Van het elektriciteitsnet afgaan is voor sommigen een droom en voor anderen een nachtmerrie. Alleen al de gedachte dat je je energieverbruik moet monitoren is voor de meeste mensen al genoeg om ze af te schrikken. Ja, nu we een overvloed aan moderne gemakken hebben die de hele dag en nacht energie opzuigen, is leven zonder net geen gemakkelijke taak, maar wel een die zeer de moeite waard is.
Mensen kiezen om verschillende redenen voor een leven buiten het elektriciteitsnet: om zelfvoorzienend te zijn, om verder van de maatschappij af te staan, om hun ecologische voetafdruk te verkleinen… of, natuurlijk, om zich voor te bereiden op de komende zombie-apocalyps!
Maar off grid gaan gaat niet alleen over het leven van je idealen – op een afgelegen locatie kan het kosteneffectiever zijn om een standalone off grid elektrisch systeem te installeren in plaats van elektriciteitsleidingen aan te leggen om verbinding te maken met het elektriciteitsnet, wat een flinke $10-30k per km leiding kan kosten of in veel gevallen zelfs meer dan dat.
Of je droom nu volledig groen is (100 procent hernieuwbaar) of niet (100 procent op een gasgenerator) of een hybride optie die daar ergens tussenin ligt, je kunt een elektriciteitsoplossing vinden die voor jou werkt. In deze gids richten we ons op hernieuwbare energiesystemen en -bronnen, zodat je een goed beeld krijgt van hoe je je huis op duurzame wijze van zowel elektriciteit als warmte kunt voorzien. Van daaruit kun je de systemen vergelijken om de opstelling te vinden die het meest geschikt is voor jou.
Onderdelen van een onafhankelijk energiesysteem
Eerst kijken we naar de verschillende onderdelen van een off-grid systeem, zodat je kunt zien hoe het allemaal in elkaar zit. Een autonoom energiesysteem werkt onafhankelijk van het elektriciteitsnet om energie te leveren. Het bestaat uit verschillende onderdelen die elektriciteit opwekken, opslaan, regelen en distribueren.
Energiebron – Het begint allemaal met de bron. Zon, water, wind, biomassa, afval – deze hernieuwbare energiebronnen zijn als het voedsel dat je je lichaam geeft. Zonder deze bronnen leven we niet. Zonder de energiebron zullen onze off grid energiesystemen niet functioneren.
Energiesysteem – Of het nu gaat om zon-PV, windturbines of micro-hydroturbines, deze hernieuwbare energiebronnen verzamelen de energie uit de omgeving en zetten die energie om in elektriciteit.
Omvormer – Off grid elektriciteitssystemen genereren gelijkstroom (DC). Aangezien de meeste apparaten en toestellen in ons huis wisselstroom (AC) gebruiken, is dit niet compatibel. Maak gebruik van de omvormer. Net zoals een vertaler naar een gesprek in het Spaans luistert en het naar het Engels vertaalt, zet de omvormer gelijkstroom om in wisselstroom zodat al je apparaten kunnen werken.
Distributiesysteem – Dit zijn de ingewanden van het systeem – de bedrading, schakelaars en stroomonderbrekers die nodig zijn om elektriciteit van de energiebron, batterijen of generator te distribueren naar je huis en apparaten.
Monitoring en besturing – Het brein van het systeem. Ze spelen een belangrijke rol omdat ze de werking van het systeem regelen en op de achtergrond bewaken ze ook de energieproductie en het energieverbruik, beheren ze het opladen van de batterijen en stellen ze de instellingen bij voor een energiezuinigere werking. Als je bent aangesloten op het elektriciteitsnet, heb je ook een meter nodig om de elektriciteit te meten die je verbruikt van je eigen energiebron in vergelijking met die van het elektriciteitsnet. Als je bovendien je overtollige energie met het elektriciteitsnet deelt, kun je met een speciale meter de hoeveelheid meten die door het elektriciteitsnet wordt afgenomen ten opzichte van de hoeveelheid energie die je van het elektriciteitsnet gebruikt, voor balanceringsdoeleinden.
