляторов намного лучше конфигурации 12 В 800 А из тех же восьми аккумуляторов. Ведь зарядить ее током в 50 А (50*48=1900 Вт, что под силу обычной розетке 220 В или в среднем генераторе) можно за 4 часа, а не за 16.

Материал аккумулятора не то чтобы был очень важен в автомобильном использовании – самые простые свинцово-кислотные прекрасно работают по 5 лет и больше. Более продвинутые гелевые и AGM автопроизводители ставят “потому что могут”, а не потому, что это жизненно необходимо. До установки литий-ионных (Li-Ion) и литий-железо-фосфатных (LFP или LiFePO4) батарей в качестве стартовых аккумуляторов в автопроме вообще почти не дошли, хотя такие материалы используются для батарей электромобилей, так как они легче и быстрее заряжаются.

В домашних условиях все наоборот! Свинцовые аккумуляторы компьютерных ИБП герметичны, а вот типичные автомобильные – нет. При зарядке они выделяют вредные газы, что не делает проблем под капотом, но сделает в маленькой жилой комнате. Если уже есть желание экспериментировать со свинцовым аккумулятором, то заряжать его нужно исключительно на свежем воздухе – это не прихоть, а категорическое требование техники безопасности! Все остальные (AGM, гелевые, литиевые) в помещении подзаряжать можно. Кроме того, у них лучше показатели циклов заряд-разряд, что не очень актуально для автомобиля, где аккумулятор в идеале вообще не разряжается сильно, потому что его поддерживает генератор. И их можно заряжать более быстро, потому что у свинцовых есть ограничения – не более 10% вместимости в час. Впрочем, у свинцовых есть плюс: их можно обслуживать, тем самым удлиняя работоспособность.

Разделение на стартовые и тяговые аккумуляторы возникло из необходимости крутить в автомобиле стартер — очень мощный мотор, на запуске которого аккумулятор должен выдавать кратковременный ток на уровне 500-1000 А. Если перевести 12 В и 1000 А в Вати, то получится 12 кВт, то есть 16,3 л.с. Способность делать это (за которую их назвали “стартовыми”) противоположна способности аккумулятора дольше работать с более низким стабильным током, например для питания электромотора небольшой лодки. Аккумуляторы, лучше работающие со стабильным потреблением, называют “тяговыми”. Конечно, для использования в источнике питания для дома лучше именно тяговой, вот только он в 2-3 раза дороже стартовой той же номинальной емкости.

Типичная емкость аккумулятора в автомобиле – 60 А·ч. Если математически перевести это в ватт-час, получается 720 Вт·ч. Но на практике получить получится хорошо, если половину этого. И очень редко они поддерживают глубокий разряд, то есть штатную возможность аккумулятора разрядиться в ноль, после чего нормально зарядиться до 100%, как это делают батареи телефонов и ноутбуков. Обычный стартовый свинцовый аккумулятор при отсутствии специализированного зарядного устройства даже после одного столь глубокого цикла может “умереть”… Тяговые аккумуляторы почти всегда поддерживают глубокий разряд, поэтому отдают заметно больший процент заявленной емкости. Маркировка на свинцовых, гелевых и AGM-аккумуляторах обычно соответствуют действительности, а вот литиевые батареи, особенно на Aliexpress существуют, так сказать, отдельно от надписей на них и заявленной продавцом емкости. Простой пример: если батарея стоит, как 100-амперная и весит, как 100-амперная (11-12 кг для LiFePO, что втрое легче свинцового!) – то она и будет так работать, даже если производитель наклеил на нее маркировку “250 А”. Потому что нет магии в энергетике.

Из экспериментов автора по разным 12-вольтовым аккумуляторам вышла такая картина реальной “полезной емкости” при подключении 130-ваттного 220-вольтового потребителя через небольшой инвертор (настоящей мощностью где-то 200 Вт):

– стартовый свинцово-кислотный 60 А смог отдать 250 Вт·ч;

– стартовый 105 А типа AGM с поддержкой глубокого разряда – 650 Вт·ч;

– Тяговый “250 А” (на самом деле 100 А) LiFePO4 – 1000 Вт·ч.

