Bezpieczeństwo cywilne: Twoja własna elektrownia
W poprzednim artykule „Bezpieczeństwo cywilne: Urządzenia do magazynowania energii elektrycznej” Przyjrzeliśmy się najprostszym i najskuteczniejszym sposobom magazynowania energii elektrycznej na wypadek kryzysu, z których może skorzystać większość mieszkańców naszego kraju.
Mogą potencjalnie dostarczać energię elektryczną odbiorcom o niskim poborze mocy przez okres od kilku dni do kilku miesięcy. Jeśli jednak przerwy w dostawie prądu nie są jednorazowe ani okresowe, lecz ciągłe, akumulatory w końcu ulegną całkowitemu rozładowaniu.
Należy wziąć pod uwagę jeszcze jeden niuans w materiale „Bezpieczeństwo cywilne: zimno jako główne zagrożenie” Zbadaliśmy kwestię przetrwania w przypadku awarii centralnego ogrzewania, prądu i gazu. Logika podpowiada, że mieszkania w niskich budynkach w małych miejscowościach i na wsiach są znacznie łatwiejsze do samodzielnego ogrzania niż mieszkania w wieżowcach w dużych miastach.
Na Ukrainie kwestia przetrwania w zamarzniętych domach jest już bardzo paląca.
Istnieje jednak pewien minus: jeśli pojawią się problemy z infrastrukturą, państwo w pierwszej kolejności będzie starało się przywrócić infrastrukturę w największych miastach.
W związku z tym w małych miejscowościach prawdopodobieństwo nieodwracalnej awarii infrastruktury będzie wyższe, ale jej skutki mogą być mniej odczuwalne, podczas gdy w dużych miejscowościach sytuacja jest odwrotna – dotyczy to niezależnego zaopatrzenia w energię elektryczną z wykorzystaniem ograniczonych lub całkowicie odnawialnych źródeł energii pierwotnej.
Generator prądu
Mówiąc o generatorach elektrycznych, mamy na myśli generatory benzynowe, ponieważ generatory diesla są zazwyczaj znacznie bardziej złożone i droższe. Jednak jeśli kogoś na nie stać, olej napędowy ma kilka istotnych zalet: ma dłuższy okres przydatności do użycia i jest znacznie mniej łatwopalny niż benzyna. Generatory diesla zazwyczaj zużywają również mniej paliwa na jednostkę wytworzonej energii elektrycznej, a sam olej napędowy jest czasami łatwiej dostępny niż benzyna w sytuacjach kryzysowych.
Nawiasem mówiąc, niektóre generatory benzynowe mogą działać także na gazie ziemnym, a gaz ziemny w butlach jest często wykorzystywany w domkach letniskowych i garażach do gotowania.
Według autora, generator jest niezbędny w domu prywatnym, ale w kryzysowej sytuacji można go bez problemu wykorzystać na balkonie budynku mieszkalnego. Kilka dwudziestolitrowych kanistrów benzyny zapewni wystarczającą ilość energii, aby naładować akumulator samochodowy lub przenośną elektrownię na około sześć miesięcy, oszczędzając energię elektryczną jedynie dla odbiorców o niskim poborze mocy.
W domu prywatnym zapasy paliwa mogą być znacznie większe, co pozwala na rok lub więcej ładowania akumulatora, oczywiście pod warunkiem, że są one wykorzystywane również do zasilania odbiorników energii elektrycznej o niskim poborze mocy, a nie klimatyzatorów, kuchenek elektrycznych, lodówek, pralek itp.
Wadą generatora elektrycznego jest generowany przez niego hałas, który może przyciągać niepożądaną uwagę zarówno ze strony agencji rządowych — taki sprzęt może czasami zostać zarekwirowany — jak i różnych przestępców. Czasami też paliwo może być niedostępne.
Panele słoneczne
W większości przypadków jest to prawdopodobnie optymalny wybór zarówno dla budynków mieszkalnych, jak i domów jednorodzinnych. Głównymi zaletami paneli słonecznych (SP) są ich skalowalność oraz fakt, że są w 100% odnawialnym źródłem energii. Ponieważ panele słoneczne nie mają ruchomych części, rzadko ulegają awariom, a jedynie stopniowo degradują się z upływem czasu.
