Att gå utanför nätet är en dröm för vissa och en mardröm för andra. Bara tanken på att behöva övervaka din energiförbrukning är tillräckligt för att stänga av de flesta människor. Ja, när vi har en uppsjö av moderna bekvämligheter som suger upp energi hela dagen och natten, är det inte en lätt uppgift att leva utanför nätet, men det är en som är mycket givande.
Människor väljer att leva utanför nätet av olika skäl: för att vara självförsörjande, för att vara längre bort från samhället, för att minska sitt miljömässiga fotavtryck … eller, naturligtvis, för att förbereda sig för den kommande zombieapokalypsen!
Men att gå off grid handlar inte bara om att leva ut sina ideal – på en avlägsen plats kan det vara mer kostnadseffektivt att installera ett fristående off grid-elsystem istället för att dra kraftledningar för att ansluta till elnätet, vilket kan kosta hela 10-30 000 dollar per km ledning eller i många fall ännu mer än så.
Oavsett om din dröm är helt grön (100 procent förnybar) eller inte (100 procent körs på en gasgenerator) eller ett hybridalternativ som ligger någonstans däremellan, kan du hitta en off grid-kraftlösning som fungerar för dig. I den här guiden fokuserar vi på förnybara kraftsystem och energikällor så att du kan få en bra bild av hur du på ett hållbart sätt kan tillhandahålla både el och värme till ditt hem. Därifrån kan du jämföra systemen för att hitta den installation som passar dig bäst.
Delar av ett Off Grid Power System
Först ska vi ta en titt på de olika delarna i ett off grid-system så att du ser hur allt hänger ihop. Ett off-grid-kraftsystem (även kallat fristående kraftsystem) fungerar oberoende av det elektriska huvudnätet för att tillhandahålla energi. Det innehåller flera komponenter som genererar, lagrar, reglerar och distribuerar el.
Energikälla – Allt börjar med källan. Sol, vatten, vind, biomassa, avfall – dessa förnybara energikällor är som den mat du ger din kropp. Utan dem lever vi inte. Utan energikällan fungerar inte våra off grid-kraftsystem.
Energisystem – Oavsett om det är solceller, vindturbiner eller mikrovattenkraftverk samlar dessa förnybara energikällor in energi från omgivningen och omvandlar den till elektricitet.
Växelriktare – Off grid-kraftsystem genererar likströmsel (DC). Eftersom de flesta av våra apparater och enheter i hemmet använder växelström (AC) finns det en inkompatibilitet där. Här kommer inverteraren in i bilden. Precis som en översättare lyssnar på ett samtal på spanska och översätter det till engelska, omvandlar växelriktaren likström till växelström så att alla dina apparater kan fungera.
Distributionssystem – Detta är själva kärnan i systemet – ledningar, strömbrytare och kretsbrytare som krävs för att distribuera el från energikällan, batterier eller generatorn för att driva ditt hem och dina apparater.
Övervakning och kontroll – Systemets hjärna. De spelar en viktig roll eftersom de sköter systemets funktion och i bakgrunden övervakar de också energiproduktion och -användning, sköter batteriladdning och finjusterar inställningar för mer energieffektiv drift. Om du är ansluten till elnätet behöver du också en mätare för att mäta den el du använder från din egen energikälla i jämförelse med elnätets. Om du delar din överskottsenergi med elnätet kan du dessutom använda en särskild mätare för att mäta den mängd energi som tas ut från elnätet jämfört med den mängd energi som du använder från elnätet, i balanseringssyfte.
Säkerhetskomponenter – Denna utrustning skyddar ditt system, ditt hem, dina enheter och dig själv. Jordningsutrustning ansluter bokstavligen ditt system till marken, som en ”flyktväg” för extra elektricitet när systemet blir överbelastat (t.ex. under en strömstöt från ett blixtnedslag). Tänk på en ballong: Den har en begränsad kapacitet och om vi försöker blåsa in extra luft i ballongen kommer den bara att explodera. Genom att lägga till ett litet hål i ballongen kan överflödet av luft släppas ut utan att ballongen exploderar, och det är ungefär så jordningsutrustning fungerar också.
Laddningsregulator – Eftersom off grid-system behöver en reservströmförsörjning när vinden inte blåser eller solen inte skiner, är en laddningsregulator en nödvändig komponent (såvida du inte väljer att inte ha ström under längre perioder av dagen). Den här enheten reglerar spänningen och strömmen som flödar mellan energikällan (t.ex. solpaneler) och batterierna, vilket förhindrar att batterierna överladdas och säkerställer effektiv laddning.
