Megoldásaink - Napelemek

Hivatalos definíció helyett, szorítkozzunk inkább a közérthető változatra: a napelem napfényből állít elő elektromos áramot. Akár akkor is, ha felhős az idő, és akkor is, ha hótakaró fedi a napelemet, mert szórt fényből is tud áramot termelni.
Mióta az első szilícium alapú napelem megszületett 1941-ben, egyre nő a napelemek hatékonysága, azaz egyre több teljesítményt kaphatunk ugyanakkora méretű elemekből. Amíg a többi energiaforrás ára folyamatosan nő, addig a napelemek ára folyamatosan csökken. Szakértők 2014-2015 körül várják a napelemes rendszerek nagy felívelését, mert ekkor éri el a gazdaságossága a szénből való áramtermelését.
Érdemes olyan méretű napelem rendszert elhelyezni a tetőn, ami a család energia fogyasztását teljes mértékben megtermeli.

Akár a gázszámlát is csökkenthetjük a későbbiekben, ha a gáztűzhely helyett villanytűzhelyt, a gázbojler helyett villanybojlert használunk illetve ha a fűtési rendszerünket átalakítjuk (kiegészítjük) elektromos árammal működő hőtermelőkkel.
Üzemeltetés módja szempontjából háromféle napelem rendszert különböztetünk meg:

• „Sziget üzemű” áramtermelés. Ezt tipikusan ott javasolt használni, ahol nincs elektromos hálózat, pl. tanya, lakókocsi, horgászlak… vagy gyakori az áramszünet. Ekkor a megtermelt elektromos energia nagyméretű akkumulátorokban tárolódik. Előnye, hogy akkor is van elektromos áram, ha nem süt a nap, vagy éppen áramszünet van. Hátránya, hogy a felhasznált elektromos energia akkumulátor kapacitásfüggő, amit ráadásul 5-10 évente cserélni kell, amely növeli a fajlagos költséget.
• „Visszatápláló” rendszernek nevezzük, amikor a közüzemi elektromos hálózatot használjuk tárolóként. Előnye, hogy nem szükséges külön tároló egységről gondoskodnunk, azonban csak ott használható, ahol van kiépített elektromos hálózat. Hátránya, hogy áramszünet esetén mi sem tudunk energiát vételezni.
• Léteznek még „Hibrid” rendszerek, mely esetben a napcella által megtermelt elektromos energia akkumulátorokat tölt. Amikor az akkumulátorok elérték a teljes töltöttséget, a rendszer átkapcsol a közüzemi elektromos hálózatra. Előnye, hogy minden esetben tudjuk a rendszert használni. Hátránya, hogy a magasabb a fajlagos költségek miatt jelentősen megnőhet a megtérülési idő.

A jelenlegi magyarországi szabályok szerint a „kisméretű erőművek” által termelt áramot a Magyar Villamos Művek Zrt. kötelezően megvásárolja. Tehát számunkra a villamos hálózat egy tároló, ahova töltjük a felesleget, és ahonnan vesszük az igényeinket. Ha nyaralunk, a megtermelt áram pénzt termel, ha este megy a számítógép, fogyasztjuk a hálózat energiáját. Lesz egy olyan villanyóránk, amely méri a fogyasztást is és a termelést is, csak a különbségért kell fizetni.
A napelem az egyik leginkább környezetbarát energiaforrás. Semmit sem bocsát ki a környezetbe (zaj, széndioxid, sugárzás, korom, mérgező anyagok, hulladék…). Élettartama rendkívül hosszú, a gyártó cégek 20-30 éves teljesítménygaranciákat adnak, de a valós élettartamot még nem lehet tudni, hiszen a világon elsőként felszerelt napelemek még csak 50-60 éve működnek folyamatosan.
Mivel a világban egyre nagyobb a környezettudatos gondolkodás szerepe, a várható tendencia szerint minél inkább energiatakarékos (vagy akár zéró energiás) egy ház, annál értékesebb lesz. Valószínűleg az energiahordozók ára is nő, a már elhelyezett napelemes rendszerek viszont plusz költség nélkül működnek.

