Mindent amit tudni kell a napelemről

A Nap sugarai hozzávetőlegesen 2 000 000 000 000 000 W (2×10¹⁵ W) teljesítményt juttatnak a földre. Gyakorlatilag ez annyi energiát jelent, hogy csupán 15 perc alatt annyi energia jut a földre a nap sugarai által, amennyit a föld teljes lakossága egy év alatt elhasznál. Megközelíthetjük úgy is, hogy ötezerszerese annak a teljesítménynek, amit az összes többi energiaforrásból elő tudunk állítani!
A nap energiája nélkül nem lenne élet a földön. Az emberiség és a tudomány fejlődése lehetővé tette, hogy ezt az energiát rendkívüli léptékkel fejlődve hasznosíthassuk.

Kezdetekben az építészeti körülményeket is úgy alakították ki, hogy próbálják a napot mint energia forrást valamilyen formában hasznosítani.
Ilyen megoldás volt az, hogy a D és Ny-i részeket nem falazták be teljesen, (később amikor megjelentek a nagy üvegfelületek még inkább fokozták a hatásfokot) így télen mivel sokkal kisebb szögben sütött a nap az könnyen felmelegítette a belső teret, nyáron pedig előtető vagy bármilyen árnyékolási lehetőség védett a nap merőlegesebb sugaraitól. Ezt nevezhetjük akár passzív napenergia hasznosításnak is, hiszen nyilvánvalóan egy új ház építésénél is megtervezzük, hogy a ház melyik része lesz a naposabb oldal amit jobban tudunk hasznosítani és élvezni a nap jótékony sugarait. A solar panelekkel történő napelemek hasznosítását nevezzük aktív energia termelésnek.

Az első felfedezés Charles Edgar Fritts villanyszerelő nevéhez fűződik, aki 1883-ban New Yorkban mai napelemekhez hasonló panelt fejlesztett. Bár az anyaga szelénből készült, de ezt tekinthetjük működésének alapjának a mai korszerű szilícium napelemekhez
A technológiának volt egy nagy áttörése amikor a félvezetőket felfedezték, valójában ezek után beszélhettünk igazán nagy fejlődésről.
1954-ben (Pearson, Fuller és Chapin) építették a NASA megbízására az első, ma is használható solar panelt. A napelem panelek tömeggyártása valamikor az 1970-es évek elején kezdődött.

A napelemek napsugarakból származó energiát egymástól eltérő mértékben képesek hasznosítani, ezt nevezzük hatásfoknak. Ez a hatásfok mutatja, hogy hány % -részt tudja a solar panel energiává hasznosítani, ez többnyire 10-15% közé tehető, tehát napelemek választásakor nem kizárólag a teljesítmény, hanem a termelés hatásfoka is fontos. Ez a hatásfok nagy mértékben különbözhet a gyártás technológiától. Nagy mértékben befolyásolja a hatásfokot a felhasznált anyagok minősége, az olcsó és alacsony minőségű solar panelek sokszor 10 év használat után bosszulják meg magukat ez annyit jelent, hogy amikor a védőfólia a fényáteresztő képességéből veszít, az energia termelés (hatásfok) csökkenéssel jár.
A napelemes rendszer teljes élettartama alatt (ami több évtized) a minőségből eredő hatásfok veszteség miatt jelentős profit hozam kiesés lehetséges, ezért fontos szempont a napelemek minősége. Vállalkozásunk ezért kizárólag ellenőrzött gyártók termékeit forgalmazza. A legmagasabb ipari elvárásoknak megfelelő alapanyagok felhasználásával biztosítjuk termékeink (napelemek, inverterek és egyéb kiegészítők) élettartamát és hatásfokát.
Tapasztalataink szerint egy gyengébb hatásfokú és minőségű napelem az éves termelést számolva akár 5% teljesítmény veszteséget is elszenvedhet (azonos W teljesítményű paneleket vizsgálva). Gondoljunk bele, hogy ez az 5% minden évben veszteség a rendszer teljes élettartama alatt, ami várhatóan min. 30 év! Ez hozzávetőlegesen a 30 év alatt közel másfél év teljes termelés veszteséget jelenthet összességében.

