Гражданская безопасность: сам себе электростанция

419

В предыдущем материале «Гражданская безопасность: устройства хранения электрической энергии» мы рассмотрели наиболее простые и эффективные способы хранения электрической энергии в условиях кризиса, доступные большинству населения нашей страны.
Потенциально они позволяют обеспечить электрической энергией маломощные потребители на период от нескольких дней до нескольких месяцев. Однако, если отключения электрической энергии не разовые или периодические, а постоянные, то рано или поздно аккумуляторы полностью разрядятся.
Необходимо учитывать ещё один нюанс, в материале «Гражданская безопасность: холод как основная угроза» мы рассмотрели вопрос выживания в условиях отключения сетей центрального отопления и электро-газоснабжения. Логика подсказывает, что малоэтажное жильё в небольших городах и посёлках значительно проще отопить самостоятельно, чем квартиры в многоэтажках, расположенных в крупных городах.

На Украине вопрос выживания в промерзающих жилищах уже весьма актуален
Однако есть и обратная сторона: в случае возникновения проблем с инфраструктурой государство в первую очередь будет прикладывать усилия по восстановлению инфраструктуры в наиболее крупных городах.
Соответственно, в небольших населённых пунктах вероятность необратимого выхода инфраструктуры будет выше, но последствия могут быть менее ощутимы, а в крупных населённых пунктах наоборот – это относится и к самостоятельному обеспечению электрической энергией с помощью ограниченно или полностью возобновляемых первичных источников электроэнергии.

Электрогенератор

Под электрогенераторами мы рассматриваем бензогенераторы, так как дизельгенераторы обычно значительно сложнее и дороже, впрочем, если кто-то может их себе позволить, то у дизельного топлива есть несколько весомых преимуществ – оно дольше хранится и значительно менее пожароопасно, чем бензин, также дизельгенераторы обычно расходуют меньше топлива на единицу производимой электрической мощности, а само дизельное топливо в условиях кризиса иногда проще достать, чем бензин.

Кстати, некоторые бензогенераторы могут работать и на природном газе, а природный газ в баллонах часто используют на дачах и в гаражах для приготовления пищи.
По мнению автора, в частном доме наличие электрогенератора – это насущная необходимость, но в случае кризиса и на балконе многоквартирного дома он вполне может эксплуатироваться. Пара двадцатилитровых канистр с бензином обеспечит возможность подзарядки буферного автомобильного аккумулятора или портативной электростанции где-то в течение полугода при экономном расходе электроэнергии только на маломощные потребители.
В условиях частного дома запасы топлива могут быть значительно больше, что обеспечит зарядку буферных аккумуляторов в течение года и более, разумеется, если их также использовать для питания маломощных потребителей электрической энергии, а не кондиционеров, электрических плит, холодильников, стиральных машин и т. п.

Недостатком электрогенератора является производимый им шум, что может привлечь ненужное внимание как государственных структур – иногда такое оборудование может быть реквизировано, так и различного криминала, да и топливо иногда может быть недоступно.

Солнечные батареи

Пожалуй, в большинстве случаев – это оптимальный выбор как для многоквартирных, так и для частных домов. Основными преимуществами солнечных батарей (СБ) является их масштабируемость, а также стопроцентная возобновляемость источника энергии. В солнечных батареях отсутствуют подвижные элементы, так что ломаются они редко, лишь постепенно деградируют со временем.

Разумеется, всегда необходимо учитывать географические особенности своего местоположения, например, в том же Якутске может быть очень и очень холодно, но при этом солнечно, а ближе к северу, где-нибудь в Мурманске, толку от СБ может быть крайне мало, впрочем, этот показатель надо смотреть по специальным таблицам распределения солнечной энергии по районам/регионам. В конечном итоге КПД солнечных батарей постепенно растёт, так что какой-то эффект от них будет даже в не самых благоприятных условиях.
Что мы понимаем под масштабируемостью?
Всё очень просто, например, в простейшем случае это может быть портативная солнечная батарея на десяток-другой ватт, способная запитать лишь пауэрбанк – такой вариант часто используют туристы.
Кстати, напрямую заряжать от солнечной батареи тот же смартфон не рекомендуется как из-за перепадов напряжения на выходе солнечной батареи, так и из-за того, что выходного напряжения при нестабильном освещении (переменная облачность) то хватает для зарядки, то нет, а при каждом начале или окончании зарядки экраны у большинства смартфонов включаются, в результате смартфон больше разряжается от постоянных включений экрана, чем заряжается от солнечной батареи.
Что касается СБ большей мощности, то в частном доме с ними вообще нет никаких проблем – даже на крыше небольшого домика можно разместить солнечные панели суммарной мощностью в 1-2 кВт, причём мощность можно системы наращивать постепенно.

Стоимость СБ максимальной мощностью 200 Вт составляет порядка семи тысяч рублей, ещё порядка десяти тысяч рублей обойдётся свинцово-кислотный аккумулятор на 1,2 кВт·ч, контроллеры заряда аккумуляторов и инвертор совокупно обойдутся ещё в двадцать-тридцать тысяч рублей. Начальную и конечную конфигурацию системы каждый может подобрать исходя из своих потребностей и финансовых возможностей.
В условиях кризиса солнечные панели можно разместить и в условиях многоквартирного дома, например, 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, размещённые под окном кухни.