При заметно большем потреблении (скажем, 500 Вт·ч через другой инвертор) замеренная “полезная емкость” была бы несколько ниже из-за больших потерь. А при заметно меньшем (скажем, 10 Вт·ч и какой-то маленький инвертор) – получилось бы выжать несколько лучшие показатели в ватт-часах. Но что-то среднее вырисовывается. В результате, кстати, можно провести такую ​​параллель:

– Наиболее доступные зарядные станции Ecoflow/Bluetti с их емкостью 250-300 Вт·ч примерно аналогичны набору из китайского инвертора и 60-амперного стартового аккумулятора.

– “Большие маленькие” Ecoflow/Bluetti (550-750 Вт·ч) аналогичны системе на базе качественного гелевого тягового/AGM аккумулятора 100 А и инвертора, который уже находится на грани разумной мощности для 12-вольтовой системы

– Старшие серии типа Ecoflow Delta емкостью от 1000 до 4000 Втч прямо конкурируют уже с “настенными” системами на основе гибридного инвертора и 24/48-вольтовому набору аккумуляторов

Но это все до тех пор пока не начать сравнивать скорость зарядки, удобство пользования и все остальное, о чем нужно уже рассказывать отдельным материалом.

В зарядном устройстве  важны напряжение, ток, умение работать с конкретным материалом аккумулятора.

Напряжение очевидно — оно должно совпадать с характеристикой аккумулятора или их сборки (например, 24-вольтовой зарядкой можно заряжать два последовательно соединенных 12-вольтовых аккумулятора, но нельзя каждый из них отдельно).

О значении тока также частично сказано выше. Здесь также совпадают возможности зарядки и аккумулятора. Перезаряд убивает какие-либо батареи, но для свинцово-кислотной нормой будут 5-10 А (10% от номинальной емкости), для гелевого – 15-30 А (30%), а для LiFePO4 – вплоть до 50 А. С другой стороны хроническим недостаточным зарядом можно “убить” гелевой или AGM-аккумулятор. В самой по себе зарядке током 2 А не будет ничего плохого, но если каждый раз при отключении света на 4 часа разряжать 100-амперный аккумулятор наполовину, а успевать заряжать за следующие 4 часа только на 8 Ач, то он не только полностью сядет за несколько циклов, но еще и потеряет больший процент ресурса, чем при нормальной зарядке до 100% каждый раз.

Именно это должно предотвратить специальные программы работы зарядного устройства, приспособленные к конкретным типам аккумуляторов. Их наличие не критично для просто возможности зарядить аккумулятор, но повлияет на долгосрочную работу или на возможность “реанимировать” полностью разряженную батарею.

С зарядкой литиевых (Li-Ion и LiFePO4) аккумуляторов есть другая специфика. Они состоят из множества батарей меньшего напряжения и емкости, например 3,2 В. Каждую такую ​​батарею нужно заряжать равномерно с другими, иначе элементы начнут выходить из строя. За это отвечает BMS-плата (Battery Management System, то есть “система управления батареей”). В нормальных готовых решениях она обязательно со стороны аккумулятора, то есть достаточно просто подсоединить зарядку, подходящую по мощности и напряжению. Но если отдельно покупается какая-нибудь подозрительная батарея (например, переработанная из электромобиля), то далеко не факт, что BMS там уже есть или что этот узел сделан корректно. Будьте осторожны!

Также зарядное устройство иногда может рассчитывать процент заряда аккумулятора. К сожалению, только готовые зарядные станции выдают точность похожую на точность такого индикатора в телефоне или ноутбуке, ведь производитель изначально знает все характеристики батареи и может подстроить алгоритм расчета. Это еще один момент, где “в энергетике нет магии” – без точных входных данных не будет точных выходных. Скажем, заряжая автомобильный аккумулятор, лучше сосчитать мощность зарядки в амперах и поделить емкость аккумулятора на нее. Это будет не совсем точный, но реалистичный расчет часов до полного заряда, в отличие от определенного показателя в процентах на зарядном устройстве.

