Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe

Napelemek

A Thermo-Ciklon Kft. vállalja

napelem rendszerek telepítésének lebonyolítását                     a csatlakozási engedélyeztetésétől, a hiteleztetésen és támogatási pályázatok elkészítésén keresztül az átadásig.

 

         A napenergia a legfontosabb energiaforrásunk.           Az egész világon létezik, kimeríthetetlen és ingyen van.

Napelem, napelem rendszerek

Napelem rendszerek olyan eszközök, amelyek a fénysugárzási energiát, elsősorban napenergiát, közvetlenül villamos energiává alakítják, melynek alapja, hogy a fény elnyelődésekor a szolár modul mozgásképes töltött részecskéket generál és egyenáramot termel. Ez az egyenáram azután tárolható akkumulátorokban és átalakítható a háztartások számára felhasználható 220 V-os váltóárammá is, közvetlenül felhasználható a fogyasztók számára és visszatáplálható az elektromos hálózatba és így értékesíthetővé válik. A napelem segítségével oldják meg már 1958 óta az űreszközök üzemeltetését. Mára a földi elektromos áram előállításra is alkalmazzák, pl. parkolójegy automatáknál, számológépekben, zajvédő falaknál és szabad tető felületeken stb.

A jövőben a napenergia fogja biztosítani az áramellátásunkat. Ezért fontos, hogy olyan napelemeket  telepítsünk melyek minél hosszabb élettartalmúak.

 

napelem-reteg.jpg

 A napelem tulajdonképpen kétféle félvezetőből áll. A Napból érkező fotonok, mint apró részecskék a napelem anyagába hatolva a töltéseket szétválasztják, és az anyagból kiütött elektronok elektromos áramként hasznosíthatók.A napelem anyaga kristályos szerkezetű, amely egyenletes belső térelrendezést mutat. Jellemzően szilícium alapanyagot használnak a gyártáshoz, amely bonyolult technológiai láncolatok folyamata végén válik használható végtermékké.

 

 

A napelemek fajtái

A kristályos napelemek jellemzően monokristályos vagy polikristályos napelemek. 

  

polikristalyos.jpg

 

 

Polikristályos                             

A polikristályos napelemeknél valamivel egyszerűbb így kissé olcsóbb előállítás technológia áll rendelkezésre. Hatásfokuk jellemzően megegyező az egykristályos napelemekével, bár felületük valamivel nagyobb az egyazon teljesítményre vetítve.

 

 

 

  

                         

monokristalyos.jpg

                                           

 

                                           Monokristályos

 

A monokristályos napelemek előállítási költsége magasabb, és hatásfokuk is kb. 9%-kal magasabb.,de ugyanazon teljesítményhez nagyobb területigényük van a polikristályos napelemekhez képest.

 

 

 

 

 

 

 

 

A napelem gyakorlati hasznosítása

A napenergia fotovoltaikus hasznosításának két alapvető típusa

Szigetüzemű napelem rendszer  

 

szigetuzemu-napelem-rendszer.jpg

 

Az olyan igények esetén, ahol van elektromos energia felhasználás, de nincs elektromos ellátó hálózat, úgynevezett „szigetüzemű” rendszereket használhatunk. Ilyenkor nem csak a termelés, hanem az energiatárolás is megoldandó feladat. Akkumulátorok használatával jelentős mennyiségű villamos energiát tárolhatunk a későbbi felhasználási időszakra. Csak speciális akkumulátorok alkalmasak a nagyobb napelemes rendszerek jellemzően sok ciklusból (feltöltés-kisütés) álló használatra. Az ilyen akkumulátorokat a gyártók tipikusan ilyen célra fejlesztették ki. Ezeket a rendszereket mindig a várható fogyasztási igény alapján kell kiválasztani. Amennyiben 230V-os berendezéseket is szeretnénk erről üzemeltetni, akkor megfelelő áramátalakítóról is gondoskodnunk kell. A hálózatfüggetlen rendszerek tipikus felhasználási területei a járművek (hajók, lakóautók, stb.) és az olyan létesítmények, amelyek nem rendelkeznek csatlakozással a nyilvános elektromos hálózat felé.

