在家建立太陽能與風力發電，以達到自給自足並能忍受偶爾電力不足的目標，是一個需要仔細規劃的項目。以下是一個詳細的規劃指南：

### **第一階段：前期評估與準備**

1. **用電需求評估：**
* **計算家庭平均用電量：** 查閱您過去一年的電費單，計算出每月及每年的平均用電度數（kWh）。台灣家庭平均月用電量約346度，夏季（6-9月）會增加至428度。這將是您規劃發電容量的基礎。
* **辨識高耗能電器：** 了解家中哪些電器耗電量最大，以便在電力不足時優先停用或限制使用。
* **設定容忍度：** 您提到可以忍受偶爾電力不足，這意味著可以考慮略低於最高用電量的發電容量，並搭配儲能系統來應對短暫的電力缺口。

2. **場地條件評估：**
* **太陽能：**
* **屋頂狀況：** 評估屋頂面積、結構是否能支撐太陽能板重量、是否有西曬或遮蔽物（如水塔、樹木、周遭高樓）導致陰影。最佳的設置方向是面向南方，傾斜角度約20-30度。
* **合法建物：** 確認建物有合法使用執照，這是申請相關補助和併網的必要條件。
* **風力：**
* **風資源評估：** 了解當地風速、風向的穩定性。一般而言，平均風速每秒5公尺以上的地方較適合安裝小型風力發電機。可詢問當地居民或觀察植物生長情況來判斷。
* **避開障礙物：** 選擇開闊區域，避免受建築物、樹木等遮擋產生擾流，影響發電效率。
* **噪音考量：** 小型風力發電機可能產生噪音，建議設置位置至少離房屋約300公尺，以降低噪音干擾。
* **法規限制：** 確認當地是否有對風力發電機高度或設置位置的法規限制。

3. **預算規劃：**
* 太陽能和風力發電系統的初期建置成本較高，需要預留足夠的資金。3kW太陽能發電系統的安裝費用約為30萬元。
* 考慮政府補助：台灣各縣市對於再生能源設備安裝有不同的補助計畫，可以查詢各縣市能源局或相關網站。例如，部分縣市對設置總容量10峰瓩以下的太陽光電系統，每瓩補助新台幣1.5萬元。

### **第二階段：系統設計與設備選擇**

1. **混合系統設計：**
* 由於太陽能受日照影響，風力受風速影響，兩者具有互補性。建議採用太陽能與風力混合系統，並搭配儲能系統，以達到電力供應的穩定性。
* **離網型系統（Off-grid）**：此為您自給自足的目標，完全不依賴台電電網。需要較大的儲能容量。
* **併網型系統（Grid-tied with battery backup）**：如果希望保有與電網連接的彈性，可以在自發自用不足時從台電取電，或將多餘電力賣給台電，並在停電時切換到備用電源。這種方式的成本和維護費用相對較高，但穩定性更高。考慮您的「忍受偶爾電力不足」需求，離網型是可行的方向，但仍建議預留與電網連接的選項，以備不時之需。

2. **太陽能系統組件：**
* **太陽能板（Solar Panels）：** 依據用電需求和屋頂面積選擇合適的瓦數和數量。發電量計算公式：發電量（kWh）= 太陽能板功率（kW）x 日照時數（h）x 系統效率。台灣年平均日照時數約3-4小時。
* **逆變器（Inverter）：** 將太陽能板產生的直流電（DC）轉換為家用電器使用的交流電（AC）。
* **支架系統（Mounting System）：** 確保太陽能板穩固安裝。
* **線材與保護裝置：** 確保電力傳輸安全高效。

3. **風力發電系統組件：**
* **小型風力發電機（Small Wind Turbine）：** 選擇適合住家使用的垂直軸或水平軸風力機，依據當地風速選擇額定功率。小型風力機的切入風速通常約為每秒3米。
* **充電控制器（Charge Controller）：** 穩壓並保護電池。
* **逆變器（Inverter）：** 將風力發電機產生的直流電轉換為交流電。
* **塔架（Tower）：** 確保風力發電機達到足夠的高度，以捕捉更強更穩定的風。