В инверторе  важны: напряжение входное и выходное, мощность, пиковая мощность.

Входное (12/24/48 В) и выходное (110/220 В) напряжение нужно просто подобрать к своим условиям – какие есть аккумуляторы и потребители. Причем относительно существования 110-вольтовых инверторов для Америки это просто напоминание о возможном провале в попытке сэкономить на заказе в США. Наличие на инверторе дополнительного USB-разъема упрощает питание и зарядку соответствующих устройств, так как КПД без преобразования в переменный ток будет выше. Кстати, если бы 12-вольтовый аккумулятор выдавал строго 12 В, то определенных потребителей можно было бы питать вообще напрямую. Но рабочий диапазон напряжения автомобильного аккумулятора составляет где-то между 10,5 и 14,5 В, что может оказаться слишком разнообразно для, скажем, роутера под 12 В. Поэтому не стоит экспериментировать с прямым питанием без инвертора, если только вы не знаете точно, что делаете.

Мощность инвертора, конечно, несет ответственность за возможность подключать определенных потребителей. А пиковая мощность за совместимость с теми приборами, в которых больше пусковой ток. Так вот именно этими показателями злоупотребляют производители и продавцы. Еще один пример, что магии в энергетике не существует: инвертор по $50 размером в две пачки сигарет точно не может выдавать 1000 Вт мощности. Кроме того, при реалистическом КПД 85% он будет превращать из них 150 Вт в тепло, что требует достаточного охлаждения! Тем, кто знаком с компьютерными блоками питания будет достаточно вспомнить цену, размеры, вес и кулеры на аналогичном по назначению 1000-ваттном БП и сравнить все это с подозрительным инвертором, продаваемым сейчас втридорога на OLX или дешево на Aliexpress.

Чем больше цифры заявлены на устройстве — тем монументальнее он должен быть. Кроме того, скажем, честные 2000 Вт потребления 220-вольтовым устройством от 12-вольтового аккумулятора будут требовать от того отдавать ток выше 200 А, учитывая КПД инвертора. Это не только за пределами характеристик типичного аккумулятора, но и требует очень толстые провода. И даже в лучшем случае тяговый аккумулятор емкостью 100 А·ч проработает так 30 минут, а на самом деле хорошо, если 20… Что касается пиковой мощности, то оптимистичные заявления безымянных производителей приводят к фрустрации типа: “я дешево купил инвертор на 4000 Вт пиковой мощности, а он не позволяет запустить мою насосную станцию, хотя на ней заявлено 850 Вт. Потому что на самом деле у инвертора хорошо, если есть 2000 пиковых ватт, а у насоса – 3000 Вт пускового потребления.

Подводя итоги. Типичный автомобильный аккумулятор: 12 В, свинцово-кислотный, стартовый, 60 Ач. Имеет 5-10-амперную зарядку и инвертор на честные 200-500 Вт. Может отдать где-то 300 Втч и будет заряжаться 10 часов после этого, причем делать это нужно на открытом воздухе. Выдержит до сотни (скорее меньше) таких циклов. Все операции, такие как начало и конец зарядки, начало и конец питания из аккумулятора, должны производиться вручную, переключая клеммы. Похоже ли все это на самодельную Ecoflow River за копейки? Не очень, кроме чистого показателя емкости. Впрочем, если именно такие незамысловатые ингредиенты есть, то для определенного уровня энергонезависимости можно использовать и их — потому что лучше, чем ничего… И после всех расчетов, а тем более собственных экспериментов, вместо кулибинской дерзости должно появиться больше уважения к производителям серийных зарядных станций,

А что будет идеальной аккумуляторной системой для дома? Батарея на 48 В, LiFePO4, тяговая, 100+ А⋅час. С зарядкой мощностью 50 А и инвертором на честные 3-5 кВт. Емкость составляет от 4800 Втч и выше, а зарядка должна занимать 2-4 часа, причем при ежедневной эксплуатации ее хватит на несколько лет. Система питает всю проводку дома или квартиры, автоматически переключаясь на аккумуляторы, когда исчезает свет и, наоборот, заряжая аккумуляторы при каждой возможности извлечь энергию из сети. Возможно ли такое? Да, это описание крупнейшей зарядной станции Ecoflow Delta Pro с дополнительной батареей. А еще — типичная система с гибридным инвертором, объединяющая в себе и инвертор, и зарядное устройство, и ИБП.

