Запасное электричество

Можно ли зарядить автомобильный аккумулятор с помощью альтернативных источников энергии?

Электричество в автомобиле - залог движения, а движение - это жизнь! Одно плохо заканчивается электричество всегда не вовремя. Фары, музыка, лебедка... - глядишь, а двигатель заглох и его уже не завести. Толкание тоже не особенно поможет. Во-первых, вы когда-нибудь пробовали заводить машину «с толкача» в колее, а во-вторых, оставшегося заряда может не хватить даже на возбуждение обмоток генератора. И что в такой ситуации самое обидное - надо-то этого самого электричества нам совсем немного. Только бы двигатель ожил... Так почему бы в дальнюю и сложную дорогу не брать с собой... назовем это «запас электричества»? Да никто, в общем-то, и не против. Осталось лишь ответить на вопрос, в каком виде его (электричество) хранить или откуда добывать...

Первое, что приходит на ум, - возить с собой запасной аккумулятор. Свежая батарея в багажнике позволяет не бояться, что машина превратится в недвижимость при разряде основного источника. Однако ресурс этот, в случае отказа генератора или при пропадании по иным причинам зарядки, тоже окажется конечным и невозобно-вимым. Вы скажете, что в обычных условиях полной батареи хватит на несколько часов движения и этого времени скорее всего будет достаточно, чтобы не только выбраться в «цивилизацию», но и добраться до места ремонта (сколько конкретно протянет ваш автомобиль без подзарядки, зависит и от самой батареи, и от типа двигателя, и от модели машины, и от условий движения). Но вдруг в пути придется пользоваться лебедкой? Тогда шанс остаться в болоте с двумя пустыми аккумуляторами резко возрастает. Конечно, на этот случай можно прихватить третью батарею. Четвертую. И так до бесконечности, каждый раз прибавляя по 15-20 кг массы. Ну все, хватит болтовни, сегодня мы с вами попробуем найти способ для независимой от автомобиля подзарядки аккумулятора. Ну а раз так, то самое время отправляться на поиски альтернативных источников энергии...

Иллюзии и фантазии

Возникшие было шальные мысли о компактных атомных и гидравлических энергоисточниках отпали сами собой, даже не оформившись. Хотя мини-приборы такого рода и существуют, но первые из них, мягко говоря, не слишком полезны для здоровья (и к тому же отсутствуют в свободной продаже), а вторые все равно слишком громоздки для «кочевого» использования. По той же самой причине мы отсеяли ветрогенераторы. Самый миниатюрный из найденных нами ветряков (номинальной мощностью 1 кВт) весит 150 кг при диаметре трехлопастного винта 2 м. Многовато будет. Различные источники энергии, подзаряжаемые от 220-вольтовой сети, мы тоже исключили. Фактически это те же АКБ, становящиеся «одноразовыми» в заданных выше условиях. Что же до найденных в просторах Интернета занятных устройств для получения электричества из воздуха, воды, магнитных полей Земли и других не менее тонких материй, то нам они тоже не подошли по причине их... физического отсутствия. Дело в том, что подобные источники энергии все еще находятся в различных стадиях разработки - от гипотез и математических моделей до экспериментальных образцов и, увы... историй болезни.

Суровая действительность

Так что же остается? Солнечные батареи, термоэлектрические элементы и традиционные электрогенераторы, приводимые мускульной силой человека или собственным двигателем внутреннего сгорания. При отборе кандидатов для нашего теста мы исходили в первую очередь из соображений компактности. Любой из источников энергии должен весить меньше аккумуляторной батареи (за некое усредненное число мы приняли 17 кг) и не выходить за 70 см по длинной стороне (чтобы избежать проблем с размещением в автомобиле).

