Napelemekkel a kisebb villanyszámláért

Létrehozva: 2008. április 5., 13:41	nyomtat	küld

Magyarországon az elfogyasztott energia 38 százalékát a lakosság használja fel, ennek a mennyiségnek mintegy kétharmadát a fűtésre és a melegvíz előállításra használják. Mindez napenergiával is megoldható lenne - áll a Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium (KVM) megbízásából a Közép-Európai Egyetem (CEU) Környezettudomány és Környezetpolitika Tanszéke által készített tanulmányban.

A fotoelektromos napenergia-technológia fejlődése és terjedése miatt, ma már egyre szélesebb körben válik ismertté a napelemes rendszerek használata.

A napenergia tiszta, természetes, biztonságos, vagyis környezetbarát energiaforrás, amely gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésre áll. Fosszilis energiahordozó nem szükséges előállításához.

Az EU követelményrendszere is befolyásolja a megújuló energiaforrások elterjedését. 2010 -re az EU-n belül átlagosan 22 százalékra kell növelni a megújulókból termelt villamos energia arányát. Magyarországon 6-7 százalékot kell elérni.

Magyarországon a napsütéses órák száma 1900 - 2200 óra /év, amely kedvezőbb, mint Ausztriában. A napsugárzásból vízszintes felületre érkező energia mennyisége egy évben 1200 - 1300 kWh/m2. A hazánk területét érő napenergia a jelenlegi évenkénti összenergia felhasználás 400-szorosa.

A napelemek a napfény energiáját közvetlenül elektromos energiává alakítják át. A napelemek két elektromosan vezető réteg között elhelyezkedő fényérzékeny félvezetőből állnak. Elektromos áram akkor keletkezik, ha a napfény energiája (a fotonok) áthaladnak a fényérzékeny anyagon és ott szabad elektronokat hoznak létre. A fényenergia arányos a termelt elektromos energiával, azaz az erősebb napfény nagyobb áramtermelést eredményez. A napelemek egyenáramot termelnek, melynek erőssége a nap sugárzásától függ.

A napenergia hasznosításának kétfajta megvalósítási lehetősége az aktív és a passzív megoldás. A passzív jelenti az adott építmény megfelelő tájolását, míg az aktív a nap energiájának átalakítása villamos- vagy hőenergiává. Az aktív hasznosítás lehet fotovillamos (napelem), amely villamos energiát állít elő vagy termikus (napkollektor), amely hőenergiát termel.

A két technológia nem alkalmas egymás helyettesítésére, sokkal inkább egymást kiegészítve, hibrid rendszerek oldhatják meg egy-egy ház, tanya vagy más létesítmény villamos- ill. hőenergia ellátását autonóm módon. Az ilyen hibrid rendszerek előnye egyrészt az, hogy csökkenthető az adott energiaszolgáltatótól való függőség, másrészt elláthatunk olyan helyeket is, ahol nincs hálózat (például tanyákon), harmadrészt, és nem utolsó sorban pedig, hogy környezetbarát.

Bárhová, ahová nem jut el az elektromos vezeték, a napelem ott is működteti elektromos készülékeket, méghozzá választhatóan 12 voltról vagy 230 voltról egyaránt. A 12 V-os rendszer előnye az alacsony ára, és az, hogy minden alacsony energiafelhasználású elektromos berendezés (lámpa, televízió, kishűtő) működtethető róluk. Hátránya, hogy a 230 V-ról működő eszközök nem használhatóak vele. A 230 V-os rendszerek rendszerek előnye az, hogy minden 230 V-os elektromos berendezés üzemeltethető vele. Hátránya viszonylagosan magasabb ára.

Monokristály napelem modulok
•legjobb hatásfok (15-18 százalék)
•25 év teljesítmény garancia
•30 év élettartam
•különféle teljesítményekkel
•75, 110, 120W teljesítményű modulok
A napelemeket déli irányba állítva célszerű felszerelni (az északi féltekén). Az ideális dőlésszög ß=30° és ß=45° közötti, attól függően, hogy télen vagy nyáron akarunk-e több energiát.

A napelemeknek három techniológiája létezik: monokristály, polikristály és az amorf technológia. A mono- és polikristályos modulok hatásfoka 10-18 százalék, gyártótól függően 20 vagy 25 év garanciával rendelkeznek, élettartamuk 30 év feletti.

Amorf szilícium napelem
•hatásfok: 6-8 százalék
•legjobb ár/teljesítmény arány
•10 év garancia
•hátrány: nagy felület szükséges ugyanazon teljesítményhez
•40 - 43W teljesítmény, 17, 45 vagy 73V egyenfeszültség kimenet
Az amorf technológiával készült modulok hatásfoka alacsonyabb (6-8 százalék), a gyári garancia 10 év, élettartamuk kb. 15 év. A hatásfok alkalmazás szempontjából a felületnagyság/teljesítmény viszonyban mutatkozik meg.

Ez azt jelenti, hogy a mono- vagy polikristályos modulokból álló rendszer kb. 2,5-3 szor kisebb felületet igényel az amorf technológiához képest.
Polikristály napelem modulok
•hatásfok: 10-13 százalék
•kedvezőbb ár
•25 év gyári garancia
•25 év élettartam
•5, 10, 20, 50, 75, 100, 120, 150W, 180W teljesítményű modulok
A hatásfok és élettartam különbség természetesen a modulok áraiban is látható, hiszen a mono- és polikristályos modulok ára nagyjából 1,5 -szeres az amorf modulokhoz képest.

