«Немає сечі терпіти ці борошна»… Нічим іншим не можна прокоментувати потік статей на тему “підготовки до блекауту”, який на непрофільних ресурсах почався з середини жовтня через початок обстрілів росією енергетичної інфраструктури України. З одного боку, в нашому суспільстві очікувано вибухнув попит на інформацію про все, що пов’язано з незалежними від мереж джерелами електрики. Тож нішева тема, що до 24.02.2022 цікавила тільки “виживальщиків” та “зелених енергетиків” стала актуальною для мільйонів громадян. А істеричний попит пробуджує істеричну пропозицію — і відвертих шахраїв, і сумнівних саморобщиків, і просто хайпожерів.

Автор — не електрик. І якщо певна система вимагає професійного втручання — наполегливо рекомендує звернутися до професіоналів. Але 20 років тестування різного комп’ютерного “заліза” та десятиріччя заміського життя в умовах, коли часто зникає світло, дечому навчили ще до війни. А кількість розмов про все це останнім часом просто таки вимагають вже викласти в текстовому вигляді думки та перестати повторювати одне й те саме… В цілях академічної чіткості викладу хотілося б відділити головну канву матеріалу від прикладів конкретних розрахунків та всяких порад і корисних деталей, але тоді втрачається цілісність розповіді.

Ідилія енергонезалежності з сонячними панелями, генераторами та потужними зарядними станціями на рекламному фото Ecoflow

Ця стаття не заміняє всього масиву оглядів, тестів та керівництв для покупців всіх описаних приладів і пропонує лише напрацювати специфічний погляд на них, відповідний викликам війни 2022 року. У мирний час дещо бути інакше. На жаль, прямо в період публікації статті на українському ринку є потужний попит на все, що перераховано нижче й ціни помітно, іноді в декілька разів, виросли від довоєнних. Ну й, звичайно, якщо певна пропозиція виглядає занадто привабливою, щоб бути правдою — скоріш за все, так воно і є.

Увага! В статті правдиво викладено власний досвід автора, а також результати спостережень та досліджень, що принесли бажаний результат. З усім тим, матеріал написано виключно у пізнавальних цілях. Автор не дає гарантій успіху та не несе відповідальності за помилки виконавця чи невірно розтлумачений текст. Не намагайтесь слідкувати наведеним інструкціям без необхідних знань та відповідного рівня навичок (в тому числі роботи з інструментами). Техніка безпеки — понад усе. Успіхів!

Основні поняття електротехніки

Якщо ви відчуваєте, що розуміння значення слів “Вольт”, “Ампер”, “Ват”, “Ват-години” та їх взаємозалежностей вже є дещо розмитим у пам’яті з часів шкільного курсу фізики, то не соромтеся запитати у Google. Нагадавши собі ці основи — допоможете набагато краще зрозуміти тему далі та, можливо, уникнути коштовних помилок. Досить системним підходом буде прочитати основні статті, що перелічені у розділу “Електротехніка” в українській Вікіпедії.

Нульовий крок: підготовка

Плануючи свою енергонезалежність — в першу чергу необхідно розуміти ситуацію в комплексі. В мирні часи це не дуже актуально, а от зараз, перш ніж починати навіть розрахунки для автономії довше однієї доби — подумайте про все необхідне, крім електроенергії: воду, їжу, тепло, ліки, транспорт, зв’язок, гроші та все інше на той самий період часу! Як взагалі будуть працювати ті суспільні системи, на які ви розраховуєте? Бо мало користі в самому по собі місячному запасі палива для генератора, якщо немає джерела води та тепла взимку. Чи в зарядженому смартфоні, якщо не подається живлення на вежі мобільного зв’язку.

Чудова книга “Без паніки! Як вижити, боротися й перемогти під час бойових дій” в електронному вигляді зараз доступна для безплатного завантаження з сайту видавництва “Астролябія”. Вона допомогла автору морально та матеріально підготуватися до початку вторгнення 24 лютого, але є багато інших джерел подібної інформації. Читайте, плануйте і пам’ятайте, що сама по собі енергонезалежність не є ціллю — ціллю є виживання (бажано, з комфортом) в екстраординарних умовах, у війну чи без неї…

Їжа, сірники, запальничка з запасом палива, газовий балон (з плиткою), паперовий блокнот з ручкою, туалетний папір, ніж, ліхтарик, радіо, батарейки для всього… Це те, що 100% буде актуальніше за “енергонезалежність”. Залежно від довжини періоду, на який буде підготовка — запас цигарок та алкоголю можна починати розглядати, як валюту, а не для власного споживання. Якщо в хазяйстві вже є легальна вогнепальна зброя, то вона має бути повністю готова до використання, включно з достатньою кількістю набоїв. Про це все та ще безліч важливих деталей підготовки цивільних осіб до бойових дій можна дізнатися з найважливішого елементу на фотографії — тієї самої книги “Без паніки!”, електронна версія якої зараз розповсюджується видавництвом “Астролябія” безплатно.

P.S. Автор не міг не покласти в натюрморт презент від ЗСУ — саме трофейну пачку цигарок Business Class, зняту з росіянина десь влітку на Півдні.

Спочатку треба зрозуміти свої потреби: які прилади живити, яка їх потужність та на який період автономності розраховується система: на декілька годин, на добу, на тиждень, на місяць чи більше? В найпростіших випадках, мабуть, такий “аудит” можна зробити в голові, але навіть в середній квартирі вже легше буде виписати критичних споживачів окремим списком і так візуалізувати свої потреби.

Тут чекає три неприємних сюрпризи:

Приладів може бути більше, ніж очікувалося. Абсолютний мінімум — це заряджати смартфон. Але якщо розраховувати енергонезалежність приватного будинку — то це десятки споживачів. Саме тому їх краще зазначити списком, бо так буде наочніше, що забули, та подумати, як оптимізувати.
Потужність не завжди очевидна. Щобільше, для наших цілей вона рахується по-різному: типова, стартова, середня за період часу… У звичайному житті про потужність споживання більшість думає тільки у розрізі рахунку за електроенергію за місяць — і там не часто буває якась катастрофічна сума, щоб цим перейматися. Але навіть мізерні по оплаті 100 кВт в місяць, якщо їх не можна просто взяти з мережі — стануть серйозним викликом для організації незалежного енергопостачання!
Бажаний період роботи без електромережі буде вимагати велику ємність джерела живлення. Це прямий наслідок перших двох пунктів. Особливо це важливо для роботи від акумуляторів. Дещо заходячи вперед — наочний приклад: якщо середнє споживання домогосподарства в годину буде на рівні всього 200 Вт (холодильник, роутер, телевізор та/або ноутбук, пару ламп) – то типового на погляд автомобілістів акумулятора 12 В 60 А вистачить десь на півтори-дві години, в залежності від того, як повезе з його станом та характеристиками інвертора! Після чого він вимагатиме заряджання від мережі 220 В протягом мінімум 6-10 годин, теж “як повезе” з зарядним пристроєм та станом батареї. І таких циклів він витримає в кращому випадку декілька сотень, а скоріше — декілька десятків…

На жаль, ніяких магічних засобів не існує і це має стати головною думкою всієї статті: у кожного рішення є своя ціна, плюси та мінуси, які треба знати та прийняти, а не сподіватися обійти.

Питання енергетики взагалі є одним з основних для людства як мінімум з початку індустріальної революції, так що сторіччями цілі галузі науки та індустрії б’ються над покращеннями в цій сфері. І це не штамп поганої журналістики, а буквальний стан речей: є технологічний прогрес, плодами якого користується вся цивілізація і є фактична ціна цього прогресу, яка вимірюється грошима за кожне рішення. Тут немає ані масонської змови, ані картельної змови, тільки чиста фізика та економіка. Тобто якби за 800 грн з OLX чи за 500 грн з Aliexpress можна було купити справжній павербанк місткістю 30000 мА⋅год і вагою 200 грамів, це б означало, що розробники акумуляторів навчилися магічним чином зробити їх втричі легше та дешевше, ніж було досяжно місяць тому. А реальність в тому, що шахраї абсолютно не магічним чином нанесли бажані характеристики на товар, що їм не відповідає і простий тест виявить ємність в 10 000 мА⋅год, в кращому випадку… Те ж саме стосується будь-яких спроб обманути систему в галузі енергетики — жодна клікбейтна стаття не дасть рецепт “срібної кулі”, бо якби така існувала, то її б вже використовували в серійних рішеннях великих корпорацій.

Колаж супутникових знімків нічного освітлення Києва у січні та листопаді 2022 року нагадує, для чого нам енергонезалежність

Це не означає відсутності покращень. Навпаки. LED-освітлення дозволяє економити приголомшливі 80% порівняно з лампами розжарювання, тож зараз стартує навіть державна програма для їх заміни, щоб знизити загальне споживання мережі. Інший приклад: новітні LiFePO4-акумулятори втричі легше свинцевих попередників, заряджаються вп’ятеро швидше, майже не розряджаються з часом, майже не мають ефекту пам’яті та витримують вп’ятеро більше циклів розряду. Магія? Людина з 2000 року сказала б так, а зараз це — нормальні ринкові рішення, які коштують не набагато дорожче старіших. Просто це ніякий не секрет в стилі клікбейтів “візьміть старий радянський…”.

