Село под Киевом, дом тестя, отключение электроэнергии на 4-6-8 часов. Суть его просьбы: «Чтобы можно было несколько часов вечером посмотреть телевизор и еще две лампы бросить — на кухню и в комнату». Большие павербанки типа bluetti/ecoflow даже в случае средних/младших моделей решают такую заявку легко. Но стоимость такого девайса в нынешние времена людоедская. Кроме того, у большинства продавцов ждать его придется месяц, мне же нужно сделать максимум за неделю, до следующего посещения родственника.
Для чего нужна зарядная станция
Имею: более-менее современный телевизор тестя с плоским экраном, который потребляет до 60 Вт в час. Две лампы, «чтобы хорошо светили», – обычные LED на 220 В мощностью по 18 Вт каждая. Обычно о таких производителях пишут «аналог 180 Вт» (на самом деле меньше), но светового потока под 1800 лм будет достаточно для освещения средней комнаты.
В дом заведена оптическая линия от провайдера, но, чтобы иметь интернет для того же телевизора, следует обеспечить питание оптического медиаконвертора и роутера. Первый потребляет совсем мало: на зарядном устройстве указано напряжение 5 В при силе тока 0,5 А, дающее 5 В х 0,5 А = 2,5 Вт. Аналогичные характеристики роутера (9 В и 0,8 А) дают мощность 7,2 Вт. Рассчитываем, что интернет обойдется в 10 Вт в час.
Итого мощность всех приборов: 60 Вт (ТВ) + 2х18 ВТ (2 LED-лампы) + 10 Вт (медиаконвертор и роутер) = 106 Вт.
За четыре часа все эти приборы должны потреблять 106 Вт х 4 ч = 424 Вт*ч — именно такой запас энергии должен обеспечить аккумулятор. Но при переводе ватт нужной энергии на ампер-часы емкости аккумулятора, нужно еще учесть потерю энергии на инверторе (и при необходимости на стабилизаторе), а также добавить «неприкасаемый запас» емкости аккумулятора, ниже которого его нельзя разряжать (см. «Нудные расчеты емкости АКБ»).
Кстати, в сети достаточно подходящих онлайн-калькуляторов. К примеру, есть калькуляторы из расчета суммарной мощности бытовых устройств (его подают как калькулятор расчета мощности генератора, но он подходит и для расчета мощности инвертора). Есть и многочисленные калькуляторы расчета емкости АКБ, благодаря которым можно определить минимальную емкость аккумулятора (без учета неприкосновенного запаса).
Важно! В моем случае расхождения онлайн-расчетов с собственными составляли 10-20%. Поэтому имеет смысл прибавлять примерно 20-30% запаса мощности, емкости и т.п., а лучше пересчитать все самостоятельно или попросить специалиста.
Со всеми потерями энергии мы вышли на минимальную емкость АКБ в 78,9 А*ч.
Что нужно для зарядной станции, сделанной своими руками
Ближайший к нужной емкости 78,9 А*ч — аккумулятор 90 А*ч, который стоит 7617 грн. Есть и другой вариант: приобрести два аккумулятора по 45 А*г и подсоединить их параллельно (+ к + и — к -). Это получится даже дешевле: 5482 грн за два АКБ, если покупать здесь, или 4742 грн, если приобрести здесь. Но для двух аккумуляторов еще 400-500 грн уйдет на покупку четырех клемм, чтобы их соединить многожильным медным проводом с сечением 4-6 мм.
Самый простой китайский автоинвертор
Чтобы подключить к АКБ автомобильный инвертор, нужен переходник «крокодил-прикуриватель», который можно купить здесь, здесь или здесь. Кстати, ни один из них мне не понравился. Свой я переделал, заменив штатные провода (они оказались слишком тонкими) теми, которыми соединяются АКБ. Кроме того, вместо ненадежных «крокодилов» из комплекта я присоединил переходник к клеммам на АКБ. Вместе с проводом переходник обошелся в 500 грн. Бонус: если к прикуривателю вместо инвертора подключить обычную автомобильную USB-зарядку, получим павербанк емкостью 90 000 мА*ч.
Следующая покупка – автоинвертор номинальной мощностью до 150 Вт (до 250 Вт при кратковременной пиковой нагрузке). Когда я его оплачивал, у меня дергался глаз: 1950 грн за прибор, который до начала войны стоил чуть ли не втрое дешевле. Я, кстати, брал инвертор с «неправильной синусоидой» для подключения через завалявшийся у тестя со времен СССР стабилизатор. Преобразователь постоянного тока 12 В на переменные 220 В с правильной синусоидой стоит 3220 грн (бонус: заявленная номинальная мощность у него вдвое больше).
Зарядное устройство
Даже среди простых трансформаторных зарядных устройств можно найти неплохие модели с возможностью изменения зарядного тока и понятной индикацией.