Термоэлектрический генератор

Для регионов, где солнце является редким гостем, для получения электроэнергии может подойти такое решение, как термоэлектрический генератор на элементах Пельтье, работающих за счёт разницы температур. Мало солнца обычно там, где холодно, а это значит, что используются те или иные средства для обогрева помещения, соответственно, на указанных средствах обогрева элементы Пельтье и размещаются.
Вообще, термоэлектрические генераторы в части масштабируемости в чём-то схожи с солнечными батареями, например, существуют туристические решения в виде кружки или котелка, в дно которых встроены элементы Пельтье – внутрь наливается холодная вода или накладывается снег, после чего котелок/кружка ставятся на костёр, примус или иной источник тепла, после чего начинается выработка электроэнергии – так можно подзарядить смартфон или пауэрбанк.

Также существуют готовые решения для установки на печи и котлы, в общем, стационарные источники тепла. Такие термоэлектрические генераторы с внешней стороны оборудованы радиаторами с вентиляторами для того, чтобы обеспечивать эффективный отвод тепла и необходимую для получения электрического потенциала разницу температур, с водяным охлаждением результат наверняка будет ещё лучше.

Мощность термоэлектрических генераторов лежит в диапазоне от нескольких ватт до нескольких десятков ватт, соответственно, увеличивая количество термоэлектрических генераторов по периметру печки, можно получить достаточно высокую суммарную мощность порядка сотни ватт, таким образом, термоэлектрические генераторы могут эффективно дополнить солнечные батареи, а в некоторых ситуациях и заменить их.

Ветрогенераторы

Некоторое время назад на рынке присутствовали только громоздкие промышленные решения стоимостью в миллионы рублей. Однако в последнее время рынок насыщен и вполне недорогими моделями стоимостью всего в несколько десятков тысяч рублей, что уже сравнимо по стоимости с солнечными батареями.

Существуют как классические модели, так и ветрогенераторы вертикального типа мощностью от нескольких сотен ватт до десятков киловатт, с соответствующими различиями в стоимости и сложности установки.
Скорее всего, ветрогенераторы в среднем будут обходиться дороже, чем солнечные батареи сопоставимой мощности, а риски выхода их из строя выше, в первую очередь из-за наличия движущихся частей, но в целом ветрогенераторы могут эффективно дополнять солнечные батареи. Конечно, в первую очередь ветрогенераторы – это решение для малоэтажной застройки, но и в квартире, как это ни парадоксально, их можно использовать.

Дело в том, что плотная застройка городов многоэтажками вызывает неравномерный нагрев воздуха, что, в результате, иногда приводит к возникновению сильных ветровых течений вдоль зданий, особенно в точках, где смыкаются несколько домов – многим не понаслышке знаком этот «тоннельный» эффект – постоянно дующий ветер, способный даже разбить незафиксированное открытое окно.
Остаётся только вынести ветрогенератор на несколько метров в сторону от дома, жёстко закрепив его на балконе или лоджии. Разумеется, речь может идти только о маломощных моделях, и в любом случае возни с ветрогенератором будет куда больше, чем с солнечными батареями.

Но основное преимущество ветрогенераторов не в готовых покупных решениях, а в том, что это один из наиболее доступных источников электрической энергии, который можно изготовить самостоятельно, в частности, достаточно неплохие ветрогенераторы умельцы делают на базе автомобильных генераторов.
В принципе, в автомобиле имеются почти все необходимые для этого комплектующие – генератор, преобразователь напряжения и тока, а также аккумулятор, а как мы уже говорили ранее, в случае очень серьёзного кризиса «мёртвых» автомобилей может стать значительно больше из-за дефицита топлива и запчастей, а то и их владельцев, так что про этот ресурс забывать не стоит.

Мускульная энергия

Ветра нет, но генератор есть, что делать?

Ответ прост – использовать мускульную силу. Кто в детстве ездил на велосипеде с динамо-машинкой, запитывающей фонарь-фару? Почти все компоненты здесь те же самые, что и в ветрогенераторе, только необходим ещё и велосипед для того, чтобы обеспечить передачу на генератор крутящего момента. Конечно, это нишевое решение, но и оно имеет право на жизнь.
Также существуют различные динамо-машинки, как предназначенные для заряда пауэрбанков, так и встроенные в фонарики и радиоприёмники. Их основная проблема в том, что почти все они крайне низкого качества, выполнены из пластика, что в сочетании с механическими нагрузками приводит к быстрому выходу их из строя, да и заряжать от них хоть что-то очень долго и нудно – солнечная батарея точно лучше.

Выводы

Сегодня мы рассмотрели наиболее доступные и эффективные первичные источники электрической энергии. Экзотические решения вроде портативных гидроэлектростанций, равно как и химические источники тока, которые также могут быть изготовлены в домашних условиях при наличии необходимых реактивов, мы оставим за скобками.

Ценовой диапазон, в котором будет варьироваться стоимость предлагаемых решений, лежит от нескольких тысяч рублей за пауэрбанк с солнечной батареей и до многих сотен тысяч рублей в случае создания полноценной автономной системы энергоснабжения, разумеется, возможны и компромиссные варианты, кроме того, систему можно наращивать поэтапно.

Стоимость индивидуальной системы электроснабжения и вовсе может начинаться практически от нуля в том случае, если компоненты, например, генератор и аккумулятор, заимствованы с брошенных автомобилей.
Электроэнергия всегда была и останется ценным ресурсом, и люди настолько к ней привыкли, что многие даже и не представляют себе последствия её отсутствия сколь-либо длительный промежуток времени, но ценность её от этого никак не уменьшается – необходимо об этом помнить.