4. **儲能系統（Battery Storage）：**
* **電池類型：** 鋰電池（如磷酸鐵鋰電池）是目前主流選擇，壽命長、效率高，但成本較高。鉛酸電池價格較低，但壽命較短。
* **容量選擇：** 依據您希望離網供電多久，以及家庭的用電需求來決定電池容量（kWh）。一般家用儲能系統約在5-15kW之間。深度放電值（DoD）高的儲能系統通常較安全且實用。
* **電池管理系統（BMS）：** 監控電池狀態，確保安全。

5. **能源管理系統（Energy Management System, EMS）：**
* 可監控太陽能、風力發電量、電池儲電量、家庭用電量，並智慧調配電力使用，優化自給自足的效益，例如在電費較高的時段自動使用儲能電力。

### **第三階段：申請與施工**

1. **尋找專業廠商：**
* 選擇具有豐富經驗、良好口碑的再生能源系統廠商，協助您進行場地評估、系統設計、設備採購、申請許可和安裝施工。

2. **法規申請：**
* **太陽能：**
* **場址評估：** 由廠商評估是否符合法規，例如無加蓋鐵皮、無漏水、無改建計畫等。
* **能源局申請：** 依據《再生能源發展條例》，裝置容量達一定規模者可能需要向經濟部能源局申請。
* **建築法規：** 太陽能板增設於屋頂高度4.5公尺以下，通常免申請雜項執照。
* **結構技師簽證：** 確保太陽光電系統結構安全。
* **公寓大廈：** 若為集合式住宅，需經區權會同意（2/3出席，3/4同意，且屋頂住戶皆同意）。
* **風力：**
* 目前台灣對於小型家用風力發電機的法規較不明確，建議諮詢專業廠商或相關主管機關（如經濟部能源局、工研院風力發電單一服務窗口）。通常需要符合併聯審查和初步協商的相關文件。

3. **安裝施工：**
* 由專業施工團隊進行安裝，確保設備正確、安全地連接。
* 注意施工安全，尤其是高空作業和電氣連接。

4. **系統啟動與測試：**
* 安裝完成後，進行系統啟動與測試，確認各組件正常運作，發電效率符合預期。

### **第四階段：運營與維護**

1. **日常監測：**
* 透過能源管理系統或相關APP，監測發電量、儲電量和用電量，了解系統運作狀況。

2. **定期清潔與維護：**
* **太陽能板：** 約每1-2個月清潔一次，清除灰塵、污垢和樹葉，避免影響發電效率。
* **風力發電機：** 定期檢查葉片、塔架和各部件是否損壞或鬆動，並進行必要的潤滑。
* **電池：** 依據電池類型，定期檢查電壓、液位（若為鉛酸電池）等。
* **逆變器等設備：** 確保通風良好，定期檢查線路和連接點。

3. **電力不足應對：**
* 當電力不足時，能源管理系統會發出警報。
* 您可以手動關閉部分非必要電器，或調整高耗能電器的使用時間，以確保核心設備的運作。
* 考慮預備小型發電機作為最後的備用電力來源。

### **考量因素與挑戰**

* **初期投資高：** 太陽能和風力混合儲能系統的初期建置成本不菲，回收期可能較長。
* **天氣不確定性：** 太陽能受日照影響，風力受風速影響，發電量會隨天氣和季節變化。這也是需要儲能系統和您願意忍受偶爾電力不足的原因。
* **空間需求：** 太陽能板需要足夠的屋頂面積，風力發電機則需要開闊的空間和足夠的高度。
* **噪音與景觀：** 風力發電機可能產生噪音，且外觀可能對周邊景觀造成影響，需要與鄰里溝通。
* **技術複雜性：** 系統的設計、安裝和維護需要專業知識，建議尋求專業廠商協助。
* **法規不斷更新：** 台灣的再生能源相關法規和補助政策會持續調整，應隨時關注最新資訊。

透過以上詳細規劃，您可以逐步在家建立起自給自足的太陽能與風力發電系統，並在偶爾電力不足的情況下仍能維持基本運作。