Более того, это получится 2/3 готовой автономной солнечной электростанции, ведь к схеме нужно будет добавить только панели на те же 3-5 кВт. И плохая новость здесь исключительно в цене решения – она будет измеряться в тысячах долларов. Кстати, такие системы из отдельных компонентов будут дешевле схожих топовых моделей Ecoflow или Bluetti в первую очередь потому, что они намного более стационарны. А апофеозом именно брендовых вариантов является Tesla Powerwall. И вот в таком случае, использовав качественный гибридный инвертор и аккумуляторную сборку, ничто не мешает утереть нос Илону Маску, сделав “самодельный Powerwall за копейки”. Ну конечно не за копейки буквально, но воспроизвести характеристики системы самостоятельно гораздо дешевле, просто без маркетинга и без поддержки известного производителя. Потому что опять — в энергетике нет никакой магии, только деньги за работающие решения.

Независимо от того, идет ли речь о павербанке или Powerwall, использование аккумуляторной системы требует изменения взгляда на потребление. Ведь система только сохраняет энергию, а не генерирует ее, так что придется экономить этот конечный ресурс, хотя и в разных масштабах в зависимости от системы. Здравый смысл в этом вопросе поможет энергонезависимости больше, чем принятие собственных предварительных расчетов потребления как догмы. Скажем, для работы используется ПК с дополнительным монитором. Можно ли сделать эту работу на ноутбуке? Возможно, будет неудобно, но если сравнить 1 час работы ПК от батарей с, скажем, неделей рабочего времени подзарядка ноутбука – ответ очевиден. Если фильм смотреть на планшете, а не на телевизоре – экономия будет аналогичной.

Кстати, еще одна польза от смартрозетки: если включить настройки не подавать ток на потребителя по возвращении питания, таким образом можно дешево и автоматически решить проблему включения больших приборов от автономного источника. Скажем, бойлер должен работать от сети, но когда исчезает свет и система переходит на аккумулятор или генератор — для включения бойлера нужно сначала включить розетку (кнопкой или через приложение). Таким образом, не будет неприятного сюрприза, что бойлер за час “сожрал” половину емкости аккумулятора… Аналогично можно развести во времени запуск устройств с заметным стартовым током.

Третий шаг: генератор

Согласно названию, генератор сам “генерирует”, то есть производит электроэнергию, чем принципиально отличается от всех аккумуляторных систем, которые могут только сберечь то, что получили от другого источника. Упрощенно, генератор состоит из двигателя внутреннего сгорания, крутящего собственно электрогенератор, а тот выдает уже 12 или 220 В потребителям либо напрямую, либо через инвертор.

Без инвертора в конструкции генератор не выдает “нуля”, только “фазы”, из которых формируется нужное напряжение. Это приводит к конфликту с некоторой техникой (включая многострадальные автоматизированные газовые котлы отопления). Кстати, в генераторе без инвертора всегда правильная синусоида, поэтому вопрос питания капризного котла решается иным образом – в системе создается отдельный “ноль”, но этим должны заниматься профессиональные электричества. Инверторный генератор способен выдавать идеальное питание, плюс появляются дополнительные возможности управления (вплоть до смартмоделей с приложением), но конструкция становится более дорогой и ограниченной мощностью инвертора.

С точки зрения электрических возможностей, для генератора важны те же две характеристики, что и у инвертора — мощность и пиковая мощность. Обычно у бытовых генераторов мощность от 2000 до 6000 Вт, а пиковая – на 20-30% больше. Есть меньшие модели, начиная с 500 Вт, и есть гораздо больше десятков, а то и сотни киловатт, но это не домашние решения.