Проще всего оказалось с бензиновыми генераторами. Их сейчас продают чуть ли не в супермаркетах. Выбирать можно на любой вкус и кошелек. Одна беда -в наши требования компактности из всего этого многообразия вписываются лишь младшие модели номинальной мощностью 1 кВт. При этом они выпускаются не всеми производителями, завозятся ограниченными партиями и представлены не во всех специализированных магазинах. Дело в спросе. Просто чаще всего бензогенераторы покупают не «на всякий случай» или «чтоб в багажнике валялся», а для какой-то определенной и систематической работы с профессиональным электроинструментом. А потому наибольшим спросом пользуются модели от 2 до 7 кВт - разумеется, более тяжелые, громоздкие и дорогие. Что же до нашего выбора, то мы не стали долго раздумывать. Раз в данном случае нас интересует компактный бензогенератор как класс, то выбор пал на первого попавшегося «типичного представителя» от известной марки. А именно на Honda EU 10i (этот бензогенератор способен выдать как 12, так и 220 В).

Найти в продаже подходящую солнечную батарею оказалось сложнее. По крайней мере в московских магазинах ими не торгуют. Пришлось обзванивать фирмы, занимающиеся сборкой солнечных батарей для разнообразных промышленных и бытовых устройств. А поскольку эти источники энергии составляют из стандартных тонких кремниевых пластин, то разницы между батареями различных производителей фактически нет, а мощность батареи зависит преимущественно от ее площади.

Исключением являются лишь элементы из аморфного кремния. Собранные из них батареи не боятся ударов и обладают упругой гибкостью (что для офф-роуда безусловный плюс), но они дороже «кристаллических», а их КПД примерно на 20% ниже. С учетом нашего неяркого северного солнца последнее - существенный минус. В общем, решено было остановиться на подходящей нам по размерам стандартной 60-ваттной батарее из кристаллических элементов в герметичном корпусе. Мы хотели заказать складную батарею вдвое или даже втрое большего размера, но производство такой «гармошки» почему-то оказалось слишком сложным с технологической точки зрения. В общем, от «гармошки» пришлось отказаться.

Теперь обратимся к совершеннейшей экзотике... Педальные генераторы некогда были весьма распространены в Красной армии, но в наши дни практически отошли в мир преданий и легенд. Но одну фирму, предлагающую такие устройства, найти все-таки удалось. Модель оказалась тоже всего одна -ЭГН-1. Причем родом она не откуда-нибудь, а из США (данное устройство - это один из вариантов источников питания ранцевых радиостанции; производит его компания Windstream). Название тоже не подкачало - Human Power Generator. Что можно перевести и как «генератор человеческой власти»...

А вот на термоэлектрический источник тока, пригодный для наших целей, мы наткнулись почти случайно - на рынке. И представлял он собой с виду обычную 2,5-литровую алюминиевую кастрюлю с толстым днищем и клеммной колодкой на одной из ручек. Способ работы этого продукта высоких технологий, созданного на одном из «почтовых ящиков», оказался идеально соответствующим его форме. Наливаешь воду, ставишь на огонь и получаешь ток за счет разницы температур на обоих сторонах днища. Увы, но координаты производителя продавец не сообщил... Окольными путями удалось узнать, что корни этого генератора действительно уходят в «оборонку», а принцип действия подобен используемому в холодильниках эффекту Пелтье, запущенному «в обратную сторону». Также выяснилось, что в состав «волшебного днища» входят сплавы сурьмы, висмута и других не менее вредных для здоровья металлов, а потому использовать чудо-кастрюлю для приготовления пищи не стоит.

Технические характеристики
	Солнечная батарея	Human Power Generator	Электрокастрюля	Honda EUlOi
Размеры, мм	635x605x40	300x410x450	255х200х160	450x240x380
Масса, кг	4,9	10,5	3,4	15,1
Номинальная мощность, Вт	30	80	50	1000
Напряжение без нагрузки, Е	19	25	23	23
Страна-производитель	Россия	США	Россия	Япония
Цена, руб.	6100	15125	3 300	33100

Автономные потребители

Несмотря на то что бензиновая Honda по номинальной мощности резко выделяется из общего ряда, ее возможностей оказалось явно недостаточно, чтобы прокрутить стартер и запустить двигатель без аккумулятора. А на что же вообще способны эти электростанции? Мы протестировали их на различных потребителях энергии, необходимость в которых может возникнуть в базовом лагере или во время вынужденной стоянки.

