Generaatorid

Bensiini- või diiselgeneraatorit kasutatakse enamasti energiasüsteemide varutoitena, kuna mõistlik ei ole päikese- ja tuuleenergiasüsteeme projekteerida selliselt, et tuulik ja/või paneelid igal juhul katavad kogu energiavajaduse. Võrguühendusega süsteemides kasutatakse varutoitegeneraatoreid seal, kus elektri  puudumine võib põhjustada suuri kahjustusi (nt haiglad) või kus võrguelekter on „vahelduva iseloomuga“. 

Generaator tuleb üldjuhul appi kolmel põhjusel:

1.  Kui on olnud pikalt pilvine ja/ või tuulevaikne ning akupanga energia on ära kasutatud. 
2. Kui vajaminev võimsus on suurem kui akupank või sellega ühendatud inverter suudab väljastada. 
3. Võrgukatkestuse korral.
   

Generaatorite valik on väga lai, alates väiksema võimsusega (300 - 400 W) lihtsatest ja odavatest (200 €) bensiinigeneraatoritest lõpetades võimsate mitmetuhande kilovatiste statsionaarsete diiselgeneraatoritega.

Sisepõlemismootoriga generaatorid jagunevad suures plaanis kasutatava kütuse järgi bensiini- või diiselgeneraatoriteks. Diiselgeneraatorid on sama võimsuse korral kallimad, kuid tarvitavad vähem ja odavamat kütet (neis võib kasutada erimärgistatud kütteõli).

Samuti jaotatakse generaatorid töötamisel tekkiva müra tugevuse järgi nii-öelda tavalisteks ja vaikseteks. Erinevatel tootjatel lisanduvad sinna veel epiteedid super vaikne, ultra vaikne. Siin ei tasu neid kõlavaid nimetusi väga uskuda. Vahel võib mõni tavaline generaator olla oluliselt vaiksem aparaadist tiitliga "super vaikne". Tuleks vaadata tehnilistest andmetest kui tugev siis ikkagi on töötamisel tekkiv müra. Odavate avatud raamiga generaatorite müra jääb vahemikku 72 - 77 dB, samas vaiksed generaatorid tekitavad müra vahemikus 51 - 54 dB.

Milline on müra?

•                Sosin 1 m kauguselt on 20 dBA

•                Praktiliselt vaikne ruum - 40 dBA

•                Keskmise valjusega jutuajamine - 60 dBA

•                Inimesi täis ruum ja enamik tootmistsehhe - 75 dBA

•                Sõiduauto 15 meetri kauguselt - 75 dBA

•                Tiheda liiklusega tänav - 80 - 90 dBA

Optimaalne müra 10 - 20 dBA esineb vaikse ilmaga vabas looduses. Kontoris on vastuvõetav müra 50 - 55 dBA, mis ei sega tööd. Üle 60 dBA müra hakkab segama keskendumist. Seda teeb eriti katkendlik ja impulssmüra, näiteks telefonihelin, teiste inimeste jutt, sissekostev tänavamüra. 70 dBA segab telefoniga kõnelemist, 80 dBA inimeste omavahelist suhtlemist.

Generaatori müra sõltub ka sellest kui suurte pööretega see töötab. Odavamad kompaktsemad generaatorid töötavad enamasti pöörlemiskiirusega 3000 p/min, seevastu pikema tööeaga vesijahutusega diiselgeneraatorid töötavad 1500 p/min. Loomulikult teeb suuremaid pöördeid kasutav generaator ka rohkem müra.

Odavamatel generaatoritel hoitakse voolu- ja pingeparameetreid paigas mehaaniliselt kontrollides mootori pöörlemiskiirust. Tarbitava koormuse järsule muutusele ei reageeri selline süsteem piisavalt kiiresti ja seetõttu hakkab pinge kõikuma, mis võib omakorda rikkuda või segada tundlikuma elektroonikaaparatuuri tööd. Kallimad, nn digitaalse pingekontrolliga generaatorid on sellest puudusest vabad.

Generaatorid väljastavad tavaliselt võrguparameetritega kas ühefaasilist 50 Hz 230 VAC või 3-faasilist 400 VAC voolu. Tuleb arvestada sellega, et kui kogu ülejäänud süsteem on ühefaasiline ja generaator on 3-faasiline, siis sellisest generaatorist saame kasutada ainult ühe faasi ning kasutatav võimsus on väiksem nimivõimsusest (kui palju väiksem, sõltub generaatori tüübist).  Sünkroongeneraatoritel jääb ühe faasi võimsuseks 35 - 40% nimivõimsusest, asünkroongeneraatoritel on see 70 - 80% nimivõimsusest. Kui  on ikkagi vajadus kasutada 3-faasilist generaatorit (suuremate seadmete puhul on see möödapääsmatu), siis tuleks seda arvestada kogu elektrisüsteemi projekteerimise käigus ja ühefaasilise elektrisüsteemi ja kolmefaasilise generaatori puhul valida asünkroongeneraatoriga mudel.

