Як зробити бюджетний аналог bluetti/ecoflow від $200

Автор

Володимир Хомяков

Село під Києвом, будинок тестя, відключення електроенергії на 4-6-8 годин. Суть його прохання: «Щоб можна було кілька годин увечері подивитися телевізора і ще дві лампи кинути — на кухню та в кімнату». Великі павербанки на кшталт bluetti/ecoflow навіть у випадку середніх/молодших моделей вирішують таку заявку нараз. Але вартість такого девайсу за нинішніх часів людожерська. Крім того, у більшості продавців чекати на нього доведеться місяць, мені ж треба зробити щонайбільше за тиждень, до наступних відвідин родича.

Для чого потрібна зарядна станція

Тож маю: більш-менш сучасне ТБ тестя з пласким екраном, яке споживає до 60 Вт на годину. Дві лампи, «щоб гарно світили», — звичайні LED на 220 В потужністю по 18 Вт кожна. Зазвичай про такі виробники пишуть «аналог 180 Вт» (насправді менше), але світлового потоку під 1800 лм буде достатньо для освітлення середньої кімнати.

До будинку заведено оптичну лінію від провайдера, але, щоб мати інтернет для того ж телеприймача, слід забезпечити живлення оптичного медіаконвертора та роутера. Перший споживає зовсім мало: на зарядному пристрої зазначено напругу 5 В за сили току 0,5 А, що дає 5 В х 0,5 А = 2,5 Вт. Аналогічні показники роутера (9 В та 0,8 А) дають потужність 7,2 Вт. Вважаємо, що інтернет обійдеться у 10 Вт на годину.

Разом потужність всіх приладів: 60 Вт (ТВ) + 2х18 ВТ (2 LED-лампи) + 10 Вт (медіаконвертор та роутер) = 106 Вт.

За чотири години всі ці прилади разом мають спожити 106 Вт х 4 г = 424 Вт*г — саме такий запас енергії має забезпечити акумулятор. Але за переведенні ватів потрібної енергії на ампер-години ємності акумулятора, треба ще врахувати втрату енергії на інверторі (та за потреби на стабілізаторі), а також додати «недоторканний запас» ємності акумулятора, нижче якого його не можна розряджати (див. «Нудні розрахунки ємності АКБ»).

До речі, у мережі достатньо відповідних онлайн-калькуляторів. Наприклад, є калькулятори з розрахунку сумарної потужності побутових приладів (його подають як калькулятор розрахунку потужності генератора, але він підходить і для розрахунку потужності інвертора). Є й численні калькулятори розрахунку ємності АКБ, завдяки яким можна визначити мінімальну ємність акумулятора (без урахування «недоторканного запасу»).

Важливо! У моєму випадку розбіжності онлайн-розрахунків із власними становили 10-20%. Тому має сенс додавати приблизно 20-30% запасу потужності, ємності тощо, а краще перерахувати все власноруч або попросити спеціаліста.

Тож з усіма втратами енергії ми вийшли на мінімальну ємність АКБ у 78,9 А*г.

Що потрібно для зарядної станції, зробленої своїми руками

Найближчий до потрібної ємності 78,9 А*г — акумулятор 90 А*г, який коштує 7617 грн. Є й інший варіант: придбати два акумулятори по 45 А*г та під'єднати їх паралельно («+» до «+» та «–» до «–»). Це вийде навіть дешевше: 5482 грн за два АКБ, якщо купувати тут, або 4742 грн, якщо придбати тут. Але для двох акумуляторів ще 400-500 грн піде на купівлю чотирьох клем, щоб їх з’єднати багатожильним мідним проводом з перетином 4-6 мм.

Найпростіший китайський автоінвертор

Щоб під’єднати до АКБ автомобільний інвертор, потрібен перехідник «крокодили-прикурювач», який можна купити тут, тут або тут. До речі, жоден з них мені не сподобався. Свій я переробив, замінивши штатні проводи (вони виявилися надто тонкими) на ті, якими з’єднуються АКБ. Крім того, замість ненадійних «крокодилів» з комплекту я приєднав перехідник напряму до клем на АКБ. Разом з проводом перехідник обійшовся у 500 грн. Бонус: якщо до прикурювача замість інвертора підключити звичайну автомобільну USB-зарядку, отримаємо павербанк ємністю 90 000 мА*г.

Наступна купівля — автоінвертор номінальною потужністю до 150 Вт (до 250 Вт за короткочасного пікового навантаження). Коли я його оплачував, у мене смикалося око: 1950 грн за прилад, який до початку війни коштував чи не втричі дешевше. Я, до речі, брав інвертор із «неправильною синусоїдою» для підключення через стабілізатор, який завалявся у тестя з часів СРСР. Перетворювач постійного струму 12 В на перемінні 220 В із правильною синусоїдою коштує 3220 грн (бонус: заявлена номінальна потужність у нього вдвічі більша).