І от повернення до реального світу треба починати з аудиту наявних споживачів. Для більшості приладів можна знайти офіційні специфікації, щоб зрозуміти, чого очікувати, але це не дуже надійний спосіб. Найкращим вкладенням коштів тут буде хоча б одна смартрозетка, що через застосунок інформує про миттєве навантаження та розраховує споживання за добу. Автор використовує RZTK Chic з Android-застосунком Smart Life, втім це не принципово. Головне, щоб можна було бачити не паспортні, а реальні показники приладів. Бо тільки так можна правдиво встановити, наприклад, що кондиціонер як обігрівач миттєво споживає 500-600 Вт, але для підтримки температури +20 градусів в конкретному приміщенні при “біля нуля” ззовні на добу роботи йому потрібно 8 кВт електроенергії — тобто 333 Вт·год в середньому, а не ті самі 500-600 Вт з “миттєвого” розрахунку… Аналогічно, за 24 години роботи холодильник side-by-side споживає майже рівно 1 кВт, хоча миттєве споживання близько 100 Вт, не рахуючи стартового піка… Але це дані конкретних приладів у автора, знання про що дозволяє чітко планувати йому власну енергонезалежність. А в інших умовах на пристроях інших виробників та інших моделей всі подібні розрахунки будуть іншими! Читачі саме “Межі” мають добре це розуміти по оглядах процесорів та відеокарт, де заміряється споживання ПК і воно є різним в залежності від конфігурації. Саме тому так корисно мати смартрозетку.

Втім, для найбільш загального розуміння вистачить такої інфографіки, яку підготував Telegram-канал UA War Infographics на основі даних від Yasno:

Загалом, всі електроприлади для цілей даного матеріалу можна розділити на три категорії.

Все, що працює від постійного струму та, відповідно, має свій блок живлення з певним перетворенням 220 В у те, що потрібно приладу: телефон, роутер, ПК з монітором, телевізор, аудіосистема, світлодіодне освітлення…

По-перше, більшість подібних приладів просто досить економічні (одиниці або десятки, а не сотні Ват/год), тож ними можна довго користуватися при блекауті.

По-друге, часто в них стабільне споживання з мережі, тому легко розрахувати час роботи від акумуляторного джерела (якщо 50-дюймовий телевізор споживає 100 Вт·год, то можна очікувати, що від батареї практичною місткістю 1 кВт·год він пропрацює близько 10 годин).

По-третє, завдяки й так наявному перетворенню блоком живлення вхідної напруги в набагато меншу постійного струму (зазвичай, від 5 до 20 В) багато приладів такого типу спокійно працюють в діапазоні напруги мережі 100-240 В. Чому це може бути важливо — пояснюється далі в розділі про зарядні станції. Крім цього, багато таких приладів можна живити напряму від постійного струму, якщо джерело видає 5 В (наприклад, через USB), або 12 В — так буде менше втрат на перетворення в процесі.

Те, що працює від змінного струму напряму, не маючи при цьому потужних електродвигунів: плита, кавоварка, бойлер, мікрохвильова піч, праска, обігрівачі…

Для таких споживачів характерно набагато вище споживання, аж до декількох кіловатів. Але часто й вмикають їх ненадовго — скажімо, енергонезалежність кавоварки логічніше рахувати не в годинах, а в кількості циклів приготування кави. А бойлер, що нагрів воду протягом години та витратив на це 2 кВт, може далі тримати її достатньо гарячою навіть добу. Втім висока миттєва потужність споживання енергії подібними приладами означає, що робота від недорогого акумуляторного джерела буде вимірюватися хвилинами, а не годинами й це у випадку, що взагалі вистачить можливостей інвертора чи генератора витримати навантаження навіть від одного споживача.

Електроприлади з двигунами: різноманітні помпи, холодильники, кондиціонери, пральні машини…

Найскладніший для розрахунку тип приладів через те, що окрім сталого споживання, для них важливий пусковий (стартовий) струм двигуна, що в декілька разів вище типового. Він створює коротке, але високе навантаження на джерело живлення (причому настільки коротке, що побутові смартрозетки не встигають його показати, тому для розрахунку не підходять). Це враховують виробники інверторів та генераторів, вказуючи “пікову потужність” додатково до номінальної — тобто режим, в якому пристрій ще буде працювати з допустимим перевантаженням, але тільки короткий проміжок часу, поки стартує електромотор споживача. Відповідно, якщо після ввімкнення типового генератору чи інвертору одночасно запустити, скажімо, помпу у свердловині, помпу системи опалення та холодильник, то їх сумарний пусковий струм “виб’є” захист від пікового перевантаження, хоча по своєму номінальному споживанню всі вони будуть вписуватися в номінальну же потужність джерела! Рішення просте — вмикати наявні прилади з двигунами не одночасно, а поступово (вручну або за допомогою реле). Але навіть в такому випадку, в умовах незалежного енергоджерела прийдеться економити та розраховувати користування подібними приладами.

Мудра ілюстрація від Bluetti – скільки практично можна користуватися їх різними продуктами до розряду: щось в годинах, щось в кількості. Так більш наочно!

Після того, як список критичних споживачів складено, а їх реальна потужність порахована включно зі стартовим струмом — два з трьох згаданих вище “неприємних сюрпризів” перестають бути сюрпризами та можна починати реалістично планувати енергонезалежність, тим самим розбираючись з третім сюрпризом у вигляді ціни рішення бажаної місткості. Бо автономності буде стільки, за скільки покупець готовий заплатити! Тож, можливо, прийдеться шукати компроміси чи альтернативні рішення в межах здорового глузду та техніки безпеки. Наприклад, не вмикати взагалі пральну машину при блекауті, встановити для холодильника режим типу “по 4 години роботи через кожні 16 годин”, купити газову плитку для приготування їжі, а опалення приватного будинку перевести на газ чи тверде паливо (навіть враховуючи витрати на нове обладнання, запастися дровами, вуглем чи балонами газу на сезон може бути легше, ніж побудувати чисто електричну систему, яка може протягнути зиму в автономному режимі).

Ecoflow Delta Pro та живлення різних споживачів: рекламна картинка малює зелені лінії, але ж реальність потребує проводів…

До речі, в процесі підготовки треба врахувати ще метод підключення — як саме подати живлення з джерела на всіх споживачів? Скажімо, гаджети легко під’єднати до переносної зарядної станції, а як щодо освітлення чи помпи у свердловині? А якщо аварійне джерело буде живити всю наявну електросистему квартири чи будинку, то як від неї кожен раз вимкнути всі некритичні прилади, щоб не було зайвого споживання? Або чи важливо для автономності, скільки сукупно споживають в режимі stand-by всі численні прилади, які просто ввімкнені у розетки 24 години на добу, коли не працюють? Відповіді на ці питання краще мати для себе до того, як витратити гроші на енергонезалежні рішення.

Нарешті, як кажуть “last but not the least” – обов’язково купіть великий вогнегасник (для використання в помешканні та для електроприладів — бажано вуглекислотний, а не порошковий). Взагалі, навіть у звичайний час він має бути у кожному житлі буквально “про всякий пожежний випадок”, але будь-які експерименти з електропостачанням підвищують ризик багаторазово. Тож, спочатку вогнегасник — потім все інше!

Перший крок: павербанки та батарейки

Інакше цей крок можна назвати “як жити без 220 В”. Павербанки знайомі більшості з часів мирного життя. Зазвичай, їх ємність вимірюється в Міліампер-годинах, що корисно для порівняння з місткістю батареї смартфона. В теорії, павербанк місткістю 20000 мА⋅год має 4 рази повністю зарядити телефон з батареєю в 5000 мА⋅год, але на практиці виходить дещо менше. І це нормально, бо всі прилади мають коефіцієнт корисної дії, менший за 100%. Щоб перевести Міліампер-години в Ват-години для прозорої оцінки спроможності павербанку живити щось, крім телефону, розрахунок простий: 5 В (напруга USB) * 20000 мА⋅год (типова ємність павербанку) = 100 Вт·год. Відповідно, в ідеальних умовах 10-ватний споживач пропрацює 10 годин.

Ненормально, коли від павербанка місткістю 20000 мА⋅год вдається зарядити телефон, скажімо, тільки 1 раз — це буде означати, що реальна ємність набагато менша заявленої. На жаль, скоріш за все це буде означати, що виробник просто збрехав. Причому перевірити вийде тільки на досвіді повного заряду-розряду, а не при швидкому огляді у поштовому відділенні. Це неприємна, але типова практика для безіменних китайських заводів, що готові на замовлення зробити окремо товар, а окремо наклейку з характеристиками. І це перше нагадування про відсутність магічних рішень у сфері енергетики! Очевидно, як себе захистити від такого техно шахрайства: купляти товар перевірених брендів у перевірених продавців за ціною, що очікується. Підозрілі об’яви на OLX та суперпропозиції з Aliexpress, скоріш за все, принесуть розчарування — хоча, звісно, на цих торговельних майданчиках є і якісні товари, просто без “магії”.

Павербанк від Baseus заряджає одразу три девайси, при цьому загальна потужність складає 22,5 Вт, а ємність – 30000 мА⋅год

Окрім місткості, у павербанку є дві важливі характеристики: потужність та напруга. І тут теж немає ніякої магії.