Batteribank – En annan viktig ingrediens i off-grid-kraftsystem eftersom de lagrar el för senare användning eller vid tillfällen då energikällan kanske fungerar men efterfrågan är större än tillgången. Batteribanken är dimensionerad för att ge tillräckligt med energi för att hantera dina energibehov. Det är i allmänhet den dyraste delen av systemet.
Reservgenerator – Vissa off grid-kraftlösningar innehåller en reservgenerator, andra inte. De används i allmänhet på platser som har begränsade energiresurser eller för att ta dig igenom en period med långvarig låg energiproduktion. Bortsett från att tillhandahålla reservkraft direkt kan de också användas för att ladda dina batterier. Om ditt batteri är tillräckligt stort behöver du inte det, men återigen är batterilagring kostsamt.
7 lösningar för strömförsörjning utanför elnätet
Den här listan tittar på 7 lösningar för att driva ditt hem utanför nätet. Den presenterar tre av de vanligaste kraftsystemen utanför nätet som tillhandahåller el. Längre ner presenterar vi energilösningar utanför nätet som ger värme och slutligen ett annat alternativ som människor tycker är praktiska om de bara behöver en liten dos el.
Off Grid Power Systems för el
1. Solenergi
Solceller (även kallade fotovoltaiska solceller eller solpaneler) genererar energi från solens ljus. När solljuset träffar solpanelen fångar solcellerna i panelen upp ljuset och omvandlar det till elektricitet. Denna elektricitet kan lagras i batterier för senare användning. Annars kan du få dina paneler att tjäna pengar genom att dela med dig av överskottsenergin till elnätet, om du råkar vara ansluten till det.
Solpaneler är de vanligaste och mest lättillgängliga formerna av förnybar energi för husägare som inte är anslutna till elnätet. De kan vara kostsamma att installera, men i takt med att det gröna livet blir allt vanligare erbjuder många regeringar rabatter och incitament för solenergisystem som dessa.
När det gäller att välja en strömförsörjning utanför nätet är solceller högst upp på de flesta människors lista. Det är ett bra alternativ, men det har sina begränsningar. För det första är det en intermittent kraftkälla som bara kommer att ge energi under dagen. Och om du bor någonstans som på västkusten där himlen vanligtvis är mulen eller om du bor i en skuggig skog, kommer du inte att generera för mycket el. Solenergi ger också bara el, så det är inte en allt-i-ett-lösning om du vill ha rumsuppvärmning.
Eftersom solcellsproduktionen har ökat snabbt under de senaste åren har kostnaderna drivits ner, vilket gör dem till ett mycket mer prisvärt alternativ. Det finns massor av alternativ att välja mellan, inklusive småskaliga solkraftpaket utanför nätet. Det finns nu flera sätt att dela din el om du inte vill behålla den för dig själv i din batteribank. Du kan antingen sälja tillbaka den till nätet eller distribuera den genom peer-to-peer-delning via ett mikronät i samhället – Sonnen är ett av de största exemplen på detta.
Ett solcellssystem är inte det enda sättet att utnyttja solens energi. Solvärmare (ibland kallade solvärmda varmvattensystem) använder också solens kraft för att värma vatten till ditt hem, Dessa finns i många olika konfigurationer, och vissa kan vara mer effektiva än andra, beroende på var ditt hem ligger. Hur som helst, att leva utanför elnätet behöver inte betyda att man måste koka vatten för att få ett varmt och skönt bad!
Slutligen är en solkokare ett coolt och intressant sätt att laga mat på. De koncentrerar värmen från solen i sitt reflekterande material och värmer upp maten till säkra temperaturer.
2. Vindenergi
En vindturbin använder blad som fångar vinden och snurrar en rotor, som driver en generator och skapar elektricitet. Vindkraften har en lång historia, vilket bevisar dess effektivitet – för över 1.000 år sedan dök de första väderkvarnarna upp och den första turbinen som användes för att generera elektricitet var redan 1887.
Moderna vindkraftverk kan vara horisontalaxlade (HAWT), vilket är den typ vi vanligtvis ser, eller vertikalaxlade (VAWT), som ofta ser ut som äggvispar. Den senare typen är mycket mindre vanlig eftersom de inte är lika effektiva som HAWT och eftersom de inte är lika vanliga finns det inte alls samma urval. De har dock fördelen att de är rundstrålande, vilket innebär att de kan fånga upp vind från alla håll. Deras design är också bättre för låga vindhastigheter.