Вопрос емкости стоит специфически. Для работы генератора нужно топливо – как правило это бензин, газ или дизель. Они тоже конечны, но сделать запас жидкого топлива в месяц несравненно легче, чем сделать аккумуляторную систему, проработавшую столько же.

Потребление зависит от мощности, но нелинейным путем: до 50% загрузки любой генератор потребляет почти столько же, сколько “вхолостую” – где-то 2/3 от максимального значения. И это ведет к важному следствию, которое проще проиллюстрировать примером:

1. Генератор мощностью 3 кВт от холостых до 1,5 кВт загрузки потребляет примерно 0,7 л/час. Максимальное потребление будет на уровне около 1,2 л/час.
2. Генератор мощностью 5,5 кВт от холостых до 2,5 кВт загрузки потребляет 1,5 л/час. Максимальное потребление будет на уровне 2,2 л/час.

Таким образом, если вся домашняя, уже оптимизированная под энергонезависимость питающая генератор система потребляет средние 300 Вт·ч (холодильник, насос, освещение, компьютер с роутером), то оба генератора будут работать в почти “холостом” режиме, при этом отличаясь расходом вдвое. То есть первый на 100 литрах запаса протянет (100/0,7)=142 часа, а второй – только (100/1,5)=67 часов! Конечно, если есть необходимость иногда включать какого-то мощного потребителя на все 5 кВт, то надо либо ставить более крупный из двух генераторов, либо, если бюджет позволяет, брать два меньше для «энергонезависимости».

Вердикт прост: мощность генератора должна отвечать реальным потребностям, рассчитанным для конкретного случая, брать “на вырост” будет экономически невыгодно. Апофеозом печали являются большие дизельные генераторы на 20-30 кВт, которые “в богатые времена” покупали в частный дом по принципу “том, что можем” – там минимальный расход доходит до 10 л/час, даже если потребление – те же 200-300 В·ч. Выходит очень дорого и неэффективно. Кроме того, если рассчитывать именно на максимальную выносливость, то становится вопрос хранения топлива: 100 литров в канистрах легче и безопаснее составить, чем 1000…

То, что обычный генератор от 0 до 50% нагрузки уже равно потребляет почти одинаковое количество топлива, приводит к интересному эффекту – вместо того, чтобы сознательно экономить каждый Ват, можно наоборот включить больше потребителей, чем обычно! Например, спокойно добавить к очередным 300 Втч электрический бойлер на 1200 Вт — так «лишние» киловаты превращаются в какую-то пользу для дома. Инверторные генераторы могут уметь снижать рабочие обороты двигателя при отсутствии заметной нагрузки, тем самым экономить топливо и меньше потреблять ресурс.

У генераторов есть еще два ограничения по бесперебойности питания – это емкость топливного бака и собственно допустимое время работы без перерыва на охлаждение. По технике безопасности, добавлять топливо можно только на выключенном охладевшем генераторе, поэтому если бак имеет объем 20 литров, а генератор потребляет 2 литра в час, то после 10 часов будет естественный перерыв. Но у большинства бытовых генераторов есть также рекомендация или даже требование от производителя выключать его хотя бы на 30 минут каждые 4-5 часов работы, если хочется, чтобы прибор проработал гарантийный срок. Большие дизельные генераторы могут работать гораздо дольше, хоть круглосуточно.

Большинство генераторов на рынке – бензиновые. Важно, что лить туда надо обычный А95, а не спиртовые варианты (обозначаются А95-Е). Есть серийные решения типа газ/бензин, даже в Ecoflow – такие можно безопасно питать от газового баллона. Наборы для самостоятельной переработки бензинового генератора для работы на газе также существуют как ГБО для автомобилей, но это будет выходить за пределы гарантии. Еще больше на свой риск и за пределами безопасного использования — переработка для питания от газовой трубы… Что касается дизельных, то реальный смысл появляется при мощности выше 10 кВт, потому что тогда их КПД, надежность и экономичность себя действительно раскрывают. А вот в “бытовом” классе главный плюс от дизеля – только сам факт альтернативного топлива.