Veiligheidscomponenten – Deze apparatuur beschermt je systeem, je huis, je apparaten en jezelf. Aardingsapparatuur verbindt je systeem letterlijk met de grond, als een “ontsnappingsroute” voor extra elektriciteit wanneer het systeem overbelast raakt (bijvoorbeeld tijdens een stroompiek door een blikseminslag). Denk aan een ballon: hij heeft een beperkte capaciteit en als we proberen extra lucht in de ballon te blazen, zal hij gewoon exploderen. Door een klein gaatje in de ballon te maken, kan de lucht ontsnappen zonder dat de ballon ontploft, en dit is ook een beetje hoe aardingsapparatuur werkt.
Laadregelaar – Aangezien systemen zonder netstroom een reservevoeding nodig hebben als de wind niet waait of de zon niet schijnt, is een laadregelaar een noodzakelijk onderdeel (tenzij je er natuurlijk voor kiest om gedurende langere perioden van de dag geen stroom te hebben). Dit apparaat regelt de spanning en stroom tussen de energiebron (bijv. zonnepanelen) en de accu’s, zodat de accu’s niet worden overladen en efficiënt worden opgeladen.
Accubank – Een ander essentieel onderdeel van systemen zonder netwerk, omdat ze elektriciteit opslaan voor later gebruik of op momenten dat de energiebron wel werkt, maar de vraag groter is dan het aanbod. De grootte van de accubank is zodanig dat deze genoeg energie levert om aan je energiebehoeften te voldoen. Het is meestal het duurste onderdeel van het systeem.
Back-up generator – Sommige elektriciteitsoplossingen hebben een back-up generator, andere niet. Ze worden over het algemeen gebruikt op locaties met beperkte energiebronnen of om je door een periode van langdurige lage energieproductie heen te helpen. Behalve dat ze rechtstreeks back-upstroom leveren, kunnen ze ook worden gebruikt om je accu’s op te laden. Als je accu groot genoeg is, heb je die niet nodig, maar accu-opslag is dan ook duur.
7 Oplossingen voor stroomvoorziening buiten het elektriciteitsnet
Deze lijst bekijkt 7 oplossingen voor het voeden van je off the grid huis. Er worden drie van de meest voorkomende off grid energiesystemen gepresenteerd die elektriciteit leveren. Verder naar beneden presenteren we off grid energieoplossingen die warmte leveren en tot slot een andere optie die mensen handig vinden als ze alleen een kleine dosis elektriciteit nodig hebben.
Elektriciteitssystemen buiten het elektriciteitsnet
1. Zonne-energie
Zon-PV (ook wel fotovoltaïsche zonne-energie of zonnepanelen genoemd) wekt energie op uit het licht van de zon. Wanneer zonlicht het zonnepaneel raakt, vangen de fotovoltaïsche cellen in het paneel het licht op en zetten het om in elektriciteit. Deze elektriciteit kan worden opgeslagen in batterijen voor later gebruik. In andere gevallen kunt u uw panelen omzetten in geld door overtollige energie te delen met het elektriciteitsnet, als u daar toevallig op aangesloten bent.
Zonnepanelen zijn de meest voorkomende en gemakkelijkst verkrijgbare vorm van hernieuwbare energie voor huiseigenaren die niet op het elektriciteitsnet zijn aangesloten. Het kan duur zijn om ze te installeren, maar omdat groen leven steeds populairder wordt, bieden veel regeringen kortingen en stimuleringsmaatregelen voor zonne-energiesystemen zoals deze.
Wat betreft het kiezen van een off-grid stroomvoorziening, staat zon-PV bovenaan het lijstje van de meeste mensen. Het is een geweldige optie, maar het heeft zijn beperkingen. Ten eerste is het een intermitterende energiebron die alleen overdag energie levert. En als je ergens woont zoals aan de westkust waar de lucht meestal bewolkt is of als je in een schaduwrijk bos woont, zul je niet al te veel elektriciteit opwekken. Zonne-energie levert ook alleen elektriciteit, dus het is geen alles-in-één oplossing als je ruimteverwarming wilt.
