Эрзац-хайтех и электричество из воздуха – 2

Предыдущий постинг с детальным разбором про то, что если повесить на стенку старую батарейку от Теслы, то потребление электричества лишь увеличится, разорвал множество пердачков шаблонов.

Портрет среднего рыдающего в стиле “ойвывсёврёёёётииииии…” комментатора – это 32х летний нищий SEOшник с учёткой на хабрахабре, мечтающий о Сладкой Загранице и копящий на что-то вида “переведу всю технику в доме на эппловскую, вот тогда-то жизнь настоящая начнётся”.

Так как по сути постинга возражений не было – ну, в общем, на логику вида “КПД всегда меньше 100%, поэтому батарейка будет греться и жрать” что-то сказать трудно – то широкую популярность приобрели попытки ну хоть как-то скрепить хрустящий шаблон “ну не может же быть лажей Новое и Миреканское”. Разберём оные попытки по порядку.

Там будет экологичная дешёвая генерация.

Вся экологичная генерация – что ветряки, что панели – находится на дотациях по простой причине – экологичная генерация – дорогая. В волшебном мире эльфов надо просто построить в компьютерной игре какой-нибудь Wind Power Unit и он просто ровно генерит мощщ – в реальном мире создание даже простой схемы генерации – штука сложная по многим причинам.

Генерация зависит от внешней среды – тот же ветер дует неравномерно, а иногда вообще не дует. Солнце закрывают тучи, бывает дождь. Всё это приводит к тому, что мощность скачет как немоскаль.

Чтобы выравнивать эти скачки нужна доп.ёмкость. Она стоит денег и у неё есть конечный ресурс зарядки-разрядки. У неё есть КПД, поэтому она теряет часть мощности на каждой операции. Ресурс вырабатывается. Поэтому пиковая отдача ветрогенератора – в идеальных условиях – это одно, фактическая – другое, а средняя на протяжении определённого промежутка времени – третье.

То же и для солнечных панелей. Стоимость их производства, скорость деградации – сильно приводят некую Идеальную Генерацию к реальности и получается, что окупаются панели с трудом даже в Тибете. Т.е. очень дешёвые, закупаемые государством, максимально технологичные, на той высоте, где просто облаков нет и солнце шпарит напрямую через очень чистый воздух – вот там они генерят электричество, да. А на крыше среднестатистического дома они работают не в разы, а на порядки хуже. И изнашиваются сильнее – им ресурса ни перепад температур, ни падение сверху осадков – не добавляют. Со временем все эти устройства надо менять.

А управляющей схеме, которая считает, откуда сколько забирать мощности, чтобы равномерно грузить батарейку – надо учитывать, что солнечная панель чем дальше, тем фиговее генерит. Это всё общее КПД системы не повышает никак. Ещё раз – спец.тарифы на “зелёное” электричество существуют именно по той причине, что любая АЭС генерит на порядок более дешёвый киловатт-час, чем панель. И она генерит его предсказуемо и ровно. Теперь про предсказуемо и ровно.

2. А я вот в игре ставил генераторы они норм генерят.

В играх вообще всё очень классно. В реальности же чуток сложнее. У любой батареи есть некий оптимальный вариант возврата энергии. Например для батареи, которая питает мощную фотовспышку, он будет одним, а для той, которая питает систему подогрева костюма – другим. Поэтому батарейки проектируются под конкретную задачу и нагрузку. Когда у батарейки указывается КПД и типовой нормальный рабочий режим (типа “может наружу отдавать 2 киловатт-часа ровно”), имеется в виду, что этот КПД – он в этом, целевом сценарии использования. При отклонении от сценария КПД резко падает – что у процесса зарядки, что у процесса разрядки. Поэтому если батарейку заряжать фирменной зарядкой, она служит долго, а если как в школе – в розетку на 30 секунд – то мало.

Пишу это подробно, потому что аудитория комментирующих инфантильных креаклов с хабра не только физику не учила, предпочитая ей солженицына, но и батарейки ни разу не заряжала в розетке, а то родители поругают. Так вот, соответственно, если батарейку заряжать чем-то, что постоянно “колбасит” по отдаваемой мощности, батарейка теряет ресурс быстрее. И заряжается хуже. И даже может не зарядиться до максимума – есть такая специфика у литий-иона, да. Это химия, как бы не катались по полу, давясь слезами от возмущения, Верующие в Миреканские Технологии. Чтобы как-то выравнивать процессы зарядки-разрядки, нужна управляющая схема и промежуточный аккумулятор со специфичными характеристиками – именно под эту задачу. И нужно что-то, что будет осуществлять фактическое переключение режимов “заряжаемся – ждём, пока буферная система насосёт мощность и начнёт отдавать”.

Это что-то – это не управляющий компьютер, у которого ресурс достаточно высок – это что-то унылое типа автоматики, которая управляется этим компьютером. У которой уже и ресурс, и КПД – достаточно важные штуки. Разница между компьютером, который решает, когда переключить автомат, и автоматом – что по КПД, что по ресурсу – огромная.

