Всего несколько лет назад зарядные станции интересовали немногих: туристов, геологов, спасателей или любителей выехать на рыбалку в дикие места. Сейчас же, из-за нестабильной ситуации в энергетике, вызванной ракетными обстрелами, зарядные станции стали настоящим спасением для большого количества людей.

Особенно актуальны эти устройства в многоквартирных домах, где техника пожарной безопасности запрещает использовать топливные электрогенераторы. В данной статье мы поговорим о том, как выбрать зарядную станцию, на какие параметры обратить внимание и как примерно рассчитать необходимую энергоемкость и мощность.

 

Содержание: 

Что представляет из себя зарядная станция?

Что нужно учесть при выборе зарядной станции?

 

Итоги


 

Что представляет из себя зарядная станция?

Зарядная станция, это, по-сути, большой повербанк, в котором, помимо USB разъемов есть розетка на 220 В, а также другие гнезда для питания разнообразных бытовых приборов. Но это простое объяснение. 

С технической точки зрения, зарядная станция представляет из себя аккумуляторную батарею, зарядное устройство и инвертор – собранные в одном корпусе, с общим модулем управления. 

Типичная зарядная станция

Здесь можно сразу ответить на популярный вопрос, возникающий у пользователей: “что дешевле, при одинаковых параметрах, готовая зарядная станция, или собранная самостоятельно из выше упомянутых компонентов?”. Ответ на него простой – устройство собранное самостоятельно обойдется дешевле примерно на 30-40%. 

Но у “самосборки” есть некоторые недостатки: компоненты сложно скомпоновать в едином корпусе, габариты будут, скорее всего, больше чем у аналогичной “заводской” модели, есть риск ушатать батарею неправильно подобрав зарядное устройство или инвертор. 

 

Что в итоге выбрать? 

Если вы обладаете базовыми познаниями в электронике и готовы собрать все своими руками – это отличный способ сэкономить. 

Если не хотите заморачиваться – покупайте готовую зарядную станцию. 

 

Что нужно учесть при выборе зарядной станции?

Общая рекомендация при выборе зарядной станции – отталкиваться от техники, которую вы собираетесь подключать к резервному питанию. У каждого этот список будет индивидуальным, тут сложно покрыть абсолютно все варианты, однако мы попробуем сформулировать несколько стереотипных сценариев, один из которых вам может подойти как концепция. Вот три основных варианта, рассчитанных, примерно на 3-4 часа автономной работы (в среднем, именно на такое время отключали электроэнергию):

  • питание нескольких гаджетов + ноутбук. Для этих задач подойдут зарядные станции с мощностью от 300 Вт и энергоемкостью от 200-300 Вт*ч;
  • питание гаджетов, ноутбука, газового котла и, изредка, какой-то мощный прибор вроде фена. Зарядные станции с номинальной мощностью от 500-600 Вт и энергоемкостью от 400-500 Вт*ч;
  • питание компьютера, котла, холодильника, телевизора. Зарядные станции с номинальной мощностью от 1000 Вт и энергоемкостью от 1000 Вт*ч.

Для обеспечения длительной автономности какого-то усредненного жилого помещения без ощутимых ограничений вам понадобится станция с мощностью 2000-3000 Вт и возможностью модульного подключения дополнительных батарей. За счет расширения вы сможете подобрать необходимую для вашего случая энергоемкость.

Это общие рекомендации, а теперь давайте перейдем к более частным критериям выбора. 

 

Что именно будем подключать?

Многое зависит от подключаемой к зарядной станции техники. Если с гаджетами все довольно просто – можно подключать любые в пределах мощности, то с бытовой техникой есть некоторые нюансы. 

Так, например, котел отопления (газовый или твердотопливный) оснащен насосами, перекачивающими воду в нагревательном контуре. Сами-по-себе такие котлы потребляют довольно мало мощности – для модели рассчитанной на ~50 м² это около 150-180 Вт. Однако ему, помимо достаточной мощности, требуется правильная синусоида тока. И тут есть нюанс, большинство представленных на рынке зарядных станций обеспечивают правильную синусоиду, но, все же не все. 

Есть бытовая техника, которая потребляет сравнительно небольшую мощность в процессе работы, однако для запуска потребуется значительная мощность (пиковая) – о ней мы расскажем далее в пункте о расчете мощности. Речь о холодильниках, башенных насосах и т.д.

 

Энергоемкость – сколько будет достаточно?