Doordat de productie van zon-PV de laatste jaren snel is gestegen, zijn de kosten omlaag gegaan, waardoor ze een veel betaalbaardere optie zijn geworden. Er zijn veel opties om uit te kiezen, waaronder kleinschalige off grid zonne-energiepakketten. Er zijn nu meerdere manieren om je elektriciteit te delen als je het niet voor jezelf wilt houden in je accubank. Je kunt het terugverkopen aan het elektriciteitsnet of distribueren via peer-to-peer delen via een gemeenschapsmicrogrid – Sonnen is hier een van de grootste voorbeelden van.
Een fotovoltaïsch systeem is niet de enige manier om de energie van de zon te benutten. Zonneboilers (ook wel zonneboilers genoemd) maken ook gebruik van de energie van de zon om water voor je huis te verwarmen. Deze zijn er in veel verschillende configuraties en sommige zijn effectiever dan andere, afhankelijk van waar je huis staat. Hoe dan ook, van het elektriciteitsnet leven hoeft niet te betekenen dat je water moet koken om een lekker warm bad te nemen!
Tot slot is een zonnekoker een coole en interessante manier om eten te koken. Ze concentreren de warmte van de zon in hun reflecterend materiaal en verwarmen het voedsel tot veilige temperaturen.
2. Windenergie
Een windturbine gebruikt bladen die de wind vangen en een rotor laten draaien, die een generator aandrijft en elektriciteit opwekt. Windenergie heeft een lange geschiedenis, wat hun doeltreffendheid bewijst – meer dan 1000 jaar geleden verschenen de eerste windmolens en de eerste turbine die gebruikt werd om elektriciteit op te wekken was al in 1887.
Moderne windturbines kunnen van het horizontale type zijn (HAWT), het type dat we meestal zien, of van het verticale type (VAWT), die er vaak uitzien als eierkloppers. Dit laatste type komt veel minder vaak voor omdat ze niet zo efficiënt zijn als HAWT’s en omdat ze niet zo vaak voorkomen is er niet zoveel keuze. Ze hebben echter wel het voordeel dat ze omnidirectioneel zijn, zodat ze wind uit alle richtingen kunnen vangen. Hun ontwerp is ook beter voor lage windsnelheden.
Het grootste nadeel van windenergie is dat wind niet betrouwbaar is. Het varieert afhankelijk van waar je woont, en zelfs op dezelfde plek verandert het van dag tot dag, afhankelijk van de weerpatronen. Hoewel beperkte hoeveelheden windenergie kunnen worden opgeslagen in batterijen voor later gebruik, is het belangrijk om een noodplan te hebben als je afhankelijk bent van elektriciteit uit een windturbine.
Voor huizen die op het elektriciteitsnet zijn aangesloten, zijn er overheidsprogramma’s die stimulansen bieden voor het gebruik van groene energiebronnen, en er kunnen mogelijkheden zijn om kortingen te verdienen als je je windenergie deelt met het elektriciteitsnet.
3. Micro-waterkracht
Net als windturbines vangen de bladen van waterturbines bewegend water op, dat vervolgens de rotor van de turbine laat draaien en een generator aandrijft. Het meest voorkomende voorbeeld hiervan is een waterkrachtdam die water op enorme turbines laat vallen en zo waterkracht genereert voor hele gemeenschappen.
Waterturbines voor niet aan het net gekoppelde huizen zijn uiteraard kleiner en zijn helaas beperkt tot huizen in de buurt van bewegend water. Water is betrouwbaarder dan wind, maar er is een bepaalde hoeveelheid kinetische kracht nodig om de turbines te laten draaien en het is op de meeste locaties moeilijk om genoeg bewegend water te vinden om die kracht te creëren. Het resultaat is dat off grid waterkracht een minder gebruikelijke optie is dan zonne- of windenergie.
Off grid energiebronnen voor warmte
4. Warmtepompen (grond- en luchtwarmte)
Warmtepompen worden dankzij hun efficiëntie een populaire manier om een huis te verwarmen en te koelen. Ze werken volgens hetzelfde principe als een airconditioner of koelkast, behalve dat ze in plaats van alleen koelen, ook een ruimte kunnen verwarmen en in je warmwaterbehoefte kunnen voorzien. De twee meest voorkomende soorten warmtepompen zijn luchtwarmtepompen (veruit de meest voorkomende) en aardwarmtepompen (ook wel geothermie genoemd).
