napelem

Napelem

A napsugárzás fény energiát termel, amit a napelem, a napelemes rendszer segítségével elektromos energiává tudunk alakítani, ezt pedig háztartásokban, üzemekben, intézményekben hasznosítani. A napenergia korlátlanul rendelkezésre álló, megújuló energiaforrás, így a napenergia hasznosítása út a zöldebb jövő, a környezettudatosság felé. A cégünk elkötelezett a megújuló energiák iránt, és hisszük, hogy környezettudatos gondolkodással és fenntartható energiagazdálkodással megóvhatjuk Földünket a globális felmelegedéstől, ami így a következő nemzedékek számára is élhető marad.

A kimerülőben lévő energiaforrások, az energia árak növekedése, a globális felmelegedés és klímaváltozás mind egy tudatosabb, kevésbé pazarló szemlélet felé tereli az emberiséget.

A megújuló energiaforrások, úgymint a nap-, a szél-, a víz- és a geotermikus energia, újratermelődnek, tehát ezek hasznosításával nem merítjük ki a tartalékokat. A napenergia napelem, napkollektor vagy naperőmű segítségével hasznosítható.

Mi a napelem, hogyan működik?

A napelem, működése során a napsugárzást alakítja egyenárammá, majd azt a napelem rendszer másik része, az inverter váltóárammá. A napelemek által előállított energia a háztartások teljes áramellátását képes fedezni egy optimálisan megtervezett és kiépített rendszer esetén.

A napelem rendszer az alábbi elemekből épül fel: napelem panelek, inverter, tartószerkezet, kábelek és csatlakozók, valamint a rendszer típusától függően oda-vissza mérő óra vagy akkumulátor.

A hálózatra visszatápláló napelem rendszer a leggyakrabban alkalmazott technológia, amely elektromos hálózat meglétéhez kötött. A rendszer által megtermelt energia nem tárolható, az energiafelesleg az elektromos hálózatba kerül. Amikor a napelemek nem termelnek elég energiát, az elektromos hálózatról pótolja a rendszer a hiányt. A különbözetet éves szinten számolja el a szolgáltató a fogyasztóval, ennek mérésére szolgál az oda-vissza mérő óra. A hálózatra visszatápláló rendszer tehát nem teljesen szolgáltatófüggetlen.

A szigetszerű rendszer, a rendszer összetevőjét alkotó akkumulátor(ok) segítségével képes a megtermelt energia tárolására, későbbi felhasználására, így 100%-ban szolgáltatófüggetlen. Azonban ennek a rendszernek a kiépítése napjainkban még jóval költségesebb, mint a hálózatra visszatápláló rendszeré, így kevésbé elterjedt.

Milyen előnyei vannak a napelem rendszernek?

Helyesen megtervezett naperőműveinkkel az éves áramtermelés és áramfogyasztás megegyezik, így nem kell fizetni az elektromos áramért. Ezáltal teljesen függetlenítheti magát az áramszolgáltatótól és az emelkedő energiaáraktól.
A napsütés, mint energiaforrás mindenhol elérhető.
Környezetkímélő, működésük során nem bocsátanak ki szennyező anyagokat.

Egy napelem rendszer kiépítése magas beruházási költséggel jár, azonban a beüzemelést követő években 100%-ban megtérül. Egy átlagos rendszer megtérülési ideje általában 8-10 év, nagyobb rendszerek esetében 6 év.

A napelem rendszer kiépítése az alábbi előnyöket kínálja Önnek:

  • a jól méretezett és kiépített rendszer esetében a háztartás villanyszámlája 0 Ft, Önnek csak minimális, rendszerhasználati díjat kell fizetnie a szolgáltató részére
  • a megtérülési idő után ingyen energiát termel
  • növeli az ingatlan értékét
  • olyan területeken is termelhető vele elektromos áram, ahol nincs kiépített villamosenergia-hálózat

Napelem beépítés

A napelem beépítése szerint lehet fix vagy napkövető jellegű. A napkövető rendszerekkel a magyarországi éghajlati viszonyok mellett 30-40%-kal nagyobb teljesítmény érhető el.
A fixen beépített napelem megfelelő tájolás esetén (déli irány, Magyarországon 35 fokos dőlésszög) reggeltől estig tud áramot termelni tiszta idő esetén. Természetesen reggel és este már csak kisebb teljesítményre képes a napelem, mivel fix rögzítés esetén a napsugárzás kis beesési szögben kisebb áramerősséget tud megtermelni. Ahhoz, hogy egész nap az időjárás által megengedett maximális teljesítménnyel tudjuk gyűjteni a napenergiát, a nappal folyamán vízszintesen forgatni, függőlegesen mozgatni kell a napelemet úgy, hogy a napsugár beesési szöge a lehető legkisebb mértékben térjen el a merőlegestől. Ehhez plusz elektronikát és mechanikus elemeket kell felhasználnunk, és a telepítési hely megválasztására is nagyobb gondot kell fordítani, továbbá karbantartási költségekre is számítani kell. Ellenben a fix beépítésnél elegendő a (tervezéskor már jól tájolt) ház tetőszerkezetét felhasználnunk a napelemek tartójának.

