Solar modul

Napelemekről röviden

A napelem vagy fotovillamos elem olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást közvetlenül villamos energiává alakítja. Azt az energiát, amely az összes Földön található és kitermelhető kőolajkészletekben rejlik a Nap 36 óra alatt sugározza a Földre. Az emberiség jelenlegi, évi energia fogyasztását a Nap egy órányi energia kibocsátása teljes egészében fedezné.

A napelemek fajtái:

Alapanyag szerint többféle napelemet különböztetünk meg:

• Monokristályos napelemek
• Polikristályos napelemek
• CIS technológia

Kinyerhető teljesítmény:

A napelemekből kinyerhető teljesítmény függ a fény beesési szögétől, a megvilágítás intenzitásától, és a napelemre csatolt terheléstől. A fény intenzitását kevéssé tudjuk befolyásolni, míg a másik két paraméter elméletileg kézben tartható.

A napelem beépítése szerint lehet fix vagy napkövető jellegű.

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 forgatnunk, függőlegesen bólintanunk 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 betájolt) ház tetőszerkezetét felhasználnunk a napelemek tartójának.

Az optimális besugárzásra beforgatott napelem-modul sem fog mindig teljesítményt szolgáltatni, mivel a besugárzás mértéke több okból is változhat, lecsökkenhet (például lemegy a Nap vagy eltakarják a felhők stb.).  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.

Napelemes rendszerek:

• Hálózatra visszatápláló rendszer
• Sziget üzemű rendszer

Hálózatra visszatápláló rendszer:

• Napelemek + tartó szerkezet
• Szolár kábel
• DC/AC inverter
• Oda-vissza mérő óra

Lényegében a hálózatra visszatápláló(on-grid) rendszer felépítése:

A napelem modulokat megfelelően összekapcsolva egy inverterhez kell polaritás helyesen csatlakoztatni, majd a hálózatra kapcsolni. Ennek a rendszernek a legnagyobb előnye a szigetüzeművel szemben, hogy nincs szükség akkumulátorokra, melyek nagymértékben megnövelnék a költségeket. A nyári csúcs időszakban megtermelt többlet energia a hálózatban "eltárolható" és rossz időben vagy éjszaka amikor a napelemek nem termelnek vissza vételezhető. A szolgáltató egy oda-vissza mérő órát szerel fel. A termelés fogyasztás megállapítása egy éves szaldó elszámolás során történik.

Sziget üzemű rendszer:

• Napelem(ek) + tartó szerkezet
• Szolár kábel
• Töltésvezérlő
• Akkumulátor
• Szükség esetén inverter

Sziget üzemű (off-grid) rendszer felépítése:

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.

A sziget üzemű napelemes rendszerek neve onnan ered, hogy önmagukban, önállóan  mindentől függetlenül működnek, ellentétben a hálózatra kapcsolt napelemes rendszerekkel, melyek működéséhez elengedhetetlen a közüzemi villamos hálózathoz való csatlakozás. Sziget üzemű rendszert abban az esetben érdemes kiépíteni, ha a csatlakozás a hálózatra nem lehetséges, vagy a hálózat kiépítése túl drága lenne. A sziget üzemű rendszer akár 30- 50%-al is  drágább lehet, mint egy hálózatra visszatápláló rendszer. Az árkülönbség legfőbb oka az akkumulátorok magas ára. Emellett még az invertert a lehetségesen előfordulható legnagyobb fogyasztásra kell méretezni, míg a hálózatra visszatápláló rendszereknél csupán a telepíteni kívánt napelemes rendszerhez kell megfelelően az invertert kiválasztani. Az energia megtermelését a napelemek végzik. A megtermelt energia a töltésvezérlőn keresztül az akkumulátorokban tárolódik. Abban az esetben, ha egyenfeszültségű fogyasztókat használunk(led-es világítás, riasztó rendszer) akkor inverterre nincs szükségünk, ilyenkor elég egy jobb töltésvezérlő elektronika, mely elirányítja  rendszerünket, védve a fogyasztókat, önmagát és az akkumulátorokat a káros terhelésektől, üzemállapotoktól. Ha hagyományos, “konnektorba dugható” fogyasztóink vannak, akkor elő kell állítanunk nekik a szükséges 230V-os váltakozó feszültséget. Ehhez már szükséges az inverter. Vannak olcsóbb és drágább készülékek. A kiválasztásnál figyelembe kell venni a felhasználási területeket. Sok villamos készüléknek fontos, hogy valódi szinuszos feszültséget kapjon, mert különben tönkremegy. A nagyon olcsó inverterek jelalakja sokszor egyáltalán nem szinuszos, hanem valamilyen trapéz-, vagy fűrészjel, ami nem minden villamos fogyasztó táplálására alkalmas.