Ismertető

A napelem egy olyan eszköz, amely a nap sugárzását elektromos árammá alakítja át a fényelektromos jelenség segítségével.

Napelem teljesítménye függ:

• - napelem típusától
• - napelem méretétől
• - napsugárzás intenzitásától
• - sugárzott fény hullámhosszától
• - a napelem és a napsugarak által bezárt szögtől

A megújuló energiaforrások közül a legstabilabb és ingyenes energiaforrás. Szép napsütéses időben átlagosan 1000 W/m2 energia lesz hasznos.



A napsugárzást általában a MJ/ m2 formában szokták megadni meteorológusok, de egy egyszerű számítással át lehet számolni W/ m2-be az alábbi módon: 1 kWh/m2/nap = 3,6 MJ/m2/nap

Típusai:

1. Amorf napelem
Ez a legelterjedtebb típus, mert olcsó az előállítási költsége. A hatásfoka 4-6% között van, ami alulmarad a többihez képest. Mivel kicsi a hatásfoka ezért jóval nagyobb felületet igényel az elhelyezése. Az amorf napelem a szórt fényt jobban hasznosítja, mint a közvetlen napfényt. Az élettartamuk csak 10 év körül van.



2. Monokristályos napelem
Ez a napelem a ma létező legjobb hatásfokkal bíró napelem, aminek hatásfoka 15-17% között van. A monokristályos napelem a közvetlen napfényt hasznosítja jobban, de a szórt napfényben már kevésbé tudja hasznosítani. Élettartama 30 év körül van.



3. Polikristályos napelem
Ennek a hatásfoka is már megközelíti a monokristályos napelemét, aminek hatásfoka 10-13% között van. Élettartama 25 év körül van.




A napelem hőfokfüggése

A napelemek hőfokfüggése jelentős, így normális jelenség, hogy télen a rövid nappalok során, ha hideg van, de erősen süt a nap, többet termelnek, mint augusztusban.


A napelem elhelyezése égtáj és dőlési szög alapján

A napelemeket nem mindegy, hogy milyen tájolás és dőlésszög szerint helyezzük el. Egy rosszul megválasztott beállítás miatt csökken a villamos energia előállításának mennyiség. Magyarországon déli tájolás és 40°-os dőlési szöget szokás megadni. Az alábbi ábrán a napsugárzás-jövedelem csökkenése az elnyelő felület dőlésszöge és tájolása függvényében. A napelem táblákat úgy is helyezhetjük el, hogy egy napkövető rendszert építünk, ami követi a Nap mozgását és így jóval optimálisabb teljesítményt érhetünk. Ennek a napkövetős rendszernek a hátránya, hogy bonyolult automatizálási rendszer szükséges és megnöveli a napelem rendszer költségét.


Napelem rendszerek

Napelemes energiarendszerek esetében beszélhetünk úgynevezett szigetüzemről, és esetlegesen hálózati visszatáplálásról, valamint ezek kombinációjáról.



Szigetelt üzemű:
Szigetüzemről akkor beszélünk, ha a villamos energiát napelem modulokkal termeljük, és az energiát akkumulátorokban tároljuk. (Természetesen itt értendő a két elem közé bekötött töltő berendezés is). A fogyasztókat ennek segítségével elláthatjuk akár 12V, vagy 24 V egyenfeszültséggel. Amennyiben szükség van rá inverter segítségével akár ~230V feszültségű fogyasztókat is üzemeltethetünk. Jellemző megoldási módja a szigetüzemnek (például tanyák) villamosítása, melyek messze esnek a közcélú villamos energia hálózattól. Itt azonban fontos mérlegelni, hogy melyik rendszert érdemesebb telepíteni. A napelemes rendszert, vagy a közcélú hálózatot. Ezért összehasonlítandó a napelemes és a közcélú létesítési mód beruházási, illetve fenntartási költségei.



Hálózati visszatáplálás:
Hálózati visszatáplálásról akkor beszélünk, ha a napelemek által szolgáltatott feszültséget közvetlenül váltakozó feszültséggé alakítjuk át, így látjuk el a fogyasztókat. Amikor viszont nincs fogyasztás, akkor az arra alkalmas inverter segítségével a hálózatra táplálunk rá. Amennyiben a napelemek nem termelnek villamos energiát, természetesen azt a hálózatról vételezünk. A hálózati visszatáplálás jellemző formája az olyan családi házak, amelyek rendelkeznek már villamos hálózattal. Ha többlet energia termelődik, akkor azt vissza lehet táplálni a hálózatra, és erre a célra kialakított (kétirányú) speciális mérőóra számlálja. Az áramszolgáltatók 2003 óta kötelesek átvenni a zöldenergiát.




