Электроснабжение в тревожном рюкзаке: выбор источников питания, накопителей и генераторов

Определение потребностей и выбор элементов питания

Перед формированием энергокомплекта необходимо точно определить список потребителей: налобный и ручной фонари, рации (например, Yaesu VX-7R с батарейным отсеком), GPS-навигатор, электронные книги с информацией или приборы ночного видения (очки СОТ). Для минималистичного набора часто выбирают литиевые батарейки формата CR123A (срок хранения достигает 10 лет) или распространенные элементы АА и ААА.

Литиевые батарейки Energizer Lithium AA сохраняют работоспособность в температурном диапазоне от –40 до +60 °C и хранятся более десятка лет. Популярным решением является также сочетание аккумуляторов типоразмера АА (емкостью около 2500 мА·ч) с портативными зарядными устройствами, работающими от USB или бортовой сети 12 В.

Внешние аккумуляторы и буферные накопители

Заряжать чувствительную электронику напрямую от нестабильных генераторов или солнечных панелей не рекомендуется — предпочтительна схема с промежуточным буферным накопителем (powerpack). В полевых условиях используются различные модели накопителей:

• Заводские пауэрбанки высокой емкости (например, Energizer XPAL XP18000 на 18 000 мА·ч, Brunton Resync на 9000 мА·ч, Brunton Inspire, DS-13800).
• Универсальные буферные АКБ с возможностью выдачи широкого спектра напряжений: 5 В (USB), 3 В, 6 В, 9 В, 12 В, 16 В, 19 В, 24 В для питания раций и ноутбуков.
• Самодельные герметичные блоки на базе литиевых аккумуляторов (например, две сборки по 13 А·ч при напряжении 7,4 В).

При использовании литиевых аккумуляторов на холоде следует учитывать падение их эффективной емкости: для нормальной работы при отрицательных температурах их рекомендуют переносить во внутренних карманах одежды. Для стационарных условий и солнечных систем в качестве буфера часто рассматриваются герметичные гелевые аккумуляторы с повышенным ресурсом.

Солнечные панели

В качестве независимого источника заряда применяются портативные солнечные батареи различной конструкции: гибкие, тканевые раскладные модули и жесткие панели. Например, используются легкие походные комплекты вроде Goal Zero Guide 10 Plus (панель весом около 450 г) или Globalsolar P3-48.

Практика показывает, что маломощных панелей на 5 Вт (ток порядка 0,28–0,5 А) в условиях умеренной полосы и облачности часто недостаточно: для уверенной зарядки электроники желательно рассчитывать на ток от 1 А при напряжении 5–5,5 В. Раскладные панели с выходом 12 В позволяют подключать автомобильные адаптеры и подзаряжать аккумуляторы транспортных средств.

Механические и шаговые генераторы

В условиях отсутствия солнечного света (например, в убежищах или подвалах) актуальны механические источники генерации:

• Компактные ручные динамо-зарядники с переходниками: пригодны для того, чтобы за несколько минут поднять заряд аккумулятора простого телефона для экстренного вызова, однако для зарядки емких смартфонов мускульной силы недостаточно.
• Военные портативные генераторы с ручным приводом, такие как китайский армейский генератор «Тип 65» со складной опорной рамой.
• Персональные кинетические генераторы шагового типа (например, nPower PEG), преобразующие энергию движения человека при ходьбе в электричество.
• Самодельные генераторы на базе шаговых двигателей от офисной техники (принтеров, факсов) или моторов постоянного тока на постоянных магнитах с ручным либо ветряным приводом.

Использование индукторов от полевых телефонов (в частности, ТА-57) в качестве зарядных устройств на практике неэффективно, так как они выдают переменное напряжение порядка 80–100 В и требуют серьезной переделки схемы.

Самодельные зарядные схемы и стабилизаторы

Для согласования различных источников и потребителей участники собирают портативные стабилизаторы напряжения. Выделяются два основных подхода:

1. Линейные и параметрические схемы: использование интегральных стабилизаторов серии КРЕН (или микросхем LM) с регулировкой от 1,2 до 24 В либо фиксированным выходом на 5 В для разъема USB. Схемы просты, отказоустойчивы и ремонтопригодны в полевых условиях при помощи простого паяльника, однако имеют существенный недостаток — значительные потери энергии на нагрев регулирующего элемента, требующего массивного радиатора.

2. Импульсные преобразователи (DC-DC): готовые или самодельные платы импульсных регуляторов (включая топологию SEPIC), обеспечивающие высокий КПД. К примеру, модуль DC-DC понижающего/повышающего типа, дополненный защитным диодом Шоттки и конденсатором на входе, настраивается на фиксированное напряжение 5,15 В. Он стабильно удерживает выходной вольтаж при просадке входного напряжения до 3,7 В, регулируя только отдаваемый ток в зависимости от степени освещенности солнечной панели. Влагозащита таких плат часто выполняется заливкой термоклеем в компактном корпусе.