Régi építésű, Kádár kocka házaknál figyelembe kell venni a helyi szabályozást a napelemek telepítésénél. Sok városban meg van határozva, hogy hogyan lehet felhelyezni a napelemeket az utcafrontra.  A tetőre például nem engedik fektetve felhelyezni a napelemet az utcafronton.

Napelem rendszer információk

Az emberiség jelenlegi, évi energiafogyasztását a Nap egy órányi energiakibocsátása teljes egészében fedezné.

Alapanyag szerint többféle napelemet különböztetünk meg:
Kristályos napelemek: a mono- és polikristályos technológiával készülő napelemek napjainkban a legelterjedtebb napelem-technológiának számítanak. A szilícium félvezetőn alapuló elemeket 1954-ben mutatták be.
Monokristályos szilícium napelemek: a szilíciumok drágák, de hatékonyak. A legkorszerűbb panelek hatásfoka 18%, laboratóriumi körülmények között 25% (az elméleti határ 33,7% az egy p-n átmenettel rendelkező napelemek esetében). Legnagyobb teljesítményét merőlegesen beeső napfénynél képes leadni, így gyakran használják ún. napkövető berendezések részeként.

Polikristályos szilícium napelemek: Némileg olcsóbbak, ám kevésbé hatékonyak. Hatásfokuk 15% körül van. A gyengébb (reggeli, esti, szórt) fényt is viszonylag jó hatásfokkal képes hasznosítani.
Gallium-arzenid vegyületen alapú napelemek: Bár eddig főleg műholdakon használták, és egyetlen rétegben alkalmazva nem gazdaságosak, de akár 8 db réteget (p-n átmenetet) is építhetnek egymásra. Így a hatásfok eléri a 46%-ot is koncentrált napfényben: ilyen már alkalmazásban volt 2014. november végén.
Amorf szilícium napelemek: olcsóbbak, de hatásfokuk csak 5-8%. Kevesebb szilícium kell a gyártáshoz, mint az egykristályos esetében, mert az aktív réteg csak 1 µm vastag.
Egyéb vegyület-félvezető alapú napelemek: A hatásfokuk kevesebb mint 15%. Példa: kadmium-tellurid, a réz-indium-diszelenid (CIS) és a réz-indium-gallium-szelenid napelemek. Előállításukhoz kevés félvezető alapanyag szükséges, mert az aktív réteg csak 1-2 µm vastag.
Szerves festék alapú napelemek: Elektrokémia elven működnek, a fényelnyelő anyag egy szerves festék. A hatásfoka csak 2-4%, azonban a gyártása rendkívül olcsóvá válhat a jövőben.
Szerves anyagokból (polimerekből) készült napelemek: olcsók, de hatásfokuk csak 2-5%

Az optimális besugárzásra beforgatott napelem-modul sem fog mindig teljesítményt szolgáltatni, mivel a besugárzás mértéke több okból is változhat, csökkenhet. Ennek oka lehet, hogy lemegy a Nap, a felhős idő vagy hó, különféle tárgyak (fa vagy más növényzet, építmények stb.) árnyékolása, légköri szennyeződés és a pára, vagy akár a napelem táblák felmelegedése is. Mivel az elektromos fogyasztókat folyamatosan szeretnénk üzemeltetni, viszont a napelem nem tud folyamatosan energiát biztosítani, valamilyen energiatároló puffert kell alkalmaznunk a rendszerben, amivel áthidalhatjuk az alacsonyabb napfény-intenzitású időszakokat. (puffer=átmeneti energiatároló). Az energia hasznosításának másik útja, amikor invertert alkalmazunk. Az inverter a napelem egyenáramát váltakozó árammá alakítja át, és visszatáplálja a hálózatba. A visszatáplálás természetesen csak a hálózat periódusával szinkronizálva lehetséges és az elektromos művek engedélye is szükséges hozzá.
A teljesítmény növelésének egyik módja sok apró lencse alkalmazása, amelyek a napfényt, a beesési szögtől függetlenül, a napelemekre fókuszáljuk. A lencsés használat további előnye, hogy magát a fotovillamos panelt az optikai fókuszálás miatt sokkal kisebbre lehet venni, így földi körülmények között is lehetőség nyílik kiváló hatásfokú, de egyébként drága, az űrtechnológiában alkalmazott fotovillamos egységek gazdaságos használatára. Forrás https://hu.wikipedia.org/

