Выбор номинального напряжения при изолированном энергоснабжении основывается на двух факторах: 

• стоимостью и доступностью бытовых электроприборов, расчитанных на выбранное напряжение в доме;
• уровнем напряжения источников энергии.

Вопрос, что чему должно соответствовать, решается в каждом случае по обстоятельствам.  

Использование аккумуляторных батарей дает возможность подключать полезную нагрузку непосредственно на постоянном токе. Если 12 вольтовые электроприборы широко распостранены благодаря автомобильным акессуарам, то компоненты на 6, 24 и 48 В встречаются гораздо реже. Необходимо учитывать, что более высокое напряжение может сократить потери в сетях, а также дать некоторую экономию за счет уменьшения сечений проводов. 

Полность или частично отказаться от бытовых приборов на постоянном токе позволяет инвертор (invertor). На его вход подается постоянное напряжение, а на выходе поддерживается переменное напряжение 50 Гц. Существуют несколько стандартных ступеней с отношением U пост./ U пер.: 12/220, 24/220, 48/220. Система с обратной функцией преобразования напряжения представляет собой обычное зарядное устройство (charger). Часто оба устройства совмещают в одном корпусе. 
  
Оценка суммарной электрической нагрузки 

Умножая потребляемую мощность на количество рабочих часов  можно получить затраты энергии (Вт • час) отдельного бытового прибора. Суточный, недельный или месячный расход электричества в доме складывается из суммарного потребления всех приборов за расчетный период. Более точные затраты электроэнергии определяются по показаниям счетчиков, которые существуют как для переменного, так и для постоянного тока. 
 
Если суточное потребление электроэнергии в доме составило 1000 Вт • час, то такое же количество электричества должно поступить от первичных источников энергии или от аккумуляторных батарей. В случае когда нагрузка питалась только от батарей разряд последних составит: 

для 12 вольтовой ступени: 1000 / 12 = 83.33 А • час; 
для 24 вольтовой ступени: 1000 / 24 = 41.67 А • час; 
для 48 вольтовой ступени: 1000 / 48 = 20.83 А • час. 

При эксплуатации не рекомедуется снижать емкость аккумуляторов ниже 20% (а еще лучше не ниже 50%). Тогда с учетом постоянного резерва полная емкость банка батарей составит: 

для 12 вольтовой ступени: 83.33 / 0.8 = 103.75 А • час; 
для 24 вольтовой ступени: 41.67 / 0.8 = 52.09 А • час; 
для 48 вольтовой ступени: 20.83 / 0.8 = 26.04 А • час. 

Если нагрузка целиком снабжалась от инвертора, то следует учесть потери на конвертацию постоянного тока в переменный. При 90% эффективности инвертора емкость банка батарей возрастет 

для 12 вольтовой ступени: 103.75 / 0.9 = 115.28 А • час; 
для 24 вольтовой ступени: 52.09 / 0.9 = 57.88 А • час; 
для 48 вольтовой ступени: 26.04 / 0.9 = 28.93 А • час. 

Определив суточную емкость батарей можно рассчитать емкость, необходимую для питания нагрузки в течении произвольного количества дней когда другие источники энергии не действуют. 
 
 

Инверторы для автономного энергоснабжения специально ориентированы для питания разнообразной электрической нагрузки. Они имеют ряд технических особенностей: 

• не боятся пусковых токов при включении компрессоров, насосов и других приводов; 
• коэффициент мощности cosф (power factor) не ограничен и обычно имеет крайние значения от -1 до +1; 
• предусмотрена необходимая защита от перегрузок и коротких замыканий; 
• наличие мощного зарядного устройства позволяет гибко и быстрее восстанавливать емкость батареи. 

Существует классификация инверторов по форме выходного напряжения. Различают инверторы с квадратичной (square), с трапецидальной (modifed sine ware) и с синусоидальной формой (sine ware). Для нагрузки с магнитными сердечниками (двигатели, трансформаторы) модификация формы  напряжения приводит к некоторому изменению мощности. Для ламп накаливания и нагревательных приборов указанный фактор значение не имеет. Отдельное электронное оборудование (принтеры, серверы) может функционировать только на гармонической форме напряжения. 

По сравнению с топливными эл.генераторами инвертор имеет ряд преимуществ: 

• бесшумность в работе;
• отсутствие механического износа и ремонта;
• мизерныйный расход энергии при  снижении нагрузки (х.х.);
• минимальное колебание выходной частоты (не превышает сотых долей процента);
• экологичность и возможность подключения альтернативных источников энергии.

Наиболее известными компаниями производящие инветоры для альтернативной энергетики являются: Trace Engineering, Exeltech, Microsine, Heart Interface, Statpower и другие. 

Системные компоненты для домовой энергетики

Ветрогенератор постоянного тока || Аккумуляторная батарея || Солнечная батарея  Освещение и бытовые приборы

Welcome to the World of Renewable Energy

Nakhodka. 2003.