Для забезпечення автономного живлення будинку існує кілька основних варіантів: дизельні та бензинові генератори, акумулятори, сонячні панелі, вітряні турбіни.
Найпростішим варіантом автономного живлення будинку є встановлення генератора.
Генератори бувають інверторні, синхронні та асинхронні й вони можуть бути як бензиновими, так і дизельними.
Інверторні генератори - це тип генераторів, які використовують інверторну технологію для перетворення змінного струму (AC) у постійний струм (DC), а потім знову у високоякісний змінний струм (AC). Цей процес забезпечує стабільну та чисту синусоїдальну напругу, що робить їх ідеальними для живлення чутливих електронних пристроїв, таких як комп'ютери, телевізори та медичне обладнання.
Синхронні генератори – це генератори змінного струму (AC), в яких ротор обертається синхронно з частотою вихідної напруги. Синхронний генератор здатний підстроювати свою частоту до частоти мережі електропостачання при підключенні до неї. Цей процес називається синхронізацією. Під час синхронізації генератор підлаштовує свою частоту, напругу та фазу до параметрів мережі.
У випадку відключення або недостатньої потужності в центральній мережі, синхронні генератори можуть автоматично включатися і забезпечувати резервне живлення для критично важливих навантажень.
Сучасні синхронні генератори мають інтегровані системи синхронізації, що робить їх зручними для використання та підключення до мережі. Однак, у деяких випадках можуть бути потрібні додаткові зовнішні пристрої або системи.
Можливість паралельної роботи є однією з ключових характеристик синхронних генераторів. Синхронні генератори часто використовуються в таких конфігураціях завдяки їх здатності синхронізуватися один з одним і з мережею.
Асинхронні генератори ( індукційні генератори). Вони мають певні обмеження, які можуть зробити їх менш придатними для автономного живлення будинку, особливо якщо потрібна стабільна і високоякісна електроенергія.
Для роботи асинхронного генератора потрібне початкове збудження, яке зазвичай забезпечується від мережі або конденсаторів. У випадку повного відключення мережі це може бути проблемою.
Сонячні панелі як варіант автономного живлення будинку.
Використання сонячних панелей для автономного живлення будинку вимагає спеціального обладнання, такого як гібридний інвертор з функцією резервного живлення та автоматичний перемикач.
Для забезпечення більш стабільного і надійного живлення рекомендується використовувати акумулятори в поєднанні з сонячними панелями.
Акумуляторні системи є відмінним варіантом для автономного живлення для будинку, особливо в поєднанні з відновлюваними джерелами енергії, такими як сонячні панелі або вітрові турбіни. Вони забезпечують чисте, тихе і надійне електропостачання без необхідності використовувати паливо. Можливі також системи з акумуляторами без відновлюваних джерел енергії.
Порівняльна таблиця акамуляторів:
| Характеристика | Літій-іонні (Li-ion) | Літій-залізо-фосфатні (LiFePO4) | Свинцево-кислотні |
| Енергоємність | Висока | Середня | Низька |
| Термін служби | Довгий | Дуже довгий | Короткий |
| Безпека | Висока (за дотримання умов) | Висока | Середня |
| Ризик термічного розгону | Існує | Дуже низький | Низький |
| Саморозрядка | Низька | Низька | Висока |
| Вартість | Висока | Вища | Низька |
Для всіх видів акумуляторів необхідно використовувати систему управління батареєю (Battery Management System, BMS). Система управління батареєю відіграє ключову роль у забезпеченні безпечної та ефективної роботи акумуляторних систем.
Системи управління батареєю (BMS) є складними через необхідність точного контролю численних параметрів і інтеграції з іншими системами. Ця складність обумовлена високими вимогами до безпеки, ефективності та довговічності батарейних систем. Завдяки розвитку технологій, сучасні BMS стали дуже ефективними, забезпечуючи високу безпеку і продуктивність акумуляторних систем у різних застосуваннях.
Створення системи управління батареєю власноруч можливе, але вимагає значних знань і досвіду в електроніці, програмуванні і енергосистемах. Безпека і точність є критично важливими, тому необхідно ретельно планувати і тестувати всі аспекти системи. Для тих, хто не має достатнього досвіду або бажає мінімізувати ризики, рекомендується використовувати готові комерційні рішення.
Через високу ціну акумуляторів може виникнути потреба використання гібридного інвертора без акумуляторів і це можливо. Основні виклики в такому випадку включають нестабільність енергії та обмежену потужність, що може бути недостатньою для повного живлення будинку.
Додавання стабілізаторів напруги або конденсаторів для згладжування коливань напруги, що можуть виникати при раптових змінах інтенсивності сонячного світла може покращити ситуацію.
Конденсатори в системах сонячної енергії можуть використовуватися для згладжування коливань напруги і стабілізації електропостачання. В залежності від конкретного застосування, вони можуть бути розміщені як до інвертора, так і після нього.
Висновок
Без акумуляторів гібридний інвертор може мати проблеми з підтриманням стабільної роботи при швидких змінах інтенсивності сонячного світла, особливо якщо вони відбуваються часто. Хоча деякі гібридні інвертори можуть справлятися з такими коливаннями завдяки вбудованим захисним механізмам і функціям швидкої реакції. Загалом система буде більш стабільною і надійною з використанням акумуляторів.
Вітряні турбіни
Встановлення вітряних турбін у місті може мати сенс у випадках, коли є достатній доступ до постійного вітру і мінімальні турбулентності, а також враховані законодавчі та естетичні обмеження. Однак, у більшості випадків сонячні панелі є більш ефективним і економічно вигідним варіантом для міських умов.
Під час блекаутів може виникнути спокуса підключити до сонячного інвертора ще й турбіну – не робіть так. Інвертори для вітряних турбін і сонячних панелей мають різні технічні характеристики через різницю в типах генерованого струму (AC з варіабельною частотою для вітряних турбін і DC для сонячних панелей). Однак, існують гібридні інвертори, які можуть працювати з обома типами джерел енергії.