Всем доброго времени суток. Сегодня я расскажу вам о том, как можно пережить блекаут без потери связи с внешним миром (или с потерей, если накроется вышка, либо используя рации гражданского диапазона).
Электричество, как универсальный источник, довольно плотно заполнило нашу повседневную жизнь: чайник, лампочка, телевизор, телефон… Да что уж там говорить, даже тело человека работает с помощью него, а точнее — электрических импульсов. Нынче жизнь без него очень трудно представить. Универсальным его зовут неспроста: его можно добыть из нескольких десятков вариантов, которые рано или поздно скатятся к каким-то общим принципам. Генератор в машине работает за счёт самоиндукции, элементы Пельтье — за счёт разности температур, водородные ячейки — за счёт химических реакций, литий-ионные элементы — тоже за счёт химических реакций. А если быть точным, всего существует пять основных вариантов источников энергии. Разбирать биологические варианты источников не буду (как пример — это скат), а из основных это:
1. Индукционные
Тут всё просто: есть катушка, есть магнит. Если мы проведём магнит над катушкой так, чтобы на неё воздействовали разные по силе магнитные потоки, то ток в катушке начнёт двигаться. Если проще: трясём магнитом над катушкой — и вот всё чудо. Но можно посадить магниты на какой-то вал, рядом расположить катушки (чтобы они были вблизи вала с магнитами) и к этому валу прицепить какой-то источник механической энергии. Вал крутится, поля меняются, в катушках начинает бегать ток.
2. Химические
Они работают за счёт химических реакций. Одно вещество распадается или соединяется с другим, при этом образуя электродвижущую силу (ЭДС). Обычно их делят на две категории: одноразовые и многоразовые. В одноразовых источниках, таких как батарейка или водородные ячейки, реакция идёт в одну сторону. Было бы глупо пытаться зарядить батарейку или подать напряжение на водородную ячейку, чтобы вернуть энергию обратно: батарейку — запасти своим активным элементом, а из водородной ячейки ожидать столб «дыма» из кислорода и водорода, залив в неё воду. И там, и там могут пойти неконтролируемые реакции, и хорошо будет, если ничего не произойдёт. Также бывают источники тока, способные развернуть химические процессы вспять и прийти к такому состоянию, с которого начинался разряд. Там происходит обратная реакция, буквально противоположная реакции разрядки.
3. Тепловые
Они работают на эффекте Зеебека: если два разных проводника спаять, один конец нагреть, а другой охладить — начнёт вырабатываться ЭДС.
4. Механические
Тут всё ещё проще. Если взять кристалл кварца и начать его сжимать, то он будет вырабатывать мизерный, но ток. И вырабатываться он будет только в момент сжатия: если положить на него кирпич, ток будет течь, пока кристалл сжимается. А когда он больше не сможет сжаться — либо разрушится, либо просто будет «держать» его. В основном используют это как вспомогательный источник или даже как датчик.
Есть интересный факт: этот эффект обратимый. Если подать на кварц ток, то он изменит свою длину. А если подать ток и резко отключить, то кристалл начнёт вибрировать с тактовой частотой, которая задаётся в процессе производства его форм-фактором. Кстати, поэтому его и используют в бузерах — пьезоэлектрических динамиках: если подать на него переменный ток (музыку), он будет вибрировать под эту музыку.
Как говорилось ранее, у кристалла есть резонансная частота и куча гармоник, кратных ей. Поэтому, если бузер рассчитан на 2000 Герц, условно говоря, то тон 2000 Герц он будет усиливать сильнее, чем тон 500 Герц. Оттуда и идут искажения. Есть ещё одно интересное свойство: раз у пьезокристалла есть тактовая частота и она относительно точная, почему бы её не использовать как эталон времени для всяких микроконтроллеров и часов? Так почесали инженеры голову и сделали кварцевые часы и генераторы. Тема обширная, но не будем уходить глубоко, ибо тогда забуду ещё об одном.
5. Фотоэлектрические
После того как мы разобрались с основными принципами работы, продолжим диалог. Давайте подберём самую интересную альтернативу независимо от физических способностей человека. Крутить педали на генераторе-велосипеде невыгодно: можно быстро устать, да и мощность небольшая, порядка 150 ватт. Можно купить генератор, но он требует тщательного обслуживания и «ненавидит», когда про него забывают. Также он требует топливо, что будет довольно дорого обходиться в затяжные блекауты, а его масса приличная — просто так не откатишь. К тому же генератор — вещь не из дешёвых. Аккумуляторы тоже не вариант: долго на них не просидеть. Про механические способы молчу.
И остаётся у нас довольно интересный вариант — фотоэлектрические. Если мы с вами поставим солнечную панель, предварительно усилив её герметиком и алюминиевой рамкой, то это вариант на десятки лет. Без шума и пыли заряжает батарею, а вечером отдаёт всю накопленную энергию. Но это довольно дорогой вариант.
Если же вам нужно запитать только роутер или телефон, на помощь приходят маломощные стационарные или походные варианты в связке с мощным внешним аккумулятором. И раз уж мы зашли в эту тему, расставим точки над «и» между портативками и стационарками. Стационарные солнечные панели сделаны в основном из закалённого стекла, под которое наклеены сами фотоэлектронные элементы — солнечные пластины. По бокам они обычно обшиты металлическим профилем. Имеют относительно хороший КПД — от 10% до 22–24% в зависимости от модели. При этом они довольно тяжёлые и громоздкие, вообще не складываются. Зато работают десятилетиями и почти не деградируют. А есть походные варианты: они могут давать до 25%, при этом лёгкие, складные и, главное, некоторые модели могут гнуться в разумных пределах.
И да, это всё было вступление. А теперь — к самой панели. Когда-то давно я взял один вариант. Чуть с ней поигрался и понял, что там стоит плохой преобразователь: многошумящий и неэффективный. В итоге разобрал её и положил в долгий ящик. Тогда весенним солнцем получилось снять 1.5 ампера тока при 5 вольтах. Кстати, КПД батареи очень сильно зависит от условий: чем прохладнее, тем он выше. Поэтому на зимнем солнце иногда можно снять больше, чем на летнем.
И на днях я вспомнил про неё. Решил измерить напряжение холостого хода. Бинго! Оно составило 6.8 вольта, и я понял, что, подключив напрямую USB-хост, можно исключить все потери. Я так и сделал.
Сделал по-быстрому на макетке схему. Она простая: там стоят 4 диода Шоттки с общим падением напряжения 0.2 вольта (каждый на 1.5 ампера), рядом — электролитические конденсаторы на 16 вольт 1000 мкф после диодов. Всё, схема готова.
И на следующий день, выцепив яркое солнце, я решил измерить мощность. Она составила 1.7 ватта, что огорчило меня. Расчётные должны были быть более 10, но, видимо, когда-то я её согнул, и половина элементов перестала работать. Печально, но это хороший урок. Знайте: такие панели очень чувствительны и хрупки. Лучше берите стационар на 30 ватт — её точно не согнёте.
Ну а на этом всё. Искренне надеюсь, что эта статья послужит просто познавательной информацией, а не последним способом выживания на даче в случае ЧП. Всем хорошего времени суток, 73!
#солнечная_панель #diy #блекаут #своимируками #энергонезависимость #электроника #выживание #автономка #полезные_советы