用太阳能和自行车给房间做个备用电源，再也不怕大停电！-技术圈

大数据文摘出品

来源：IEEE

编译：Hippo、牛婉杨

点开本文，你或许会感到疑惑，这备用电源是用在何处？又为何要用自行车来做电源？

如果你也住在一个时常受到飓风困扰、随时面临停电的地方，大概就能理解了。

文章作者David Schneider是IEEE的一位编辑，也是一位手工制作极客，在本文交付刊印之时，飓风德尔塔正在登陆。他生活在美国东海岸，深处内陆，尽管这种风暴并不像与墨西哥湾接壤的地区那样频繁和猛烈。但是，这些极端天气依然能吹倒树木并造成大范围停电。

让我们一起来看看David是如何通过自行车来摆脱停电困扰的吧。

David称自己不在乎停电带来的黑暗。“但我真正无法忍受的是失去互联网，尤其是疫情期间，这是我与世界的唯一联系。新冠病毒使得电网维护人员大量减少，停电时间也会更长。因此，今年我准备以最自给自足的方式为停电做好准备。”

“我当然可以购买一台传统的小型汽油发电机，但我并不打算这样做。特别是当我想起2012年飓风桑迪之后发生的事情，当时许多使用此类备用发电机的人都找不到燃料，包括新泽西州的IEEE运营中心。”

最先浮现的想法是光伏发电，所以他在亚马逊上以不到1$/W的价格购买了两个100W的太阳能面板。David从早期的项目中找到了一个35A的DC-DC变换器用作充电控制器，下一步是确定一个深度放电铅酸电池，以保持夜间用电。

他用功率表测试后得出的结论是，300Wh以上电量的电池可以使4台笔记本电脑、1台调制解调器和1台无线路由运行约4个小时，同时还可以为家用电话和手电筒充电。那应该够我们度过黑暗的夜晚。即使整日阴天不见阳光，在减轻负荷的情况下也足够了。因此，David买了12W、35Ah的电池（理论上可以存储420 Wh的电量）。

但是，如果连日阴天怎么办呢？David不打算购买足够的电池存储来应对这种情况，他决定给自己的备用电源再配一个备用电源，在光伏电池板无法工作时，可以使用备用电源来为电池充电。必要时，只需从面板上卸下电池，然后将其连接到备用电源即可充电。使用风机的念头一闪而过，这依然不是一个好主意，最终我选择了一个更可靠的电力来源：自己的双腿！

并联电源：主要依靠光伏面板通过DC-DC转换器为深度放电铅酸电池充电。当没有足够的阳光时就切换到安装在支架上的自行车后轮驱动的发电机。这就需要在车把上安装一个整流器和一个表计，以监测产生和输入电池的功率。

粗算了一下，对于身材矮小的David来说，通常每小时骑行约22公里，因此David每天定期骑车约1个小时，平均输出功率大约为80 W/h。80Wh仅是太阳能电池板1天能提供的电能的一部分，但这足以支撑他用笔记本电脑上网数个小时，同时还能为电话充电并支撑其他一部分应用。更重要的是踩单车本身也是一种健康、减压的活动，可以在停电期间为我提供很好的消遣。

David从一位博主那里发现，改装固定自行车架以产生电能并不难。尽管他已经有一个自行车架，但自行车架通过液压室提供摩擦阻力，不易拆卸。因此，他购买了与那个博主类似的工具，该工具利用磁铁和涡流在轴上产生拖曳力对自行车后轮形成轴压，用以增加运动强度。

David掏出了产生阻力的东西，并使用挠性联轴器和木制垫片将无刷电机安装到了轴上。然后将电动机的三根引线（最初是用于使滑板机动化，现在用作发电机）连接到三相桥式整流器。整流器的输出又通过Drok表连接到电池。这钟仪表可以让我监测电压、电流、功率和电量。

在对发电自行车支架进行测试时，David很快发现了一个逻辑缺陷。舒缓的踩踏板时可以保持很长时间，但只产生了约60W的功率，而不是之前估计得80W。回想起来，他认为是没有考虑功率转换的效率问题。这很重要，因为一段时间后电机会变得很热。

但即使是60Wh的电量也已经能解决很大的问题，而且他又不是只能骑1个小时。更妙的是，在冬季停电的灰色日子里，David表示，孩子们要想打电话或者玩电脑，就得“自食其力”。

实际上，无论如何，做一个自制电源会为孩子们提供宝贵的经验。每次他们自己点亮灯泡或打开电视机时，想到自己为了这些电所付出的精力，或许有助于孩子们更多地思考这种电能消耗的意义。