Naše električno omrežje napaja izmenični tok z napetostjo 230 voltov. Vendar pa mnogi gospodinjski aparati delujejo interno na enosmerni tok in veliko nižje napetosti. To ustvarja izgube, zato mnogi strokovnjaki zdaj zagovarjajo drugo električno omrežje v hiši - enosmerno omrežje z nizko napetostjo.
Fotovoltaični sistemi, električna vozila in številni sodobni elektronski porabniki, kot so LED ali računalniki, delujejo z enosmernim tokom (na kratko DC). Običajno električno omrežje temelji na izmeničnem toku (na kratko AC). Pri pretvorbi iz izmeničnega v enosmerni tok in obratno se izgubi veliko energije. Zato se lahko splača predvsem operaterjem fotovoltaičnih sistemov razmisliti o drugem, vzporednem omrežju. Na ta način lahko uporabimo bistveno večji delež sončne energije.
Kakšna je razlika med izmeničnim in enosmernim tokom?
Na splošno velja, da je električni tok usmerjeno gibanje nosilcev električnega naboja.
- Enosmerni tok
Pri enosmernem toku se enaka količina nosilcev naboja premika le v eno smer. To pomeni, da sta smer in jakost toka trajno enaki.
- Izmenični tok
Kot že ime pove, se spreminja tudi smer trenutnih sprememb in znesek premika. Vendar tok potrebuje določen čas, preden lahko s polno močjo teče v drugo smer.
Hitra sprememba faze je izredno pomembna, zlasti iz varnostnih razlogov: električni udar z visoko enosmerno napetostjo povzroči vztrajno draženje centralnega živčnega sistema - električnega vodnika ne morete več spustiti, če dobite "bris".
Prednosti enosmernega omrežja v hiši
Gospodinjski aparati, kot so polnilci za mobilne telefone, računalniki, pametni televizorji, telefoni, radijski sprejemniki ali LED luči, delujejo interno z neposredno napetostjo. Pri vseh teh porabnikih je treba izmenični tok 230-voltnega gospodinjskega omrežja pretvoriti v enosmerni. Za to potrebujete napajalno enoto za pretvorbo. Tisti, ki v hiši integrirajo enosmerno omrežje, lahko brez teh napajalnikov in naprave priključijo neposredno na enosmerno napetost. To predvsem prihrani stroške, ker so preprečene izgube zaradi pretvorbe.
Dobro je vedeti: Vmesna vezja enosmerne napetosti se vedno pogosteje uporabljajo tudi v industriji. V avtomobilski industriji obstajajo celo pilotni projekti za oskrbo celotnih proizvodnih enot samo z enosmernim tokom.
Kako integrirate enosmerno omrežje?
Za enosmerno omrežje v hiši preprosto postavite drugo omrežje vzporedno z 230-voltnim omrežjem v stavbi. To se sliši bolj zapleteno kot je: izmenični in enosmerni tok morate razdeliti samo na enem mestu v hišnem omrežju s pretvornikom napetosti, nato pa lahko veliko tanjše črte usmerite skozi iste vodnike in stenske reže kot običajni daljnovodi - medtem pa obstajajo tudi 230-voltni kabli. Vtičnice, ki imajo tudi vtičnice USB za enosmerno napajanje. Prepričajte se, da ti nimajo integriranega transformatorja. Lahko pa svojo hišo razdelite na več segmentov: tiste, v katerih je vedno bolj potreben izmenični tok, in tiste, v katerih je to mogoče storiti brez. To je priporočljivo v spalnici, na primerker velja, da izmenična polja negativno vplivajo na spanje. Po potrebi lahko v hiši postavite tudi enosmerno omrežje skupaj z omrežnimi kabli - navsezadnje so digitalne končne naprave najpomembnejši porabniki enosmernega toka.
Vtičnice USB v enosmernem omrežju učinkoviteje uporabljajo sončno energijo.
Komu je vreden enosmerni vir energije?
Omrežje z enosmernim tokom je še posebej primerno za lastnike hiš z lastnim sončnim sistemom, električnim vozilom ali sistemom za shranjevanje električne energije. Ker vsi trije elementi delujejo z enosmerno napetostjo. Če so potrošniki povezani s sistemom nadzora, lahko s porabo učinkovito upravljamo interno. Če želite na primer napolniti svoj električni avtomobil, sistem samodejno zazna, od kod naj prihaja energija. Na primer, ko posije sonce, se avto napolni z energijo iz sončnih celic. Če je premalo, se preostala električna energija pridobi iz baterij sistema za shranjevanje električne energije. Sistem se dotakne javnega omrežja izmeničnega toka le, če so ta prazna. To se naredi brez izgub, tudi če so enosmerne napetosti nekoliko drugačne.Na voljo imate tudi možnost odstranitve skupnega pretvornika, ki pretvarja sončno energijo v izmenično napetost, iz takega sistema in s tem prihranite nadaljnje stroške.
Električni avtomobili se lahko napajajo z enosmernim tokom.
Uporaba sončne energije brez obvoza
Če imate na strehi fotovoltaično ploščo in želite z njo upravljati računalnik, morate upoštevati, da je treba enosmerni tok iz PV modula najprej pretvoriti v izmenični tok. V povprečju izgubite pet odstotkov. Napajalne enote računalnika in zaslona običajno delujejo v območju delne obremenitve z izkoristkom približno 60 odstotkov. V tem primeru lahko dejansko porabite le med 50 in 60 odstotki proizvedene električne energije. Če bi sončno energijo napajali neposredno v enosmerno napetostno omrežje, bi bil uporabni donos približno 95 odstotkov.
Slabosti enosmernega omrežja
- Če želite napajati različne obremenitve iz enosmernega omrežja, morate vedeti, da vsaka naprava ne zahteva enake nazivne napetosti. Na primer, prenosnik potrebuje 19,5 voltov, odzivnik 12 voltov in mobilni telefon 5 voltov - to otežuje iskanje optimalne napetosti in pomeni, da je pogosto mogoče prihraniti le del napajanja.
- Električni avtomobil potrebuje svojo linijo, ker je polnilni tok veliko večji od enosmernega toka pri digitalnih napravah.
- Enosmerni tok naj teče le v nizkonapetostnem območju, sicer je nevarnost električnih nesreč zelo velika. Ker ni fazne spremembe, pri višjih napetostih obstaja nevarnost, da po kontaktu ne morete izpustiti vodnika.
- Načeloma so mogoči visoki izkoristki z omrežjem enosmernega toka za nekatere naprave, vendar skupni prihranki običajno niso zelo visoki, saj največji porabniki električne energije, kot so običajna razsvetljava (brez LED), električni štedilniki, grelniki vode, hladilniki in zamrzovalniki, delujejo z izmenično napetostjo.
- LED sijalke v klasičnih velikostih navojev imajo vgrajen transformator - zato lahko te sodobne svetlobne vire uporabljate samo v povezavi z običajnimi lučmi izmeničnega toka v omrežju izmeničnega toka 230 voltov. Če želite LED luči priključiti na enosmerno omrežje, morate kupiti posebej zasnovane svetilke in reflektorje.
- Večina digitalnih končnih naprav na trgu je (še vedno) zasnovanih za izmenični tok in jih ni mogoče enostavno uporabiti v enosmernem omrežju z integriranim transformatorjem.