Állami támogatás, napelem pályázat

A napelem rendszer támogatásáról gyakran hallani. Szinte mindig van valamilyen lehetőség az állami támogatások kihasználására. Ezek elsősorban a különböző pályázati lehetőségek, akár magánszemély, akár vállalkozás részére, így akár 50-70%-os állami támogatás érhető el.

Egy napelem rendszer ára leginkább két tényezőtől függ:

A napelemes rendszer teljesítményétől (mennyi villamos energia használatát kívánjuk a napelemes rendszerrel kiváltani).

A felhasznált anyagok és alkatrészek minőségétől (napelemes rendszer akár évtizedek múlva is energiát termeljen)

A szaldós elszámolás révén amennyi villamos energiát elfogyasztunk, annyit át is vesz az áramszolgáltató ugyanazért az árért. Az állam 2007-ben törvénybe iktatta, hogy 50 kW teljesítményig kötelező az áram átvétele. Mindenhol meg van adva a lehetőség, hogy nullára csökkentsük a villanyszámlánkat. Ezért célszerű akkora teljesítményű napelemes rendszert tervezni, amekkora a saját fogyasztásunkat lefedi, erre szolgál a szaldós elszámolás, azaz az éves szinten megtermelt és elfogyasztott energia különbségét kell rendezni az áramszolgáltató felé. Ha a rendszer termelése teljes mértékben lefedi a fogyasztásunkat, akkor semmilyen fizetési kötelezettségünk nincs az áramszolgáltató felé.


Napkollektor

A kollektorok legelterjedtebb, legismertebb változata az úgynevezett síkkollektor. Működése nem bonyolult, a napsugárzás áthalad a jó (92%) fényáteresztő képességű biztonsági üveg fedőlapon és elnyelődik az abszorberen, ami az elnyelt napsugárzás hatására a hozzá erősített rézcső kígyóval együtt felmelegszik. A keletkezett hőenergiát aztán a rézcsővezetékben keringtetett hő átadó folyadékkal (propilén-glikol) lehet elszállítani a napkollektor rendszerbe, és lehet felhasználni meleg víz előállításra, fűtésrásegítésre vagy medencefűtésre.



A napkollektor működése során felmelegedett, hő átadó folyadékot a keringető szivattyú továbbítja a melegvíztároló tartályba. A tárolótartályban lévő hőcserélőben a hőhordozó folyadék átadja a hőt a víznek. A lehűlő hőhordozó folyadékot a szivattyú visszairányítja a napkollektorba, ahol újabb hőmennyiséget vesz fel.

Rossz idő esetén, amikor nem áll rendelkezésre elegendő napenergia, a már meglévő meleg vízkészítő rendszer (gázkazán, pelletkazán, elektromos fűtés stb.) ráfűt és felmelegíti a vizet. Ezáltal a rendszer időjárástól függetlenül folyamatos meleg víz ellátást biztosít. Természetesen gondozásmentes automata napkollektor vezérlőegység irányítja az egész folyamatot.



Két fő típusú napkollektor különbözetünk meg, a síkkollektor és a vákuumcsöves napkollektor. A két kollektor ugyanúgy meleg vizet állít elő, csak eltérő működési elven. A következőkben megismerjük ezek felépítését és működését, valamint összehasonlításra kerülnek, hogy melyiket is érdemes használni.

A síkkollektor:

A síkkollektor a legelterjedtebb, mert egyszerű előállítani és ennél fogva olcsó. Jól alkalmazható melegvíz előállítására, illetve helyiségek felfűtésére is. A 7. ábrán egy síkkollektor képe látható. Erről a típusról a későbbiekben bővebben fogunk foglalkozni.



A vákuumcsöves napkollektor:

A vákuumcsöves kollektorok falú üvegcsőből állnak, amelyben nagy vákuum van a külső és belső üvegfala között. A belső üvegcsövet szelektív abszorbens réteggel vonják be. Itt keletkezik a hasznosítható szolár hő. A nagy vákuum megakadályozza, hogy a levegő hővesztesége révén veszteség keletkezzen. Ennek következtében alkalmazható borús és hideg körülmények között a vákuumcsöves kollektor, nem mint a síkkollektor.

	Síkkollektor	Vákuumcsöves kollektor
Hőátadás	Konvekcióval	Párologtatással
Hőszigetelés	Kell	Nem kell
Hőveszteség	Nagy	Kicsi
Hatásfok	Rosszabb hatásfok	Jobb hatásfok
Technológia	Egyszerű	Bonyolult
Ár	Olcsó	Drága

Helyszíni felmérésért, személyes konzultációért, tanácsadásért hívjon, vagy írjon a kapcsolatfelvételhez.