Энергоемкость зарядной станции – этот параметр, который зависит от емкости батареи. Емкость измеряется в Ач (Ампер часах), или мАч (миллиампер часах - в 1000 раз меньше). Энергоемкость же, зависит и от емкости батареи, и от потребляемой мощности подключаемых к нему приборов. Этот говорит нам о том, сколько энергии, в Ваттах, может “отдать” аккумулятор за определенный период времени в идеальных условиях. Например, батарея с запасом энергии 100 Вт*ч может поддерживать работу электроприбора с потребляемой мощностью 100 Ватт – один час. На деле же у вас всегда будет меньше часа с реальными приборами потому что “идеальные условия” не учитывают:

  • потребляемого напряжения устройства. По умолчанию, энергоемкость, всех представленных на рынке аккумуляторов рассчитывают исходя из напряжения 3,7 В. Тогда как даже некоторые смартфоны заряжаются при напряжении 5 В или более. То есть, при превышении “вольтажа” время работы от батареи уменьшится;
  • КПД зарядной станции (инвертора). Этот параметр показывает сколько энергии способна отдать зарядная станция, а сколько расходуется на преобразование тока. КПД в 90% и более – считается очень хорошим показателем. То есть, исходя из нашего примера, мы получим около 54 минут работы, вместо 60, в итоге;
  • степени износа батареи. После определенного количества циклов полной разрядки снижается емкость батареи, а также ее КПД;
  • колебания температуры в помещении. При слишком низких, или слишком высоких температурах (даже в пределах рабочего диапазона) снижается КПД аккумулятора.

Рассчитать необходимую емкость аккумулятора в Ампер часах можно при помощи онлайн-калькулятора, например вот этого*, а затем умножить полученное значение на среднее напряжение, при котором работают все подключаемые электроприборы. Берем максимальное и минимальное значение, и высчитываем среднее арифметическое. 

* В калькулятор вводим напряжение на котором работает АКБ зарядной станции. Обычно это 12 В. 

Давайте приведем пример такого подсчета для группы приборов, общей мощностью в 450 Вт. Из этих приборов самым мощным (90 Вт) является ноутбук, который работает при напряжении 20 Вольт (это значение можно найти на его блоке питания). Минимальное рабочее напряжение у смартфона – 5В. Итого, среднее арифм. получается 12,5 В. КПД инвертора зарядной станции возьмем за 90%, а требуемое время укажем 4 часа. Получаем требуемую емкость батареи 160 Ач. Теперь умножаем 160 на 12,5 и получаем 2000 Вт часов. Если же нам нужно чтобы 8 часов проработал только ноутбук, то вводим в калькулятор мощность его блока питания (90 Вт в нашем случае) и получаем 40 Ач и 800 Вт*ч. 

Полученное в калькуляторе значение лучше увеличить на 20-30% чтобы учесть уже упомянутый постепенный износ батареи, разное рабочее напряжение подключаемых приборов и другие параметры. 

 

Мощность зарядной станции, на что она влияет?

От того, какую мощность способна поддерживать зарядная станция, зависит какие приборы вы можете к ней подключать. Есть два параметра мощности – номинальная и пиковая. Номинальная, это мощность, на которой зарядная станция может работать постоянно. Этот параметр производители указывают в первую очередь.

Мощность в параметрах ЗС

Пиковая мощность – та, которую станция может выдавать кратковременно, обычно до минуты. Как правило, она примерно вдвое выше номинальной мощности. То есть, если производитель указал в спецификации только одну цифру – 500 Вт, то это номинальная мощность, а пиковая будет около 1000 Вт.

Пиковая мощность нужна для приборов, у которых высокие пусковые токи. Например холодильнику для работы достаточно 400-500 Вт, а вот для запуска нужна мощность 1-1,2 кВт. 

Узнать точную пиковую или номинальную мощности подключаемой техники вы можете в инструкции к ней, или погуглив описание модели в интернете. 

Выбирая зарядную станцию учитывайте, что оптимальный режим работы любой батареи – это использование ее при 80% от максимальной номинальной мощности. То есть, ЗС рассчитанную на 500 Вт, лучше всего использовать подключая к ней технику с общей мощностью до 400 Вт.