Magyarországon is egyre inkább megtérülő befektetés a megújuló energiák telepítése. Ennek oka, hogy a fejlődő tömeggyártásnak és az ipari versenynek köszönhetően az elmúlt 5 évben szinte a felére csökkent a napelem rendszerek telepítési költsége. A jövőt tekintve nem várható további árcsökkenés, hiszen ebbe a versenyben is leginkább a nagy múltú és tapasztalatokkal rendelkező gyártók tudták felvenni a versenyt, sok gyártó akik nem rendelkeztek modern technológiával és nem tartottak lépést a fejlődéssel tönkrementek. Ma már nevezhetjük olcsónak a napelemes rendszerek kiépítését, ami rövid idő alatt megtérül, nem beszélve a további előnyeiről: emeli az ingatlan értékét, környezetbarát (a fosszilis tüzelőanyagokhoz ilyen pl: kőolaj, földgáz, szén és az atomnergiához képest).

A napelem rendkívül jó tulajdonsága, hogy nem csak nyáron termel, hanem a fény hatására már teljesítményt nyújt, igaz ennek hatásfoka függ a tájolástól és a napsugarak beesési szögétől. Gondoljunk csak bele, hogy amikor még nem lehetett magánházak tetején solar paneleket látni már akkor is használtuk legtöbben a számológépünkben. A számológép bent a szobában is kifogástalanul működött annak ellenére, hogy nem sütött rá közvetlenül a napfény, sőt akár éjszaka is használhattuk, ha világított egy lámpa a szobában. Tehát ezek a körülmények bizonyítják, hogy a napelem a legkisebb fény hatására is már áramot termel.
A folyamat lényege, hogy a fényt alkotó fotonok a napelem félvezető rétegébe csapódva energiájukkal részecske vándorlást idéznek elő, ennek hatására a réteg két széle között feszültségkülönbség keletkezik. Az így hasznosítható áram erőssége annál nagyobb, minél intenzívebb a beeső fény. Az tehát igaz, hogy a napelemek tiszta időben, merőlegesen érkező, zavartalan napsütésben termelnek a legjobb hatásfokkal.
A napenergia a legfontosabb és legkézzelfoghatóbb energiaforrásunk, hiszen ez olyan energiaforrás, mely Földünkön mindenhol elérhető. A napelemek által nyert energia nem jár sem zaj sem pedig káros anyag kibocsájtással.

A napelemet sokan összetévesztik a napkollektorral, a közös bennük, hogy a fényt hasznosítják, de a napkollektor meleg vizet termel a napelem pedig elektromos áramot.
Sokkal inkább elterjedtebb a napelem amióta lehetőség van az elektromos rendszer hálózatába (nevezhetjük Elműnek, EON-nak …stb) táplálni. Ez annyit jelent, hogy a szolgáltató kicseréli a mérőórát ami oda-vissza méri a fogyasztást-termelést. Ezért nincs szükség semmilyen akkumulátorra vagy egyéb energia tárolásra alkalmas eszközre, mert a rendszer az akkumulátor, ezért is nagyon biztonságos. Gyakorlatban azt szoktuk számolni, hogy mennyi az éves fogyasztás és ennek megfelelően tervezünk a megrendelő igényeire szabva olyan solar rendszert ami lehetővé teszi, hogy a teljes elektromos áram fogyasztás 0 Ft legyen az elkövetkező 30 évben.
A 2007-es Villamos Energia Törvény (VET) lehetővé teszi, hogy bár a nyári időszakban többet termel a napelemes rendszerünk mint amennyit esetleg felhasználunk az éves elszámolásnak köszönhetően a nyári időszakban többlet áramot akár télen is felhasználjuk amikor kisebb hatásfokkal üzemel a solar rendszer. Sajnos ez a napkollektor esetén nem megoldható, hiszen a meleg vizet egy puffer tartályban tároljuk aminek a kapacitása korlátozott, így gyakran előfordul pláne a nyári időszakban amikor sokkal kevesebb meleg vizet használunk mint télen, hogy az aznap megtermelt mennyiségre nincs is szükségünk.
Az elektromos hálózatba táplálásnak köszönhetően nincs értelme szigetüzemű (más néven akkumulátoros) rendszert telepíteni olyan helyen ahol van kiépített hálózat.