A leggyakrabban használt és legolcsóbb elemek (lásd táblázatunkat) éves viszonylatban (8-15 százalékkal) jelentősen több energiát gyűjtenek felhős, árnyékos helyen, mint a kristályos megfelelőik.

Az elemek elegáns megjelenése lehetővé teszi az épületelemeken való alkalmazásukat:
• tetőn való elhelyezés
• homlokzati elhelyezés
• függönyfalakba integrálva,
• ill. árnyékolóként, burkolóanyagként is felhasználható.
A DS 40-es napelem 1000W/m2 energiájú napsugárzás esetén (ez kb. egy erős májusi napsütésnek felel meg Magyarországon) 40 W elektromos teljesítmény leadására képes. Ezzel a napelemmel nyáron úgy 240 Wh energiát lehet naponta átlagosan megtermelni, télen pedig 40-50 Wh-t. Ezen kívül alkalmas még közepes és nagyméretű erőművek kiépítésére is.

Természetesen kisebb rendszerrel is el lehet kezdeni az építkezést, ekkor alacsonyabb árfekvéssel lehet dolgozni. A rendszerek a későbbiekben bővíthetők így az igények szerinti ütemben építhetők. A korszerű napelem-modulok élettartama legalább 30 év.

Alkalmazások

Akkumulátorokban tároljuk az energiát, melyek segítségével akkor is elláthatjuk villamos fogyasztóinkat, ha a napelemek nem termelnek. A napelemes rendszer összetevőit méretezni kell (napelem, inverter, akkumulátor) az adott létesítmény energiaigényeihez illeszkedve, ily módon tetszőleges teljesítmény létrehozása lehetséges. Figyelembe kell venni azt is hogy egy villamos energiával el nem látott terület milyen messze van a normál vezetékes hálózattól, így összehasonlítani a hálózatépítés és a napelemes ellátási mód költségeit. Például 1 km hálózatépítési költséggel évi 1000 kWh energiamennyiséget termelő napelemes rendszert lehet megvalósítani.

Tanyák, villamoshálózattal nem rendelkező épületek napelemes energiaellátása úgynevezett szigetüzemben valósulhat meg. Ennek lényege, hogy a napelemek által szoláltatott 16-42 V egyenfeszültséggel, egy töltésszabályzási feladatot is ellátó inverteren keresztül akkumulátortelepet töltünk.

Villamos hálózattal rendelkező családi házak vagy egyéb épületek napelemes energiaellátása hálózati csatolással történik. A napelem modulok inverteren keresztül a 'saját' fogyasztóikat látják el energiával. Akkumulátortelep nincs, helyette a fel nem használt energiát a meglévő energia-hálózatra tápláljuk vissza (pl. ELMŰ). Amennyiben többlet energiára van szükségünk, azt a hálózatból vesszük fel pl. az esti órákban. Az ilyen rendszerben lévő mérőóra egyrészt a fogyasztott-, másrészt a hálózatra visszatáplált villamos energia mennyiségét méri.

Hálózatra történő visszatáplálás esetén az inverternek lényeges paramétereket kell teljesíteni a villamos-energia minőségére vonatkozóan, amelyeket az adott áramszolgáltató vár el. A 'zöldenergia' átvételi ára jelenleg nettó 24,71Ft/kWh az általános lakossági tarifa pedig 38,53 Ft/kWh-ba kerül.

2008 április 14-től pályázat igényelhető hálózatra kapcsolt napelemes rendszerekre.

A megújuló energiaforrásokkal előállított hő- vagy villamos-energia, biomassza, geotermikus energia, szélenergia, szerves hulladékok felhasználásának növelése, napkollektorok, napelemek telepítését célozza a GKM vissza nem térítendő NEP-2008-5 pályázata.

A legmagasabb ösztönzést a megújuló energiahordozó beruházásokhoz biztosítják, itt személyenként, családi házanként maximum egymillió forint vissza nem térítendő támogatást lehet elérni, a maximális támogatási intenzitás 25 százalék. A felvehető maximális hitelkeret 3 millió forint, így a figyelembe vehető maximális beruházási költség (ha a beruházás ennél többe kerül, azt már saját erőből kell pótolni) 4 millió forint. -

Hajókon, lakóautókon alkalmazható hajlékony, könnyű és törhetetlen, lépésálló modulok is léteznek különböző méretekben. Ezen modulok fajlagosan drágábbak, viszont sokkal erősebb igénybevételeknek is ellenállnak. Töltésszabályzón keresztül valósulhat meg az akkumulátorok töltése.

A fotoelektromos napenergia technológia építészmérnökök számára új távlatokat nyit az épületintegrációbanban, amely egyrészt az épület fő arculatmeghatározó eleme, másrészt hasznos, mivel villamos energiát termel, környezetbarát módon. Az energiatermelés legideálisabb módja a tetőszerkezet helyére integrált fényáteresztő modulok alkalmazásával lehetséges.