К огорчению, хоть какой генератор накладывает прям много требований по собственной эксплуатации. Он схож с автомобилем, или, точнее, чем-то типа газонокосилки:

1. Смертельно ядовитый выхлоп
2. Высокий уровень шума и вибрации
3. Места локального нагрева самого устройства пожароопасны
4. Топливо пожароопасно, при этом его нужно достаточно много и постоянно.
5. Обязательная замена смазки (типично каждые 50 моточасов), свечи накаливания, воздушного фильтра

Все это не делает больших проблем в частном доме с участком, но очень усложняет эксплуатацию генератора в условиях квартиры, особенно по сравнению с неким Ecoflow, о наличии которого в быту не нужно никому сообщать и что-либо объяснять. Конечно, от безысходности в 2022 году украинцы начали находить методы — выносить на крышу, покупать один генератор на несколько квартир, брать маленькие инверторные модели и вывешивать за окно (как кондиционер), часто нарушая при этом правила безопасности. Надеемся, что это не приведет к большому количеству аварий и несчастных случаев…

Как со всем остальным, сегодняшний супер спрос на генераторы в Украине повлек за собой вал предложений не очень качественных товаров по завышенным ценам. И если ценник регулируется рынком, надо просто принять, то вот защититься от плохого товара — уже задача покупателя. Как обычно, “в энергетике нет никакой магии”.

Исторически цифры в названии модели считаются, как заявленная мощность в ваттах, хотя бы пиковая, но новая тенденция — указывать, например, “8500” большими символами в названии и на корпусе типичного 2-3-киловаттного генератора. Если покупатель принял решение, посмотрев только на эти цифры – это уже его проблема. Но есть худшие манипуляции, когда именно в характеристиках завышена мощность и, скажем, 3-киловаттная модель выдается за 5-киловатную. Как это заметить:

1. По мощности двигателя в лошадиных силах. Она не может быть меньше, чем заявленная выходная пиковая мощность, потому что это нарушает законы физики;
2. По заявленному максимальному току, который при умножении на выходное напряжение будет меньше обещанной мощности;
3. Самое простое: по весу. Генераторы разных производителей конструктивно одинаковы, так что если есть подозрение, что выбранная модель не соответствует обещаниям — сравните ее вес с официальными данными по аналогичным моделям известных производителей типа Hyundai или Endress.

Кроме мощности, важно напряжение и количество фаз. Благо, здесь уже не обманывают. Модели под 380 В есть смысл брать только для питания именно реальных трехфазных потребителей соответствующей мощности. В большинстве же случаев, даже когда в домохозяйство заведено три фазы, достаточно однофазного 220-вольтового генератора, разводимого на все три фазы. Конечно, общая мощность не меняется, но при необходимости каждая фаза сможет использовать весь ее резерв, а не одну треть.

Наличие электростартера – большой плюс, потому что гораздо удобнее заводить ключом, чем мускульной силой. Тем более что ручной стартер все равно на генераторе будет на случай, если сядет аккумулятор. А вот полностью автоматический ввод резерва, когда в случае исчезновения сети генератор сам заводится и подключается к системе — для бытовых моделей скорее плохая вещь, потому что с точки зрения ресурса двигателя и расхода топлива лучше принять собственное решение, когда запускать и выключать генератор. Кстати, нужно хорошо продумать сигнализацию о том, что свет в сети появился, чтобы вовремя выключать.

Ресурс двигателя бытового генератора не столь велик, как у автомобиля, где без капремонта ожидаются сотни тысяч километров пробега. Здесь он измеряется в моточасах и у обычных бытовых бензиновых моделей заявляется от 1000 до 2000 часов. Иными словами, это 4-8 месяцев работы по 8 часов в сутки. Но действительно дешевые китайские изделия иногда не работают и 200 часов — а это уже совсем мало. Если что-нибудь случилось, то мастера по ремонту генераторов существуют, так же как для автомобильных двигателей.