Luchtwarmtepompen onttrekken warmte aan de buitenlucht en geven die warmte af aan een warmtewisselaar (koelmiddel of water), waarna ze die warmte in huis afgeven. In de zomer halen ze de warmte van binnen naar buiten.
Bodemwarmtepompen doen hetzelfde, maar halen de warmte van onder de grond, wat efficiënter is omdat de aarde onder de vorstgrens een constante en betrouwbare temperatuur van 10 graden Celsius (50 graden Fahrenheit) heeft. Hoewel ze efficiënter zijn dan luchtwarmtepompen, hebben geothermische systemen hogere initiële kosten. Op de lange termijn betalen de besparingen zich echter terug.
Warmtepompen zijn efficiënter dan andere verwarmingssystemen – met een rendement van ongeveer 3:1 produceren ze ongeveer drie keer meer energie dan ze verbruiken. Ze kunnen zo efficiënt zijn omdat ze gebruik maken van reeds bestaande warmte in de omgeving in plaats van deze te produceren door verbranding (bv. verbranding van aardgas of olie).
Warmtepompen gebruiken elektriciteit. Veel elektriciteit. Dus voor een duurzame off grid-opstelling zou je een PV-systeem op zonne-energie moeten hebben om de warmtepomp van stroom te voorzien. Ervan uitgaande dat je zonnesysteem krachtig genoeg is, zou je al je elektriciteit, ruimteverwarming/-koeling en warm water uit deze twee systemen kunnen halen.
Er bestaan ook andere soorten verwarmingssystemen die op elektriciteit kunnen werken, maar we hebben hier de nadruk gelegd op warmtepompen vanwege hun hoge efficiëntie.
5. Biomassa / Biogas
Biomassaketels gebruiken de verbranding van organisch materiaal zoals houtspaanders, pellets, houtblokken, stro (en andere landbouwproducten) en gemeentelijk vast afval om warmte, elektriciteit of beide op te wekken.
Bij biogas daarentegen worden natte organische materialen zoals dierlijke mest, voedselresten of landbouwafval afgebroken door micro-organismen in een anaerobe omgeving (afwezigheid van zuurstof) om biogas te produceren (een mengsel van methaan en kooldioxide) dat kan worden verbrand voor warmte of omgezet in elektriciteit.
Het wordt beschouwd als een hernieuwbare energiebron omdat de organische materialen die in het systeem worden gevoerd op natuurlijke wijze worden aangevuld. Maar de impact op het milieu hangt af van een aantal factoren, zoals het type biomassa dat wordt gebruikt, de manier waarop het wordt geoogst en de efficiëntie van het omzettingsproces. Duurzaam beheerde bossen kunnen bijvoorbeeld dienen als een bron van biomassabrandstof zonder de natuurlijke hulpbronnen uit te putten, terwijl het gebruik van landbouwresiduen of organisch afval kan helpen bij het verminderen van stortafval en methaanuitstoot.
Biomassaketels hebben een rendement van ongeveer 90 procent, wat vergelijkbaar is met de hoogrendementsgasovens die tegenwoordig worden verkocht. Voor huiseigenaren die een eenvoudig, betrouwbaar verwarmingssysteem willen, kan een pelletkachel of andere biomassaketel een goede keuze zijn, vooral als ze een lokaal aanbod hebben van brandstof uit verantwoord beheerde bossen – en nog meer als je die brandstof van je eigen land kunt betrekken.
Er zijn echter ook nadelen aan het verbranden van hout. De eerste is de hoeveelheid vervuilende stoffen die de lucht in wordt gepompt. Dit is vooral een probleem als je in of vlakbij een stad woont (hoewel de meeste mensen die niet op hun eigen land wonen dat niet doen) omdat vervuilende stoffen zoals PM en VOC een groter probleem vormen in de stad. Hoewel bomen kunnen worden geplant als nieuwe koolstofputten ter vervanging van de bomen die worden geoogst, versnel je de snelheid waarmee dieCO2-uitstoot de atmosfeer binnenkomt als je hout verbrandt. Als je je eigen hout hakt, komt er ook veel arbeid bij kijken, hoewel huiseigenaren niet vreemd zijn met arbeid en het kan een leuke manier zijn om te trainen.
