Количество полученной альтернативной энергии зависят не только от источника, но и от характеристик и возможностей другого оборудования, составляющего единую систему альтернативного энергоснабжения. Если правильно подобрать все элементы системы, режимы их работы, то можно получить больше энергии, при меньших расходах и обеспечить надёжное энергоснабжение.

Для примера рассмотрим обычную систему с ветродвигателем или с солнечной батареей, которые требуют примерно одинаковой комплектации оборудования. Это сам источник энергии, зарядное устройство для аккумуляторов, которое также называют контроллером, сам аккумулятор или батарея из нескольких аккумуляторов. Чаще всего нужен также преобразователь постоянного напряжения в необходимое для работы большинства домашних электроприборов переменное напряжение, называемый инвертором.
Основными критериями выбора, как источника, так и остального оборудования систем альтернативной энергетики является выбор оборудования по его возможностям и/или выбор по нашим потребностям.
Выбор по возможностям оборудования означает, что у нас уже есть или имеем возможность приобрести по отдельности или вместе некоторый набор оборудования для получения альтернативной энергии или дополнительного альтернативного энергоснабжения. Выбор по возможностям оборудования накладывает множество ограничений по режимам работы, которые необходимо соблюдать, чтобы сохранить работоспособность используемого оборудования и получить максимальное количество энергии. В чём именно придётся ограничивать потребителя можно понять и на примере выбора оборудования по потребностям.
Выбор оборудования систем альтернативной энергетики по потребностям, это, прежде всего выбор по максимальной мощности всех источников энергии, которые могут быть одновременно включены в работу. Выбор оборудования по потребностям означает также, что электроэнергия всегда должна быть в необходимом количестве. Такое энергоснабжение можно обеспечить, если есть резервные надёжные источники энергии, например, бензиновые генераторы или лучше дизельные или газовые электростанции. Но, возможности даже дорогого оборудования не безграничны, поэтому в любом случае необходимо делать расчёт исходя из максимальной потребляемой мощности, а также среднесуточного или ежемесячного потребления электрической энергии. Чаще всего по результатам расчётов выбирают некоторое компромиссное решение с некоторыми ограничениями. Проведем несложный предварительный расчёт.
Например, вечером в доме могут одновременно работать несколько ламп освещения, телевизор или компьютер, стиральная машина с электрическим нагревом воды, холодильник и электрический чайник, кондиционер. Для расчёта максимальной потребляемой мощности суммируем мощности каждого из потребителей. Кроме того, необходимо учитывать, что при каждом автоматическом или ручном пуске электродвигателей холодильника, стиральной машины, насосов для поливки огорода и другой подобной техники ток потребления электродвигателя возрастает в 5-7 раз на время от 0,5с до 1с. Поэтому выбирать преобразователь нужно и по максимальной пиковой мощности потребления. В технических характеристиках инвертора часто указывается, какую пиковую мощность и на какое время он может выдержать. Инвертор должен обеспечить также и защиту от перегрузки и от короткого замыкания со стороны потребителя. Очень важно, чтобы инвертор имел сигнализацию о снижении заряда и отключался при разряде аккумулятора ниже определенного уровня. При глубоком разряде аккумуляторы быстро выйдут из строя.
Батареи аккумуляторов нужно выбирать по нескольким параметрам. Напряжение аккумуляторной батареи должно соответствовать входному напряжению преобразователя. Обычно напряжение аккумуляторов существенно меньше, чем выходное напряжение инвертора. Поэтому, здесь, как и у трансформатора, ток отдаваемый аккумулятором намного больше, чем ток отдаваемый инвертором. Ток, который должен отдавать аккумулятор при заданной потребляемой мощности зависит от соотношения напряжения на выходе инвертора и аккумулятора, а также от КПД инвертора и cos φ нагрузки инвертора. Например, если напряжение на выходе инвертора равно 220В, а на выходе аккумуляторов равно 24В, то ток от аккумулятора будет примерно в 10 раз больше, чем ток инвертора. Если исходить из потребностей, то мощность инвертора и другого оборудования нужно выбирать из расчёта максимальной потребляемой мощности не менее 10 кВт, соответственно и токи будут больше, но для наших расчётов возьмём за основу максимальную мощность 3 кВт. Если потребляемая от инвертора мощность потребителей равна 3 кВт, то при КПД инвертора равном 90% и cos φ = 0,9., ток от аккумулятора будет равен 156А.
Аккумулятор должен быть рассчитан на такой длительный ток разряда. Некоторые аккумуляторы специально рассчитаны на большой разрядный ток. Теоретически для работы аккумулятора при токе потребления 156 А (при мощности на выходе преобразователя 3 кВт) нам должно хватить ёмкости аккумуляторов 1560 А.ч. Реально при полной разрядке аккумулятора, да ещё и при разряде максимальным током, аккумулятор не проработает и десятой части положенного ему времени. Даже лучшие аккумуляторы, предназначенные для глубокого разряда, рекомендуется разряжать не больше, чем на 80%, тогда срок работы будет хоть и меньше максимального, но существенно больше. Поэтому, чтобы обеспечить запас энергии 30 кВт.ч., который взяли ранее за основу, необходимая ёмкость аккумуляторов общим напряжением 24 В., должна составлять не менее 2000 А.ч., при условии использования хороших аккумуляторов. Соответственно, если в батарее используются аккумуляторы на 12В, то для обеспечения запаса энергии 30 кВт.ч., необходимая общая ёмкость аккумуляторов должна составлять 4000 А.ч.