И для того, чтобы гораздо меньше тратить и ресурс двигателя, и топливо – генератор сочетают с аккумуляторной системой. В самом примитивном варианте это просто зарядка какого-нибудь Ecoflow от генератора (есть даже инверторный генератор именно от Ecoflow со смартфункциональностью, идеально подходящей к их станциям серии Delta). А наиболее завершенная схема – это описанная выше аккумуляторная система с гибридным инвертором, к которой добавлен генератор в качестве замены сети. Таким образом, когда исчезает сеть, система переключается на работу от батарей, и только когда они заметно разряжаются — включается генератор, чтобы их подзарядить. Что это дает, легко иллюстрирует пример:

Имеем систему с LiFePO4-сборником 48 В 200 А (9600 Вт·ч) и инвертором, заряжающим их током в 50 А (2400 Вт). При потреблении 300 Вт·ч заряда хватит на 32 часа. Если в этот момент включить генератор, то ему нужно будет проработать 4 часа, выдавая мощность 2700 Втч (300 Вт потребления + 2400 Вт зарядки), после чего система будет готова работать следующие 32 часа от батарей. На каждый такой цикл зарядки уйдет примерно 6-8 литров бензина. В результате месяц полной круглосуточной автономности будет стоить 120-160 литров бензина (6000-8000 грн в ценах декабря 2022 года) и 80 моточасов ресурса генератора (одна замена масла после 50 часов).

Если же аналогичную автономность пытаться рассчитать для дома без аккумуляторной системы вообще, то получатся титанические 30*24=720 моточасов, за которые будет сожжено, в самом экономном случае, 500 литров горючего (25000 грн). Изменить масло потребуется 14 раз, так что расходы на 10 литров прибавят еще около 3000 грн… Для более реалистичного расчета, конечно, во втором случае нужно включить поправку на выключение каждые 4 часа для отдыха, что уменьшит все цифры где-то на 25%, но этот же время домохозяйство будет вообще без питания… Да и совершенно неизвестно, сколько мотодней проживет средний генератор в таком режиме без капремонта. В первом случае имеем штатную работу всех компонентов системы, во втором – попытку некоего марафонского рекорда выживания генератора.

В качестве экзотики среди генераторов нельзя не упомянуть еще два варианта:

1. Динамо-машина на мускульной тяге. Здесь можно вставить шутку о пленных россиянах на велотренажерах, впрочем, ручная версия действительно может выдавать что-то типа 20 Вт. Достаточно, чтобы медленно, но зарядить павербанк, например. Иронично, что даже такие изделия заметно подорожали с октября 2022 года.
2. Генерация на жестком топливе. В масштабе государства угольные ТЭЦ прекрасно трудятся, а вот серийных потребительских решений на нашем рынке нет. К сожалению, условная буржуйка на дровах с установленными по бокам элементами Пельтье и инвертором должна неплохо работать… И работает, только не продается в Украине.

Четвертый шаг: альтернативная энергетика

Этот раздел будет кратчайшим, потому что у автора пока минимальный собственный опыт… Поэтому вершиной практической энергонезависимости в украинских условиях является установка солнечных батарей. Их мощность и эффективность может быть разной, но результат один – энергия условно “неоткуда” или хотя бы “бесплатно”. Физики здесь смеются, потому что закон сохранения энергии обойти невозможно. Но в практическом смысле преобразование энергии солнца, воды или ветра для пользователя не стоит ничего, в то время как бензин, газ или дизельное топливо для генератора нужно приобрести за деньги и хранить до потребления.

Ветроэнергетика или собственная микро-ГЭС остаются курьезом для Украины, поэтому сознательно рассматривать здесь нет смысла. Да и, пожалуй, каждый человек, уже дошедший до такого экстремального выбора, сам знает об энергонезависимости лучше автора… А вот солнечные панели давно популярны, в том числе и благодаря так называемому “зеленому тарифу” от государства, позволяющего на солнечной генерации не не только экономить, но и зарабатывать. В связи с чем нет недостатка информации или предложений на рынке. Для целей этого материала важно отметить всего несколько моментов для тех, кто начинает разбираться в теме.