Áramtermelés szigetüzemű rendszerrel

A szigetüzemű napelem rendszerek önmagukban, önállóan működnek. A szigetüzemű rendszereknél csak annyi energiánk van, amennyit megtermeltünk magunknak, és meg kell oldani a napsütés nélküli idő áramellátását is.

Ez megoldható egyéb más áramtermelő technológiákkal is (pl. szélkerékkel kombinált rendszerek).

A legegyszerűbb egy megfelelően megválasztott akkumulátorban tárolni az energiát a későbbi felhasználásig.

Ott célszerű használni szigetüzemű napelem, ahol nagyon költséges vagy nem megoldható a villamos energia hálózatra való rácsatlakozás kiépítése, például tanyák, erdészházak, nehezen megközelíthető helyek esetében

Egyre jobban terjed az alkalmazása a napelemes közvilágítás kiépítésénél is, ahol a későbbi üzemeltetési költségeket is meg lehet spórolni.

A szigetüzemű napelem rendszerek fő részei:

  • napelemek
  • akkumulátortöltő elektronika
  • energiatároló: A napelemekkel termelt, fel nem használt áramot szolár-akkumulátorokban tároljuk.
  • szabályozó - illetve irányítórendszer
  • inverter (ha váltakozó feszültségű fogyasztókat használunk)

Az energiát a napelem termeli, ami az akkumulátortöltő elektronikán keresztül az akkumulátorokban tárolódik a későbbi felhasználásig. Amennyiben csak 12 vagy 24V egyenfeszültséggel működő fogyasztókat akarunk árammal ellátni, nincs szükség inverterre, ilyenkor egy jobb töltésvezérlő elektronika elirányítja a rendszerünket, védve a fogyasztókat, önmagát és az akkumulátorokat a káros terhelésektől, üzemállapotoktól.  
A  230V-os váltakozó feszültséget használó berendezéseink üzemeltetéséhez azonban szükséges az inverter.

 

A szigetüzemű napelem rendszer hátránya, hogy 30-50%-al drágább lehet egy hasonló teljesítményű hálózatra visszatápláló napelemes rendszernél. Ennek az az oka, hogy drágák az akkumulátorok, és olyan más többletköltségek is felmerülnek, amik hálózatra visszatápláló rendszereknél nincsenek.

Bár csábító a gondolat, hogy elegendő számú napelem beépítésével teljesen függetlenítsük magunkat a szolgáltatóktól, a gyakorlatban ez, az energiatárolás problémai miatt általában nem megvalósítható.

 

Hálózatra kapcsolt napelem rendszer 

halozatra-taplalo-napelem-rendszer.jpg

A napelemek által előállított villamos energia felhasználása történhet azonnal is, ha állandó fogyasztókat üzemeltetünk.
Amennyiben a fogyasztás időszaka nem esik egybe a nap-sütéses időszakkal, vagy kevesebb a felhasználási igény az előállított energiánál, akkor a közcélú hálózatra is vissza- termelhetjük az energiát. A csatlakozatás után a termelt elektromos energiát a közösségi hálózatra feltápláljuk, majd amikor fogyasztunk, visszavesszük. Azaz energiatárolási célra nem akkumulátokokat, hanem a nyilvános hálózatot használjuk fel.

Villamos energiatermelés hálózatra kapcsolt napelem rendszerrel

A hálózatra kapcsolt rendszer az előállított áramot vagy helyben felhasználja, vagy betáplálja a hálózatba, amelyért a szolgáltató átvételi díjat fizet. Amennyiben adott pillanatban a rendszerünk nem termel elegendő áramot, a hálózatból veszi fel a hiányzó mennyiséget. Az energia tárolására nincs szükség.

A napelem egyenáramot állít elő, amit a hálózatba való betápláláshoz váltóárammá kell alakítani. Az egyenáram váltóárammá alakítását a váltóirányító, vagy más néven inverter végzi. Az invertert ma már sokszor egybe építik a szolár modulokkal, az így létrejött berendezést váltóáram – szolár moduloknak nevezik. A fel nem használt áram betáplálása a hálózatba kedvezőbb megoldás, mintha a felesleges áramot akkumulátorba vezetnék, ugyanis akkor kb. 30 %-os teljesítménycsökkenéssel kellene számolni. A visszatáplált energia mennyiségét mérik és időszakonként elszámolnak vele. Napközben, amikor jellemzően nem vagyunk otthon, a napelem rendszer betáplál a hálózatba, este pedig mikor otthon vagyunk és a legtöbb energiát használjuk, de már nem süt a nap, egyszerűen elfogyasztjuk a napközben napelem rendszerünk által megtermelt áramot, amit addig úgymond a közüzemi hálózatban tároltunk. Elszámoláskor mi a különbözetet fizetjük, amennyivel többet fogyasztottunk az általunk termelt energiamennyiségnél. 