Если аккумуляторы заряжены полностью, то зная среднесуточный расход электрической энергии, можно легко посчитать, на сколько дней должно хватить электрической энергии. Полностью заряженная батарея из аккумуляторов глубокого разряда напряжением 12В и общей ёмкостью 4000 А.ч., при среднесуточном потреблении энергии 10 кВт, обеспечит запас электрической энергии на трое суток. При расчётах надо учитывать, что аккумулятор берёт на зарядку больше энергии, чем потом отдаёт потребителям. Каждый элемент энергосистемы имеет свой КПД, который снижает общий КПД. Чтобы найти общий КПД системы, нужно перемножить КПД каждого элемента. В нашем конкретном случае, КПД некоторых блоков изменяется в зависимости от режима работы.
Зарядное устройство для аккумуляторов (контроллер), должно обеспечить нормальный режим заряда аккумуляторов в широком диапазоне напряжения на входе зарядного устройства. Выходная мощность ветродвигателя или солнечных батарей может меняться в широких пределах. Любое зарядное устройство по своей сути является ограничителем выходной мощности источника энергии. Количество энергии полученной аккумулятором от источника, напрямую зависит от выбора зарядного устройства. Например, от одной и той же домашней розетки, в зависимости от используемого зарядного устройства, можно заряжать мощный электромобиль и небольшой сотовый телефон. Бесполезно увеличивать мощность источников энергии, если зарядное устройство и аккумуляторы не способны её принять. Поэтому зарядное устройство должно обеспечить такой режим заряда аккумуляторов, чтобы потери энергии были минимальными. В то же время, даже при сильном ветре и больших оборотах ветродвигателя, ток заряда аккумулятора не должен превышать максимально допустимый ток для аккумулятора, особенно в конце заряда.
Обычно при расчётах за основу берётся выходная мощность источника энергии, например ветродвигателя, или солнечных батарей. Чаще всего при расчётах необходимая мощность занижается, не учитываются реальные режимы работы всей системы. Недобросовестные продавцы или производители не всегда указывают, при каких режимах работы получены заявленные характеристики. Большая скорость ветра или очень яркое освещение бывает далеко не всегда. Точнее количество полученной альтернативной энергии можно выразить если указана месячная производительность всей системы альтернативного энергоснабжения. Но, такие цифры, как правило, не очень впечатляют потенциальных покупателей. Небольшая реальная производительность даже при хороших характеристиках каждого блока, получается из-за того, что это единая система, а не просто набор блоков. Если при определённых условиях один отдельно взятый блок способен работать в оптимальном режиме, то для другого блока этот режим совсем не оптимальный. Иногда в снижении производительности бывает и вина разработчиков. Разберём такие ситуации на конкретных примерах.
Предположим, что сильный ветер вращает ветродвигатель с большой скоростью и генератор способен выдавать максимальную мощность. Но, зарядное устройство может быть не рассчитано на такую мощность. Или зарядное устройство ограничивает зарядный ток максимально допустимым для конкретных аккумуляторов. При длительном сильном ветре аккумуляторная батарея уже заряжена и никакой зарядный ток на неё не идёт. Перезаряд для аккумулятора не менее вреден, чем глубокий разряд. Бывает, что в нужное время просто не хватает ёмкости аккумуляторов. Потребители не всегда правильно выбирают необходимую им систему энергоснабжения. Покупаем по возможностям, а получать энергию хотим по потребностям.
Системы альтернативного энергоснабжения, способные удовлетворить все энергетические потребности получаются слишком дорогими и сложными в эксплуатации. Поэтому несколько советов о том, как правильно использовать систему с небольшими энергетическими возможностями. Хорошо, когда есть запасной вариант, например, бензиновый или дизельный генератор, а ещё лучше централизованная система энергоснабжения. Если решили как можно полнее использовать имеющуюся систему альтернативного энергоснабжения, то необходимо соблюдать некоторые правила. Никогда не надо стремиться полностью разрядить аккумуляторы, чтобы взять как можно больше, аккумуляторы дорогие и выйдет себе дороже. Даже если долго дует ветер и аккумуляторы заряжены, то на всё жизнь энергию не запасёте. Самое время подключать насосы для поливки огорода, пилить дрова электропилой, стирать бельё в стиральной машине. Но, не надо забывать о предельно допустимой мощности инвертора, а также следить за состоянием заряда аккумуляторов и за сводками погоды.

PS. Чтобы правильно выбрать и использовать систему альтернативного энергоснабжения, нужно знать некоторые теоретические основы, принципы работы каждого устройства. Учитывать реальные режимы работы, как отдельных элементов, так и всей системы альтернативного энергоснабжения. Необходимо правильно использовать формулы и методы расчётов. Это довольно большой объём информации, который невозможно отразить в одной статье или даже книге. Поэтому постараюсь в сжатом виде и доступной форме изложения постепенно выкладывать на сайте самую необходимую информация по альтернативной энергетике.