Павербанк з потужністю 10 Вт (тобто типовий для телефонних зарядок струм 2 А через 5-вольтовий роз’єм) зможе поступово віддати енергію вимкненому ноутбуку через порт USB-C, але не зможе його нормально живити під час роботи, бо споживання буде більше, ніж потужність джерела! Тим більше він не зможе взагалі живити, скажімо, 20-ватну лампочку, навіть якщо вона має відповідну напругу. Для цього існують павербанки з підтримкою стандарту USB Power Delivery, що можуть мати потужність аж до 100 Вт (тільки, звісно, “китайці” й тут можуть набрехати — купуйте товари перевірених виробників у перевірених продавців!).

Типова напруга, що йде через USB – 5 В, але стандарт Power Delivery, як раз, допускає також 9, 12 та 20 В. Деякі павербанки мають додаткові роз’єми, наприклад, 12 В і навіть передбачають використання як пускового пристрою для автомобіля. Раніше це турбувало небагатьох, але зараз з’явилася ще одна “клікбейтна” тема — живлення WiFi-роутера від павербанка для того, щоб працював інтернет під час вимкнення світла. Тут є декілька проблем.

По-перше, щоб це мало взагалі сенс — зі свого боку енергонезалежність має підтримувати сам провайдер (ті, що користуються оптоволоконними кабелями мають більше шансів працювати у блекаут). По-друге, треба виміряти потужність роутера, а іноді ще й окремого модема, та порівняти з місткістю та потужністю павербанку. Примітивні роутери, до речі, будуть більш економічними, ніж улюблені оглядачами “геймерські” монстри з десятком антен, так що, можливо, є сенс купити ще й слабший роутер! По-третє, та сама напруга… Роутери, зазвичай, потребують від 9 або 12 В (ці дані є на блоках живлення, що йдуть у комплекті) і не мають роз’єму USB, так що буде потрібен адаптер для підключення павербанку.

Dell Power Bank Plus може віддавати до 65 Вт потужності

Звичайний павербанк — адекватне джерело живлення для смартфона, планшету, роутеру та, можливо, ноутбуку. А також корисний, з урахуванням потужності, для всього іншого, що підключається до USB чи живиться від 5 В — наприклад, електронні цигарки, деякі лампочки чи ліхтарики з акумулятором. Головним питанням буде встигнути їх зарядити, коли дають світло з мережі, адже та сама типова 2-амперна зарядка буде працювати від мережі 10 годин, щоб “наповнити” павербанк місткістю 20000 мА⋅год. Тож бажано шукати варіанти з максимально швидкою зарядкою (причому її має підтримувати й сам павербанк, й власне зарядний пристрій).

Ліхтариків багато не буває, а їх вибір — окрема тема. Але для користування вдома головне, щоб в запасі було достатньо батарейок потрібного типу. До речі, в радіоприймачі, що сумісний з великими ліхтариками по типу батарейки, також є свій маленький ліхтарик на вже крайній випадок.

Перша оптимізація споживання — це освітлення. Ліхтарик є в кожному смартфоні, але він заслабкий для багатьох завдань і при цьому швидко садить батарею, яку треба підзаряджати від безконечного павербанка. Тож добре мати хоча б один звичайний ліхтарик на батарейках. І купити настільки великий їх запас, наскільки дозволяє бюджет. Вибір ліхтаря для різних цілей — точно тема для окремої статті, але в побуті згодиться майже все, що завгодно, тільки без акумулятора, бо це ж повертає до проблеми взагалі його зарядки без мережі та швидкості, з якою акумулятор дозволить це зробити. Що ж до освітлення в приміщенні, то є багато світлодіодних рішень, що підключаються до USB і, відповідно, можуть без проблем живитися від павербанка.

Ще одна річ на батарейках, яку зараз необхідно придбати — це AM/FM-радіо (теж з запасом елементів живлення, якщо вони іншого формату, ніж у ліхтаря). “Єдиний телемарафон” може здаватися українцям іронічно повільним методом отримання інформації порівняно з Telegram-каналами, але за відсутності інтернету — цього вистачить і для поінформованості про загальну ситуацію навкруги, і навіть для певної розваги.

Корисно буде провести аудит (знову) всього, що має живлення від батарей та придбати всі їх типи у певній кількості. Втім, ця порада корисна в будь-які часи.

Читати книгу Каїна з Diablo III при світлі від керосинової лампи було особливо атмосферно

Нарешті, свічки дають досить світла порівняно з його відсутністю, взагалі не споживаючи електроенергію. Разом з радіоприймачем це може бути останнім методом при довгому блекауті, а може й просто засобом економії батарей чи павербанку — кінець кінцем, це досить романтично та стильно. Звісно, з дотриманням пожежної безпеки. Керосинова (гасова) лампа яскравіша за декілька свічок і економніша в переводі на гроші, але ще більш небезпечна та створює специфічний запах.

Другий крок: акумуляторні системи

Перехід від “павербанку” до “зарядної станції” непомітний, це скоріш питання маркетингу, а “джерело безперебійного живлення” додає в принципову схему тільки власне швидке автоматичне перемикання з мережі на акумулятор. Але популярність та доступність типових павербанків, все ж таки, вимагали винести їх окремим першим кроком разом з батарейками та свічками хоча б на основі тієї логіки, що вони не дають 220 В, а другим кроком до енергонезалежності стає створення резервного джерела саме 220 В.

Схема всіх систем, що використовують акумулятор, однакова:

– власне батарея певної напруги та місткості забезпечує зберігання електроенергії

– зарядний пристрій забезпечує подачу електроенергії з якогось іншого джерела на батарею з необхідною напругою та силою струма

– майже завжди присутній інвертор дозволяє отримати від батареї енергію з іншою напругою, ніж передбачено характеристиками батареї (найчастіше: 5, 12, 110 чи 220 В).

Під такий опис попаде будь-що, де є акумулятор як джерело:

– павербанк

– комп’ютерний ДБЖ

– ДБЖ для котла

– зарядна станція типу Ecoflow

– акумулятор з інвертором та зарядним пристроєм

– гібридний інвертор з акумуляторною збіркою

Їх сутність однакова — зберегти електроенергію з іншого джерела на акумулятор та віддати, коли цього джерела немає. Саме тому дуже вкурвлює мода подавати зарядні станції типу Ecoflow, як альтернативу генератора, аж до появи жахливого терміну “електрогенератор”. Бо така система нічого не генерує сама, а лише віддає накопичене. Втім, звісно, вони мають свою користь, тож треба розглянути всі акумуляторні варіанти, що більш солідні за павербанк.

Рекламний колаж нагадує про асортимент ДБЖ від APC

Комп’ютерні ДБЖ, мабуть, найбільш відомі аудиторії “Межі”. В останнє десятиріччя, у зв’язку з ростом популярності ноутбуків та планшетів як домашніх ПК, їх стало помітно менше, але вони все ще є на ринку. Найкорисніша функція — власне безперебійність живлення, тобто миттєве перемикання на акумулятор, якщо напруга в мережі падає нижче певного рівня або, навпаки, зростає. Це також захищає техніку від шкідливих стрибків напруги. Але для цілей енергонезалежності звичайні комп’ютерні ДБЖ майже не підходять, бо типовий внутрішній свинцевий акумулятор має ємність 9 А⋅год при 12 В і, відповідно, вся безперебійність закінчиться за 20-30 хвилин навіть про споживання рівня 100 Вт.

Окрім того, часто ДБЖ мають щось типу екорежиму, що буде взагалі обмежувати час роботи не розрядкою акумулятора, а таймером. Наступна ж зарядка займає, в середньому, 10 годин — надто довго в умовах віялових відключень. Причому якщо переробити ДБЖ для підключення великого акумулятора “автомобільного” розміру порівняно легко (звісно, це призведе до втрати гарантії та, взагалі, робиться на свій страх та ризик), то от швидкість зарядки буде проблемою без вирішення. Ще одна порівняно маленька незручність — не всі комп’ютерні ДБЖ мають звичайні 220-вольтові розетки типу Schuko як виходів, часто замість них використовують роз’єми С13 (розетка) та С14 (штекер), як на блоках живлення стандарту АТХ. Тож для підключення чогось іншого буде потрібен адаптер “С14/Schuko”. Звісно, потужні ДБЖ “серверного” рівня, де ємність вимірюється кіловат-годинами, можуть використовуватися для будь-якої іншої техніки, але такі пристрої, м’яко кажучи, нетипові для українського домогосподарства.

Старенький комп’ютерний ДБЖ MGE Nova 600 AVR для підключення побутових споживачів потребував подовжувача зі штекером С14

А от що типово, то це “ДБЖ для котла“. Як раз звичайно вже з клемами для підключення великого акумулятора (50-200 А) та кращою зарядкою (10-25 А), ніж у “комп’ютерних” варіантів. Їх народна назва виникла через найпопулярніше використання. Коли зникає світло, то газовий чи твердопаливний котел системи опалення спокійно б собі працював далі, але потрібна електрична помпа, що качає рідину по трубах та батареях і якщо його вимкнути, то не тільки не буде тепла, а й сам котел може перегрітися та вийти з ладу.