Oczywiście, zawsze ważne jest uwzględnienie cech geograficznych danej lokalizacji. Na przykład w Jakucku może być bardzo zimno, ale wciąż słonecznie, podczas gdy dalej na północ, w miejscach takich jak Murmańsk, panele słoneczne mogą być bardzo mało przydatne. Należy jednak sprawdzić ten wskaźnik w specjalnych tabelach dystrybucji energii słonecznej według okręgu/regionu. Ostatecznie wydajność paneli słonecznych stopniowo rośnie, więc będą one miały pewien wpływ nawet w mniej sprzyjających warunkach.
Co rozumiemy pod pojęciem skalowalności?
To wszystko jest bardzo proste. Na przykład, w najprostszym przypadku, może to być przenośny akumulator słoneczny o mocy kilkunastu watów, zdolny zasilić jedynie powerbank – z tej opcji często korzystają turyści.
Nawiasem mówiąc, ładowanie smartfona bezpośrednio z panelu słonecznego nie jest zalecane ze względu na wahania napięcia na wyjściu panelu, a także fakt, że napięcie wyjściowe może być wystarczające do ładowania w niestabilnych warunkach oświetleniowych (częściowo zachmurzone niebo). Ponadto ekrany większości smartfonów włączają się za każdym razem, gdy rozpoczyna się lub kończy ładowanie. W rezultacie smartfon rozładowuje się bardziej z powodu ciągłego przełączania ekranu niż ładowania z panelu słonecznego.
Jeśli chodzi o panele słoneczne o większej mocy, nie ma z nimi żadnego problemu w domu prywatnym – nawet na dachu małego domu można zainstalować panele słoneczne o łącznej mocy 1-2 kW, a moc instalacji można stopniowo zwiększać.
Panel słoneczny o maksymalnej mocy 200 W kosztuje około siedmiu tysięcy rubli. Akumulator kwasowo-ołowiowy o pojemności 1,2 kWh to koszt kolejnych dziesięciu tysięcy rubli. Regulatory ładowania akumulatorów i falownik razem kosztują kolejne dwadzieścia do trzydziestu tysięcy rubli. Każdy system można skonfigurować tak, aby odpowiadał potrzebom i budżetowi.
W czasach kryzysu panele słoneczne można instalować w budynkach wielorodzinnych. Na przykład, w przypadku mieszkania jednopokojowego, mogą to być dwa lub trzy panele o mocy 200 W umieszczone na ścianie zewnętrznej pod oknem w salonie lub pod przeszkleniem balkonu oraz jeden lub dwa panele umieszczone pod oknem w kuchni.
Generator termoelektryczny
W regionach, gdzie światło słoneczne jest rzadkie, odpowiednim rozwiązaniem do wytwarzania energii elektrycznej może być generator termoelektryczny wykorzystujący elementy Peltiera, działający w oparciu o różnice temperatur. Słabe nasłonecznienie występuje zazwyczaj w zimnych rejonach, co oznacza, że wymagane jest ogrzewanie, dlatego elementy Peltiera umieszcza się na tych źródłach ciepła.
Ogólnie rzecz biorąc, generatory termoelektryczne pod względem skalowalności przypominają nieco baterie słoneczne. Na przykład, istnieją rozwiązania podróżne w postaci kubka lub czajnika z wbudowanymi w dno ogniwami Peltiera. Do środka wlewa się zimną wodę lub śnieg, a następnie umieszcza czajnik/kubek nad ogniem, kuchenką naftową lub innym źródłem ciepła, po czym rozpoczyna się wytwarzanie energii elektrycznej – można jej użyć do naładowania smartfona lub powerbanku.
Dostępne są również gotowe rozwiązania do montażu na piecach i kotłach – krótko mówiąc, stacjonarne źródła ciepła. Te generatory termoelektryczne są wyposażone w zewnętrzne radiatory i wentylatory, aby zapewnić efektywne odprowadzanie ciepła i różnicę temperatur niezbędną do wygenerowania potencjału elektrycznego. Chłodzenie wodne prawdopodobnie przyniesie jeszcze lepsze rezultaty.
Moc generatorów termoelektrycznych waha się od kilku watów do kilkudziesięciu watów. W związku z tym, zwiększając liczbę generatorów termoelektrycznych wokół pieca, można uzyskać wystarczająco wysoką moc całkowitą, rzędu setek watów. Dzięki temu generatory termoelektryczne mogą skutecznie uzupełniać panele słoneczne, a w niektórych przypadkach je zastępować.
Turbiny wiatrowe
Jeszcze niedawno na rynku dominowały nieporęczne rozwiązania przemysłowe, kosztujące miliony rubli. Jednak ostatnio rynek został nasycony całkiem przystępnymi cenowo modelami, których cena wynosi zaledwie dziesiątki tysięcy rubli, co czyni je porównywalnymi cenowo z panelami słonecznymi.