Napelem rendszer

A napelem egy olyan modul, mely a nap energiájából áramot tud előállítani. A napelem a fejlett szolárcella gyártási technológiájának és a magas szintű automatizált gyártásnak köszönhetően a legkiválóbb minőségben kerülnek forgalomba. Az intenzív kutatómunkák és a termelési eljárás folyamatos továbbfejlesztésének köszönhetően a napelemek rendkívüli minőségű színvonalat és figyelemre méltóan magas hatásfokot érnek el. 2021 novembertől elérhető lakossági, vissza nem térítendő napelem pályázat.

napelemA napelemek ár/teljesítmény tekintetében az ipar és a lakosság számára a legjobbat nyújtják.

A napelem cellák eloxált alumínium keretben helyezkednek el, edzett üveg burkolattal vannak ellátva, ezáltal biztosított a nagy ellenálló képességük a környezeti hatásokkal szemben, valamint a strukturális merevség és a könnyű szerelhetőség.

 

Az árnyékolás negatív hatása a napelem panelre

Ha egy napelem cella árnyékba kerül, akkor azon csak nagyon kicsi áram tud átfolyni. Mivel minden cellán ugyanakkora áram folyik keresztül, ezért ez, mint egy „dugulás” jelentősen visszafogja a teljes napelem teljesítményét. Hogy ez ne fordulhasson elő, árnyékhatás esetén a cella sorban lévő dióda kinyit, így az áram, rajta keresztül, ki tudja kerülni a „dugulást”. Természetesen ebben az esetben az egész cellasor (tehát mind a 20 cella) teljesítménye kiesik, vagyis a napelem már csak maximum a teljesítményének kétharmadát fogja tudni. Összességében azért ez még mindig jobb, mintha a „dugulás” a teljes napelem termelését visszafogná.

Ha az egyik napelem egy cellája árnyékba kerül, akkor a „dugulás” elkerülése végett a bypass dióda kinyit és így a napelem teljesítménye leesik nagyjából a kétharmadára. Az árnyékolás sajnos ennél jóval nagyobb gondot is okoz a több panelből álló napelemes rendszereknél. Mivel a napelemek a karácsonyfa izzókhoz hasonlóan sorba vannak kötve és a leggyengébb láncszem elve érvényesül. Ha az egyik panel teljesítménye csökken (például az árnyékolás hatására), akkor az összes többi, vele egy munkapontra kötött panel teljesítménye is csökkenni fog.

Mivel az árnyékolás egy általános, a gyakorlatban a legtöbb családi ház tető felületén előforduló probléma, ezért a napelem táblák teljesítményének növelése mellett ez az a másik fejlesztési irány, amit a bevezetőben is említettem és amit szeretnék most kicsit jobban körbejárni.

Az árnyékolás negatív hatásának mérséklésére kifejlesztett első megoldás a mikroinverter volt. Ez azonban drágasága és bonyolultsága miatt nem tudott elterjedni. A következő lépés, hogy a hagyományos egy munkapontos invertert felváltották a két munkapontos társaik, így már ketté lehetett bontani a napelemes mezőket. Tehát árnyék esetén csak az egyik munkaponton lévő napelemek teljesítménye csökkent.

 

Gyakran ismételt kérdések

Az alábbiakban ismertetjük a napelemes rendszereknél gyakran felmerülő kérdéseket.

Mi a napelem rendszer (naperőmű)?

A napelem rendszer olyan napelem modulokból áll, melyek rendszerbe vannak kötve és 230V normál szinuszos váltóáramot állítanak elő.

Milyen napelemes rendszerek léteznek?

Hálózatra visszatápláló napelemes rendszer
A hálózatra visszatápláló rendszer esetén az áramszolgáltató tárolja az Ön által megtermelt elektromos áramot, tehát nincs szükség külön akkumulátorra. A napelemek által megtermelt áramot egy inverter (áramátalakító berendezés) 220-240V-ra átkonvertálja, majd az ad-vesz mérő órán keresztül táplálja a rendszerbe. Ezáltal ingyen áramot termel, melyet szabadon felhasználhat. A megtermelt áram elsősorban helyben kerül felhasználásra. Amennyiben több áramot termel, mint amennyit fogyaszt, az áram bekerül az áramszolgáltató hálózatába. Ekkor a villanyóra visszafelé fog pörögni, és az áramszolgáltató jóváírja ezt az Ön számláján. Hogyan történik az elszámolás?

