В предыдущем материале «Гражданская безопасность: устройства хранения электрической энергии» мы исследовали самые простые и действенные способы хранения электрической энергии в кризисных условиях, доступные большинству граждан нашей страны.
Эти методы способны обеспечить маломощные потребители электричеством на срок от нескольких дней до нескольких месяцев. Однако, если отключения электричества становятся постоянными, аккумуляторы в конечном итоге исчерпают свои ресурсы.
Следует также учитывать и другой аспект. В материале «Гражданская безопасность: холод как основная угроза» мы обсуждали выживание в условиях отключения центрального отопления и электро-газоснабжения. Логика подсказывает, что обогреть малоэтажное жильё в небольших городах и посёлках гораздо проще, чем квартиры в многоэтажках крупных городов.
На Украине вопрос выживания в промерзающих жилищах становится всё более актуальным
Тем не менее, существует и другая сторона: в случае возникновения проблем с инфраструктурой государство в первую очередь сосредоточит усилия на восстановлении объектов в крупных городах.
Таким образом, в небольших населённых пунктах риск необратимого разрушения инфраструктуры будет выше, но последствия могут быть менее заметны, в то время как в крупных городах ситуация будет иной. Это касается и возможности самостоятельного обеспечения электричеством с использованием ограниченных или полностью возобновляемых источников энергии.
Электрогенератор
Под электрогенераторами мы подразумеваем бензогенераторы, так как дизельные модели обычно значительно сложнее и дороже. Тем не менее, если кто-то может позволить себе дизельный генератор, то у дизельного топлива есть свои преимущества – оно дольше хранится и гораздо менее пожароопасно, чем бензин, также дизельные генераторы, как правило, расходуют меньше топлива на единицу электроэнергии, а дизельное топливо в условиях кризиса иногда проще достать, чем бензин.
Некоторые бензогенераторы также могут работать на природном газе, который часто используется на дачах и в гаражах для приготовления пищи.
По мнению автора, наличие электрогенератора в частном доме является необходимостью, но в условиях кризиса его можно использовать и на балконе многоквартирного дома. Пара двадцатилитровых канистр с бензином обеспечит возможность подзарядки автомобильного аккумулятора или портативной электростанции на протяжении полугода при экономном использовании электроэнергии только для маломощных потребителей.
В частном доме запасы топлива могут быть значительно больше, что позволит зарядить буферные аккумуляторы на протяжении года и более, если их использовать для питания маломощных устройств, а не кондиционеров, электрических плит, холодильников и стиральных машин.
Недостатком электрогенераторов является шум, который они производят, что может привлечь ненужное внимание как государственных органов, так и криминальных элементов, да и доступность топлива иногда может быть проблемой.
Солнечные батареи
В большинстве случаев это оптимальный выбор как для многоквартирных, так и для частных домов. Главные преимущества солнечных батарей (СБ) заключаются в их масштабируемости и полной возобновляемости источника энергии. В солнечных батареях нет подвижных частей, поэтому они редко ломаются, лишь постепенно теряют эффективность со временем.
Однако всегда необходимо учитывать географические особенности вашего региона. Например, в Якутске может быть очень холодно, но при этом солнечно, а в Мурманске эффективность СБ может быть крайне низкой. Тем не менее, этот показатель следует проверять по специальным таблицам распределения солнечной энергии по регионам. В конечном итоге КПД солнечных батарей постепенно увеличивается, так что даже в неблагоприятных условиях можно ожидать какой-то результат.
Что подразумевается под масштабируемостью?
Это очень просто: в самом простом варианте может быть портативная солнечная батарея мощностью несколько ватт, способная зарядить лишь пауэрбанк – такой вариант часто используют туристы.
Однако напрямую заряжать смартфон от солнечной батареи не рекомендуется из-за перепадов напряжения и нестабильного освещения, что может привести к тому, что зарядка будет прерываться, а экраны на большинстве смартфонов включаются при начале или окончании зарядки, в результате чего устройство теряет заряд быстрее, чем получает его.
Что касается более мощных СБ, то в частном доме с ними вообще нет никаких проблем – даже на крыше небольшого домика можно установить солнечные панели общей мощностью в 1-2 кВт, причём систему можно наращивать постепенно.
Стоимость солнечных батарей максимальной мощностью 200 Вт составляет около семи тысяч рублей, аккумулятор свинцово-кислотного типа на 1,2 кВт·ч обойдётся примерно в десять тысяч рублей, а контроллеры заряда и инвертор в совокупности потребуют ещё двадцать-тридцать тысяч рублей. Начальную и конечную конфигурацию системы каждый сможет выбрать, исходя из своих потребностей и финансовых возможностей.
В условиях кризиса солнечные панели можно установить и в многоквартирных домах. Для однокомнатной квартиры это могут быть две-три двухсотваттные панели, размещённые на внешней стене под окном гостиной или ниже остекления балкона, и одна-две панели под окном кухни.
