A napelemről
A napelem a jelen átalakítója
A napelem a fényenergiát alakítja villamos energiává. Technológia szerint két nagy csoportba oszthatjuk őket: vékonyfilm régetű és kristályos napelemek.
A kristályos napelemek újabb két típusra oszthatók: poli- és monokristályos napelemekre. Ez utóbbinak nagyobb a hatásfoka, azaz kisebb felületen nagyobb teljesítmény fér el. A mono és a vékonyfilm ötvözésével születtek meg a hibrid technológiájú napelemek, melyek jelenleg a “legerősebbek”.
Mi a napelem?
A napelemek fő alkotórésze a szilícium. A blokkokba öntött szilíciumot hártya vékonyra szeletelik: ezekből lesznek a kristályos napcellák. Ezeket a félvezetőből álló cellákat megfelelő sorrendben összeforrasztják, majd egy edzett, különleges fényáteresztő képességgel rendelkező biztonsági üvegre, ún. szolárüvegre ragasztják, és hátulról egy műanyag fóliával laminálják (ritkábban egy második üvegréteget ragasztanak rá).
A legtöbb napelem hátuljára kerül a csatlakozódoboz, 2 szolárkábel-kivezetéssel, ill. szolár csatlakozókkal (pozitív és negatív pólus). A napelemeket általában egy alumínium keretbe foglalják, ezzel védik a szállítás, ill. telepítés közbeni mechanikai sérülésektől.
Vékonyfilm, azaz amorf napelemek: legtöbbünk első “napelemes rendszere” volt a ’80-as évek végén elterjedt karórákba, zsebszámolókba épített verzió. Az amorf napelemek hatásfoka a leggyengébb, viszont az alacsony költségű, és gyors gyártási technológiának köszönhetően nagyon népszerű volt. Főként szabadba telepített, ipari méretű rendszerekhez használták.
Napjainkra a kristályos napelemek ára olyannyira lecsökkent, hogy a gyenge hatásfokú vékonyfilmes napelemeket szinte teljesen kiszorítják a piacról. Az amorf napelemeknek azért maradt még további két jó tulajdonsága: ez egyik, hogy a teljesítményüket a napsütés mértékével szinte egyenesen arányosan képesek leadni, tehát árnyékban, vagy akár szórt fénynél is relatív jól teljesítenek. A másik előnye a legtöbb kristályos panellal szemben, hogy a keret nélküli változataik a tetőn egy nagyon homogén felületet képeznek, ezáltal exkluzív, luxus napelemes rendszerek építhetők belőlük.
Rendszertípusok
Két alapvető típust különböztetünk meg: hálózatra kapcsolt és sziget üzemű napelemes rendszert. Ezek kombinációjából ún. “backup” rendszer létesíthető, mely áramszünet esetén is képes ellátni minket napelemes energiával.
A hálózatra kapcsolt rendszer
előnye, hogy a megtermelt, de el nem fogyasztott villamos energiát, azaz a többletenergiát a szolgáltató (pl. E.ON) rendszerébe „visszapumpáljuk”. Ennek mennyiségét egy digitális mérő rögzíti. Ezt az energiát egy éven belül bármikor – (akár télen, akár éjjel) – díjmentesen „visszavehetjük” a hálózatból. Az éves elszámolásig el nem fogyasztott, visszatáplált többletet a szolgáltatók kötelesek a villamos energiadíj 85%-áért megvásárolni.
A szigetüzemű rendszereket
olyan esetekben javasoljuk, amikor a közcélú hálózatra csatlakozás nagyon költséges lenne, vagy egyáltalán nem valósítható meg. Ilyenkor a napelemes rendszert speciális szolár akkumulátorokhoz csatlakoztatjuk: a napelemek által megtermelt energiát ezekben tároljuk. Ezzel a megoldással szintén télen-nyáron elláthatunk akár egy családi házat is.
Backup rendszerek
A harmadik napelemes rendszertípus, a backup rendszer esetében egy időben működik a hálózatra kapcsolt és a sziget üzemű rendszer. Köztudott, hogy a mai világban villamos áram nélkül szinte megáll az élet (pl. a gázkazán sem képes bekapcsolni). Ezeknek a rendszereknek az előnye, hogy áramszünet esetén is folyamatos a villamos áram ellátásunk, mivel ilyenkor a saját szigetüzemű napelemes rendszerünk kapcsol be. Ezeket a megoldásokat elsősorban orvosi rendelők, kórházak, szervertermek, különleges riasztórendszerek, bankok üzemeltetésekor javasoljuk.
A rendszer felépítése
Legyen akár tetőre, falra szerelt vagy szabadon álló napelemes rendszer, a paneleket alumínium és rozsdamentes anyagokból álló tartószerkezettel rögzítjük. A hálózatra kapcsolt fotovoltaikus rendszereknél a paneleket szolárkábelekkel közvetlenül az inverterhez csatlakoztatjuk, majd az invertert az épület elosztószekrényébe kötjük. Az inverter a napelemekről érkező egyenfeszültséget alakítja át a közcélú hálózatnak megfelelő 230/400 V 50 Hz alakú váltakozó feszültségre, valamint szinkronizálja azt a szolgáltató rendszerével. A készülék mindkét oldalára védelmi berendezéseket építünk be, melyek a túlfeszültség, túláram, illetve a hibaáram ellen védenek.
A kombinált (backup) rendszerek
működése hasonlít a számítógépes világból ismert szünetmentes tápegységhez. A két rendszer találkozási pontjára egy vezérlő egységet építünk, amely folyamatosan figyeli a hálózati feszültséget. Ez a rendszer áramszünet esetén néhány milliszekundumon belül átkapcsol az állandóan készenlétben lévő sziget üzemmódba, így a fogyasztói oldal készülékei az áramkimaradás, vagy jelentős feszültségcsökkenés esetén is folyamatosan üzemelhetnek.
A szigetüzemű rendszereknél
a napelemeket töltésszabályozókon keresztül akkumulátorokra kötjük. Ezekre közvetlenül csatlakoztathatunk egyenáramú fogyasztókat (pl. világítás, 12 V-os hűtőszekrény, stb.). Szükség esetén egy szigetüzemű inverteren keresztül hagyományos 230 V-os fogyasztók is a rendszerre kapcsolhatók.