Den största nackdelen med vindkraft är att vinden inte är pålitlig. Den varierar beroende på var du bor, och även på samma plats ändras den från dag till dag beroende på vädermönster. Även om begränsade mängder vindkraft kan lagras i batterier för senare användning är det viktigt att ha en beredskapsplan på plats om du förlitar dig på el från ett vindkraftverk.
För bostäder som är anslutna till elnätet finns det statliga program som ger incitament för att använda gröna energikällor, och det kan finnas möjligheter att få rabatter om du delar din vindkraft med elnätet.
3. Mikro-hydrakraft
I likhet med vindkraftverk fångar bladen på vattenturbiner rörligt vatten, som sedan snurrar turbinens rotor och driver en generator. Det vanligaste exemplet på detta är en vattenkraftsdamm som släpper vatten på massiva turbiner och genererar vattenkraft för hela samhällen.
Vattenturbiner för off-grid-hem är uppenbarligen mindre, och är tyvärr begränsade till hem som ligger nära rörliga vattendrag. Vatten är mer tillförlitligt än vind, men det krävs en viss kinetisk kraft för att få turbinerna att snurra, och det är svårt att hitta tillräckligt med rörligt vatten för att skapa den kraften på de flesta platser. Resultatet är att vattenkraft utanför elnätet är ett mindre vanligt alternativ än sol eller vind.
Off grid-energikällor för värme
4. Värmepumpar (mark- och luftkälla)
Värmepumpar håller på att bli ett populärt sätt att värma och kyla hemmet tack vare sin effektivitet. De fungerar enligt samma princip som en luftkonditionering eller ett kylskåp, men istället för att bara kyla kan de också värma upp ett utrymme och tillgodose ditt varmvattenbehov. De två vanligaste typerna av värmepumpar är luftvärmepumpar (den överlägset vanligaste) och bergvärmepumpar (även kända som geotermiska).
Luftvärmepumpar fungerar genom att utvinna värme från utsidan och överföra den värmen till en värmeväxlarvätska (köldmedium eller vatten) och sedan dumpa värmen inne i huset. På sommaren tar de värmen från insidan och släpper ut den på utsidan.
Jordvärmepumpar gör samma sak, förutom att de tar värme från underjorden, vilket är mer effektivt eftersom jorden, under frostgränsen, har en konstant och pålitlig temperatur på 10 grader Celsius (50 grader Fahrenheit). Även om de är mer effektiva än luftvärmepumpar har geotermiska system en högre kostnad i början. Men på lång sikt kommer besparingarna att löna sig.
Värmepumpar är mer effektiva än andra värmesystem – med en verkningsgrad på cirka 3:1 producerar de ungefär tre gånger mer energi än de använder. De kan vara så effektiva eftersom de utnyttjar redan befintlig värme i miljön i stället för att producera den genom förbränning (t.ex. förbränning av naturgas eller olja).
Värmepumpar använder el. En hel del av den. Så för en förnybar off grid-installation skulle du behöva ha ett solcellssystem för att driva värmepumpen. Förutsatt att ditt solsystem är tillräckligt kraftfullt skulle du få all din el, uppvärmning/kylning av utrymmen och varmvatten från dessa två system.
Det finns andra typer av värmesystem som kan drivas med el, men vi har lyft fram värmepumpar här på grund av deras höga effektivitet.
5. Biomassa / biogas
Biomassapannor använder förbränning av organiska material som träflis, pellets, stockar, halm (och andra jordbruksprodukter) och kommunalt fast avfall för att generera värme, el eller båda.
Biogas å andra sidan tar våta organiska material som djurgödsel, matavfall eller jordbruksavfall och bryter ner dem med mikroorganismer i en anaerob miljö (frånvaro av syre) för att producera biogas (en blandning av metan och koldioxid) som kan brännas för värme eller omvandlas till el.
Det anses vara en förnybar energikälla eftersom det organiska material som tillförs systemet fylls på naturligt. Men miljöpåverkan beror på en rad olika faktorer, t.ex. vilken typ av biomassa som används, hur den skördas och hur effektiv omvandlingsprocessen är. Hållbart skötta skogar kan t.ex. fungera som en källa till biomassabränsle utan att utarma naturresurserna, medan användning av jordbruksrester eller organiskt avfall kan bidra till att minska deponiavfall och metanutsläpp.
Biomassapannor har en verkningsgrad på cirka 90 procent, vilket är i nivå med de högeffektiva gasugnar som säljs idag. För husägare som vill ha ett enkelt, pålitligt värmesystem kan en pelletsvärmare eller annan biomassapanna vara ett bra val, särskilt om de har en lokalt anskaffad bränsleförsörjning från ansvarsfullt förvaltade skogar – och ännu mer om du kan hämta bränslet från ditt land.
