Till Handbokens förstasida
HANDBOK FÖR
VARDAGSEKOLOGI
Boende
Djur
Ekologi
Ekonomi
Energi
»Energi
»Spara energi
»Elsnål matkultur
»Solvärme
»Vindkrafts- och
  solel

»Vedeldning
»Biogas
»Värmepumpar
»Ljusstöpning
Fritid
Handel
Hantverk
Hushåll
Hälsovård
Idéer
Kultur
Livsmedel
Odling
Transporter
Återbruk
 
Om handboken

 
Energi
 
»Till alternativ.nu

VINDKRAFTS- OCH SOLEL

Här beskrivs om hur elenergi från en vindsnurra eller solcellspanel fås att bli nyttig i hemmet. För definition av begrepp hänvisas till Allmän ellära.
 
Energiomvandling
Ett vindkraftverk omvandlar rörelseenergi till elenergi, och solcellspaneler omvandlar strålningsenergi till el via en kemisk process. Vindelanläggningen kan leverera lågspänning eller nätspänning, medan solcellens egenskaper liknar torrbatteriets och endast lämnar någon volts likspänning.
 
Ett vindkraftverk är i princip en motor/generator med propeller och är det en växelströmsmotor så är frekvensen beroende av varvtalet. Eftersom vindkraftverket ineffekt hela tiden varierar (det blåser olika mycket) så kan inte systemet få maximal verkningsgrad.
 
En solcellspanel består av många serie- och parallellkopplade celler. Den dimensioneras oftast för 12-voltssystem, då detta är en utbredd standard och det finns mängder av 12V-utrustning att koppla till.
 
Lågspänning
Solcellspaneler och mindre vindkraftverk upp till någon kW görs oftast för lågspänning 12-24 V. Dessa är lämpliga för platser där man inte har tillgång till elnätet. Lågspänningens fördelar är också att ingen behörig elektriker behövs, och att man kan nöja sig med enklare installationsmaterial.
 
Spänningsomvandlare
Till nackdelarna hör att nätanslutna apparater endast kan användas via en spänningsomvandlare, som gör om 12 V likspänning till 220 V växelspänning med frekvensen 50 Hz. Problemet med en sådan omvandlare är dels att kapaciteten är begränsad, i storleksordningen 100 - 1200 W, och dels att omvandlingen inte sker utan förluster. De bästa modellerna når en verkningsgrad på 85-90%, medan de enklare kan hålla sig runt 50%.
 
Batteri
Man måste också ha ett batteri, som åldras och kräver skötsel, för att utjämna effektbehovet mellan vind och stiltje, och mellan dagsljus och elljus i stugan.
 
Utrustning
Du behöver en solcellspanel och/eller ett litet vindkraftverk, batterier, batterikabel, säkringar, syraprovare, regulator och batteriskydd, vägguttag, stickproppar, kopplingsdosor, kabel och monteringsgrejor.
 
Mängder med prylar
I ett effektivt lågspänningssystem undviker man alltså spänningsomvandling genom att låta så många förbrukare som möjligt drivas direkt av den aktuella lågspänningen. Det finns att köpa såväl belysningsarmaturer som pumpar, TV, radio, fläktar, verktyg och hushållsapparater för 12 eller 24 Volt. Förutom specialfirmor för egenproducerad el finns leverantörerna i bil-, båt- och husvagnsbranschen. Är du händig kan du göra mycket själv av kasserad elektrisk utrustning från bilar och apparater.
 
Laddningsspänning
För att ladda upp en ackumulator måste laddningsspänningen vara högre än polspänningen för att så att säga "trycka tillbaka" strömmen i andra riktningen. I bilen levererar generatorn 13,6 Volt, och i ett lågspänningssystem, för att också kompensera för förlusterna i långa ledningar, brukar producenten ge 15 Volt.
 
Kopplingsschema
Nedan ser du ett kopplingsschema för en typisk anläggning. Mellan solpanel eller vindsnurra och batteri behövs ett överladdningsskydd som stoppar laddningen om batteriet är fullt, annars kan det börja koka.
I samma enhet har man också ofta ett djupurladdningsskydd som stänger av strömmen till förbrukarna då batteriet laddats ur till en förinställd nivå. Blyackumulatorns livslängd förkortas nämligen då den laddas ur kraftigt.
Kopplingsschema
 
Batteri
Alla batterier arbetar med likspänning, vilket innebär att man har samma polarietet mellan ledarna, plus är alltid plus etc. Ackumulatorns lagringskapacitet mäts i amperetimmar (Ah), eller med andra ord hur många timmar ett fulladdat batteri kan ge en viss ström.
 