 

Порты и разъемы зарядных станций

Чем больше портов и разъемов на выбранной зарядной станции, тем больше техники (в пределах мощности) вы можете к ней подключить:

  • розетка на 220 В. Сюда можно подключить любую технику со стандартной вилкой*;
  • DC разъем для постоянного тока. В такие порты можно подключать разную технику работающую от постоянного тока и использующую для преобразования блоки питания. Например роутер;
  • USB Type A. Прямоугольный “классический” USB разъем. Как правило они работают на напряжениях 5/9/12 В;
  • USB Type C. Через такой порт можно подключать напрямую некоторые ноутбуки. На зарядных станциях они “по умолчанию” силовые, то есть способные заряжать;
  • порт автомобильного прикуривателя. Очень удобная штука, если вы проводите много времени за рулем. Подключаете к нему станцию и она заряжается пока вы двигаетесь;
  • порт подключения солнечной панели. Позволяет заряжать аккумулятор ЗС от солнечной панели (СП). Скорость зарядки таким способом зависит от мощности солнечной панели и интенсивности солнечного света. Многие производители предлагают для своих зарядных станций брендовые солнечные панели. Но это необязательное условие, ведь разъем для подключения стандартный, а значит вы можете подключить любую, лишь бы она была достаточно мощной.

* Иногда, на зарядных станциях произведенных в США, такие розетки выполнены трехпиновыми и привычная нам вилка в них может сидеть неплотно. Это решается использованием переходника, однако для приборов приборов высокой мощности (1000-2000 Вт) это плохое решение, так как даже переходник не гарантирует плотное прилегание, из-за чего есть риск короткого замыкания.

 

Батареи и их электрохимическая схема

Аккумулятор является одним из важнейших компонентов зарядной станции. От его электрохимической схемы зависит количество циклов перезарядки и скорость зарядки от сети. Также, скорость зарядки от сети зависит от мощности адаптера питания. 

Одним из важнейших параметров аккумулятора является его ресурс. То есть количество полных циклов перезарядки, после которых у него начнет постепенно снижаться емкость.

Под полным циклом перезарядки имеется в виду цикл, при котором батарея разрядилась от 100% до 20% емкости. Как правило, производители указывают ресурс батареи в такой формулировке: “до 800 циклов зарядки при 80% мощности”. Имеется ввиду мощность подключаемых к ЗС приборов. На актуальном рынке представлены следующие типы аккумуляторов:

  • Li-Ion, Li-Pol, NCM. Все три типа аккумуляторов имеют похожие свойства, а различия между ними (в контексте их применения в зарядных станциях) не существенны. Эти батареи обладают ресурсом 800-1000 перезарядок (в отдельных случаях до 2000). Выше всего их КПД при температурах от 15 до 35 °C. Плохо переносят глубокую разрядку. Имеют среднюю скорость зарядки;
  • LiFePo4. Более компактные, лучше чем вышеописанные типы справляются с глубокой разрядкой (хотя для них она тоже вредна), быстрее заряжаются, но при этом требуют зарядного адаптера высокой мощности. Имеют ресурс от 2500-3000 циклов разрядки. Максимальный КПД в диапазоне температур от 10 до 35 °C.

 

Модули расширения

У некоторых производителей зарядных станций есть модульные решения, которые состоят из “головы” – самой зарядной станции и модулей-аккумуляторов, которые соединяются мощными силовыми кабелями. Например PowerOak AC300 3000W у бренда BLUETTI и DELTA Pro у бренда EcoFlow.

Модульные ЗС

Такие решения позволяют поддерживать работоспособность всех электроприборов в помещении. Пользователь может масштабировать такую систему до нужной ему энергоемкости путем покупки дополнительных модулей. 

 

Дополнительные/интересные функции и возможности

  • цифровой дисплей. В зависимости от класса зарядной станции он может быть совсем простым – когда вы видите только шкалу заряда батареи и параметр входного тока/напряжения/мощности в реальном времени. В более продвинутых моделях на дисплей выводиться таймер обратного отсчета до разрядки батареи при текущей нагрузке;
  • возможность интеграции в панель умного дома. Для этого требуется наличие модуля WiFi или Bluetooth;
  • приложение для смартфона или ПК. Как правило, позволяет получать более подробные отчеты чем цифровой дисплей, а также отслеживать состояние аккумулятора удаленно;
  • беспроводная зарядка. Довольно спорная опция как для зарядных станций, так и для повербанков. Да, это удобно, но КПД беспроводной зарядки, в зависимости от конкретной модели 60-75%. То есть 15-25% энергии будет расходоваться впустую;
  • встроенный фонарик. Встречается на большинстве относительно компактных зарядных станций (тех, которые удобно переносить в руках);
  • транспортировочные колесики или колесная площадка. Встречается на большинстве габаритных и тяжелых зарядных станций, но, все же не на всех. 

 


Итоги

В итоге, мы рекомендуем подходить к выбору зарядной станции в той последовательности, которую описали в данной статье. И, в завершение, дополним наши рекомендации еще одним советом. Рассчитав необходимую энергоемкость и мощность зарядной станции со всеми допусками и “запасами” добавьте к полученной цифре еще 10-15% – поверьте, лишними они не будут.