Итак, все генераторы как минимум способны нести людям свет. И действительно, стандартная 21-ваттная лампочка во всех случаях горела ярко. Другое дело, что в случае питания от солнечной батареи необходимость в лампочке, скажем так, возникает нечасто. Разве только нужно что-то подсветить в недрах автомобиля во время ремонта. А вот галогенная лампа Н4 (55/60 Вт, используемая в головных фарах большинства автомобилей) оказалась солнечной батарее не по зубам, да и «кастрюля» зажигала ее достаточно тускло, «просаживаясь» до 7,5 В. Справились с ней лишь педальный генератор и бензиновая станция, причем первый требовал значительных мускульных усилий для поддержания нормальной яркости.

Но самое удивительное, что эти два мощных прибора поначалу не справились с автомобильной магнитолой, в то время как солнечная батарея и «кастрюля» ее сразу же, пусть и частично, но «оживили». Причина оказалась в слишком высоком напряжении без нагрузки на клеммах первых двух генераторов. Распознавая напряжение больше 20 вольт, умная электроника магнитолы просто не позволяла ей включиться! Как говорится, во избежание. При этом попытка крутить педали медленнее тоже не помогала - в этом случае уже не хватало мощности. Решить задачу в обоих случаях удалось одним способом: параллельно включить паразитную нагрузку в виде лампочки. Напряжение упало, и музыка заиграла. Очевидно, та же сложность возникла бы и с «кастрюлей», если бы мы подключили к ней магнитолу, когда вода уже кипела. Но мы подсоединили провода почти сразу, пока днище неполностью разогрелось и напряжение было на уровне 17 В. Для работы радио хватило и этого, а вот кассету не удалось запустить до начала кипения. Только выйдя на режим максимальной мощности, «кастрюля» смогла запитать электромотор магнитолы. А вот мощности солнечной батареи даже на ярком солнце для кассет не хватило. Только для радио.

Следующим пунктом программы была попытка накачать колесо компрессором. И тут фиаско потерпели все. Более слабая троица - полное, a Honda... запланированное. В роли тестового компрессора выступал мощный «Беркут R20», и только бензиновый генератор смог «раскрутить» его до нормальных оборотов на холостом ходу. И даже слегка накачать колесо. Но с ростом давления в шине обороты компрессора снижались. Достигнув всего 1 атмосферы, обороты упали менее чем до 100 об/мин. Замена «Беркута» в два раза менее мощным AirMan Hawk позволила легко поднять давление до 1,8 атмосферы, после чего история повторилась. Теоретически, накачать колесо можно было бы и до больших значений, но нам просто не хватило терпения. А теперь буквально пару слов о «за-планированное^™». Дело в том, что согласно инструкции, заявленный киловатт мощности японский генератор выдает лишь на выходе 220 В, а с 12-вольтового можно получить в десять раз меньше. Сначала мы тоже собирались использовать отдельный трансформатор с мостом на селеновых диодах, подключенный к 220-вольтовой розетке бензогенератора. Но, поразмыслив, решили действовать, как среднестатистический российский джипер, то есть согласно «здравому смыслу».

Такие разные требования

И вот еще о чем хотелось сказать: первые же опыты с нашими электростанциями дали понять, что все источники питания довольно требовательны к человеческому вниманию во время работы. Казалось бы, что может быть проще работы с солнечной батареей - положил на открытое место и все.