Kui 3-faasilise energia tarbimine on pideva iseloomuga, on võimalik kogu elektrisüsteem ehitada 3-faasiline. 

Võimsamad, alates 4 - 6 kW generaatorid on üldjuhul varustatud elektristarteriga, mis teeb nende kasutamise lihtsamaks ja mugavamaks.

Täisautomaatses režiimis töötava koduelektrijaama koostamiseks tuleks valida generaator,  millel on või millele saab lisada automaatkäivituse.

Akupangaga koduelektrijaamas lülitatakse generaatori käivitamisel 220/380 V tarbijad inverteritoitelt otse generaatoritoitele ja samal ajal hakkab generaator laadima akupanka. Selleks on vajalik inverter/laadija või eraldi akulaadija. On küll generaatoreid, mis väljastavad akude laadimiseks 12/24 V pinget, kuid üldjuhul jääb sellise sissehitatud laadija võimsusest akupanga laadimiseks väheks.

Hüdrogeneraator

Hüdrogeneraator ehk väike kodune hüdroelektrijaam nõuab kõigepealt piisava koguse voolava vee olemasolu. Vajalikud veekogused (liitrit/tunnis, m³/tunnis) on antud seadmete tehnilistes parameetrites. Enamusel juhtudel tuleb hüdrogeneraatori paigaldamiseks ehitada tamm, mis nõuab keskkonnametiga kooskõlastamist, vee erikasutusluba jne.

On olemas ka hüdrogeneraatoreid, mida saab paigaldada ilma tammita, kuid need eeldavad piisavat suurt vee voolukiirust, mida Eestimaa jõed pakkuda ei suuda.

Termoelektriline generaator

Suhteliselt vähe tuntud võimalus koduelektrijaamas elektri saamiseks on termoelektriline generaator (Thermoelectric Generator) TEG. Elektri saamiseks kasutatakse Peltier´i  elementi, mis ühte poolt kuumutades ja teist külge jahutades toodab elektrienergiat.

Tunduvalt rohkem teatakse ja kasutatakse Peltier´i  elemendi pöördprotsessi, kus elementi juhitakse vool ja selle üks külg hakkab selle toimel jahtuma ning teine kuumenema. Sedasi töötavad enamus autokülmikuid.

TEG -i kasutamist piirab nende installeerimise keerukus. Arvestatava võimsuse tootmiseks vajatakse suurt temperatuuride vahet - kuum pool 280 - 320 °C ja külm pool 30 °C, samas ei tohi kuuma poole temperatuur ületada 400 °C, mis rikuks pooljuhi. Just kõrgel temperatuuril soojuskandjad teevad TEG-i kasutamise koduelektrijaamas problemaatiliseks.

On siiski mitmeid väikeettevõtteid, kes toodavad seeriaviisiliselt erinevaid TEG-e. Väiksemad on mõeldud matkajatele  ja võimaldavad priimusele asetades saada mõnekümnevatist võimsust, millega siis laadida mobiili, GPS vms akusid. Suuremate püsipaigaldusega seadmete võimsused on ca 500 W, millest saab koostada endale vajaliku võimsusega seadme. Lihtsamad kinnituvad kaminasüdamikule ja vajavad jahutuseks veeringlust, keerukamad ja võimsamad ehitatakse keskküttekatelde juurde ja soojuskandjaks on 300 °C kuumutatud termoõli ning jahutuseks kasutatakse radiaatoritest tagasitulevat vett. TEG-i kasutegur on elektri tootmisel 20% suurusjärgus. Kilovatise TEG-i puhul tuleb katlast võtta 5 kW jagu soojust, millest 1 kW muundub elektriks ja 4 kW viiakse jahutusveega minema. Keskküttesüsteemide korral saab seda kasutada akupaagi küttes.

Õige laadimispinge tagamiseks kasutatakse TEG-i ja akupanga vahel samasuguseid kontrollereid nagu päikesepaneelide puhul. TEG-i kasutamist võiks kaaluda juhul kui tegemist on aastaringseks elamiseks mõeldud elamuga, kus tuule osakaal on väike. TEG-i elementide hinnad on suurusjärgus 7 - 10 €/W. Süsteemi hind on 15 - 30 €/W.