Наконец, последний элемент набора — зарядное устройство. Не вдаваясь в подробности (правильная зарядка АКБ — это целая наука), отметим, что в паспорте обычно есть максимальная емкость АКБ, которую он может зарядить (у нас это 45 А*г или 90 А*г), и тип аккумулятора (у нас кислотный). Для системы из двух аккумуляторов по 45 А*ч можно приобрести за 1043 грн зарядное устройство (но заряжать каждый АКБ придется отдельно), для более мощного АКБ — здесь за 2950 грн.
В обоих случаях это будет самое простое устройство, но хотя бы с заметной светодиодной индикацией заряда, благодаря которой видно, что АКБ зарядился. Конечно, гораздо лучше приобрести зарядное устройство, которое будет выключаться автоматически, но его стоимость будет существенно выше.
Важно! Использование автомобильного аккумулятора дома потенциально опасно: при неправильной зарядке выделяется легковоспламеняющийся водород, что может вызвать взрыв. Кроме того, внутри АКБ содержится опасный раствор едких кислот.
Насколько выгодна зарядная станция, сделанная своими руками
Самодельная станция на кислотном автомобильном аккумуляторе обойдется в сумму от 8735 до 14287 грн. Для сравнения, портативная зарядная станция класса bluetti/ecoflow емкостью ~500 Вт стоит около 30 тыс. грн.
Но самодельное зарядное устройство никак нельзя считать совершенным. Во-первых, АКБ с зарядкой должны быть расположены в отдельном помещении, но для этого не подойдет, например, балкон – аккумулятор не любит холод. Во-вторых, за зарядкой АКБ нужно следить, иначе он закипит и начнет выделять легковоспламеняющийся водород. Кроме того, система достаточно громоздкая, а подсоединять к ней лампы/роутер/ТВ придется с помощью удлинителей (напомню: АКБ с зарядкой нужно ставить вне жилых помещений).
Конечно, все эти недостатки можно исправить: заменить кислотный аккумулятор на гелевый для солнечных электростанций, оттуда добавить контроллер заряда, сделав систему автоматической, но при таком апгрейде стоимость сравнится или даже превысит стоимость готовой портативной зарядной станции аналогичной емкости.
Портативная зарядная станция класса bluetti/ecoflow и емкостью ~500 Вт стоит примерно 30 тыс. грн
Скучные расчеты емкости аккумулятора
При расчете емкости АКБ следует учесть потерю энергии на инверторе, преобразующем постоянный ток напряжением 12 В от автомобильного аккумулятора на переменные 220 В. Коэффициент полезного действия таких приборов составляет 80%, так что к емкости Х гипотетического аккумулятора нужно добавить 20%. Чтобы получить нужные 424 Вт*г для наших электроприборов, АКБ должна запасти уже 530 Вт*г энергии.
Еще одно «но» – синусоида инвертора. Нормальная синусоида из розетки имеет вид плавного графика синусоидальной функции, а большинство недорогих инверторов выдают модулированную версию этой функции, где напряжение изменяется не плавно, а прямолинейно. Есть приборы, спокойно работающие на подобной синусоиде (например, импульсные зарядки), но некоторые (асинхронные двигатели, часть LED-ламп) будут работать не штатно или совсем не будут работать.
В продаже есть инверторы, выдающие «чистую синусоиду», но стоят они на 50-100% дороже. «Выровнять» синусоиду можно с помощью обычного стабилизатора напряжения (именно такой есть у тестя). Однако этот прибор тоже имеет КПД примерно 80%, поэтому запас энергии в аккумуляторе нужно увеличить еще на 20% с 530 Вт*г до 662,5 Вт*г.
Немаловажный нюанс заключается и в том, что ни один аккумулятор не любит полной разрядки. Особенно это касается стартовых автомобильных. Чтобы он не посыпался, лучше не разряжать батарею более чем на 70%. Если перевести 662,5 Вт*г в А*г, по которым маркируются аккумуляторы, мы получим АКБ емкостью 55,2 А*г при токе 12 В (662,5 Вт*г / 12 В = 55,2 А*г ). Но с учетом того, что АКБ должно разряжаться не более чем на 70%, его емкость возрастает уже до 78,9 А*ч.
По инструкции, максимальная глубина разряда для такого АКБ не должна превышать 30% емкости. Увеличение этого показателя до 70% в четыре-пять раз уменьшит срок его работы, но при таком режиме количество циклов будет на уровне 200-300, а этого должно хватить до конца зимы.
Важно! Неправильный расчет мощности может привести к перегреву и даже возгоранию проводов или инвертора или повреждению электроприборов. Если вы не уверены в собственных расчетах, лучше приобрести готовый крупный павербанк или обратиться к специалисту за консультацией.
Читайте также
