Soluții energetice pentru situații off-grid

Soluția energetică pe care eu am să o prezint în acest articol este universală. Nu contează că ai sau nu o sursă de energie regenerabilă. Acest gen de soluții sunt practicate în instalațiile militare de mai multe feluri de mai bine de un secol. În partea de sfârșit a articolului voi explica o soluție care implică direct automobilul pe care îl conduceți. Vă recomand să lecturați articolul până la capăt. Fac această recomandare pentru a putea înțelege toate variantele disponibile. O altă recomandare este să citiți articolul Cum se calculează bancul de baterii?

Cel mai bine lecturați acel articol după ce îl înțelegeți pe acesta. Cel despre bancul de baterii este un pic intimidant din cauza nivelului de detalii și a cunoștințelor tehnice necesare. Oricum încercăm să urmărim traseul energiei în mod secvențial. Nu voi include calcule sau alte complicații, vreau doar să explic niște situații simple și chiar improvizate, spontane. Însă suficiente pentru a furniza energie electrică pentru o gospodărie sau pentru o locuință.

Care este problema celor care locuiesc off-grid?

Principala nevoie energetică a celor care locuiesc off-grid este lipsa de curent electric. În sens larg, curentul electric este cheia acoperirii nevoilor energetice. Soluții precum panourile solare fotovoltaice, generatorul de curent alimentat cu motorină sau cu benzină, generatorul eolian, etc., oferă energie electrică în regim temporar. De aceea se urmăresc soluții pentru a combina aceste surse de energie și de a autofurniza un serviciu energetic din ce în ce mai constant. Adică fără pană de curent care te izolează de restul lumii atunci când nu îți dorești asta.

Sursele de energie regenerabilă produc destulă energie pentru întreaga zi. Problema este că îl produce la momentul nepotrivit. Ele produc foarte multă energie într-o perioadă când nu avem un consum așa de mare. Iar atunci când avem nevoie, nu mai produc energie suficientă sau producția lipsește cu desăvârșire. Varianta generatorului nu are neaparat această problemă, însă are una similară. Generatorul de curent are mai multe variante de carburant, însă doar două sunt viabile pentru o casă sau o gospodărie. Pentru puteri mici, cam până la 10 KVA, se utilizează benzina, iar pentru puteri mai mari se trece la motorină. Mai există și varianta GPL, dar este mai periculoasă dacă nu sunteți calificați. Deci rămân doar cele două variante.

Problema este că nu putem lăsa acest generator să meargă tot timpul. În primul rând pentru că generatoarele au un număr limitat de ore de funcționare, iar în al doilea rând pentru că vor consuma carburant doar ca să stea pornite. Îi spunem consum de mers în gol. O altă informație importantă este faptul că un generator mai mare va genera mai mulți KWh pe litru de carburant, comparativ cu unul mai mic. Apoi, generatoarele de curent prea mici nu iți oferă șansa să speli la mașina de spălat sau să gătești la un cuptor electric. Toate aceste informații sunt relevante.

Soluția energetică cu generator alimentat de combustibil fosil

Dacă doriți să locuiți off-grid puteți achiziționa un generator electric pe benzină. În câteva saptămâni o să realizați ca o să plătiți cel puțin de 10 ori mai mult comparativ cu energia consumată de la rețea. Această diferență este cauzată de prețurile carburanților, dar și din cauza ineficienței generatorului, mersul în gol, etc. Dacă ar exista o soluție să rulăm generatorul la întreaga lui capacitate și să înmagazinăm toată energia produsă într-un banc de baterii, atunci am eficientiza, într-o oarecare măsură. Vom ajunge să plătim doar de vreo 6 ori mai mult ca la rețea. În continuare, am să explic de ce.

Generatorul electric nu este un motor de mașină. El nu este făcut să funcționeze zeci, sute sau chiar mii de ore în șir. Dacă ținem generatorul în funcțiune tot timpul, el va face gălăgie, va vibra, va consuma și se va încinge până se va termina carburantul sau până se va defecta. Un banc de baterii se încarcă în aproximativ 12 sau 14 ore, dar poate elibera energia electrică chiar și în câteva săptămâni, în funcție de nevoi. Primul avantaj este că vom înmagazina energia produsă de generator și îi vom da șansa generatorului să aibă o eficiență mare și un timp mic de rulaj. În plus, bateriile nu fac zgomot.

Atunci când bateriile s-au descărcat la limita maxim admisă, vom porni generatorul pentru încă 12-14 ore pentru a le reîncărca. Și o vom ține tot așa pâna când găsim o sursă de energie ceva mai bună, precum soarele. Dacă stai cu ochii pe instalația ta, o să ajungi să o întelegi și să o respecți. Atunci nu vei mai avea nevoie de vreo altă soluție energetică. Evident făcând excepție de prețul crescut al energiei așa cum am menționat mai sus. De aceea vom căuta soluții mai ieftine și mai ecologice. Însă și cu acest preț mare la carburant, uneori este mai rentabil decât să instalezi un transformator de medie tensiune.