Окрім потужності та великої місткості акумулятора, “ДБЖ для котла” також відомі словосполученням “правильна синусоїда”. Це характеристика форми струму, що, в такому випадку, видається на виході з інвертора, та 100% забезпечує сумісність джерела з живленням саме електромоторів. Особливо легендарні в цьому питанні сучасні газові котли, де окрім самої помпи, є ще автоматика безпеки — і от її спрацювання взагалі не дає запустити котел без “чистого синуса”.

Тоді будинок залишається без опалення — саме тому такий специфічний попит на ринку! Інші споживачі, включно з помпами для твердопаливних котлів, менш прискіпливі до форми струму, хоча є напівмістична думка, що техніка буде працювати довше. Інвертор, здатний видавати струм правильної форми коштує дорожче у виробництві, тож і сам прилад (власне інвертор чи ДБЖ) з правильною синусоїдою виходить набагато коштовнішим. Та й відповідний акумулятор недешевий. Це спонукає авантюрних користувачів будувати для котлів складні системи з комп’ютерного ДБЖ, старого радянського (буквально!) стабілізатора для лампового телевізора та стартового акумулятора. Виходить по-різному… В цілому ж, якщо правильно вибрати акумулятор та потужність самого ДБЖ, то саме таке джерело було б оптимальним для “помірної акумуляторної енергонезалежності дещо дешевше Ecoflow”, якби зараз не був такий дефіцит будь-яких ДБЖ на ринку. Та не довгий час зарядки звичайного акумулятора, але про це — трохи згодом.

Лінійка продуктів Ecoflow

Те, що зараз називають “зарядними станціями” (часто згадуючи ще найбільш відомі бренди – Ecoflow та Bluetti) принципово нічим не відрізняються від “ДБЖ для котла”. Це також акумулятор, зарядка та інвертор з правильною синусоїдою. Просто всі компоненти чітко підібрані під конкретні моделі використання, в красивому корпусі, із застосунком для смартфона та з якісним позиціюванням на ринку.

Від павербанків їх принципово відрізняє наявність розетки 220 В, на додачу до USB та 12 В. Маркетингову революцію підходу до акумуляторного джерела живлення, як модного гаджета, запропонував саме китайський виробник Ecoflow, а всі інші, включно з американцями Bluetti, вже підтягнулися у нову нішу. Детальний огляд продуктових ліній, переваги та недоліки Ecoflow та Bluetti треба розглядати в окремому матеріалі, бажано з тестами. Принципово ж при виборі треба дивитися на співвідношення потужності з місткістю, ціною та єдиним технічним моментом: «LiFePO4-батарея чи ні?». Якщо до цього вже проведена робота і відома потужність споживачів та бажаний час їх роботи — вибір буде очевидний в будь-якому класі. Наявність саме LiFePO4-батареї неможливо переоцінити — вона дозволяє заряджати пристрій набагато швидше, а це зараз критичний параметр.

Для найбільших станцій Bluetti, ще й максимальною конфігурацією додаткових батарей, цілком логічно під’єднатися до всієї енергосистеми будинку — витягне й по потужності, й по місткості

Треба ще раз наголосити — є два окремих параметри зарядної станції: потужність (у Ватах) та ємність (у Ват-годинах). Перша відповідає за те, наскільки потужних споживачів сукупно можна під’єднати до пристрою. А друга — за те, скільки споживачі зможуть працювати до розряду. На прикладах:

Якщо у станції заявлена потужність 200 Вт, а ємність 800 Вт·год, то під’єднати 800-ватну мікрохвильову піч не вийде взагалі, один 100-ватний телевізор пропрацює 8 годин, а два таких телевізори – 4 години (третій же увімкнути вже не вийде).
Якщо ж потужність 800 Вт, але ємність 100 Вт·год, то мікрохвильовку можна буде під’єднати, хоча пропрацює вона хвилин 8, один телевізор пропрацює 1 годину, а два — пів години (і таких можна увімкнути хоч 8 штук, але з пропорційним падінням часу роботи).

Сонячна панель, як джерело повільного, але заряду Ecoflow Delta там, де мережі немає (і навіть там, де не буде)

Як правило, зарядні станції мають декілька способів їх заряджати та декілька способів віддавати енергію. Роз’єм для сонячної панелі стандартний, тож не обов’язково покупати саме фірмову панель — достатньо підібрати з потрібними параметрами. Заявлені виробником можливості сонячної зарядки дуже оптимістичні, але це треба підтверджувати тестуванням. Не треба розраховувати, що навіть маленький Ecoflow легко зарядиться від панелі, що виставили на підвіконні багатоповерхівки в грудні в Києві. Скоріш за все, взагалі не зарядиться. А от на пляжу влітку за день зможе. Якось так. Інша справа — зарядка від мережі. Тут ніяких проблем не повинно бути, особливо для моделей з LiFePO4. Також буває доступна автомобільна зарядка від “прикурювача” (в реальності, від будь-якого 12-вольтового акумулятора, не обов’язково встановленого в авто) та 5-вольтова від USB, але швидкість заряду буде обмежена порівняно з мережею 220 В.

Щодо способів віддавати заряд, тут все просто: є USB (тобто 5 В постійного струму), є “прикурювач” (тобто 12 В постійного струму) і є звичайні розетки 110 або 220 В змінного струму. Якщо є така можливість, то споживачів треба підключати до постійного струму — скажімо, заряджати смартфон напряму від USB, а не через підключення зарядного пристрою у розетку 220 В для того, щоб уникнути втрат на зайвих перетвореннях струму та напруги.

Якось так…

Будьте уважні, якщо плануєте купувати дешевші американські версії: вони розраховані на мережу 110 В, що веде до двох неприємних наслідків.

По-перше, це неможливість заряджати від української мережі 220 В без додаткового інвертора 220 -> 110 В. Такі інвертори є в продажу, але додадуть ціни рішенню, особливо достатньо потужні для більших версій зарядних станцій. Якщо інвертора немає, то залишаються всі більш повільні варіанти з постійним струмом (USB, 12 В, сонячна панель).

По-друге, буде неможливо живити тих споживачів, що вимагають саме 220 В, а не широкий діапазон 100-240 В — наприклад, помпу, кавоварку чи мікрохвильову піч. Якщо таких не планується, наприклад, станція береться виключно для зарядки гаджетів, світлодіодного освітлення та живлення роутера або Starlink, то проблеми не буде. Теоретично, ще в такому випадку допоможе інвертор 110->220 В чи підключення інвертора 12->220 В у гніздо прикурювача, втім це дуже неефективний спосіб, а додатковий інвертор буде коштувати частину різниці ціни між американською та “нормальною” європейською версією того ж Ecoflow.

Ще один розрахунок “скільки буде працювати” – на цей раз від Ecoflow для монументальної конфігурації з двох Delta Pro, двох додаткових батарей та двох генераторів — загальною місткістю 25 кВт·год, але й загальною ціною понад $10 000 в США…

Цікавий факт: виробництвом зарядних станцій займаються майже виключно стартапи. Відомими іменами в галузі, крім Ecoflow та Bluetti, можна назвати Anker та Jackery, але існує ще з півдесятка брендів та безліч китайських нонеймів. В той час, як 4 перераховані виробники точно роблять товар очікуваної якості, наскільки чесно до своїх обов’язків відносяться всі інші — питання дискусійне. Тож буде не дивно, якщо спроба зекономити та взяти якийсь “Aliexpress Special” вийде невдалою — скажімо, пристрій буде довго заряджатися, швидко розряджатися та не тримати обіцяну потужність.

Один дуже важливий момент пов’язаний з підключенням джерела до споживачів. Звісно, до вбудованої розетки Ecoflow можна під’єднати “трійник” чи подовжувач та живити декілька пристроїв через нього — головне, щоб їх сумарна потужність не перевищувала штатну. А от підключення до всієї квартири методом “розетка в розетку” – це порушення всіх можливих норм безпеки! Навіть, якщо вимикати подачу з мережі “на лічильнику”, залишається шанс на помилку, яка гарантовано вб’є зарядну станцію. Якщо вже кортить живити від акумуляторної системи всю квартиру чи будинок — це треба робити за схемою підключення генератора, тобто з трьох позиційним перемикачем вводу резерву. І бажано, щоб його встановив професіонал-електрик.

Невелика зарядна станція Bluetti, що живить одночасно декілька споживачів в межах загальної потужності

Якщо не враховувати спекулятивні ціни в Україні, то такі зарядні станції є ідеальним рішенням для споживачів, що хочуть plug-and-play рішення без потреби самому розбиратися в специфікаціях зарядних пристроїв, акумуляторів та інверторів. Та й керування через застосунок додає сучасності. А після війни вони згодяться для туристичних цілей.

Той факт, що брендові зарядні станції не несуть нічого принципово нового в конструкції, став основою для цілого руху ентузіастів “зібрати Ecoflow своїми руками за копійки” і, відповідно, дуже популярних матеріалів на цю тему. Ще раз зауважимо — в енергетиці немає ніяких секретів, які можна обійти в домашніх умовах! Якщо відкинути красивий корпус та фірмовий застосунок, то будь-який Ecoflow це акумулятор+зарядка+інвертор. Всі ці три компоненти відомі, як мінімум, водіям. Акумулятор є в кожному автомобілі, зарядний пристрій для нього часто буває в гаражі для екстрених випадків, а інвертор 12-220 В з гніздом для прикурювача знайомий тим, хто хоч раз хотів зарядити ноутбук в авто… Але думка, що окремо від машини ці три компоненти будуть чудово працювати вдома, заміняючи майже безплатно дорогий Ecoflow – хибна у більшості випадків. Диявол в деталях: який акумулятор, який зарядний пристрій, який інвертор? Їх можна підібрати, як треба, але шанс, що підійде автомобільне — мінімальний.