Beräkning av storlek
Först beräknar du din dagliga energianvändning i wattimmar per dag (Wt/dag). Exempelvis tar du en läslampa på 10 Watt som du använder en halv timme. Den förbrukar då 10x0,5Wt=5Wt. Eller t ex en TV på 15 W som du tittar på i 2 timmar. Den förbrukar 15x2Wt=30 Wt. Kanske du vill ha en vattenpump på 100 W som du använder i 0,2 timmar. Det blir då sammanlagt 20 Wt för den. Så fortsätter du att räkna på allting du vill ha i ditt hus och kommer då t ex fram till en förbrukning på 125 Wt/dag.
Låt oss sedan anta att det är ditt fritidshus vi räknar på och att du är där maximalt 14 dagar i sträck. Ditt behov blir då 14x125 Wt = 1750 Wt. Batteriet måste ha en reservkapacitet så att det aldrig töms helt. Multiplicera därför ditt energibehov med 1,3 och du får fram en siffra på den minsta batteristorlek du behöver. I det här exemplet 1750 Wt x 1,3 = 2275 Wt.
 
Två batterier på vardera 105 Ah (Amperetimmar) kommer attt täcka det angivna behovet. Då 1 Ah = 12 Wt fås 210x12Wt = 2520 Wt. Det är här beräknat för att du ska vara på den säkra sidan. Du kan också som en extra säkerhet räkna med att batterierna laddas under tiden du är i ditt hus. Det finns tabeller som visar genomsnittlig laddning i Wt för en solpanel per vecka i olika delar av landet. Likaså kan det uppskattas en genomsnittlig laddning från ett vindkraftverk beroende på dess storlek, placering och vindförhållanden.
 
Skötsel av batteri
Blybatterier som sköts kan hålla 6-10 år. Det finns batterier som är underhållsfria, tåliga och mycket hållbara, men de kostar en hel del. Kontrollera syranivån minst 2 gånger om året och fyll på med destillerat vatten så att vätskenivån står 2-3 mm över blyplattorna.
 
Se till att batterierna är fulladdade 3-4 gånger om året, vilket du kontorllerar med en syraprovare. Blir batteriet inte fullt laddat har du för liten panel/litet vindkraftverk eller så är det felaktigt monterat.
Tänk på att batterisyra är mycket frätande. Förvarar du batterierna inomhus bör de stå i en papplåda eller särskild batteribox för att inte små syrapartiklar ska förstöra snickerier, mattor mm i närheten.
 
Nätspänning
Nätspänningen är på 220 Volt med frekvensen 50 Hz. Elleverantörerna garanterar en stabil frekvens, och en del apparater är också mycket känsliga för detta. Synkronmotordrivna elektromekaniska klockor, samt vissa typer av digitala klockor, utnyttjar nätfrekvensen som tidsreferens. Klockan går lika mycket fel som nätfrekvensen avviker från 50 Hz. Lampor och värmeelement är däremot helt oberoende av frekvens.
 
Däremellan finns alla apparater med lindningar mot nätet. Då menar jag motorer, som i fläktar, elvispar och dammsugare och transformatorer, som finns i alla elektroniska apparater som internt går på lågspänning. Hit hör radio, bandspelare, förstärkare, telefonsvarare, datorer etc. Dessa har kanske en tolerans på 10% för frekvensvariation (45-55 Hz). Om man vill ha ström till vanliga nätapparater måste vindkraftverkets generator ha ett konstant varvtal.
 
Nätsynkronisering
Detta åstadkommes genom att vindkraftverket kopplas in på nätet, och motorns konstruktion medför att den roterar helt synkront med nätfrekvensen. Nätfrekvensen styrs i sin tur av varvtalsregulatorer i kärn- och vattenkraftverkets generatorer. När det blåser dåligt så går det åt ström för att driva runt propellern, men vid goda vindar vänder strömmen och matas ut på nätet via en elmätare som håller reda på produktionen.
 
Ofta har man två elmätare och nettoproduktionen är differensen mellan de två elmätarna. Elnätet, med alla dess abonnenter och producenter, fungerar som en jättelik ackumulator som utjämnar effekten över tid och tillåter att det egna hushållet får ström även vid stiltje.
 
Mer avancerade vindkraftverk har ibland en tvåstegsmotor som ger en växellådsliknande effekt. För att utnyttja riktigt kraftiga vindar kopplas en andra lindning i motorn in, som tillåter varvtalet att gå upp två eller fyra gånger med bibehållen nätsynkronisering.
 
Guy Madison
 
Kommentera gärna artikeln

Copyright © Tidningen Åter / Petter Bergström samt respektive författare