Очевидно, что солнечные панели производят энергию только днем. Менее очевидно, что длинный солнечный день в июле в Херсоне и короткий пасмурный в декабре в Киеве по эффективности генерации разнятся в несколько десятков (!) раз. В целом заявленная мощность панелей, в отличие от характеристики генератора, является теоретическим максимумом, к которому невозможно приблизиться в условиях Украины. Технический прогресс в отрасли есть, КПД панелей улучшается, но “никакой магии”, как обычно – только методическая работа крупной индустрии, которая пока не создала ничего фантастического ввиду характеристик. Об этом нужно помнить, изучая предложения на рынке.

Для того чтобы система вообще работала, кроме батареи нужен минимум тот самый гибридный инвертор, который будет отдавать в сеть 220 В. Так работают “коммерческие” станции под зеленый тариф, для которых важно дать не энергонезависимость владельцу, а прямой заработок с оплатой за киловатт. Но мало того, что энергию можно использовать только в те часы, когда она производится – стандартная система “под зеленый тариф” сама по себе работает только тогда, когда может отгружать энергию в существующую сеть! То есть, когда выключают свет — отгружать некуда и, неожиданно, пользоваться автономно тоже. Чтобы иметь возможность хотя бы убрать энергию для собственного потребления без сети, нужен инвертор, умеющий работать автономно. Именно поэтому продавцы солнечных станций разделяют решения на автономные, гибридные и под зеленый тариф.

Чтобы не только пользоваться генерацией, но и собрать энергию, в солнечную систему добавляют аккумуляторы. Или, если идти по логике этого материала, то наоборот, уже имеющаяся аккумуляторная система с гибридным инвертором может быть расширена солнечными панелями в качестве дополнительного источника энергии, кроме собственно сети и генератора! Это снизит расчетные расходы на “месяц энергонезависимости”, правда по-разному в зависимости от времени года. Может быть, летом вообщем генератор будет не нужен. Ну, а в рамках дискурса “выживальщины” – при полном отсутствии топлива хоть какое-то количество энергии собрать получится в любой день. То же самое справедливо и для меньших панелей, которые предлагают для зарядных станций.

Солнечные панели заявленной мощностью 5 кВт занимают большую часть крыши среднего дома. Их реальная эффективность также зависит от ориентации по сторонам света и наклонности. Для квартиры это решение почти недоступно. Идеи типа “вывесить на окно балкона”, если и сработают вообще (солнечная сторона, размещение не за стеклом, а перед ним) будут ограничены уровнем зарядки павербанка за день. Впрочем, лучше ничего.

Эпилог

Автор хотел заняться обеспечением подлинного независимого питания для дома очень давно в хобби-целях. Нынешняя война эти планы только активизировала. Так или иначе, разные павербанки, ИБП, инверторы, аккумуляторы, зарядные устройства и генераторы появлялись и исчезали в домохозяйстве, но все это с 10 октября 2022 было в использовании больше, чем за предыдущие 9 лет… На момент написания этих строк в поиске 48-вольтовой сборки LiFePO4 и в раздумьях о солнечных панелях весной.

К сожалению, скорее всего, в последующие месяцы энергонезависимые решения пригодятся еще больше. Но наша победа в войне с россией непременно придет и вернет тему энергонезависимости в нишу “выживателей”, туристов и “зеленотарифщиков”. Рынок заполнят дешевые генераторы и инверторы, Ecoflow будет полезен только для выездов на природу, а запасных аккумуляторов хватит на все автомобили Украины по несколько раз. И что важно: скорее всего к этому моменту мы все придем с постоянными привычками и четким пониманием разумной экономии электроэнергии. Это будет полезно для окружающей среды и экономики Украины на десятилетие вперед. Ну, а пока – «без света, но без вас», как сказал Президент.

Автор статьи.