Почнемо з акумулятора. Тут важливі: напруга, матеріал, тип (стартовий чи тяговий), ємність та підтримка глибокого розряду.

Звичайний автомобільний має напругу 12 В, мотоциклетний може бути 6 В, а в вантажівках бувають 24 В. Звісно, шляхом послідовного підключення напругу можна робити кратно більшою — наприклад, для домашніх систем популярні акумулятори на 48 В, що досягається послідовним підключенням 4 батарей по 12 В. Чим вище напруга зі сторони акумулятора, тим слабший струм потрібен для живлення 220-вольтового споживача і навпаки, для зарядки від мережі. Це знижує вимоги до товщини проводів та покращує пожежну безпеку, бо вони менше нагріваються (а нагрів, до речі, це наочний прояв втрат ККД!). В результаті, збірка 48 В 200 А з восьми акумуляторів набагато краща за конфігурацію 12 В 800 А з тих самих восьми акумуляторів. Адже зарядити її струмом в 50 А (50*48=1900 Вт, що під силу звичайній розетці 220 В чи середньому генератору) можна за 4 години, а не за 16. А при підключенні 1200-ватного споживача струм до інвертора буде на рівні 25 А, а не космічні 100 А… І вищій ККД завдяки меншим втратам на спротив по системі.

Заряджати AGM-акумулятор можна й в приміщенні

Матеріал акумулятора не те щоб був дуже важливим в автомобільному використанні — найпростіші свинцево-кислотні прекрасно працюють по 5 років та більше. Більш просунуті гелеві та AGM автовиробники ставлять, “бо можуть”, а не тому, що це життєво необхідно. До встановлення літій-іонних (Li-Ion) та літій-залізо-фосфатних (LFP, або LiFePO4) батарей як стартових акумуляторів в автопромі взагалі майже не дійшли, хоча такі матеріали використовуються для батарей електромобілів, тому що вони легші та швидше заряджаються.

В домашніх умовах все навпаки! Свинцеві акумулятори комп’ютерних ДБЖ герметичні, а от типові автомобільні — ні. При зарядці вони виділяють шкідливі гази, що не робить проблеми під капотом, але зробить у маленькій житловій кімнаті. Якщо вже є бажання експериментувати зі свинцевим акумулятором, то заряджати його потрібно виключно на свіжому повітрі — це не примха, а категорична вимога техніки безпеки! Всі інші (AGM, гелеві, літієві) в приміщенні заряджати можна. Крім того, у них краще показники циклів заряд-розряд, що не дуже актуально для автомобіля, де акумулятор в ідеалі взагалі не розряджається сильно, бо його підтримує генератор. І їх можна заряджати більш швидко, бо у свинцевих є обмеження — не більше 10% місткості в годину. Втім, у свинцевих є плюс: їх можна обслуговувати, тим самим подовжуючи працездатність. Більш просунуті типи батарей просто працюють довше, але не дозволяють користувачу залізти всередину.

Маленький (8 А⋅год), але тяговий акумулятор від комп’ютерного ДБЖ. Оскільки він герметичний, то може заряджатися вдома навіть попре свою свинцево-кислотну конструкцію

Поділ на стартові та тягові акумулятори виник з необхідності крутити в автомобілі стартер — дуже потужний мотор, на запуску якого акумулятор має видавати короткочасний струм на рівні 500-1000 А. Якщо перевести 12 В та 1000 А у Вати, то вийде 12 кВт, тобто 16,3 к.с. Спроможність робити це (за яку їх назвали “стартовими”) є протилежною здатності акумулятора довше працювати з нижчим стабільним струмом, наприклад для живлення електромотора невеликого човна. Акумулятори, що краще працюють зі стабільним споживанням називають “тяговими”. Звісно, для використання в джерелі живлення для дому краще саме тяговий, от тільки він у 2-3 рази дорожчий за стартовий тієї ж номінальної місткості.

Ілюстрація зі статті на сайті виробника батарей Renogy, що пояснює декілька важливих речей: нелінійну залежність відсотка заряду від напруги у батареї; різницю в характеристиках свинцево-кислотних, AGM та LiFePO4 акумуляторів (включно з глибоким циклом) та те, що жодні з них не можна їх розряджати “в нуль”.

Типова ємність акумулятора в автомобілі – 60 А⋅год. Якщо математично перевести це у ват-години, виходить 720 Вт·год. Але на практиці отримати вийде добре, якщо половину цього. І дуже рідко вони підтримують глибокий розряд, тобто штатну можливість акумулятора розрядитися “в нуль”, після чого нормально зарядитися до 100%, як це роблять батареї телефонів та ноутбуків. Звичайний стартовий свинцевий акумулятор при відсутності спеціалізованого зарядного пристрою навіть після одного такого глибокого циклу може “вмерти”… Тягові акумулятори майже завжди підтримують глибокий розряд, тож віддають помітно більший відсоток заявленої місткості. Маркування на свинцевих, гелевих та AGM-акумуляторах, зазвичай, відповідають дійсності, а от літієві батареї, особливо на Aliexpress існують, так би мовити, окремо від написів на них та заявленої продавцем місткості. Простий приклад: якщо батарея коштує, як 100-амперна та важить, як 100-амперна (11-12 кг для LiFePO, що втричі легше свинцевого!) – то вона й буде так працювати, навіть, якщо виробник наклеїв на неї маркування “250 А”. Бо немає магії в енергетиці.

З експериментів автора щодо різних 12-вольтових акумуляторів вийшла така картина реальної “корисної місткості” при підключенні 130-ватного 220-вольтового споживача через невеликий інвертор (справжньою потужністю десь 200 Вт):

– Стартовий свинцево-кислотний 60 А зміг віддати 250 Вт·год;

– Стартовий 105 А типу AGM з підтримкою глибокого розряду – 650 Вт·год;

– Тяговий “250 А” (насправді 100 А) LiFePO4 – 1000 Вт·год.

Кіт Сімба контролює, як йде процес тестування LiFePO4-батареї з “500-ватним” інвертором UKC та електроковдрою потужністю 130 Вт

При помітно більшому споживанні (скажімо, 500 Вт·год через інший інвертор) заміряна “корисна ємність” була б дещо нижчою через більші втрати. А при помітно меншому (скажімо, 10 Вт·год і якийсь маленький інвертор) – вийшло б “вичавити” дещо кращі показники в ват-годинах. Але щось середнє — вимальовується. В результаті, до речі, можна провести таку паралель:

– Найбільш доступні зарядні станції Ecoflow/Bluetti з їх місткістю 250-300 Вт·год приблизно аналогічні набору з китайського інвертора та 60-амперного стартового акумулятора

– “Великі маленькі” Ecoflow/Bluetti (550-750 Вт·год) аналогічні системі на базі якісного тягового гелевого/AGM акумулятора 100 А та інвертору, що вже знаходиться на межі розумної потужності для 12-вольтової системи

– Старші серії типу Ecoflow Delta місткістю від 1000 до 4000 Вт·год прямо конкурують вже з “настінними” системами на основі гібридного інвертора та 24/48-вольтовому набору акумуляторів

Але це все до тих пір, поки не почати порівнювати швидкість зарядки, зручність користування та все інше, про що треба вже розповідати окремим матеріалом.

У зарядному пристрої важливі: напруга, струм, вміння працювати з конкретним матеріалом акумулятора.

Напруга очевидна — вона просто має збігатися з характеристикою акумулятора чи їх збірки (наприклад, 24-вольтовою зарядкою можна заряджати два послідовно з’єднаних 12-вольтових акумуляторів, але не можна кожний з них окремо).

Цей типовий автомобільний акумулятор Bosch – свинцево-кислотний. Тому його зарядку необхідно проводити або на відкритому повітрі, або з гарною вентиляцією, або хоча б так — в гаражі, де немає людей під час цього процесу.

Про значення струму також вже частково сказано вище. Тут також спроможності зарядки та акумулятора мають збігатися. Перезаряд вбиває будь-які батареї, але для свинцево-кислотної нормою будуть 5-10 А (10% від номінальної місткості), для гелевого – 15-30 А (30%), а для LiFePO4 – аж до 50 А. З іншого боку, хронічним недостатнім зарядом можна “вбити” гелевий чи AGM-акумулятор. В самій по собі зарядці струмом 2 А не буде нічого поганого, але якщо кожний раз при відключенні світла на 4 години розряджати 100-амперний акумулятор наполовину, а встигати заряджати за наступні 4 години тільки на 8 А⋅год, то він не тільки повністю сяде за декілька циклів, а ще й втратить більший відсоток ресурсу, ніж при нормальній зарядці до 100% кожен раз.

Саме цьому мають запобігти спеціальні програми роботи зарядного пристрою, що пристосовані до конкретних типів акумуляторів. Їх наявність не критична для просто можливості зарядити акумулятор, але вплине на довгострокову роботу чи на можливість “реанімувати” повністю розряджену батарею.

