A hálózattól független szigetüzem betáplálási rendszerének kialakítása szignifikáns mértékben függ az objektum méreteitől, valamint annak környezetétől. Kiserőmű kialakítható megújuló, valamint fosszilis energiaforrásra támaszkodva, eltérő struktúrájú kábelhálózat kialakításával egyen-, illetve váltakozó feszültségű trönk alhálózatként.
Egyenfeszültségű kábelhálózat kialakítása esetén valamennyi forgómozgást végző gép esetén alkalmazni kell egy inverter egységet, mely elvégzi az AC/DC konverziót.
Napelemes megtáplálás esetén a transzformáció nem indokolt, kizárólagos esetben az egyenfeszültségű gerinc esetén kell végezni DC/DC átalakítást, hogy valamennyi egység azonos feszültség szinttel rendelkezzen. A tápvonal végén elhelyezkedő inverter a megtermelt DC feszültséget adaptálja a felhasználó által igényelt formára.
2-1. ábra Egyenfeszültségű sín alkalmazása
A fenti ábrán látható elrendezés a leggyakrabban alkalmazott technológiákat jeleníti meg.
A megtáplálni kívánt tömbház esetében a szélkerék, a vízerőmű, valamint a napelemes rendszerek megvalósítása redukált formában, de lehetséges a mérsékelt rendelkezésre álló felület miatt. Mint látható az épületen belül szükséges a DC gerinc vezeték kialakítása, valamint a fogyasztói igényeknek megfelelő áram nem előállítása. Tehát valamennyi lakásban a mellékelt ábrának megfelelően egy invertert kell elhelyezni mely ez említett átalakítást elvégzi, valamint a black-out alatt képes teljesebb képet adni a lakásban tartózkodó személyek fogyasztási igényeiről, illetőlegesen be is avatkozik túlfogyasztás esetén.
Váltakozó feszültségű kábel rendszer kialakítása során a már korábban telepített hálózatot felhasználhatjuk. Azonban valamennyi erre tápláló egységet szinkronizálni kell, hogy a megfelelő jelalak kialakulhasson a fogyasztói berendezések defektusa nélkül. A frekvencia minden körülmények között folyamatos szabályozás mellett ellenőrizni kell.
Ennek hiányában sem a megfelelő hatásfok, sem pedig a rendszer feszültségszintje, stabilitása nem tartható fenn.
2-2. ábra Váltakozó feszültségű gyűjtősín alkalmazása
A váltakozó feszültségű elrendezés financiálisan kedvezőbb megoldás, mint a DC eset a szükségtelen átalakítások miatt, a váltakozó feszültségű struktúra esetén további előnyök mutathatók ki, melyek abszolválása elengedhetetlen az alrendszer hatékonyságának növelése érdekében.
A belső hálózat kialakítás során elsődlegesen a rendszer gyakorlati megvalósíthatóságát helyeztem előtérbe. Ennek megfelelően a korábban vízionált elrendezések differenciáit megvizsgálva a következő megállapítások fektethetők le. Az egyenfeszültségű struktúra esetén megállapítható előnyök és hátrányok a következők:
- Egyszerűbb struktúra kialakítás - Nem jelentkezik kapacitív reaktancia
- Ebből következetesen nem lép fel meddőteljesítmény - Magasabb az átvihető teljesítmény mértéke
- Az egyenáramú kábelhálózaton megjelenő teljesítmény jobban szabályozható - A frekvencia változásának hiányában a vezetőben nem lép fel az ebből adódó
korlátozó örvényáram, vagyis Skin-hatás
- Ebből adódóan kisebb a veszteségi tényező, vagyis a kábel hossz növelhető a váltakozó áramú struktúrával szemben
- Nincs szükség szinkronizálásra a belső hálózaton, vagyis a fellépő villamos paraméterek felügyelete így a feszültségszintek prezenciájára korlátozódhat - Ebből következik, hogy a belső hálózat stabilitása független az
egyenfeszültségi kábelhálózat hosszától
- A frekvencia független állapot miatt kialakult zárlati villamos paraméterek alacsonyabbak, mint váltakozó feszültségű megtáplálás esetén
- A forgómozgást végző energiatermelő egységek által a rendszerbe juttatott időben váltakozó paraméterekkel jellemezhető villamos áram, az alkalmazott inverter rendszerek révén átalakított, majd a szállítás után ismételten transzformált váltakozó áram villamos összetevői nem befolyásolják a forrás és a felhasználó oldali rendszerek zárlati teljesítményét. Vagyis az inverter függetleníti a primer és szekunder oldalán megjelenő zárlati paramétereket.
A váltakozó áramú technológia kialakítása során a jelenleg rendelkezésre álló kábelhálózat alkalmazható, nincs szükség további trönk alkalmazására. A hálózat kialakítása így alacsonyabb bekerülési költségekkel jellemezhető, azontúl, hogy az inverter rendszerek mennyisége is csökkenthető, viszont számos negatív jellemzővel csökkenti a mikrogrid rendszer stabilitását:
- Folyamatos szinkronizálás fenntartása szigetüzem alatt a mikrogrid rendszerben
- Összetettebb kábelhálózati igény
- Alacsonyabb hatásfok, mely visszavezethető a Skin-hatás, valamint a meddőteljesítmény jelenlétére
- Alacsonyabb átvihető teljesítmény
- A hálózati frekvencia miatt kialakult kapacitív reaktancia
- Állandó szabályozást igényelnek a terhelt mikrogrid hálózatban termelő villamos gépek
- További felügyeleti eszközök beépítése szükséges, hogy a hálózat adott pontjairól információt nyerhessünk az aktuális állapottal kapcsolatban a megfelelő stabilitás fenntartása érdekében
- Ebből kifolyólag hosszabb időintervallumú nehezebb szabályozhatóság
- A hálózat valamely pontján kialakult frekvencia ingadozás, vagy megjelenő zavar a teljes hálózatra kiterjed, nincs leválasztás mely kaszkád hibák kialakulásához vezethet
- A kábel hossza befolyásolja a rendszer stabilitását, ebből származtatva a megfelelő teljesítmény rövid távolságon valósítható meg optimális hatásfok mellett
- A redukált energiatermelés és ezáltal a black-out esemény alatti villamosenergia termelés esetén további kábelhálózat kiépítése nem indokolt, mivel a rendszer csatlakoztatható a már meglévő KIF vezetékrendszerhez A tárgyalt rövid elméleti differenciák rámutatnak mind az egyenáramú mind pedig a váltakozó áramú gerinchálózat alkalmazhatóságára. A hálózati stabilitás fenntartása érdekében utóbbi rendszer kerül kidolgozásra, mivel gyakorlati megvalósítása ezen kialakításban racionalizálható, még abban az esetben is, ha az egyenfeszültségű rendszer kedvezőbb paraméterekkel bír. Financiális szempontból megközelítve a kialakíthatóság esetén is kedvezőbbnek hat a váltakozó áramú technológia, mint egyenáramú esetben, amellett, hogy gyakorlati megvalósítása esetén a meglévő rendszer módosítása csak kis mértékben szükséges. Jelen speciális felhasználás mellett elengedhetetlen a mikrogrid rendszer konstans állapotának fenntartása.