Но это место еще надо найти, если вы, скажем, в лесу. И принести туда все оборудование. А потом -сориентировать батарею перпендикулярно солнечным лучам и время от времени поворачивать вслед за движением небесного светила, следя, чтобы на поверхность электростанции не падала тень. К тому же этот прибор эффективен только в яркий солнечный день, выдавая без нагрузки 19 В только в этих условиях. Рассветные и закатные лучи не в счет - батарея отдает не более 14 В. Пасмурная погода-еще хуже. Напряжение без нагрузки падает ниже 12 В, т. е. пользоваться батареей практически бесполезно. Разве что лишь для подзарядки сотового телефона.

Электрическая «кастрюля» хоть и всепогодна, но не менее капризна. Во-первых, она требует разведения и поддержания костра достаточной интенсивности, так как максимальный КПД достигается во время равномерного бурного кипения. А это, в свою очередь, дополнительно требует заготовки дров и всех остальных костровых работ, что обычно отнимает время и несколько напрягает, в случае если разведение огня ни для каких других целей не нужно. Другое дело, когда костер в лагере уже горит. Но и тут «кастрюля» требует прочной установки над огнем, причем так, чтобы языки пламени не могли опалить провода. А в случае долгой работы в среднем раз в полчаса этот «суповой генератор» нуждается в доливе выкипающей воды.

Но все эти хлопоты меркнут в сравнении с «генератором власти». Оторваться от педалей нельзя ни на миг. Крутить вроде бы и несложно - как будто бы едешь на велосипеде в некрутую горку. Вот только горка эта все не кончается и не кончается. В общем, на исходе третьего часа даже самые терпеливые обычно хотят послать «педального коня» ко всем чертям. К тому же параллельно совершенно невозможно делать что-то другое. Даже мелкую работу руками. Например, я пытался, крутя педали, зачищать провода и обжимать клеммы для остальных генераторов. Вот только при этом почему-то сразу же снижались и «велосипедный темп», и аккуратность работы с проводами. Возможно, дело еще в жуткой неэргономичности американской электроустановки. Она высока и неустойчива, а потому в идеале должна быть жестко прикручена к полу. К тому же оператору желательно сидеть на чем-нибудь высоком и опираться спиной о неподвижную стену. Обеспечить устойчивость и удобство важно еще и потому, что мощность устройства напрямую зависит от скорости вращения педалей. А она при долговременной работе составляет 60-75 об/мин.

Как ни странно, меньше всего хлопот в процессе работы доставляет наиболее сложное, с точки зрения механики, устройство. Залил бензин, дернул за веревочку - и пусть себе тарахтит. Бака хватает почти на шесть часов работы в режиме максимальной мощности. Другое дело, что 50-кубовая четырехтактная бензиновая силовая установка генератора требует регулярного технического обслуживания. Но проверка и смена масла, продувка фильтра и иные мелочи обычно не составляют труда для опытного автомобилиста. Тем более что все это можно делать и в родном гараже между поездками. Единственное неудобство для пилотов дизельных машин - это необходимость возить отдельную канистру с бензином для генератора. Серьезным неудобством в определенных случаях может стать издаваемый двигателем шум, но все же он не настолько громок, чтобы длинный провод не смог победить эту проблему.

Зарядка батарей

Но давайте все же вернемся к способности наших подопытных заряжать автомобильные АКБ. Для проведения испытаний мы взяли четыре одинаковые батареи Cobat емкостью 75 Ач и пусковым током 630 А (по методике EN). Все они были проверены на предмет идентичности характеристик и отсутствия скрытого брака в аккумуляторной лаборатории НИИ автоэлектроники (НИИАЭ) и там же разряжены в особо жестком варианте стартерного режима (током 250 А до 6 В и через сутки - еще раз так же). В результате напряжение на клеммах всех батарей составляло 12,22 В. Но при этом по емкости в них оставалось лишь около 30% заряда, и запустить двигатель они были не способны. Затем каждая из АКБ была заряжена одним из наших генераторов. Время заряда принудительно ограничивалось восемью часами, а в процессе мы контролировали ток и напряжение.