Термоэлектрический генератор
Для регионов, где солнце является редкостью, можно рассмотреть термоэлектрические генераторы на элементах Пельтье, которые работают за счёт разницы температур. Обычно там, где холодно, солнечных дней мало, и используются различные средства для обогрева помещений, что позволяет использовать элементы Пельтье для генерации электроэнергии.
Термоэлектрические генераторы по своей масштабируемости аналогичны солнечным батареям: существуют туристические решения в виде кружек или котелков с встроенными элементами Пельтье. В них наливается холодная вода или укладывается снег, а затем они ставятся на огонь, примус или другой источник тепла, что позволяет генерировать электричество – таким образом, можно подзарядить смартфон или пауэрбанк.
Существуют также готовые решения для установки на печи и котлы, то есть стационарные источники тепла. Такие термоэлектрические генераторы оснащены радиаторами и вентиляторами для эффективного отвода тепла, что помогает создать необходимую разницу температур. С водяным охлаждением результат будет ещё лучше.
Мощность термоэлектрических генераторов варьируется от нескольких ватт до десятков ватт, поэтому увеличивая количество таких генераторов вокруг печи, можно добиться суммарной мощности порядка ста ватт. Таким образом, термоэлектрические генераторы могут эффективно дополнять солнечные батареи или даже заменить их в некоторых ситуациях.
Ветрогенераторы
Некоторое время назад на рынке были только громоздкие промышленные решения стоимостью в миллионы рублей. Однако сейчас рынок заполонён недорогими моделями стоимостью всего несколько десятков тысяч рублей, что сопоставимо с солнечными батареями.
Существуют как классические модели, так и ветрогенераторы вертикального типа мощностью от нескольких сотен ватт до десятков киловатт, с различиями в стоимости и сложности установки.
Скорее всего, ветрогенераторы будут дороже солнечных батарей сопоставимой мощности, а риски их поломки выше из-за наличия движущихся частей. Тем не менее, в целом ветрогенераторы могут эффективно дополнять солнечные батареи. В первую очередь ветрогенераторы подходят для малоэтажной застройки, но их можно использовать и в квартирах, что может показаться парадоксальным.
Дело в том, что плотная застройка многоэтажками приводит к неравномерному нагреву воздуха, что иногда вызывает сильные ветровые потоки вдоль зданий, особенно в местах, где соседствуют несколько домов – многие знакомы с этим «тоннельным» эффектом, когда ветер постоянно дует и может даже разбить незафиксированное открытое окно.
Ветрогенератор можно установить на несколько метров в сторону от дома, надёжно закрепив его на балконе или лоджии. Разумеется, речь идет только о маломощных моделях, и в любом случае работа с ветрогенератором потребует больше усилий, чем с солнечными батареями.
Однако основное преимущество ветрогенераторов заключается не в готовых моделях, а в том, что это один из наиболее доступных источников электрической энергии, который можно создать самостоятельно, в частности, многие умельцы изготавливают неплохие ветрогенераторы на базе автомобильных генераторов.
В автомобиле есть почти все необходимые компоненты: генератор, преобразователь напряжения и тока, а также аккумулятор. Как уже упоминалось, в условиях серьёзного кризиса количество «мёртвых» автомобилей может возрасти из-за нехватки топлива и запчастей, так что этот ресурс не следует игнорировать.
Мускульная энергия
Ветра нет, но генератор есть, что делать?
Ответ прост – использовать мускульную силу. Кто в детстве катался на велосипеде с динамо, питающим фонарь? Почти все компоненты те же, что и в ветрогенераторе, только нужен велосипед для передачи крутящего момента на генератор. Конечно, это не самый распространённый подход, но он имеет право на существование.
Существуют также различные динамо-машинки, предназначенные как для зарядки пауэрбанков, так и встроенные в фонарики и радиоприёмники. Их основная проблема заключается в низком качестве, так как большинство из них выполнены из пластика и быстро выходят из строя под воздействием механических нагрузок. Кроме того, зарядка от них занимает много времени, так что солнечная батарея будет более эффективным вариантом.
Выводы
Сегодня мы обсудили наиболее доступные и эффективные первичные источники электрической энергии. Экзотические решения, такие как портативные гидроэлектростанции, а также химические источники тока, которые можно изготовить в домашних условиях при наличии необходимых реагентов, мы оставим за скобками.
Ценовой диапазон для предложенных решений колеблется от нескольких тысяч рублей за солнечную батарею с пауэрбанком до сотен тысяч рублей за полноценную автономную систему энергоснабжения. Разумеется, возможны компромиссные варианты, и систему можно развивать поэтапно.
Стоимость индивидуальной системы электроснабжения может начинаться практически от нуля, если компоненты, такие как генератор и аккумулятор, были взяты из брошенных автомобилей.
Электричество всегда было и остаётся ценным ресурсом, и люди настолько привыкли к нему, что многие не могут представить себе последствия его отсутствия на продолжительный срок, но его ценность от этого не уменьшается – об этом стоит помнить.
- Андрей Митрофанов