Soluții în funcție de regimul de consum

Un generator mare ne oferă o eficiență mai bună la consumul de carburant. Cum ar fi dacă am achiziționa un generator care să poată încărca bancul de baterii în acele 12-14 ore, dar ar avea destulă putere încât să mai alimenteze în acest timp și alte electrocasnice care au un consum mare și temporar sau ocazional. De exemplu, putem să gătim la cuptor 6 din aceste 12 ore și să spălăm la mașina de spălat, alte 6 ore. Același lucru poate fi valabil cu orice nevoie energetică mare pe care NU o putem alimenta din bancul de baterii. Vom afla foarte repede că un generator electric eficient și robust este scump, cam cât un autovehicul.

Cum ar fi dacă am putea încărca bancul de baterii învârting un alternator, cu ajutorul motorului de la mașină. Acesta deja a fost optimizat foarte mult și are un consum mic de carburant comparativ cu majoritatea generatoarelor electrice de pe piață. O mașină are un motor foarte puternic, capabil să alimenteze toți consumatorii dintr-o locuință și să încarce și bancul de baterii. Nu uitați acest detaliu important! Autovehiculele au motoare foarte puternice, chiar și acele trotinete cu motoare sub 1000 de cc. Totodată automobilul oferă posibilitatea de a filtra cel mai bine emisiile produse de arderea carburantului.

Utilizând aceasta metodă oarecum improvizată, nu va mai fi necesar să mai achiziționăm tot generatorul electric, ci doar alternatorul dintr-un generator electric. Atenție! Alternatorul mașinii, ăla de 12V, nu este alternatorul desprea care vorbesc. Cel de 12V nu va fi suficient de puternic pentru ce v-am povestit eu aici. Nici nu generează curent alternativ. Vom avea nevoie de unul separat care va fi alimentat de puterea motorului din vehicul, prin axul roților. În imaginea de mai sus avem un generator diesel complet de 20 KVA sau 15 kW. Pentru că generatoarele sunt scumpe și tind să se fure, le putem lua după noi când mergem la țară sau la cabană.

Soluții energetice regenerabile și convenționale combinate

Invertoarele sunt elemente electrice absolut importante în povestirile noastre de mai sus. Vom avea nevoie de un invertor care va lua curentul alternativ de la generatorul electric și îl va transforma în curent continuu pentru a încărca bateriile. Același lucru îl va face când vom intenționa să tragem curent alternativ din bateriile care funcționează pe curent continuu. Acest invertor ne va ajuta să luăm energie electrică din mai multe surse și să le consumăm. De exemplu, putem să încălzim un rezervor termoizolat de apa caldă cu energia regenerabilă produsă în exces în timpul zilei.

Astfel vom putea să facem un duș cald în momentul în care venim noaptea acasă, fără să tragem energie electrică din bancul de baterii. Tot acest invertor ne va ajuta să obținem din baterii sau de la sursele generatoare de energie un curent mult superior celui pe care îl putem cumpăra din rețeaua națională. Aici mă refer la calitate, nu la cantitate.

Invertorul are o putere înscrisă pe el în kW. Asta înseamnă că aceea este energia totală care poate fi accesată prin intermediul acelui dispozitiv. Dacă dorim o putere mai mare vom putea oarecum lega mai multe invertoare pentru a însuma puterea lor. Vă voi explica mai multe despre aceaste proprietăți ale invertoarelor solare când vom discuta despre cele on-grid și cele off-grid. Ce era important este faptul că invertorul ne poate permite să introducem mai multe surse de curent și să le stocăm sub diferite forme după nevoi, în  baterii, în apă caldă.

Cea mai „curată” soluție pentru casele și cabanele off-grid

Cea mai prezentată și cea mai scumpă soluție pe termen scurt este cea a panourilor solare fotovoltaice ce funcționează cu un banc de baterii generos. Această soluție este scumpă și necesită un banc de baterii care este capabil să susțină încărcările și atunci când a doua zi, a treia sau a patra zi, nu mai răsare soarele. Avem nevoie să ne gândim la modalități de înmagazinare a energiei sub altă formă decât cea electrică. Un rezervor de mii de litri de apă poate fi utilizat pentru a stoca apa caldă pentru mai multe zile. Astfel, consumul energetic din bancul de baterii se poate diminua în zilele fără soare.

Sau chiar în timpul în care panourile solare sunt acoperite de zăpadă. Cu multă grijă și cu modificare stilului de viață se poate ajunge la un echilibru. Aici mă refer la un echilibru între sursele energetice total regenerabile și o autoservire cu energie electrică. Eu v-aș ruga să priviți informațiile transmise de mine aici ca niște trepte. Prima dată începeți cu generatorul, apoi achiziționați un invertor și un banc de baterii

Adunci când există fonduri pentru achiziția unui număr suficient de panouri solare și a rezervorului termoizolat de apa caldă, atunci se poate renunța la pornirea generatorului electric în mod periodic. Va rămâne doar un plan de rezervă. În cazul în care alegeți să utilizați autovehicului, atunci va rămâne de rezervă doar alternatorul. Dacă planificați și întelegeți corect sistemele energetice, atunci veți putea ajunge să plătiți din ce în ce mai puțin pentru fiecare kilowatt. Însă comparativ cu costul energiei de rețea, va fi întotdeauna mai scump. Comparativ cu energia de la rețea, o să obțineți o calitate mai bună a energiei. La rețea, prețul energiei electrice s-a dublat în ultimii 10 ani și teoretic nu se poate duce decât în sus.