Зарядка серійної LiFePO4-батареї з Aliexpress за допомогою комплектного зарядного пристрою. Зверніть увагу на маркування — ніякими 250 А⋅год там й не пахне: і по вазі, і за ціною, і по поведінці це нормальний 100-амперний акумулятор, не більше й не менше. “Магії немає!”

З зарядкою літієвих (Li-Ion та LiFePO4) акумуляторів є інша специфіка. Вони складаються з великої кількості батарей меншої напруги та місткості, наприклад 3,2 В. Кожну таку батарею потрібно заряджати рівномірно з іншими, інакше елементи почнуть виходити з ладу. За це відповідає BMS-плата (Battery Management System, тобто “система керування батареєю”). В нормальних готових рішеннях вона є обов’язково зі сторони акумулятора, тобто достатньо просто під’єднати зарядку, що підходить по потужності та напрузі. Але якщо окремо купується якась підозріла батарея (наприклад, перероблена з електромобіля), то далеко не факт, що BMS там вже є чи що цей вузол зроблений коректно. Будьте обачні!

Також зарядний пристрій іноді має можливість розраховувати відсоток заряду акумулятора. На жаль, тільки готові зарядні станції видають точність, схожу на точність такого індикатора у телефоні чи ноутбуці, адже виробник від початку знає всі характеристики батареї та може підлаштувати алгоритм розрахунку. Це ще один момент, де “в енергетиці немає магії” – без точних вхідних даних не буде точних вихідних. Скажімо, заряджаючи автомобільний акумулятор, краще порахувати потужність зарядки в амперах та поділити ємність акумулятора на неї. Це буде не абсолютно точний, але реалістичний розрахунок годин до повного заряду, на відміну від певного показника в процентах на зарядному пристрої…

В інверторі важливі: напруга вхідна та вихідна, потужність, пікова потужність.

Вхідну (12/24/48 В) та вихідну (110/220 В) напругу треба просто підібрати до своїх умов — які є акумулятори та споживачі. Причому щодо існування 110-вольтових інверторів для Америки — це просто нагадування про можливий провал в спробі зекономити на замовленні в США. Наявність на інверторі додаткового USB-роз’єму спрощує живлення та зарядку відповідних пристроїв, бо ККД без перетворення на змінний струм буде вище. До речі, якби “12-вольтовий” акумулятор видавав суворо 12 В, то певних споживачів можна було б живити взагалі напряму. Але робочий діапазон напруги автомобільного акумулятора становить десь між 10,5 та 14,5 В, що може виявитися занадто різноманітно для, скажімо, роутера під рівно 12 В. Тому не варто експериментувати з прямим живленням без інвертора, якщо тільки ви не знаєте точно, що робите.

Один з найпростіших інверторів – UKC SSK-500W, заявленою потужністю 500 Вт (але, на практиці, десь 50% від неї). Раніше коштував копійки й в автора лежав “восімьлєт” (с) в машині, щоб іноді живити ноутбук. А тепер пішов у справу в будинку, причому на такі ж самі інвертори цінник на ринку виріс вп’ятеро…

Потужність інвертора, звісно, відповідає за можливість підключати певних споживачів. А пікова потужність — за сумісність з тими приладами, в яких більший пусковий струм. Так от, саме цими показниками зловживають виробники та продавці. Ще один приклад, що магії в енергетиці не існує: інвертор за $50 розміром з дві пачки цигарок точно не може видавати 1000 Вт потужності. Крім того, при реалістичному ККД 85% він буде перетворювати з них 150 Вт у тепло, що потребує достатнього охолодження! Тим, хто знайомий з комп’ютерними блоками живлення буде достатньо згадати ціну, розміри, вагу та кулери на аналогічному за призначенням 1000-ватному БЖ і порівняти все це з підозрілим інвертором, що продається зараз втридорога на OLX або дешево на Aliexpress.

Чим більші цифри заявлені на пристрої — тим монументальнішим він має бути. Крім того, скажімо, чесні 2000 Вт споживання 220-вольтовим пристроєм від 12-вольтового акумулятора будуть вимагати від того віддавати струм вище 200 А, враховуючи ККД інвертора. Це не тільки за межами характеристик типового акумулятора, а ще й вимагає дуже товсті проводи. І навіть в найкращому випадку тяговий акумулятор місткістю 100 А⋅год пропрацює так 30 хвилин, а насправді — добре, якщо 20… Що ж до пікової потужності, то оптимістичні заяви безіменних виробників призводять до фрустрації типу: “я дешево купив інвертор на 4000 Вт пікової потужності, а він не дозволяє запустити мою насосну станцію, хоча на ній заявлено 850 Вт”. Бо насправді в інвертора добре, якщо є 2000 пікових ватів, а у насосу – 3000 Вт пускового споживання…

Енергонезалежність на швидку руку з того, що було під рукою: зарядки з гаража, акумулятори з автомобілів та човнів, “оптимістично 1000-ватний” інвертор…

Підбиваючи підсумки. Типовий автомобільний акумулятор: 12 В, свинцево-кислотний, стартовий, 60 А⋅год. Має 5-10-амперну зарядку та інвертор на чесні 200-500 Вт. Може віддати десь 300 Вт·год і буде заряджатися 10 годин після цього, причому робити це треба на відкритому повітрі. Витримає до сотні (скоріш, менше) таких циклів. Всі операції, як то початок та кінець зарядки, початок та кінець живлення з акумулятора треба робити вручну, перемикаючі клеми. Чи схоже все це на “саморобну Ecoflow River за копійки”? Не дуже, окрім чистого показника місткості. Втім, якщо саме такі нехитрі інгредієнти є в наявності, то для певного рівня енергонезалежності можна використати і їх — бо краще, ніж нічого… І після всіх розрахунків, а тим більше власних експериментів, замість кулібінської зухвалості має з’явитися більше поваги до виробників серійних зарядних станцій, які працюють відповідно до всіх заявлених характеристик, легко транспортуються та ще й мають гарантію.

Гібридний сонячний інвертор виробництва китайської компанії Must ілюструє загальну схему всіх подібних систем. Без сонячних панелей схема прекрасно працює на акумуляторах, де інвертор виступає зарядним пристроєм від мережі чи генератору.

А що ж буде ідеальною акумуляторною системою для дому? Батарея на 48 В, LiFePO4, тягова, 100+ А⋅год. З зарядкою потужністю 50 А та інвертором на чесні 3-5 кВт. Ємність складає від 4800 Вт·год та вище, а зарядка має займати 2-4 години, причому при щоденній експлуатації її вистачить на декілька років. Система живить всю проводку будинку чи квартири, автоматично перемикаючись на акумулятори, коли зникає світло і, навпаки, заряджаючи акумулятори при кожній можливості здобути енергію з мережі. Чи таке можливо? Так, це опис найбільшої зарядної станції Ecoflow Delta Pro з додатковою батареєю. А ще — типової системи з гібридним інвертором, що об’єднує в собі й інвертор, і зарядний пристрій, і ДБЖ.

Щобільше, це вийде 2/3 готової автономної сонячної електростанції, адже до схеми потрібно буде додати тільки панелі на ті самі 3-5 кВт. І погана новина тут виключно в ціні рішення — вона буде вимірюватися у тисячах доларів. До речі, такі системи з окремих компонентів будуть дешевші за схожі топові моделі Ecoflow чи Bluetti в першу чергу тому, що вони є набагато більше стаціонарними. А апофеозом саме брендових варіантів є Tesla Powerwall. І от в такому випадку, використавши якісний гібридний інвертор та акумуляторну збірку, ніщо не заважає утерти носа Ілону Маску, зробивши “саморобний Powerwall за копійки”. Ну, звісно не за копійки буквально, але відтворити характеристики системи самотужки набагато дешевше, просто без маркетингу та без підтримки відомого виробника. Бо знов — в енергетиці немає ніякої магії, тільки гроші за рішення, що працюють.

Tesla Powerwall. На відміну від Starlink, в цьому пристрої немає нічого інноваційного.

Незалежно від того, чи мова йде про павербанк, чи про Powerwall, використання акумуляторної системи потребує зміни погляду на споживання. Адже система тільки зберігає енергію, а не генерує її, тож прийдеться економити цей кінцевий ресурс, хоч і в різних масштабах залежно від системи. Здоровий глузд в цьому питанні допоможе енергонезалежності більше, ніж прийняття власних попередніх розрахунків споживання, як догми. Скажімо, для роботи використовується ПК з додатковим монітором. Чи можна цю роботу зробити на ноутбуці? Можливо, буде незручно, але якщо порівняти 1 годину роботи ПК від батарей з, скажімо, тижнем робочого часу підзарядок ноутбука — відповідь очевидна. Якщо фільм дивитися на планшеті, а не на телевізорі — економія буде аналогічною.

До речі, ще одна користь від смартрозетки: якщо увімкнути налаштування не подавати струм на споживача після повернення живлення, то таким чином можна дешево та автоматично розв’язати проблему вмикання великих приладів від автономного джерела. Скажімо, бойлер має працювати від мережі, але коли зникає світло і система переходить на акумулятор чи генератор — для ввімкнення бойлера потрібно буде спочатку ввімкнути розетку (кнопкою чи через додаток). Таким чином, не буде неприємного сюрпризу, що бойлер за годину “зжер” половину місткості акумулятора… Аналогічно можна розвести в часі запуск пристроїв з помітним стартовим струмом.