Er is enige discussie over hoe slecht het verbranden van hout is in vergelijking met het verbranden van fossiele brandstoffen. Dat hangt af van factoren zoals de transportafstand, de raffinage van de brandstof, de efficiëntie van het verwarmingssysteem, enz. Aan de ene kant, als je dood hout van je eigen land verzamelt en ver van de bewoonde wereld woont, zal je impact op het milieu veel anders zijn dan een stedeling die niet-lokaal hout verbrandt. Op dezelfde manier kunnen er verschillende vergelijkingen worden gemaakt tussen het verbranden van fossiele brandstoffen en hout.
Er zijn soorten biomassa- en biogassystemen die zowel warmte als elektriciteit kunnen leveren, wat perfect lijkt voor mensen die niet op het elektriciteitsnet zijn aangesloten, maar de realiteit is dat ze duur zijn en veel onderhoud vergen.
6. Vuur
Vuur was de eerste energiebron van de mensheid en is nog steeds ongelooflijk nuttig. Het kan worden gebruikt voor warmte, koken, licht, het vrijmaken van land, het verbranden van afval, naast verschillende andere toepassingen, waardoor het een zeer belangrijke energiebron is voor mensen die niet op het elektriciteitsnet wonen.
Hoewel hout kan worden verbrand in biomassaketels met vuur, vermelden we deze optie apart vanwege de vele toepassingen en de eenvoud. Vuur kan worden gebruikt om warmte te genereren, te koken, enz. Alles wat je nodig hebt is hout en een lucifer. Het wordt niet eenvoudiger of betrouwbaarder voor off grid leven omdat er op je land waarschijnlijk bomen groeien die je altijd kunt gebruiken als brandstof.
Een houtkachel is een belangrijk onderdeel van een off-the-grid levensstijl. Het is een effectieve warmtebron, vooral geschikt voor kleine huizen, die een huis warm houdt tijdens de koelere seizoenen. Het kan ook een elektrisch of gasfornuis vervangen wanneer je moet koken of water moet koken in een waterkoker.
De stralingswarmte van een houtkachel kan ook kleren drogen die je binnen hebt opgehangen op koude of natte dagen.
Sommige vormen van gecontroleerd vuur buiten, zoals een houtskoolbarbecue, een vuurplaats of een ondergrondse oven (soms de aardeovenmethode genoemd) zijn ook effectieve alternatieven voor het elektrische of gasfornuis. Deze zijn vooral handig bij warmer weer, wanneer het binnen te warm zou worden om een houtkachel aan te steken.
Deze vormen van vuur bieden ook mogelijkheden voor vermaak of verbinding-er is gewoon iets speciaals aan samenkomen rond een vuur met marshmallows, of samenkomen voor een barbecue voor een ondergrondse oven.
En last but not least kunnen kaarsen en lantaarns je vuurverlichting bieden als je om wat voor reden dan ook geen elektriciteit hebt.
Kleinschalig elektriciteitsnet
7. Stroomomvormers voor het opladen van kleine apparaten
Als je je off-grid installatie hebt vereenvoudigd tot alleen een houtkachel om te koken en te verwarmen, dan heb je het off-grid leven helemaal uitgedacht! In de 21e eeuw is het echter moeilijk geworden om zonder elektriciteit te leven dankzij onze internetverslaving. En afhankelijk van waar je woont is het moeilijk om zonder auto te leven. Gelukkig is er een energieoplossing die beide afhankelijkheden combineert: de omvormer.
Homesteaders gebruiken omvormers in hun auto’s om kleine apparaten (zoals mobiele telefoons, laptops en tablets) op te laden terwijl ze boodschappen doen. Dit is een superefficiënte manier om gebruik te maken van een voertuig. Auto’s zijn een soort grote generatoren omdat ze hun accu opladen terwijl ze rijden, dus je kunt hiervan profiteren door tegelijkertijd de accu te gebruiken als energiebron voor je kleine apparaten.
Als je een huiseigenaar bent, zul je je apparaten waarschijnlijk niet vaak gebruiken omdat je druk bent met het onderhouden van gewassen of dieren, het legen van het composttoilet, koken, schoonmaken en andere taken. De eenvoudige omvormer kan dus het enige elektriciteitsnet zijn dat je ooit nodig zult hebben!