Hazánkban a legkedvezőbb terület Duna-Tisza közének déli része több mint 2000 óra fölötti évi napsütéses órák számával. Nincs radikálisan nagy különbség a legkevésbé napsütéses órák számát tekintve, ahol kb 1900. Ez annyit jelent, hogy a napelemek által hasznosítható órák száma hazánkban átlagosan 1200. A termelés hatásfokát a domborzat, beesési szög, de leginkább a felhőzet befolyásolja. A Nap felszínén 6000˚C hőmérséklet, 70000 – 80000kW/m² lehetséges a teljesítmény, de ennek csak töredéke éri el a Földet (szerencsére, hiszen a nagy forróságtól nem lenne élet) hiszen a Föld légkörén áthatoló sugárzás jelentős része elvész, így átlagosan 1000W/ m² energia tud hasznosulni. Téli időszakban kb másfélszer annyi a napfényes órák száma a magasabban fekvő területeken, mint például az Alföldön. Ez azért lehetséges mert télen az alacsonyabban fekvő területeken gyakran köd alakul ki, míg ugyanakkor a magasabban fekvő területek kimagasodnak és zavartalan a napsütés. Nyáron viszont a magasabban fekvő területek a csapadékosabbak, ilyenkor kb 10%-al kevesebb a napsütéses órák száma mint az alacsonyabban fekvő sík területen pl: Alföldön.. Ezek a tényezők is nagy mértékben befolyásolják, hogy napelemes rendszerünk milyen hozammal fog rendelkezni.

Solar Panel részletes működése

A napelem vagy nevezhetjük fotovillamos elemként egy olyan szilárdtes, amely az elektromágneses sugárzást közvetlenül egyenáramú villamos energiává alakítja. A nap sugár elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskék alakulnak ki, amiket az eszközben az elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre. Ez egy olyan jelenség, mint az ívkisüléses lámpák, tehát nem szükséges kizárólagos napsütés.
A napelemek vékony szilícium lapkákból készünek, amelyeket különböző hordozófelületekre visznek fel (üveg vagy műanyag) A szilícium lapkákba rétegesen meghatározott tulajdonságú atomokat diffundálnak, ezzel egy úgynevezett szennyezett félvezetőt kapunk. A szennyező atomok egy része elektron többlettel bír, másik részének elektron hiánya van a hordozó szilíciumhoz képest. Ha a fényt alkotó fotonok egy olyan atommal ütköznek aminek elektron többlete van, ezt kiütve elektron áramlás indul meg, azaz egyenáram fog folyni zárt hálózatban. A fény hatására a napelem pólusai között egyenfeszültség alakul ki. Tehát a napelem akár egy áramgenerátornak is tekinthető.

A napsugárzás fajlagos energiatartalma a légkörön kívül 1353 W/m2, a földfelszínre érkezve mintegy 1000 W/m2 érkezik. A különbséget a légköri veszteségek okozzák, amelyek a visszaverődésből, elnyelésből és a szóródásból származnak. A napelemek teljesítményét egységesen erre az 1000 W/m2 –re adják meg a gyártók.
A napelemek optimális tájolása, és dőlésszöge nagy hatással van a rendszer teljesítményére. Az 1000 W/m2 értéket a napsugárzás merőleges beesési szöge adja. A napelemek ideális beállítása a napszaktól és az évszaktól változik. Érdemes a nyári napszakhoz tervezni a solar panelek elhelyezését, hiszen ezen időszakban sokkal nagyobb hatásfokkal termelnek. Hazánkban a déli tájolás és a 34-35 fokos dőlésszög teszi lehetővé a legnagyobb hozam elérését. A napelemek hatásfoka gyártási technológiátó függően 13-18% között tehető.
Magyarország éghajlata egész évben lehetővé teszi a napelem használatát. A napsütéses órák száma hazánk területén általában 1750 és 2050 óra között változik. A napenergia tiszta energiát termel, környezetbarát, ellentétben a szén és egyéb fosszilis tüzelőanyagokat használó megoldásokkal. Nincsen mozgó alkatrésze, rendkívül megbízható, a várható élettartama sok évtized. Könnyen telepíthető és a karbantartási költsége minimális.
A napelem egyszeri beruházást igényel, de optimális esetben 30-40 évig is képes zavartalanul működni, megfelelő minőségű anyagok felhasználása esetén. A solar rendszer beavatkozás nélkül működik és biztosítja az elektromos áram termelést, de a használat során jogosan merülhet fel a kérdés, hogy biztosan megfelelően működik-e a napelem rendszer. Lehetőség van a solar rendszer működését, hatásfokát követni akár telefonról, vagy számítógépről. Ilyen rendszer a SolarEdge optimalizálóval szerelt smart más néven okos rendszerek, melyek teljes mértékben akár panelenként monitorizálhatóak.
De akár az inverteren is leolvasható a pillanatnyi/napi/heti/havi és éves termelés.