Третій крок: генератор

Відповідно до назви, генератор сам “генерує”, тобто виробляє електроенергію, чим принципово відрізняється від всіх акумуляторних систем, які можуть тільки зберегти те, що отримали від іншого джерела. Спрощено, генератор складається з двигуна внутрішнього згоряння, що крутить власне електрогенератор, а той видає вже 12 чи 220 В споживачам або напряму, або через інвертор.

Типовий генератор, в такому випадку — від Briggs & Stratton

Без інвертора в конструкції генератор не видає “нуля”, тільки “фази”, з яких формується потрібна напруга. Це призводить до конфлікту з деякою технікою (включно з багатостраждальними автоматизованими газовими котлами опалення). До речі, у генераторі без інвертора завжди правильна синусоїда, тож питання живлення капризного котла вирішується іншим чином — в системі створюється окремий “нуль”, але цим мають займатися професійні електрики. Інверторний генератор здатний видавати ідеальне живлення, плюс з’являються додаткові можливості керування (аж до смартмоделей із застосунком), але конструкція стає дорожчою та обмеженою саме потужністю інвертора.

З погляду на електричні спроможності, для генератора важливі ті самі дві характеристики, що й в інвертора — потужність та пікова потужність. Зазвичай у побутових генераторів потужність від 2000 до 6000 Вт, а пікова — на 20-30% більше. Є менші моделі, починаючи з 500 Вт, і є набагато більші на десятки, а то й сотні кіловат, але це не домашні рішення.

Завдяки малим габаритам та порівняно низькому шуму, інверторні генератори ще називають туристичними.

Питання місткості стоїть специфічно. Для роботи генератора потрібне паливо — як правило це бензин, газ або дизель. Вони теж кінцеві, але зробити запас рідкого палива на місяць незрівнянно легше, ніж зробити акумуляторну систему, що пропрацює стільки ж.

Споживання залежить від потужності, але нелінійним шляхом: десь до 50% завантаження будь-який генератор споживає майже стільки ж, скільки “вхолосту” – десь 2/3 від максимального значення. І це веде до важливого наслідку, який простіше проілюструвати прикладом:

Генератор потужністю 3 кВт від холостих та до 1,5 кВт завантаження споживає приблизно 0,7 л/год. Максимальне споживання ж буде на рівні близько 1,2 л/год.
Генератор потужністю 5,5 кВт від холостих та до 2,5 кВт завантаження споживає 1,5 л/год. Максимальне споживання ж буде на рівні 2,2 л/год.

Таким чином, якщо вся домашня, вже оптимізована під енергонезалежність система, яку живить генератор, споживає середні 300 Вт·год (холодильник, помпа, освітлення, комп’ютер з роутером), то обидва генератори будуть працювати в майже “холостому” режимі, при цьому відрізняючись розходом вдвічі. Тобто перший на 100 літрах запасу протягне (100/0,7)=142 години, а другий — тільки (100/1,5)=67 годин! Звісно, якщо є необхідність іноді вмикати якогось потужного споживача на всі 5 кВт, то треба або ставити більший з двох генераторів, або, якщо бюджет дозволяє, брати два — менший для “енергонезалежності”.

Куточок незламності в гаражі автора: запас бензину для генератора та газу для конвектора.

Вердикт простий: потужність генератора має відповідати реальним потребам, що розраховано для конкретного випадку, брати “на виріст” буде економічно невигідно. Апофеозом журби є великі дизельні генератори на 20-30 кВт, які “в багаті часи” купляли до приватного будинку за принципом “тому, що можемо” – там мінімальний розхід доходить до 10 л/год, навіть якщо споживання — ті самі 200-300 Вт·год. Виходить дуже дорого та неефективно. Крім того, якщо розраховувати саме максимальну витривалість, то стає питання зберігання палива: 100 літрів в каністрах легше та безпечніше скласти, ніж 1000…

Те, що звичайний генератор від 0 до 50% навантаження вже одно споживає майже однакову кількість палива, призводить до цікавого ефекту — замість того, щоб свідомо економити кожний Ват, можна навпаки увімкнути більше споживачів, ніж звичайно! Наприклад, спокійно додати до чергових 300 Вт·год електричний бойлер на 1200 Вт — так “зайві” кіловати перетворюються в якусь користь для дому. Інверторні генератори можуть вміти знижувати робочі оберти двигуна за відсутності помітного навантаження, і тим самим економити паливо та менше споживати ресурс.

У генераторів є ще два обмеження щодо безперебійності живлення — це ємність паливного бака та власне допустимий час роботи без перерви на охолодження. За технікою безпеки, додавати паливо можна тільки на вимкненому генераторі, що охолов, тому якщо бак має об’єм 20 літрів, а генератор споживає 2 літри в годину, то після 10 годин буде природна перерва. Але в більшості побутових генераторів є також рекомендація чи навіть вимога від виробника вимикати його хоча б на 30 хвилин кожні 4-5 годин роботи, якщо хочеться, щоб прилад пропрацював гарантійний строк. Великі дизельні генератори можуть працювати набагато довше, хоч цілодобово.

Заміна мастила — обов’язковий ритуал кожні 50 мотогодин!

Більшість генераторів на ринку — бензинові. Важливо, що лити туди треба звичайний А95, а не спиртові варіанти (позначаються А95-Е). Існують серійні рішення типу газ/бензин, навіть в Ecoflow – такі можна безпечно живити від газового балона. Набори для самостійного перероблення бензинового генератора для роботи на газу також існують, як ГБО для автомобілів, але це буде виходити за межі гарантії. Ще більше на власний ризик і за межами безпечного користування — перероблення для живлення від газової труби… Що ж до дизельних, то реальний сенс з’являється при потужності вище 10 кВт, бо тоді їх ККД, надійність та економічність себе справді розкривають. А от у “побутовому” класі головний плюс від дизеля — тільки сам факт альтернативного палива.

На жаль, будь-який генератор накладає прям багато вимог щодо своєї експлуатації. Він схожий з автомобілем, або, точніше, чимось типу газонокосарки:

Смертельно отруйний вихлоп
Високий рівень шуму та вібрації
Місця локального нагріву самого пристрою пожежонебезпечні
Паливо пожежонебезпечне, при цьому його треба досить багато і постійно
Обов’язкова заміна мастила (типово кожні 50 мотогодин), свічки розжарювання, повітряного фільтра

ДСНС нагадує про небезпеку!

Все це не робить великих проблем у приватному будинку з ділянкою, але дуже ускладнює експлуатацію генератора в умовах квартири, особливо порівняно з якимось Ecoflow, про наявність якого в побуті не треба нікому повідомляти та щось пояснювати. Звісно, від безвихіддя у 2022 році українці почали знаходити методи — виносити на дах, покупати один генератор на декілька квартир, брати маленькі інверторні моделі та вивішувати за вікно (як кондиціонер), часто категорично порушуючи при цьому правила безпеки. Сподіваємося, що це не призведе до великої кількості аварій та нещасних випадків…

Як з усім іншим, сьогоднішній супер попит на генератори в Україні спричинив вал пропозицій не дуже якісних товарів по завищеним цінам. І якщо цінник регулюється ринком, треба це просто прийняти, то от захиститися від поганого товару — вже завдання покупця. Як завжди, “в енергетиці немає ніякої магії”.

Історично цифри в назві моделі рахуються, як заявлена потужність в ватах, хоча б пікова, але нова тенденція — вказувати, наприклад, “8500” великими символами в назві та на корпусі того, що є типовим 2-3-кіловатним генератором. Якщо покупець прийняв рішення, подивившись тільки на ті цифри — це вже його проблема. Але є гірші маніпуляції, коли саме в характеристиках завищена потужність і, скажімо, 3-кіловатна модель видається за 5-кіловатну. Як це помітити:

По потужності двигуна в кінських силах. Вона не може бути меншою, ніж заявлена вихідна пікова потужність, бо це порушує закони фізики;
По заявленому максимальному струму, який при множенні на вихідну напругу буде менший, ніж обіцяна потужність;
Найпростіше: по вазі. Генератори різних виробників конструктивно однакові, тож якщо є підозра, що обрана модель не відповідає обіцянкам — порівняйте її вагу з офіційними даними по аналогічних моделях відомих виробників типу Hyundai чи Endress.

Навіть у рекламних колажах найменших (13 кВт) дизельних моделях генераторів Caterpillar натякає на індустріальне, а не побутове застосування.

Окрім потужності, важлива напруга та кількість фаз. Добре, що тут вже не обманюють. Моделі під 380 В є сенс брати тільки для живлення саме реальних трифазних споживачів відповідної потужності. В більшості ж випадків, навіть коли в домогосподарство заведено три фази, достатньо однофазного 220-вольтового генератора, який розводять на всі три фази. Звісно, загальна потужність не змінюється, але так за необхідності кожна фаза зможе використати весь її резерв, а не одну третину.

Наявність електростартера — великий плюс, бо набагато зручніше заводити ключем, ніж мускульною силою. Тим більше, що ручний стартер все одно на генераторі буде на випадок, якщо сяде акумулятор. А от повністю автоматичний ввід резерву, коли у випадку зникнення мережі генератор сам заводиться та підключається до системи — для побутових моделей скоріше погана річ, бо з погляду на ресурс двигуна та витрати палива краще прийняти власне рішення, коли запускати та вимикати генератор. До речі, треба добре продумати сигналізацію про те, що світло в мережі з’явилося, щоб вчасно вимикати.