Sziget üzemű napelemes rendszer

A sziget üzemű napelemes rendszer működéséhez akkumulátorokra van szükség. A napelemek által megtermelt áram speciális akkumulátorokba kerül speciális töltésvezérlők segítségével egy későbbi időpontban való felhasználás céljából. Ezt a rendszert csak akkor érdemes megvalósítani, ha a közelben semmilyen elektromos hálózat nincs, vagy annak bevezetése túlságosan költséges lenne. Ennek a rendszernek azonban vannak hátrányai: külön töltésvezérlő szükséges a használatához, az akkumulátoros tárolás hatásfoka rossz, az akkumulátorokat kisebb élettartamuk miatt többször kell cserélni. Ezen felül az akkumulátorok rendszeres karbantartást igényelnek, ellentétben a hálózatra visszatápláló rendszerrel.

Miből tevődik össze a napelem rendszer?

Minden napelemes rendszer nélkülözhetetlen kellékei a napelem modulok, a hozzá való speciális kábelek, az áramátalakító berendezés (inverter), és végül az állványzat (rögzítések).

Mi a különbség a poli- és monokristályos napelem között?

A fejlett technológiának köszönhetően mindkét napelem típus ugyanolyan hatékonyságú és teljesítményű, kinézetben viszont eltérnek egymástól. A polikristályos napelemek jobban teljesítenek szórt napsugárzásnál, míg direkt napsugárzásnál, a monokristályos napelemek teljesítenek jobban, de ez alig érzékelhető különbség.

Kristályos napelemek: a mono- és polikristályos technológiával készülő napelemek napjainkban a legelterjedtebb napelem-technológiának számítanak. A szilícium félvezetőn alapuló elemeket 1954-ben mutatták be.

Monokristályos szilícium napelemek: a szilíciumot drágák, de hatékonyak. A legkorszerűbb panelek hatásfoka 18%, laboratóriumi körülmények között 25% (az elméleti határ 33,7% az egy p-n átmenettel rendelkező napelemek esetében). Legnagyobb teljesítményét merőlegesen beeső napfénynél képes leadni, így gyakran használják ún. napkövető berendezések részeként.[21]

Polikristályos szilícium napelemek: Némileg olcsóbbak, ám kevésbé hatékonyak. Hatásfokuk 15% körül van. A gyengébb (reggeli, esti, szórt) fényt is viszonylag jó hatásfokkal képes hasznosítani.

P-típusú: A vezető napelem technológia jelenleg a P-PERC. A P-típusú szilícium ostya elülső felületén felületi texturázás után bór-diffúziót adalékolnak a PN-csatlakozás kialakításához. A hátsó felületet alumínium iszappal zsugorítják, hogy az alumínium hátsó oldal magas és alacsony kereszteződését képezzék.

N-típusú: A jövő mainstream napelem technológia N-Topcon lesz. A P-típusú szilícium ostya elülső felületén felületi texturázás után foszfor-diffúziót adalékolnak a PN-csatlakozás kialakításához. A napelem mindkét oldalát ezüst pasztával vonják be. Jelenleg a fotovoltaikus ipar fő termékei a P-típusú cellák és modulok. A P-típusú cellák gyártási folyamata egyszerű és költsége alacsony. Az N-típusú napelem cellák és modulok viszont a jövő napelem trendje, mert stabilabbak, megbízhatóbbak és hatékonyabbak.

Mi az az inverter?

A napelem inverter egy olyan áramátalakító berendezés, amely a napelemek egyenáramából 230 V normál szinuszos váltakozó áramot állít elő.

Teljesítmény (külső) optimalizálók

Ezek kiküszöbölik a sorbakötöttségből eredő problémákat, azonban már a mikroinverterek hátrányai nélkül. Ezek az első generációs teljesítmény optimalizálók, például a hazánkban legelterjedtebb SolarEdge, Huawei vagy az Amerikában piacvezető Tigo. Sokkal népszerűbbé váltak, mint a mikroinverterek, mivel megbízhatóbbak és olcsóbbak náluk. Az első generációs teljesítmény optimalizálókkal ellátott rendszerekben a hagyományos napelem paneleket felokosítják egy külső optimalizálóval, amit általában a szerelők a napelemek tartószerkezetére szerelnek fel. Ezen rendszerek nagy előnye, hogy már nem stringenként kezeli a paneleket, hanem külön-külön, így a szennyeződéstől, vagy árnyékolástól eredő veszteségek már csak az adott paneleket sújtják. Ezzel meg is oldották a hagyományos napelem stringek árnyékolásának problémáját, de magán a napelemen belül nem értek el semmilyen pozitív hatást. Tehát hiába az optimalizáló, attól még árnyék esetén a napelem ugyanúgy egy hagyományos panelként viselkedik és az érintett cella hozama kiesik a teljes rendszer hozamából. Összegezve: Fontos megjegyeznem, hogy a külső optimalizálók csak arra jelentenek megoldást, hogy a panelek ne hassanak negatívan egymásra. Egy panelen belül nem okoznak semmilyen javulást. Ilyen optimalizálót főként inverter gyártók fejlesztenek és gyártanak, a legnagyobb nevek a Solaredge és a Huawei