Det finns dock vissa nackdelar med vedeldning. Den första är mängden föroreningar som pumpar ut i luften. Detta är särskilt ett problem om du bor i eller nära en stad (även om de flesta off-grid-hushållare inte gör det) eftersom föroreningar som PM och VOC är ett större problem i staden. Även om träd kan planteras som nya kolsänkor för att ersätta de som skördas, påskyndar du hastigheten med vilken dessaCO2-utsläpp kommer in i atmosfären när du bränner ved. Om du hugger din egen ved är det också mycket arbete inblandat, men husägare är inte främmande för arbete och det kan vara ett trevligt sätt att få ett träningspass.
Det finns en viss debatt om hur illa det är att elda med ved jämfört med att elda med fossila bränslen. Det beror på faktorer som transportavstånd, raffinering av bränslet, värmesystemets effektivitet osv. Å ena sidan, om du samlar död ved från din egen mark och befinner dig långt från civilisationen kommer din påverkan på miljön att vara mycket annorlunda än om du bor i en stad och eldar med ved som inte kommer från trakten. På samma sätt kan man göra olika jämförelser mellan förbränning av fossila bränslen och trä.
Det finns typer av biomassa och biogassystem som kan ge både värme och el, vilket verkar passa perfekt för off grid-användare, men verkligheten är att de är dyra och kostsamma att underhålla.
6. Eld
Eld var mänsklighetens första energikälla och är än i dag otroligt användbar. Den kan användas för värme, matlagning, belysning, röjning av mark, förbränning av avfall och mycket annat, vilket gör den till en mycket viktig energikälla för dem som lever utanför elnätet.
Även om trä kan brännas i biomassapannor med eld, nämner vi detta alternativ separat på grund av dess många användningsområden och på grund av dess enkelhet. Eld kan användas för att generera värme, laga mat etc. allt du behöver är ved och en tändsticka. Det blir inte enklare eller mer tillförlitligt för ett liv utanför nätet eftersom din fastighet troligen kommer att ha träd som växer på den som du alltid kan använda som bränsle.
En vedeldad kamin är en viktig del av en livsstil utanför elnätet. Den är en effektiv värmekälla, särskilt lämpad för små hem, och håller hemmet varmt under kallare årstider. Den kan också ersätta en elektrisk spis eller gasspis när du behöver laga mat eller koka vatten i en vattenkokare.
Strålningsvärmen från en vedeldad kamin kan också torka kläder som du har hängt upp inomhus under kalla eller våta dagar.
Vissa former av kontrollerad eldning utomhus, t.ex. en kolgrill, en eldstad eller en underjordisk ugn (ibland kallad jordugnsmetoden) är också effektiva alternativ till el- eller gasspisen. Dessa är särskilt användbara vid varmare väder, när det bara blir för varmt i hemmet om man tänder en vedeldad kamin inomhus.
Dessa former av eld ger också möjlighet till underhållning eller samvaro – det är något speciellt med att samlas runt en eld med marshmallows eller att grilla tillsammans framför en underjordisk ugn.
Sist men inte minst kan stearinljus och lyktor ge dig eldbaserat ljus när du av någon anledning inte har tillgång till el.
Småskaligt kraftsystem utanför nätet
7. Kraftomvandlare för laddning av små enheter
Om du har förenklat din off-grid-installation till bara en vedeldad spis för matlagning och uppvärmning har du fått off-grid-liv räknat ut! Men på 2000-talet har det blivit svårt att leva utan el tack vare vårt internetberoende. Och beroende på var du bor är det svårt att leva utan bil. Lyckligtvis finns det en energilösning som kombinerar båda dessa beroenden: strömomvandlaren.
Homesteaders använder kraftomvandlare i sina bilar för att ladda små enheter (som mobiltelefoner, bärbara datorer och surfplattor) medan de kör ärenden. Det här är ett supereffektivt sätt att använda ett fordon. Bilar är ungefär som stora generatorer eftersom de laddar sitt batteri när de kör, så du kan dra nytta av detta genom att samtidigt använda batteriet som en strömkälla för dina små enheter.
Om du är en homesteader kommer du förmodligen inte att använda dina enheter så ofta eftersom du kommer att vara upptagen med att underhålla grödor eller djur, tömma komposteringstoaletten, laga mat, städa och andra uppgifter. Så den ödmjuka kraftomvandlaren kan vara det enda kraftsystemet utanför nätet som du någonsin kommer att behöva!