При огромных массивах однотипных устройств генерации вопрос этот упрощается, т.к. появляется средняя температура по больнице. При штучных – усугубляется. Поэтому от номинальной мощности у генерирующего устройства (в идеальной ситуации) до фактически поступающей на батарею – очень большая пропасть. И да, всё это надо обслуживать, менять и чинить. Поэтому экологичный киловатт получается дорогим. Он такой не потому что Мировой Заговор, а потому что себестоимость.

3. Все эти переключения – копеечные.

В мозгу креакла есть предположение, что электрический ток – это что-то типа файла, который можно записать на флэшку. И в файле ведь какая разница, что написано – скорость записи будет к размеру лишь привязана. По факту же все эти различные зарядки, с различными параметрами типа ампер-часов, вольт – они сделаны по той причине, что перевод абстрактного “электричества” из одного варианта в другой – сильно затратен. Поэтому инвертор, который из батарейки, у которой есть плюс и минус, делает переменный ток нужной частоты – он греется и кушает мощность. И тот, который делает обратно – тоже. Промежуточный мега-супер-комп, который будет это делать как-то волшебно, на программном уровне, не существует – он максимум что может, управлять какой-то схемой преобразования, которая будет обладать ещё меньшим КПД – просто в силу того, что она умеет динамически подстраиваться. Поэтому весёлые предположения вида “там будет массив розеток и через веб-форму можно будет зайти и на каждой выставить что надо” – они наталкиваются на то, что такая штука теоретически возможна, но на практике – сильно снижает результирующий эффект, поэтому не используется. Да, ещё есть такая штука – постоянный и переменный ток. Вот у генерирующей панели он постоянный, а у обычной сети – переменный.

Если вы предполагаете, что в настенную батарею можно одновременно, гибко и динамично, без потерь, лить сразу в две дырки два разных тока – от локальной генерации и от обычной сети – у меня для вас отвратительные новости.

4. Это безопасно зато.

Ну, как рвутся литий-ионки, вы можете посмотреть на ютубе. Пальчиковые. Батарея метрового размера детонацией выбьет стену, к которой прислонена. Также на тему безопасности как-то забывается, что в обычной квартире схема электроподключения простая – где-то у входа щиток с автоматами (и, возможно, УЗО), и простая схема вида “главный автомат на вводе и поменьше на отдельных блоках потребителей типа верхнего света или стиралки”. Суть такой схемы проста – если где-то превышение потребления – оперативно отключить, чтобы спасти проводку. Вот, при добавлении в эту простую и линейную схему устройства, которое может потреблять мощность, защита резко усложняется. Надо защищать не только от превышения потребления – надо ещё защищать устройство от избыточного тока зарядки, потому что заряжаться оно может сразу от двух источников – обычной сети и генерирующей мощности.

Схема усложняется, поэтому написанное в предыдущей статье – что установка этой батареи будет через партнёров, а то просто гарантию не дадут и стоимость замены батарей взвинтят – нормальная практика. Потому что фантазёрам про Вяликие Миреканские Технологии, которые сами не могут щиток спроектировать, потому что нагрузку не могут посчитать в стойке, где про каждый сервер известно потребление, и не вкуривают, как амперы на автомате связаны с проводками к этому автомату и ваттами у потребителя – вот им просто доверять этого никто не будет. Вы, пардон, батарейки как тушить хоть, представляете? В квартире? Настенные? Метрового размера? Чем хотя бы? А, “в принципе”. Ну о чём тогда вопросы-то? Кто вам дом или квартиру застрахует с такой хреновиной внутри, да ещё вручную подключённой – подумали?

5. Выгодно.

Про выгоду я уже писал, повторюсь.

Установка этой батареи увеличит общее потребление – так же, как если заряжать мобильник не от сети, а от батареи, которую заряжать от сети.

Ни один ветрогенератор или панели, при установке для единичного дома, не будет отдавать теоретически максимальную мощность – плюс будет просить денег на разовую покупку, на установку, на подключение и настройку для конкретного сценария (да, ребята, просто воткнуть провод в батарейку и начать бухать не выйдет), и на обслуживание.

Всё это деньги, и немалые, и регулярно. – Батарея состоит из схемы управления и самих батарейных элементов. Они уже изношены (у теслы своих заводов нет, есть только б/у батареи от машин) и их надо менять – судя по всему, компьютер будет сообщать, когда (возможно, подрубаться к инету и делать это на автомате) – вот, это будет оплачиваться или ежемесячным платежом, или разовой платой за замену. Батареи – расходный элемент, на них не идёт гарантия и они не бесплатны – так же как, допустим, покупая любой электротовар с пультом дистанционного управления, вам разово дают говённые батарейки “чтобы заработало”, но ни бесплатной их замены, ни гарантии – нет.