Milyen napelemet érdemes választani?

Ez a telepítés helyén uralkodó éghajlati viszonyoktól függ, vagyis a telepítés helyén több-e a direkt vagy szórt napsugárzás. Magyarországot és Németországot egész évben több szórt napsugárzás éri, ellentétben Görögországgal vagy Spanyolországgal, ahol viszont több a direkt napsugárzás. Értelemszerűen Magyarországon a polikristályos napelemek célszerű telepíteni.

Mit kell figyelembe venni az épület tetejére tervezett rendszer esetében?
Mielőtt egy épület tetejére tervezné a napelem rendszert, előtte érdemes felmérni az adott tető terhelhetőségét, tájolását, méretét, dőlés szöget, a tető hasznos felületét (pl. kéményt levonva), illetve a nap sütésének irányát. A tető lehetőleg ne legyen árnyékolt és közvetlen napsütés érje a napelem modulokat.

Hova érdemes felszerelni a napelemeket?

Olyan helyre, ahol minimális a beárnyékolt terület és a napsugarak közvetlenül érhetik a napelemeket. Optimális teljesítményhez 35° szögben, déli tájolással ajánlott telepíteni. Minél délibb irányba mutat, annál hatásosabb a napelem.

Mennyit termelnek a napelemek?
A napelemek kilowattonként 1050 kWh/év termelnek ma Magyarországon, ez a hivatalos adat. Ez az érték valamennyi monokristályos és polikristályos napelemre vonatkozik márkától, gyártótól függetlenül!

Mi az a Wp?

A Wp (Watt Peak) a csúcsteljesítmény rövidítése. A napelem 1000W/m2 besugárzás mellett leadott legnagyobb teljesítménye.

Ki hozhat létre háztartási méretű kiserőművet?
A háztartási méretű kiserőműben az erőmű nagysága, és a csatlakozási módja van szabályozva, tehát ilyen termelői kapacitást nem csak háztartások, hanem társaságok is létrehozhatnak.

Milyen engedélyekhez kötöttek a napelemek telepítése?

Az 50 kVA alatti napelemes rendszer telepítéséhez nem kell építési engedély. Az 50 kVA-nél nagyobb teljesítményű napelemes rendszer telepítéséhez viszont engedélyt kell kérni az építésügyi hatóságtól, és a területileg illetékes áramszolgáltatót is értesíteni kell.

Mik a feltételei annak, hogy telepíteni lehessen egy háztartási méretű kiserőművet?
Meglévő csatlakozási pont szükséges, illetve a csatlakozási ponton rendelkezésre álló teljesítménynél nem nagyobb termelői kapacitás építhető be (kismegszakítók, vagy biztosítékok összegzett amperértéke [A] x 0,23 [kV] = rendelkezésre álló teljesítmény [KVA], pl.: 3×16 A x 0,23 kV = 11,04 kVA)

Hogyan történik az áramszolgáltatóval az elszámolás?

A szaldó elszámolás az Uniós szabályozással összhangban 2023. december 31-ig marad. Az áramszolgáltatóval lehetőség van éves elszámolásra. Az elszámolást a hálózatba betáplált és a hálózatból fogyasztott áram mennyisége és különbsége alapján végzik. Ha az elszámoláskor megállapítják, hogy a hálózatba betáplált áram mennyisége több a fogyasztásnál, akkor az áramszolgáltató megveszi a többlet áramot a törvényben előírt kötelező átvételi áron. Ha több áramot fogyasztott, mint amennyit termelt, akkor a fogyasztott áramot ki kell fizetni az áramszolgáltatónak a normál fogyasztói áron. Helyesen megtervezett naperőműveinkkel az éves áramtermelés és áramfogyasztás megegyezik, ezáltal teljesen függetlenítheti magát az áramszolgáltatótól és az emelkedő energiaáraktól.

 

Hozzászólások lezárva.