Egy hálózatra tápláló napelemes rendszer három fő részből áll:

  • napelem
  • inverter
  • termelés-fogyasztásmérő

 

A napelem a napfényből egyenáramot termel, a napelem fajtájától és számától függő feszültséggel.


Méretezés

Rendszerünk kialakításánál a fogyasztásunkból kell kiindulni. A napelem rendszer méretezéséhez át kell gondolni, hogy minden nap használjuk a rendszert, vagy csak hétvégén, télen vagy csak nyáron. Ha minden nap fogyasztjuk az energiát, akkor minden nap meg kell termelni azt, ha viszont csak hétvégén használjuk, akkor a hét többi napján termelt energiát tartalékolhatjuk. Vegyük számba, hogy milyen és mekkora teljesítményű fogyasztóink vannak, és hogy általában melyik napszakban és mennyi ideig használjuk őket. Ezek alapján a legnagyobb fogyasztási periódussal számolva megkapjuk Wh-ban, hogy mennyi energiára van szükségünk (pl. 100Wh). Vannak táblázatok, amelyek megadják, hogy adott helyen, adott évszakban, adott napelem típussal, adott tájolású, dőlésszögű és teljesítményű napelemmel mennyi energia termelhető egy nap.
Az akkumulátorok méretezéséhez határozzuk meg, hogy hány nap tartalékkal akarunk rendelkezni, ha esetleg ezt a mennyiséget szeretnénk több olyan napon is felhasználni, mikor nem süt a Nap. Meg kell szoroznunk a várhatóan fogyasztott energiamennyiséget a tartalékolási napok számával. Ennyi energiát szeretnénk fogyasztani, de ehhez többet kell betáplálnunk, mert sajnos többféle veszteséggel kell számolnunk. Az akkumulátoroknak akkor lesz hosszú az élettartama, ha nem merítik le őket teljesen. Ezt legtöbbször figyelembe veszik az elektronikák is és csak adott %-ig engedik lemerülni az akkukat. Az akkumulátortelepet ennek megfelelően túl kell méretezni. A fogyasztást Wh-ban kaptuk, az akkumulátorok kapacitását pedig megkaphatjuk úgy, hogy a telepet alkotó akkuk egyikének feszültségét összeszorozzuk az Ah-ban megadott kapacitásával. A kapott eredményt már csak össze kell szorozni a telepet alkotó akkumulátorok számával. Lett egy Wh-ás kapacitásunk, amit össze tudunk hasonlítani a fogyasztással

Az invertert az egy időpillanatban elképzelhető legnagyobb fogyasztásra kell méretezni. Ha minden olyan berendezés teljesítményét összeadjuk, amiket egyszerre működtethetünk, akkor megkapjuk az inverter minimális névleges teljesítményét.

Inverter

Az inverter alakítja át az egyenáramot 230V-os, 50Hz-es váltakozó feszültséggé.  A rendszer üzembe helyezésekor az áramszolgáltató új villanyórát szerel fel, amely képes mérni mind a bejövő, mind a kimenő energia mennyiségét, tehát a visszatermelt és a fogyasztott energiát. Az inverter a napelem generátor  „agya” és az egyenáram, hálózatnak megfelelő váltóárammá történő átalakításáról gondoskodik. Ez a legújabb generációs, magas komplexitású solar-inverter hozza létre a kapcsolatot az országos elektromos hálózattal. Mint ilyen egy sor kiemelkedően fontos feladatot lát el.

inverter.png

Az inverter olyan energia átalakító eszköz melynek rendszerbe állítása szükséges, hogy a napelem által termelt egyenáramot váltóárammá alakítsa át, és a vezetékes hálózattal való együttműködésre képes, így hasonló minőségű villamos áramot szolgáltat, mint a vezetékes ellátást biztosító villamos közszolgáltató. Az inverter hálózatra csatlakoztatásához a szolgáltató engedélye szükséges.