A polikristályos napelemek
A polikristályos napelemeket más néven kristályos napelemekként is emlegetik, ha közelről megnézzük a cellát, láthatjuk a szabálytalan elrendezésű kristályokat. A kristályokat tömbben, azaz öntecsben növesztik, majd vékony szeletekre szeletelik, így állnak elő a cellák. Színük kékes-lila. Ónszalaggal forrasztják össze az egyes cellákat, végül egy többrétegű védőburkolatba helyezik. Hatásfokuk a középmezőnybe tartozik, 12-14%. Ma a legtöbb erőmű és háztartási rendszer ezekből épül fel, ugyanis mivel nem annyira érzékenyek tájolásra, dőlésszögre, többféle felhasználási lehetőséget nyújtanak.

A monokristályos napelemek
A monokristályos napelemeket egykristályos napelemeknek is nevezik, mert minden cella egy kristályszerkezetet alkot. A gyártás során egy óriási, henger alakú kristályt növesztenek és ezt vékony szeletekre vágják. A szeleteket összeforrasztják, mielőtt egy többrétegű védőburkolatba teszik. Fekete színű cellái kívülről jól elkülöníthetőek. A legnagyobb hatásfokkal – 14-17% - rendelkeznek a most kapható szilícium alapú elemek között,ezt magasabb ára is tükrözi. Amire a tervezéskor oda kell figyelni, hogy érzékenyebbek a tájolásra, dőlésszögre. Ez a típus a közvetlen napfényt tudja jobban hasznosítani és a szórt fényt kevésbé. Körülbelül 30 év az élettartama.

Vékonyrétegű napelemek
A vékonyrétegű napelemek gyártása során egy hordozórétegre gőzöléssel teszik fel a félvezető rétegeket, ez lehet fém, üveg vagy más időjárásálló anyag. Hajlékony és hordozható napelemeket is készítenek ezzel a technológiával. Ez a típus a szórt fényt tudja jobban hasznosítani. Az ára alacsonyabb a kristályos napelemekénél, de sajnos hatásfoka is csak 5-8%. Ez is az oka annak, hogy nagyobb felületet igényel az elhelyezése. Élettartama körülbelül 10 év.

A napelem cella két különböző, egymással összekapcsolt, vékony rétegű félvezető anyagot tartalmaz. Az egyik félvezető a p-típusú (pozitív) szennyezést, a másik az n-típusú (negatív) szennyezést kap. Többnyire szilíciumból készülnek ezek a félvezetők, de más is lehet az anyaguk. A szilícium rendívül stabil anyag, így változatlan marad korlátlan ideig, ezért is alkalmas ilyen célokra.

Az n-típusú félvezetők kristályos szilíciumból készülnek, amelyet igen kismennyiségű foszforral szennyeznek. A szennyezési eljárás után rácskötésekben nem résztvevő szabad elektronokkal rendelkezik az anyag, és ezért ez lesz a negatív félvezető. A p-típusú félvezetők is kristályos szilíciumból készülnek, melyet kis mennyiségű bórral szennyeznek, és így elektronhiány lép fel benne, és ezen elektronhiányok („lyukak”) miatt lesz a pozitív félvezető. A két ellentétes szennyezésű réteg összeillesztésénél a lyukak és az elektronok semlegesítődnek („rekombinálódnak”) s eközben közöttük feszültség jön létre.

A napelemre eső napfényt fotonok alkotják, amelyek energiával rendelkező részecskék. Ha a napelemre esik a megfelelő hullámhosszúságú fény– a pozitív-, és a negatív tartomány közötti semlegesített zónában nyelődik el–, akkor a fény fotonjai átadják az energiájukat az anyagban az elektronoknak, amelyek szabaddá válnak, és vándorlásuk által vezetik az áramot. Az elektronok helyén az anyagban „lyukak” keletkeznek, amelyek szintén képesek elmozdulni. Amikor a fotonok gerjesztik az elektronokat, a kiugrott elektronok a negatív, a lyukak a pozitív oldal felé fognak áramolni, így jön létre az elektromos tér és az ebből adódó feszültség.

Ha a napelemhez külső áramkört kapcsolunk, akkor a mozgó elektronok a félvezetőn át a cella tetején lévő fém csatlakozó felé áramolnak, míg a „lyukak” ellentétes irányba, a cella alján lévő fém csatlakozó felé, ahol feltöltődnek elektronokkal a külső áramkör másik oldaláról (a cella tetejéről). Ezt a feszültséget a belső elektromos mező (amely a p-n kapcsolódás helyén jön létre) termeli.