Количество циклов батарей определяется технологией – напомню, что Тесла не производит батареи, она их закупает через израильский офшор, который закупает их у Panasonic, который производит их в Китае. Поэтому литий-ионные – они обычные. Ещё пишут про то, что типа будет выгода от того, что в разное время суток электричество разных денег стоит. Разочарую – судя по текущим тарифам, разница в цене сожрётся КПД системы зарядки-разрядки батареи. Перепада в цене электричества раза в 3 нигде не наблюдается, а ниже смысл теряется. Впрочем, даже если потребление начнёт выравниваться (можно прикинуть, сколько таких батарей надо поставить), локальная компания, продающая киловатты, достаточно шустро отменит скидку, т.к. нигде не обязывается этого не делать. Так что, ребята, всё как и предполагалось – батарейка от теслы – это для дураков, которые хотят потратить денег, чтобы понтануться. Снизить потребление добавлением доп.потребителя – никак нельзя. Ёмкость батареи не позволит создать сколь-нибудь значимого запаса “дешевого электричества”, которое ещё и вдобавок никакое не дешёвое, если считать общую стоимость владения (что не умеет делать целевая аудитория Теслы, иначе бы она ей не была).

Поэтому батарейкой восхищаются креаклы а-ля комментаторов у Тёмы Лебедева в ЖЖ – которые тупо пишут “классно выглядит штука, поэтому точно нужная, надо купить”. До того, как рассказывать байки про Сверхпрорыв, вы хотя бы батарейки в пультах замените на аккумуляторы, купите зарядку, и посчитайте, сколько наэкономили и как сильно Росатом от этого разорился. Ещё можете посмотреть на номиналы автоматов у себя на щитке дома и прикинуть, сколько надо батарей, чтобы закрыть потребление. Подумайте также, зачем для той же стиралки обычно отдельный автомат ставят, и для бака водонагревательного. Если у кого есть дома баня – ну, там ТЭН на 12 киловатт – это 6 батарей теслы настенных тупо чтобы он включился. Ещё, кстати, откройте для себя волшебство – потрогайте пальцем батарейку заряжающуюся и подумайте, что будет, когда она с метр, и типа заряжается быстрее (т.е. больше рассеивает тепла, притом не линейно, потому что с ростом скорости зарядки падает КПД и возрастает теплоотдача). Да, и перестаньте путать VA – которые вольт-амперы – и kwh – которые киловатт-часы. У батарейки ёмкость в киловатт-часах, а в вольт-амперах можно считать то, что получается _после_ инвертора, когда ток становится переменным. Поэтому сравнение настенной батарейки с UPS возможно в сверх-льготном режиме – я специально предполагаю, что допустим, что установлен AC-DC со 100%м КПД, и типа все потенциальные ватты уходят в VA без потерь. Это делается, чтобы вам наглядно показать, что даже в идеальной ситуации эта батарейка – ничего не покрывает в плане мощности. В доме нет потребителей постоянного тока, так сложилось – поэтому вместо того, чтобы рыдать, что там Волшебные Ватты, которые Впитываются В Потребителей Без Потерь, и кругом обман – берите да домножайте на КПД типа 0.7, какие вопросы – вообще слёзы получатся.

Мне тоскливо читать высеры псевдотехнарей-айтишников, которые считают, что раз они пристроились куда-то менять картриджи и скачали на комп дистрибутив линукса, то они уже Технари и важно могут обсуждать то, в чём даже не понимают, что буквы обозначают. Приползать и болезненно стонать про Вяличие Миреканских Технологий, в которых ватты переводятся в вольты программно – не надо, есть более простые способы заявить миру о своём мудизме – например, купить батарейку и ждать, что от этого уменьшится потребление электричества. Это просто и доступно, купите себе бесперебойник для компа, и начните врать, что комп+бесперебойник потребляют меньше, чем просто комп.

Простой вопрос стонателям про экономию – вы блок питания для компа-то купили хотя бы 80+ или 90+ чтобы? Ну, пардон, это же простейшая мера экономии электричества – взять блок с высоким КПД – меньше потребление будет ощутимо, меньше шума будет от системы охлаждения, которая обороты подбирает в зависимости от температуры. Энергоэффективные режимы включили у процессора, у видеокарты? Или тупо соточка-две ватт ничего не решают? Чайник-то небось 1.8 литра или 2? А взять 0.8, тупо потому что сразу кипятить столько воды банально не нужно – никак? Он и быстрее закипает, кстати. Бак с водой до номинала греете, градусов до 75? И потом, когда душ, разбавляете холодной? Ну, а греть до меньшей температуры, и не разбавлять – и что от этого нагрев воздуха уменьшится в квартире, потому что чем выше перепад температур, тем менее эффективна теплоизоляция – никак, да? Батарейки заряжаете или новые покупаете, ибо лень? Лампочки энергосберегающие везде поставили или типа лень?

А, вы ждали, пока Сладкий Американский Господин принесёт Престижную Штучку для Потребления, чтобы сразу купить и наклеить на лоб “Я такой продвинутый, экологичный, классный”. Ну это конечно да, это не лампочки вкручивать, это проще. Каждому своё.