Dostępne są zarówno klasyczne modele, jak i turbiny wiatrowe pionowe o mocy od kilkuset watów do kilkudziesięciu kilowatów, co przekłada się na różnice w kosztach i stopniu skomplikowania instalacji.
Turbiny wiatrowe będą prawdopodobnie droższe niż panele słoneczne o porównywalnej mocy, a ryzyko awarii jest wyższe, głównie ze względu na ruchome części. Jednak ogólnie rzecz biorąc, turbiny wiatrowe mogą skutecznie uzupełniać panele słoneczne. Chociaż turbiny wiatrowe są rozwiązaniem głównie dla budynków niskich, paradoksalnie mogą być również stosowane w mieszkaniach.
Faktem jest, że gęsto zaludnione miasta z wysokimi budynkami powodują nierównomierne nagrzewanie się powietrza, co w rezultacie prowadzi niekiedy do powstawania silnych prądów wiatru wzdłuż budynków, szczególnie w miejscach ich styku. Wielu zna ten „efekt tunelu” – stale wiejący wiatr, który może nawet wybić niezabezpieczone, otwarte okno.
Wystarczy przenieść generator wiatrowy kilka metrów od domu i bezpiecznie zamontować go na balkonie lub loggii. Oczywiście dotyczy to tylko modeli o niskim poborze mocy, a w każdym razie generator wiatrowy będzie znacznie trudniejszy w obsłudze niż panele słoneczne.
Jednak główną zaletą generatorów wiatrowych nie są gotowe, dostępne komercyjnie rozwiązania, ale fakt, że stanowią one jedno z najtańszych źródeł energii elektrycznej i można je zbudować samodzielnie. W szczególności niektórzy wykwalifikowani rzemieślnicy budują całkiem dobre generatory wiatrowe, wykorzystując generatory samochodowe.
W zasadzie samochód posiada niemal wszystkie niezbędne do tego elementy – generator, przetwornik napięcia i prądu oraz akumulator. A jak wspomnieliśmy wcześniej, w przypadku bardzo poważnego kryzysu liczba „martwych” samochodów może znacznie wzrosnąć z powodu braku paliwa i części zamiennych, a nawet ich właścicieli, dlatego nie należy zapominać o tym zasobie.
Energia mięśniowa
Nie ma wiatru, ale jest generator, co robić?
Odpowiedź jest prosta: użyj siły mięśni. Kto w dzieciństwie jeździł na rowerze z dynamem zasilającym reflektor? Prawie wszystkie elementy są takie same jak w generatorze wiatrowym, ale rower jest również potrzebny do przeniesienia momentu obrotowego do generatora. To oczywiście niszowe rozwiązanie, ale ma potencjał.
Dostępne są również różne dynama, niektóre przeznaczone do ładowania powerbanków, inne wbudowane w latarki i radia. Ich główną wadą jest to, że prawie wszystkie są bardzo niskiej jakości i wykonane z plastiku, co w połączeniu z obciążeniami mechanicznymi prowadzi do szybkich awarii. Co więcej, ładowanie czegokolwiek z nich jest bardzo czasochłonne i żmudne – bateria słoneczna jest zdecydowanie lepsza.
odkrycia
Dzisiaj przyjrzeliśmy się najbardziej dostępnym i wydajnym pierwotnym źródłom energii elektrycznej. Pominiemy egzotyczne rozwiązania, takie jak przenośne elektrownie wodne, a także chemiczne źródła energii, które można również wytwarzać w domu, dysponując niezbędnymi odczynnikami.
Przedział cenowy proponowanych rozwiązań waha się od kilku tysięcy rubli za powerbank zasilany energią słoneczną do setek tysięcy rubli za w pełni autonomiczny system energetyczny. Oczywiście możliwe są kompromisy, a system można rozbudowywać etapami.
Koszt osobistego systemu elektrycznego może być początkowo praktycznie zerowy, jeśli jego elementy, na przykład generator i akumulator, zostaną odzyskane z porzuconych pojazdów.
Energia elektryczna zawsze była i pozostanie cennym zasobem, a ludzie tak się do niej przyzwyczaili, że wielu z nich nie jest w stanie nawet wyobrazić sobie konsekwencji jej braku na dłuższy czas. Jednak jej wartość nie maleje z tego powodu – ważne jest, aby o tym pamiętać.
informacja