Hogyan táplál vissza a napelem rendszer a közüzemi hálózatra?

Egy hálózatra betápláló napelem rendszer teljesen automatikusan működik. Érdemes tudni, hogy amennyiben a hálózaton nincs áram, a belső áramtermelés is leáll, aminek biztonsági okai vannak. Hiszen ha valaki az elektromos rendszeren akar valamit szerelni, akkor lekapcsolja az adott hálózatrészt. Amennyiben a napelemes rendszer továbbra is áramot táplálna a rendszerbe, fenn állna az áramütés veszélye.
Lehetőség van azonban arra, hogy egy kapcsoló- és a rendszert vezérlő berendezés beépítésével, áramkimaradáskor is tovább üzemelhessen a rendszerünk, így növelve az energiaellátásunk biztonságát. A vezérlő áram kimaradáskor az áramszolgáltatók és a szabványok szerint elfogadható módon és biztonsággal leválasztja a rendszerünket a közüzemi hálózatról. Így nem veszélyeztetjük az azon esetleg dolgozókat.
Kellenek akkumulátorok, amik áthidalják a sötét órákat, mikor nincs napsütés. Akkumulátorból jóval kevesebb kell egy ilyen megoldásnál, mint egy a hálózattal együttműködni nem képes szigetüzemű rendszernél. Az akkumulátorok élettartama is sokkal hosszabb lesz, mivel folyton feltöltött állapotban vannak, ami a legjobb nekik. Csak az áram kimaradások alkalmával veszünk ki belőlük energiát, míg egy szigetüzemű napelem rendszernél minden nap.

 

A hálózatra csatlakozás feltételei, törvényes lehetőségei

2008-tól a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI törvény, valamint annak végrehajtásáról szóló 273/2007. (X.19.) Korm. rendelet alapján kisfeszültségű közcélú hálózatra csatlakozó fogyasztók (háztartások és vállalkozások is) 50 kVA-ig (45 kW) úgynevezett háztartási méretű kiserőművet létesíthetnek.
 
A háztartási méretű napelem kiserőmű

  1. a felhasználó saját kisfeszültségű hálózatához csatlakozik
  2. nem haladja meg a felhasználóként rendelkezésre álló teljesítményt
  3. max. 50 kVA névleges teljesítőképességű (egy átlagos lakás éves fogyasztásának megfelelő energiamennyiséget 2-3 kVA-es napelem rendszer megtermeli.)

A napelem rendszerrel termelt villamos energiát a szolgáltató (ÉMÁSZ, E-ON, ELMÜ, EDF-DÉMÁSZ) köteles átvenni.    A meglévő mérőberendezés kétirányú mérőre való cseréje 3x16A csatlakozási teljesítményig az áramszolgáltató kötelezettsége.

Elszámolás az áramszolgáltatóval

A jogszabály szerint elszámolási időszakonként a leolvasott termelt és fogyasztott energiamennyiségből egyszerű egyenlegszámítással meghatározzák a fogyasztást, vagy a többlettermelést. Az egyenleg elszámolás alapján adódott fogyasztott energia mennyiséget kell csak kifizetni, illetve a többlettermelést 85%-os fogyasztói áron fizetik ki nekünk. A jogszabály havi, negyedéves, vagy éves elszámolási időszakot tesz lehetővé, melyek közül a fogyasztó választhat. Érdemes az egy éves időszakot választani.

A napenergia/ napelem hasznosításának előnyei

  • a háztartás vagy üzem energiaköltségeinek csökkentése
  • a fosszilis energiahordozókkal, ill. hasadóanyagokkal ellentétben korlátlanul rendelkezésre áll
  • nem keletkezik finom por, mint pl. korom, üvegházhatású gázok, mint pl. CO2
  • költségmegtakarítás, annak figyelembevételével, hogy a központilag élőállított energia elosztási költsége nagyságrendileg azonos az előállítás költségével
  • nincs meg a veszélye az áramtermelők esetleges kartell-megállapodásának, ami a piaci árképzést a felhasználók számára kedvezőtlenül befolyásolhatja
  • a krízishelyzetek és nemzetközi konfliktusok miatti függőség csökken

 

banner.jpg