Зарядка телефона от костра

Компактная печь легко собирается. Конструкция устроена так, что для горения не нужно много дров или угля — достаточно шишек, веток и других мелких горючих материалов, которых достаточно в любом лесу. Печь обеспечивает стабильную мощность и при этом выполняет свое прямое предназначение: нагревает чайники, кастрюли и котелки — литр воды, например, закипает за 7 минут, гаджет к этому времени также начнет заряжаться.

«Сегодня есть очень много гаджетов, которые нуждаются в подзарядке. В походы мы ходим на 3-4 дня, за это время аккумуляторы садятся, и гаджеты становятся бесполезными. Обидно таскать на себе камеру или другое оборудование, которое в результате никакой пользы не несет», — объясняет свою мотивацию Айдар Хайруллин. Четыре года назад он придумал, как справиться с проблемой севшей батарейки в походе, однако к оригинальному решению этой задачи пришел не сразу. Сначала он пробовал использовать существующие технологии — купил дешевый китайский внешний аккумулятор с солнечной панелью, но быстро разочаровался в нем: устройство сильно зависело от погоды и за целый день заряжало телефон всего на 5%.

Более дорогие аккумуляторы с крупной солнечной панелью оказались эффективнее, но также работали только в ясную погоду, требовали постоянной корректировки угла наклона по отношению к солнцу, а процесс полной зарядки по-прежнему оставался очень длительным. Кроме того, эти панели были слишком громоздкими и хрупкими для того, чтобы брать их в поход.

В поисках способа эффективной зарядки гаджетов в полевых условиях Хайруллин перерыл интернет и наткнулся на информацию о радиоизотопном термоэлектрическом генераторе. Такой установлен на марсоходе Curiosity. Этот генератор использует тепловую энергию, которая выделяется в результате распада радиоактивных изотопов и преобразует ее в электрическую. Айдар решил, что преобразовывать тепло в электричество можно и на Земле и начал тесты.

В качестве источника энергии он решил использовать не радиоактивные изотопы, а более привычный огонь костра. Так пришла идея создать небольшую походную складную печку, оснащенную термоэлектрогенератором. Заказав необходимые детали, в августе 2014 года инженер собрал первый прототип. Самоделка выглядела не очень, но, тем не менее, была вполне пригодна для первых полевых тестов. «Никто не верил, что эта штука может заряжать телефон, да еще и от костра, — вспоминает реакцию товарищей Хайруллин. — Но все сработало. Печка всем понравилась и друзья просили сделать для них тоже».

Через пару месяцев разработкой инженера заинтересовались в одном из крупных туристических сообществ во «ВКонтакте», насчитывающем 400 тыс. подписчиков. К Хайруллину обратились с просьбой написать обзор на изобретение, он согласился. Статья возглавила ТОП-10 лучших материалов, которые были опубликованы в группе в течение года, и набрала 10 тыс. лайков, что окончательно подтолкнуло изобретателя делать коммерческую версию.

На практике все оказалось сложнее, чем ожидалось. Одно дело удивить друзей, другое — создать рабочую версию продукта для продажи. Первый прототип, например, выдавал всего лишь 0,5 Вт мощности, что позволяло за час зарядить телефон примерно на 10%. Путем экспериментов мощность удалось повысить, а для корпуса был найден лучший сплав материалов — титан и нержавеющая сталь — он оказался оптимальным с точки зрения соотношения прочности и веса. Кроме того, он не ржавеет, не прогорает, его трудно согнуть. На видео-презентации Хайруллин встает на печку ногами — она легко выдерживает его вес.

Наконец, в мае 2016 года была создана первая промышленная версия печки-генератора, которая получила название Tengu. Для ее выпуска Хайруллин решил собирать деньги краудфандингом. Разработка понравилась сообществу и на Бумстартере были собраны необходимые 700 000 рублей. Свои экземпляры необычной печки получили все, кто жертвовал, отзывы пришли положительные.

Массовое тестирование, тем не менее, выявило некоторые эксплуатационные проблемы гаджета: контроллер не всегда заряжал некоторые айфоны, а мощность гуляла, падая с пиковой до минимальной при долгом нагреве. Год был потрачен на поиск решений. Так был полностью переработан теплосъемник. Печь в итоге получила водяное охлаждение. Дело в том, что выработка электричества зависит от разности температур между разными поверхностями полупроводникового слоя в теплоэлектрогенераторе. Было два выхода, чтобы увеличивать эту разность. Но при повышении температуры, начинали гореть контроллеры, поэтому было решено охлаждать внешнюю часть. Вода делает охлаждение намного эффективнее воздуха, поэтому остановились на ней.