Ресурс двигуна побутового генератора не настільки великий, як в автомобіля, де без капремонту очікуються сотні тисяч кілометрів пробігу. Тут він вимірюється у мотогодинах і у звичайних побутових бензинових моделей заявляється між 1000 та 2000 годин. Інакше кажучи, це 4-8 місяців роботи по 8 годин на добу. Але насправді дешеві китайські вироби іноді не працюють і 200 годин — а це вже зовсім мало. Якщо щось трапилося, то майстри по ремонту генераторів існують, так само як для автомобільних двигунів.

Інверторний смартгенератор Ecoflow Dual Fuel з можливістю споживання газу замість бензину підзаряджає найбільшу зарядну станцію Ecoflow Delta Pro.

І для того, щоб набагато менше витрачати та ресурс мотора, і паливо — генератор поєднують з акумуляторною системою. В найпримітивнішому варіанті це просто зарядка якогось Ecoflow від генератора (є навіть інверторний генератор саме від Ecoflow зі смартфункціональністю, що ідеально пасує до їх станцій серії Delta). А найбільш завершена схема — це описана вище акумуляторна система з гібридним інвертором, до якої додано генератор як заміни мережі. Таким чином, коли зникає мережа, система перемикається на роботу від батарей, і вже тільки коли вони помітно розряджаються — вмикається генератор, щоб їх підзарядити. Що це дає, легко ілюструє приклад:

Маємо систему з LiFePO4-збіркою 48 В 200 А (9600 Вт·год) та інвертором, що заряджає їх струмом в 50 А (2400 Вт). При споживанні 300 Вт·год заряду вистачить на 32 години. Якщо в цей момент увімкнути генератор, то йому треба буде пропрацювати 4 години, видаючи потужність 2700 Вт·год (300 Вт споживання + 2400 Вт зарядки), після чого система буде готова працювати наступні 32 години від батарей. На кожен такий цикл зарядки піде приблизно 6-8 літрів бензину. В результаті місяць повної цілодобової автономності буде коштувати 120-160 літрів бензину (6000-8000 грн в цінах грудня 2022 року) та 80 мотогодин ресурсу генератора (одна заміна масла після 50 годин).

Якщо ж аналогічну автономність пробувати розрахувати для будинку без акумуляторної системи взагалі, то вийдуть титанічні 30*24=720 мотогодин, за які буде спалено, в найекономнішому випадку, 500 літрів пального (25000 грн). Змінити масло буде треба 14 разів, тож витрати на 10 літрів додадуть ще близько 3000 грн… Для більш реалістичного розрахунку, звісно, в другому випадку треба включити поправку на вимкнення кожні 4 години для відпочинку, що зменшить всі цифри десь на 25%, але цей же час домогосподарство буде взагалі без живлення… Та й абсолютно невідомо, скільки “мотоднів” проживе середній генератор в такому режимі без капремонту. В першому випадку маємо штатну роботу всіх компонентів системи, в другому — спробу якогось марафонського рекорду виживання генератора.

Goso F20 – ручний зарядний пристрій. Практична користь під питанням, але цінник на них в Україні злетів до 2500-4000 грн!

Як екзотику серед генераторів не можна не згадати ще два варіанти:

Динамо-машина на мускульній тязі. Тут можна вставити жарт про полонених росіян на велотренажерах, втім ручна версія справді може видавати щось типу 20 Вт. Достатньо, щоб повільно, але зарядити павербанк, наприклад. Іронічно, що навіть такі вироби помітно подорожчали з жовтня 2022 року…
Генерація на твердому паливі. В масштабі держави вугільні ТЕЦ прекрасно працюють, а от серійних споживчих рішень на нашому ринку немає. А жаль, умовна буржуйка на дровах з встановленими по боках елементами Пельт’є та інвертором має непогано працювати… І працює, тільки не продається в Україні.

Четвертий крок: альтернативна енергетика

Цей розділ буде найкоротшим, бо в автора поки що мінімальний власний досвід… Тож, вершиною практичної енергонезалежності в українських умовах є встановлення сонячних батарей. Їх потужність та ефективність може бути різною, але результат один — енергія умовно “нізвідки” або хоча б “безплатно”. Фізики тут сміються, бо закон збереження енергії обійти неможливо. Але в практичному сенсі перетворення енергії сонця, води чи вітру для користувача не коштує нічого, в той час, як бензин, газ чи дизельне паливо для генератора треба придбати за гроші та зберігати до споживання.

Вітроенергетика чи власна мікро-ГЕС залишаються курйозом для України, тож свідомо розглядати їх тут немає сенсу. Та й, мабуть, кожна людина, що вже дійшла до такого екстремального вибору сама знає про енергонезалежність краще за автора… А от сонячні панелі давно популярні, в тому числі й завдяки так званому “зеленому тарифу” від держави, що дозволяє на сонячній генерації не тільки економити, але й заробляти. У зв’язку з чим немає нестачі інформації чи пропозицій на ринку. Для цілей же цього матеріалу важливо зазначити всього декілька моментів для тих, хто починає розбиратися в темі.

Сонячна підзарядка Ecoflow Delta в туристичних умовах.

Очевидно, що сонячні панелі виробляють енергію тільки вдень. Менш очевидно, що довгий сонячний день в липні в Херсоні та короткий похмурий в грудні в Києві по ефективності генерації різняться в декілька десятків (!) разів. Загалом заявлена потужність панелей, на відміну від характеристики генератора, є теоретичним максимумом, до якого нереально наблизитися в умовах України. Технічний прогрес в галузі є, ККД панелей покращується, але “ніякої магії”, як завжди — тільки методична робота великої індустрії, яка поки не створила нічого фантастичного з огляду на характеристики. Про це треба пам’ятати, вивчаючи пропозиції на ринку.

Для того, щоб система взагалі працювала, окрім батареї потрібен мінімум той самий гібридний інвертор, що буде віддавати в мережу 220 В. Так працюють “комерційні” станції під зелений тариф, для яких важливо дати не енергонезалежність власнику, а прямий заробіток з оплатою за кіловати. Але мало того, що енергію можна використати тільки в ті години, коли вона виробляється — стандартна система “під зелений тариф” сама по собі працює тільки тоді, коли може відвантажувати енергію в наявну мережу! Тобто коли вимикають світло — відвантажувати нікуди й, зненацька, користуватися автономно теж. Щоб мати можливість хоча б забрати енергію для власного споживання без мережі, потрібен інвертор, що вміє працювати автономно. Саме тому продавці сонячних станцій розділяють рішення на автономні, гібридні та “під зелений тариф”.

Сонячні панелі на 5 кВт від Tesla у комплекті з Powerwall.

Щоб не тільки користуватися під час генерації, але й зібрати енергію, в сонячну систему додають акумулятори. Або, якщо йти по логіці цього матеріалу, то навпаки, вже наявна акумуляторна система з гібридним інвертором може бути розширена сонячними панелями як додаткового джерела енергії окрім власне мережі та генератору! Це знизить розрахункові витрати на “місяць енергонезалежності”, правда по-різному в залежності від пори року. Можливо, влітку взагалі генератор буде не потрібен. Ну, а в рамках дискурсу “виживальщини” – за повної відсутності палива хоч якусь кількість енергії зібрати вийде в будь-який день. Те ж справедливо й для менших панелей, які пропонують для зарядних станцій.

Сонячні панелі заявленою потужністю 5 кВт займають більшу частину даху середнього приватного будинку. Їх реальна ефективність також залежить від орієнтації по сторонах світу та нахилу. Тож для квартири це рішення майже недоступне. Ідеї типу “вивісити на вікно балкона”, якщо й спрацюють взагалі (сонячна сторона, розміщення не за склом, а перед ним) будуть обмежені рівнем десь зарядки павербанка за день. Втім, краще, ніж нічого.

Епілог

Автор хотів зайнятися забезпеченням справжнього незалежного живлення для будинку дуже давно в хобі-цілях. Нинішня війна ці плани тільки активізувала. Так чи інакше, різні павербанки, ДБЖ, інвертори, акумулятори, зарядні пристрої та генератори з’являлися та зникали в домогосподарстві, але все це з 10 жовтня 2022 року було у використанні більше, ніж за попередні 9 років… На момент написання цих рядків — у пошуку 48-вольтової збірки LiFePO4 та в роздумах про сонячні панелі весною.

На жаль, скоріш за все, у наступні місяці енергонезалежні рішення згодяться ще більше. Але наша перемога у війні з росією неодмінно прийде і поверне тему енергонезалежності в нішу “виживальщиків”, туристів та “зеленотарифщиків”. Ринок заповнять дешеві б/в генератори та інвертори, Ecoflow буде корисним тільки для виїздів на природу, а запасних акумуляторів вистачить на всі автомобілі України по декілька разів. І що важливо: скоріш за все до цього моменту ми всі також прийдемо зі сталими звичками та чітким розумінням розумної економії електроенергії. Це буде корисним для довкілля та економіки України на десятиріччя вперед. Ну, а поки що – “без світла, але без вас”, як сказав Президент.