A napelemes rendszer telepítése nem igényel semmilyen építési engedélyt, kizárólag a szolgáltatóval kell felvenni a kapcsolatot, de ezt mi elvégezzünk Ön helyett!
Lépjen velünk kapcsolatba

A napelemes rendszerek

A solar panelek által megtermelt energiát valamilyen formában tárolni kell, ha nem kerül azonnali felhasználásra, ezért különböztetünk meg hálózatba táplált illetve szigetüzemű rendszereket.

Hálózatba visszatápláló napelemes rendszerek

Magyarországon leginkább elterjedt a hálózatba termelt napelemes rendszerek. Gyakorlatilag a napelem által termelt egyenáramot egy inverteren keresztül váltóárammá alakítjuk és így tápláljuk vissza az elektromos hálózatba.
Egy hálózatra tápláló napelemes rendszer az alábbiakat tartalmazza:

• Napelem
• Inverter
• DC, AC túlfeszültség levezetők
• Kábelek, csatlakozók, kapcsolók, biztosítók
• Napelem tartókonzol

A napelemek által termelt, de nem felhasznált energiát a szolgáltató átveszi, gyakorlatilag ez egy nagyon jó lehetőség, hiszen nincsen szükség akkumulátorra vagy egyéb energia tárolóra. Az elszámolás évente egyszer történik, ezért a téli-nyári fogyasztásunk és a megtermelt energia kiegyenlítődik. A hálózatba tápláló napelemes rendszerek maximum 50 kW-os teljesítményűek lehetnek, ezt nevezzük háztartási kiserőműnek.

Szigetüzemű napelemes rendszerek

Egy másik kiépítési lehetőség (költségesebb) a szigetüzemű napelemes rendszerek, ezek előnye, hogy teljesen függetlenek a villamos energia hálózattól. De itt már felmerül tárolás, mint probléma, hiszen az elektromos áramot akkumulátorokkal tudjuk későbbi felhasználás céljára tárolni, de ez a kapacitás véges. Előnye, hogy ott is tudunk elektromos áramot használni ahol nincs villamos energia hálózat kiépítve, ilyen pl egy civilizációtól elzárt épület, de egyre inkább használják autók, hajók, repülök energia forrásaként. Hátránya például egy hétvégi ház alkalmazása során, hogy amikor nem vagyunk ott és feltöltődnek az akkumulátorok az utána megtermelt energia kárbavész, hiszen nem hasznosítjuk és a tároló kapacitásunknak már nincs lehetősége több áramot felvenni. Az akkumulátorban való energia tároláshoz a töltésvezérlő készülék alakítja át a napelemekből jövő energiát.
A szigetüzemű napelemes rendszerek a következő fő szerkezeti egységekből épülnek föl:

• Napelem
• Töltésvezérlő
• Akkumulátor
• DC túlfeszültség levezetők
• Inverter
• Kábelek, csatlakozók, kapcsolók, biztosítók
• Napelem tartó

Mint látható ez jóval több szerkezeti elemből áll, mint a hálózatba tápláló. (töltésvezérlő és akkumulátor) Jelentősebb a karbantartási igény is, hiszen az akkumulátorok élettartama jelentősen kevesebb mint a napelemeké, tehát a jövőben ez is biztosan plusz költséget fog jelenteni a több évtizedes élettartam alatt. A kapacitás megtervezése is nagy gondosságot igényel, hiszen figyelembe kell venni a fogyasztói szokásokat, illetve a téli időszakban sokkal több idő ameddig az energia tároló akkumulátorok feltöltődnek.
Az akkumulátorok is speciálisak, lényegesen eltérnek az autókban használtaktól, ezért jóval drágábbak is (nagyobb a teljesítmény is) A speciális solar akkumulátornak tűrnie kell a gyakori kisütés-feltöltés ciklusok változását.