Изобретатель полностью переработал и конструкцию печки. Версия 2017 года сделана из сплава титана и нержавейки и весит 1,2 кг. Высота конструкции составляет 16 см, ширина — 12 см, толщина стенок — 1 мм. Длина вместе с радиатором — 18,5 см. Теперь с ней поставляется чехол для переноски. Мощность печки-зарядки составляет стабильные 5 Вт, выход USB — 5В/1А. Длина негорючего кабеля с металлической оплеткой, который, по словам Хайруллина, «не рвется и не плавится», составляет 30 см. На конце провода — USB-порт с индикатором — он загорится зеленым цветом, когда электричества в генераторе будет достаточно для того, чтобы начать зарядку телефона. Испытания новой версии запечатлели на видео.

Комплектующие Tengu изготавливаются на восьми заводах в России и одном в США. Договориться о сотрудничестве было несложно, говорит инженер. На одном заводе создается сплав, на втором — с помощью лазера из готового сплава вырезаются детали. Третий завод поставляет канистры из алюминия, четвертый (ОАО «Уфимкабель») — делает провода. Лишь один завод в стране, название которого Хайруллин предпочел не называть, согласился делать термоэлектрические генераторы. «Технология очень сложная, изначально она применялась только в космических целях», — объясняет Хайруллин.

Единственный иностранный поставщик — компания из Кремниевой долины — делает для печи Хайруллина контроллеры. Российские и китайские аналоги имели низкий КПД и перегревались при больших токах. С новыми контроллерами мощность печки вышла на стабильные 5 Вт, и устройство теперь гарантированно поддерживает все модели гаджетов.

Айдар Хайруллин утверждает, что аналогичных Tengu устройств с таким же уровнем эффективности в мире просто нет. Есть похожие, но это всего лишь игрушки. Они, в отличии от нашего генератора, используют элемент Пельтье. В другом известном генераторе встроен повербанк, который собственно и заряжает гаджеты, а генерация электричества только немного добавляет мощности.

В месяц команда Айдара может собирать порядка 100 печек Tengu, поскольку именно такое число термоэлектрических генераторов может производить поставщик. Окончательная сборка Tengu производится в Уфе.

Мы задали Айдару короткий блиц из наиболее типичных вопросов, которые чаще всего интересуют потенциальных заказчиков его разработки.

— Какой срок службы Tengu?
— Большинство элементов сделано из стали не подверженной коррозии. Самое хрупкое это электроника, ее производитель заявляет средний срок службы 50 лет.

— Сколько дров требуется чтобы зарядить телефон?
— За час в среднем уходит 600 грамм щепок.

— Как быстро вскипает вода в бачке?
— Вода используемая для охлаждения закипает примерно за час. Но генератор продолжает заряжать с небольшой потерей мощности. Чтобы мощность была максимальной, достаточно просто подлить холодную воду.

— Насколько ваше устройство надежно?
— Генератор практически полностью сделан из стали, он выдержит падения и даже вес человека если на него встать. Конструкция сделана так, чтобы работать в любую погоду, ей не страшен дождь, ветер и отрицательные температуры.

— Почему вы не используете модули Пельтье?
— Все просто — эти модули не выдерживают высоких температур и обладают небольшой мощностью. Мы используем собственные генераторные модули, их мощность 12 Ватт. Они предназначены для работы при высоких температурах и специализированы для выработки электроэнергии. На данный момент они производятся по заказу на заводе в России. С помощью BommStarter хотим наладить собственное производство.

— Уже давно китайцы сделали печь Biolite.
— Печь Biolite на самом деле заряжает от встроенного аккумулятора. Когда аккумулятор разряжается, зарядка прекращается. Генератор у Biolite слабый и не работает без аккумулятора, устройство сразу превращается в бесполезный груз. Проще вместо Biolite брать с собой килограмм заряженных аккумуляторов — смысла будет больше. У Tengu 100% энергии вырабатывает генератор. Сравнивать устройства абсолютно некорректно. Прямых конкурентов у Tengu на сегодняшний день просто нет.

Заказать походный гаджет, который можно использовать также на дачах или купить в качестве подарка, можно за 7,5 тыс. рублей. Ограниченным тиражом будет выпущена титановая версия печи Tengu весом всего 600 грамм.