De achterliggende installatie bij het bouwen van een windmolen zijn ongeveer de helft van de investeringskosten, de elektronica om een molen aan het net te koppelen kost bij een redelijk vermogen rond de 1500 euro. Een autonome installatie met accu's en een omvormer zal zeker ook rond dit bedrag uitkomen.
Bij het plannen van een windmolen installatie zal dit punt dus goed overwogen moeten worden omdat de kwaliteit van de achterliggende installatie voor een groot deel het rendement en de veiligheid bepalen.
Als men bijvoorbeeld slechte accu's gebruikt dan gaat er veel energie verloren omdat de accu weinig opslag capaciteit over heeft. Als er slechte net-koppel apparatuur gebruikt wordt, bijvoorbeeld elektronica die voor zonnepanelen is bedoeld. Dan zal een groot deel van het opgewekte vermogen naar de overbelasting beveiliging gestuurd worden omdat de elektronica zich niet goed met het net kan synchroniseren.
 Brand veiligheid speelt een rol omdat het bij harde wind om hoge stromen (ampères) kan gaan, bedrading en elektronica hebben het dan zwaar te verduren en oververhitting kan dan brand veroorzaken.
 Als de achterliggende installatie het begeeft dan zal de windmolen onbelast raken en op hol slaan. Het toerental van de wieken zal enorm oplopen en daardoor het mechanische gedeelte van de  molen erg zwaar belasten.

Een kleine greep uit netkoppel electronica zijn:

Bij een autonome installatie zijn drie componenten van belang, omvormer, laadregelaar en de accu's. Accu's en omvormers zijn in veel uitvoeringen te koop voor een algemene uitleg kun je beginnen op een wikipedia pagina of de pagina's die speciaal gewijd zijn aan dit onderwerp.
De laadregelaar voor de accu's is belangrijk omdat deze de conditie van de accu's bewaken, de regelaar zorgt ervoor dat er geen overbelading plaats vind en dat de accu's volgens een vaststaand principe (adaptive charching) opgeladen worden.

Systeem direct naar verbruikstoestel

directsysteemEen systeem dat direct aan een verbruikstoestel levert is in aanschaf het goedkoopst en technisch het eenvoudigst uitvoerbaar. Maar dit is praktisch gezien eigenlijk alleen toepasbaar voor de simpele directe aansturing van bijvoorbeeld (water)pompen en verwarmingselementen. Voor de verbruiksapparaten in een huishouden bijvoorbeeld is zo’n eenvoudig systeem te beperkt.

Autonoom systeem met accu's

Huishoudens die niet aan het lichtnet gekoppeld zijn hebben een autonoom systeem, de opslag van energie vindt meestal plaats met behulp van accu's. De capaciteit van de accu's moet dan afgestemd zijn op het verbruik en de verwachte opbrengst van de windmolen en andere energie leveranciers. Dit systeem is vergelijkbaar met een "net gekoppeld systeem met accu's" het enige verschil is dat er geen net-koppel elektronica is.

Net gekoppeld systeem met accu's

net koppeling met accu

Een windmolen die zijn stroom aan accu’s levert is voor de gebruiker stabieler. De stroom kan immers uit de accu’s afgenomen worden als het niet of onvoldoende waait om de windmolen aan te drijven. Maar accu’s zijn kostbaar en doorgaans onderhoudsgevoelig. Het meest efficiënte gebruik is om de verbruikstoestellen af te stemmen op de accu spanning, het nadeel hierbij is dat door de hogere stroomsterkte dikkere bekabeling noodzakelijk is.

Systeem zonder accu’s maar met directe lichtnet koppeling

In Nederland loop je maar een kleine kans op net storing. Bij de mogelijkheid van een systeem met lichtnet koppeling zijn accu’s niet nodig. Dus kun je jezelf afvragen of de extra investering voor het vermijden van het risico van gemiddeld een paar uur storing per jaar de aanschaf van accu’s gerechtvaardigd is. Net koppeling zonder opslag heeft belangrijke voordelen: minder componenten, meer rendement - omvorming van en naar accu’s is immers niet nodig - en misschien wel het belangrijkste, geringere investerings- en onderhoudskosten. Bij een net gekoppeld systeem is voorts minder dikke bedrading nodig omdat gewerkt wordt met de hogere lichtnet spanning (230 volt), en dus lagere stromen.

systeem directe net koppeling

Het rendement van een netgekoppeld systeem zonder opslag zal altijd iets hoger zijn (5-10%) dan bij een accu systeem waarbij gebruik gemaakt wordt van goede kwaliteit componenten. Als je van minder goede kwaliteit accu's of andere minder goede componenten gebruik maakt dan zal het verschil in rendement snel oplopen. Een windmolen draait het voordeligst met het hoogste rendement als windkracht en stroomafname in samenhang met elkaar zijn. Dat kan het beste als de stroomafname onafhankelijk naar vermogen in het lichtnet kan wegvloeien. De betere netkoppelelektronica (netinverters) maken gebruik van het zogenaamde maximum power point tracking (MPPT). Hierbij is de elektronica in staat om de wieken bij het meest efficiënte toerental te laten draaien bij een bepaalde windsnelheid. Wieken leveren namelijk hun maximale vermogen, gegeven een bepaalde windsnelheid, als de tipsnelheid van de wieken een bepaalde verhouding heeft tot deze windsnelheid, de zogenaamde snellopendheid (tip speed ratio). Als bijvoorbeeld een wiek een ideale snellopendheid heeft van 6 dan zullen de wieken het meeste vermogen leveren als het 5 meter per seconde waait en de tippen van de wieken een snelheid hebben van 30 meter per seconde.
Er bestaat een groot verschil tussen netinverters voor windenergie en zonne-energie, over het algemeen is de elektronica voor zonne-energie niet in staat om de snelle wisselingen van de windsnelheid met voldoende rendement om te zetten naar levering aan het net. Er is op dit moment een redelijk grote keuze op de markt van net koppelelektronica. Zij het dat er nog weing  consumentenonderzoek is gedaan naar dergelijke apparatuur. De bekendste leveranciers in Nederland zijn Mastervolt, DMI, SMA.

Met dank aan homepower.com voor de tekeningen

Een aantal interessante artikel over dit onderwerp zijn

Off or On Grid?
Choosing an Inverter
How Inverters Work
No Batteries Required

Joomla SEF URLs by Artio