К нашему удивлению, все приборы, кроме Honda, взялись за дело неожиданно вяло. Зарядный ток «кастрюли» в среднем составлял 1,5 А, у солнечной батареи он плавно рос от 1,7 до 2,3 А и затем обратно (повинуясь суточным изменениям яркости солнца), у педального устройства варьировал от 1,8 до 2,5 А. В свою очередь, бензогенератор достаточно долго держал 7 А, а когда напряжение на клеммах подобралось к 14 В, начал постепенно снижать ток до 5 А к концу заряда. Кстати, забегая вперед, скажу: лишь это устройство смогло зарядить батарею на 100%, уложившись в отведенное время. Через 7 ч 47 мин после начала эксперимента вольтметр показал ровно 16 В, и я выключил бензиновую электростанцию. У остальных «зарядников» напряжение за 8 часов работы не доползло и до 13 В и различалось на несколько сотых вольта. Впрочем, это тоже ни о чем пока не говорило. Ответ о степени заряженноcти батарей нам должна была дать лаборатория НИИАЭ. Проверка на специальных приборах и контрольный разряд в стартерном режиме (по ГОСТ) показал, что состояние всех батарей позволяло запустить двигатель. Но если поcеле Honda аккумулятор мог крутить гипотетический стартер 230 с, то оставшаяся троица - всего от 80 до 96 (что соответствует 50-60-процентной степени заряженности).

Показатели батарей после 8-часовой зарядки
Источник энергии	Пусковой ток, А	ЭДС. В	Разряд стартерным током, с*
Солнечная батарея	708	12,39	80
Human Power Generator	739	12,42	96
Электрокастрюля	708	12,42	90
Honda EU10i	779	13,10	230

*Время разряда током 378 А до напряжения 6 В

Что же брать с собой?

Для ответа на этот вопрос мне придется отправить вас... в начало материала. Как ни крути, а оптимальным выбором резервного электроснабжения остается... запасной аккумулятор. Ни один из протестированных источников энергии не способен его полностью заменить.

В наибольшей же степени на роль экспедиционной электростанции подходит бензиновый агрегат. Но его приобретение оправдано лишь в том случае, если он будет использоваться главным образом для 220-вольтового оборудования. Собственно, в расчете на такое применение эти электростанции и существуют. 12 вольт для них - всего лишь приятное дополнение.

Human Power Generator - вещица занятная. Но он может быть полезен лишь в том случае, если в экипаже есть человек, которому будет больше нечем заняться, кроме как крутить педали. К тому же средняя мощность этого генератора ненамного превосходит показатели конкурентов, а развивать номинальные 80 Вт возможно очень недолго.

Чудо-кастрюля двойного назначения имела бы для автопутешественников смысл, если бы была безопасна при применении по... назначению первому. Просто, когда готовишь пищу в темноте, обычно плохо видно, что происходит с варевом. А тут было бы можно оснастить кастрюлю лампочкой. Или подзаряжать фотоаппарат, пока готовится ужин. Но, увы... привет Менделееву.

Солнечная батарея - замечательная вещь. Только для трофи-рейдов по среднерусским лесам совершенно не годится. Слишком мала ее мощность на нашем солнце. Другое дело - где-нибудь в пустыне. Или хотя бы просто на солнечном юге. К тому же такая батарея должна быть либо намного меньших размеров, чем испытанная (для питания радиоприемника или зарядки маломощных аккумуляторов вдали от цивилизации), либо в несколько раз больших и складная (для автомобилистов).

За предоставленное на тесты оборудование редакция благодарит следующие компании: Астари (Honda) т. (499) 243-41-00; Дизайн-центр «Альфа» (солнечные батареи) т. (495) 351-67-09; Ра-диома (Human Power Generator) т. (495) 725-60-06; Альянс-Авто (аккумуляторные батареи) т. (495) 740-04-25

текст: Евгений КОНСТАНТИНОВ
фото: Евгений КОНСТАНТИНОВ
Ирина КОРОЛЕВА