A napelem rendszer típusok:
A napelemes rendszer villamos energiává, azaz elektromos árammá alakítja a napenergiát A napelem 12 V egyenáramot állít elő, ezt közvetlenül is felhasználhatjuk, vagy vissza lehet táplálni a hálózatba, váltóárammá alakítva.

A szigetüzemű napelemes rendszer
Olyan helyekre ajánljuk ezt a rendszert, ahol a villamos hálózatra történő csatlakozás nem, vagy nehezen megoldható, mint például tanyák, nyaralók, hobbitelkek. Ezeken a helyeken jellemző, hogy nem folyamatos a fogyasztás és kis teljesítményű fogyasztókat kell kiszolgálni, mint például a világítást, egy rádiót vagy egy búvárszivattyút például. Még inverterre sincs szükség, ha 230 V váltakozó feszültségről nem használnak fogyasztót, és így a rendszer hatásfoka magasabb lehet.

Az ilyen rendszer ára 70 %-kal magasabb, mint a hálózatra tápláló rendszeré. Az árban 30 %-nyi részt képviselnek a napelemek, szintén 30%-ot az akkumulátorok, és 40%-ot az inverter (ha szükséges), a kiegészítő elektromos szerelvények és a tartószerkezet.

A szigetüzemű napelemes rendszer részei:

• napelemek
• töltésszabályzó
• akkumulátor
• inverter
• villamos hálózat (fogyasztók)

A hálózatra visszatápláló napelemes rendszer
A rendszerrel megtermelheti a háztartás a saját villamosenergia szükségletét, miközben a villamosenergia-hálózatnak is része marad a lakás.

A napelemes kiserőmű tulajdonosokat az áramszolgáltatók szaldós elszámolással segítik, azaz csak a termelt és a fogyasztott energia különbségét kell megfizetniük. Jó tudni, hogy a többlet áramtermelés megtérítését annyiféle adminisztráció előzi meg, hogy érdemes valamivel kevesebbet megtermelni, mint a fogyasztás, vagy éppen annyit. A hálózathasználati díjat továbbra is fizetni kell a szolgáltatónak.

A rendszer árában kb. 50-75%-ot képvisel a napelem, az inverter kb. 15-20%-ot, a többi a tartószerkezet és a csatlakozó szerelvények költsége. A felhasznált anyagok és elemek minősége kevésbé befolyásolja az árat, mert egy minőségi napelem rendszer alig kerül többe, mint az alsókategóriás megoldások, de hosszú távon óriási különbséget jelenthet ez a pár százalék eltérés.

A hálózatra visszatápláló rendszer fő részei:

• Napelem
• Inverter
• Tartószerkezet
• Szerelvények, kábelek
• Oda-vissza mérő óra (ad-vesz mérőóra)

A napelemes rendszereket az áramszolgáltató teljesítmény alapján kategóriákba sorolja. A leggyakoribb a háztartási méretű kiserőmű, amely helyben megtermeli a háztartás villamosenergia-szükségletét, így csökkentve a környezet széndioxid terhelését.

Háztartási kiserőmű, azaz HMKE, amelyre igaz, hogy

• a felhasználó saját kisfeszültségű hálózatához csatlakozik,
• energiatermelő teljesítménye nem magasabb, mint a felhasználó rendelkezésre álló teljesítmények mértéke
• maximum 50 kVA a névleges teljesítőképessége (2-3 kVA beépített termelőkapacitás által megtermelt energiamennyiség egy átlagos lakás éves fogyasztását képes fedezni)

A HMKE hálózatra csatlakoztatásához, vagyis a visszatápláláshoz az adott területen működő áramszolgáltató engedélye szükséges. Természetesen, ennek a folyamatnak minden elemét átvállaljuk, csak a legszükségesebb dolgokkal terheljük ügyfeleinket. Ez a gyakorlatban két levélfeladást és egy - az áramszolgáltató ügyfélszolgálatán megtett - hivatalos bejelentést takar. Minden más ügyintézés kollégáink dolga lesz.

Keressen minket és kérje segítünk megtalálni Önnek a legoptimálisabb megoldást!