Зарядний пристрій

Навіть серед простих трансформаторних зарядних пристроїв можна знайти непогані моделі з можливістю зміни току зарядки і зрозумілою індикацією

Нарешті останній елемент набору — зарядний пристрій. Не вдаючись у подробиці (правильне заряджання АКБ — то ціла наука), зазначимо, що у паспорті зазвичай є максимальна ємність АКБ, який він може зарядити (у нас це 45 А*г або 90 А*г), і тип акумулятора (у нас кислотний). Для системи з двох акумуляторів по 45 А*г можна придбати за 1043 грн зарядний пристрій тут (але заряджати кожний АКБ доведеться окремо), для більш потужного АКБ — тут за 2950 грн.

В обох випадках це буде найпростіший пристрій, але хоча б з помітною світлодіодною індикацією заряду, за якою видно, коли АКБ зарядиться. Звісно, набагато краще придбати зарядний пристрій, який вимикатиметься автоматично, але його вартість буде суттєво вищою.

Важливо! Використання кислотного автомобільного акумулятора вдома потенційно небезпечно: за неправильного заряджання виділяється легкозаймистий водень, що може спричинити вибух. Крім того, всередині АКБ міститься небезпечний розчин їдких кислот.

Наскільки вигідна зарядна станція своїми руками

Саморобна станція на кислотному автомобільному акумуляторі коштуватиме від 8735 до 14287 грн. Для порівняння, портативна зарядна станція класу bluetti/ecoflow ємністю ~500 Вт коштує майже 30 000 грн.

Але саморобний зарядний пристрій аж ніяк не можна вважати досконалим. По-перше, АКБ із зарядкою мають бути розташовані в окремому приміщенні, але для цього не підійде, наприклад, балкон — акумулятор не любить холоду. По-друге, за заряджанням АКБ треба стежити, інакше АКБ закипить і почне виділяти легкозаймистий водень. Крім того, система доволі громіздка, а під’єднувати до неї лампи/роутер/ТБ доведеться за допомогою подовжувачів (нагадаю: АКБ із зарядкою треба ставити поза житлових приміщень).

Звісно, усі ці недоліки можна виправити: замінити кислотний акумулятор на гелевий для сонячних електростанцій, звідти ж додати контролер заряду, зробивши систему автоматичною, але за такого апгрейду вартість зрівняється або навіть перевищить вартість готової портативної зарядної станції аналогічної ємності.

Портативна зарядна станція класу bluetti/ecoflow і ємністю ~500 Вт коштує приблизно 30 тис. грн

На додаток: нудні розрахунки ємності акумулятора

За розрахунку ємності АКБ слід врахувати втрату енергії на інверторі, що перетворює постійний струм напругою 12 В від автомобільного акумулятора на перемінні 220 В. Коефіцієнт корисної дії таких приладів становить 80%, отож, до ємності Х гіпотетичного акумулятора треба додати 20%. Щоб отримати потрібні 424 Вт*г для наших електроприладів, АКБ має запасти вже 530 Вт*г енергії.

Ще одне «але» — синусоїда інвертора. Нормальна «синусоїда з розетки» має вигляд плавного графіка синусоїдальної функції, а більшість недорогих інверторів видають модульовану версію цієї функції, де напруга змінюється не плавно, а прямолінійно. Є прилади, що спокійно працюють на подібній синусоїді (наприклад, імпульсні зарядки), але деякі (асинхронні двигуни, частина LED-ламп) будуть працювати не штатно або зовсім не працюватимуть.

У продажу є інвертори, що видають «чисту синусоїду», але вони коштують на 50-100% дорожче. «Вирівняти» синусоїду можна за допомогою звичайного стабілізатора напруги (саме такий є у тестя). Проте цей прилад теж має ККД приблизно 80%, тож запас енергії в акумуляторі треба збільшити ще на 20%, з 530 Вт*г до 662,5‬ Вт*г.

Важливий нюанс полягає й у тому, що жоден акумулятор не любить повного розрядження. Особливо це стосується стартових автомобільних. Щоб він не «посипався», краще не розряджати батарею більш ніж на 70%. Якщо перевести 662,5‬ Вт*г в А*г, якими маркуються акумулятори, ми отримаємо АКБ ємністю 55,2 А*г за струму 12 В (662,5‬ Вт*г / 12 В = 55,2 А*г). Але з урахуванням того, що АКБ має розряджатися не більш ніж на 70%, його ємність зростає вже до 78,9 А*г.

За інструкцією максимальна глибина розряду для такого АКБ не має перевищувати 30% ємності. Збільшення цього показника до 70% у чотири-п’ять разів зменшить термін його роботи, але й за такого режиму кількість циклів буде на рівні 200-300, а цього має вистачити до кінця зими.

Важливо! Неправильний розрахунок потужності може призвести до перегріву і навіть займання проводів чи інвертора або до пошкодження електроприладів. Якщо ви не певні у власних розрахунках, краще придбати готовий великий павербанк чи звернутися до фахівця по консультацію.