Napenergia - Áram a Napból

A napelemek (fényelektromos vagy fotovillamos berendezések) elektronok áramlásává, azaz villamos árammá alakítják a napenergiát. Bár első ránézésre hasonlítanak egy síkkollektorhoz, a különbség lényeges: a napkollektoron folyadék halad át, ami közvetlenül nyeli el a hőt, a napelem pedig szilícium-kristályok „rezgését” alakítja árammá.

Hogyan működik?
A napelem gyártásakor vékony szilíciumkristály-lemezeket hoznak létre, ezekhez kis mennyiségben foszfort vagy bórt adnak. A foszfor a szilíciumnak többletet ad a negatív töltésű elektronokból, ezért n-, azaz negatív rétegnek nevezik. A másik, bórral vegyített réteg lesz a p-, azaz pozitív réteg, amelyben „üres helyek” vannak, itt elektronokat tud fogadni.
Az n-rétegben vannak kevéssé kötött elektronok, amelyek könnyen elmozdulnak, és amikor a két réteget összeérintik, megindul az áramlás. A negatív részecskék egyfajta „kerítést” alkotnak, megakadályozva a többi elektron átáramlását: ez az n-p átmenet. Ekkor napfény érkezik, amely fotonokból, kis energiacsomagokból áll. A kerítésből kilöki az elektronokat, amelyeket magához vonz a p-réteg, illetve eltaszít az n-réteg. Ha vezető szállal összekötjük a két réteget, ezen, mint legkönnyebb (legkisebb ellenállású) úton keresztül indul meg az áramlás, azaz villamos áram termelődik, amely működtethet számológépet, lámpát vagy akár műholdat.

Típusok
A napelemek választéka ma már rendkívül bőséges, és robbanásszerűen fejlődik.
– Egykristályos (monokristályos) szilícium-napelem. Anyaga folyamatos rácsszerkezetű szilíciumkristály, szabálytalan részek, törésvonalak nélkül. A legkorszerűbb panelek hatásfoka 18%, laboratóriumi körülmények között 24,7%, az elméleti határ 33%.
– Polikristályos szilícium napelem. Hatékonysága kb. 20%. Nagyobb kristálydarabokból áll, de nem egynemű. Jellemzően felismerhető irizáló, lapokban csillogó, töredezettnek ható felszínéről.
– Amorf szilícium napelem. Előállítása olcsóbb (alacsonyabb hőmérsékleten történik, így ez kevesebb energiát igényel), mint a kristályos szilíciumé, rétegei vékonyabbak, és jobban elnyelik a fényt. Merev vagy rugalmas keretekbe egyaránt helyezhetők. Hátrány, hogy teljesítményük alacsonyabb, mint a kristályos elemeké, laboratóriumi kísérletek alapján 12%.
– Hibridek. Egyes gyártók a hatékonyság és élettartam növelésére vegyítik az amorf és kristályos szilícium-rétegeket.
– Gallium-arzenid cellák. Relatíve magas hőmérsékleten is működnek anélkül, hogy a teljesítményük érezhetően csökkenne. Azonban drágábbak is, mivel gyártásuk még nem kellően kiforrott, és a gallium ritkább anyag, mint a szilícium.
– Vékonyfilm- vagy vékonyréteg-cellák. A vékonyfilm-cellákban fénycsapdákkal (pl. tükrökkel, többszöri reflexió kialakításával, felületi texturálással) olyan hatékonyan ejtik rabul a fotonokat, hogy az anyagvastagság századmilliméteresre csökkenthető.
A választásnál a napelemek teljesítményénél azonban fontosabb tényező a gyártó/forgalmazó által adott garancia. Külön vonatkozik garancia a beépített teljesítményre (ez két évtől tízig változhat, mivel minden napelem idővel elöregszik, és teljesítménye csökken), valamint magára a berendezésre, ami tíztől huszonöt évig is terjedhet.

A zsebszámológéptől a naperőműig
Egy 10x10 cm-es szilícium cella 0,5 volt feszültségű, 3 A erősségű villamos áram termelésére képes. Fontos tudni, hogy ez egyenáram, tehát nem azonos a házunkba csatlakoztatott hálózati váltakozóárammal. Ennek előállításához a napelem mellé invertert, azaz átalakítót kell telepítenünk, de térjünk vissza egyelőre a napcellához!
A cellák összekapcsolásával hozzák létre a napelemeket, amelyeket a legkülönfélébb célokra használnak, leginkább ott, ahol más alternatíva nehezen elérhető. Ezenfelül még sok helyen találkozunk napelemmel: számológépen, mobiltelefon-töltőn, szivattyún, közületek tetején, közvilágításban (pl. Dombóváron) és naperőművekben, de létezik már szolár-tetőcserép is.

Hálózatba kötve vagy önmagában
Ma hazánkban kétfajta napelemes rendszert kiviteleznek: hálózatba visszatáplálót és sziget üzemmódút. A hálózatba visszatápláló rendszer lényege, hogy a napelemek által termelt egyenáramot egy áramátalakító (inverter) a szabványos 230 V-ra konvertálja, majd a kétirányú mérőórán keresztül vezetve bekerül a szolgáltató rendszerébe. A napelemek 50 kVA-ig (kilovoltamperig) építési engedély nélkül telepíthetők. A hálózati csatlakozásnál egy igénybejelentő lap kitöltése szükséges, amit az áramszolgáltató 50 kVA alatt köteles (mint háztartási kiserőművet) elfogadni. Az 50 kVA-nél nagyobb teljesítményű napelemes rendszer telepítéséhez viszont engedélyt kell kérni az építésügyi hatóságtól, és a területileg illetékes áramszolgáltatót is értesíteni kell.
A csatlakozási ponton rendelkezésre álló teljesítménynél nem építhető be nagyobb termelői kapacitás. Ha a napelem többet termel, mint amennyit a háztartásunk elfogyaszt, a mérőóra visszafelé pörög, és a szolgáltató jóváírja a számlán (szaldó). A csatlakozásért az áramszolgáltató költséget nem számolhat el, a meglévő mérőberendezés cseréje kétirányúra (3x16 amper csatlakozási teljesítményig) az ő kötelezettsége. Az áramot a szolgáltató köteles átvenni (jelenleg az évi átlagos termékár 85%-ával számolva). Fontos megjegyezni, hogy itt a bevételünk, tehát bevallandó és adózandó jövedelmünk keletkezik. Ha az átadott áram mennyisége kicsi, vagy nincs kedvünk az adózási gonddal foglalkozni, le is mondhatunk a bevételről. A sziget üzemmódú ellátásnál a termelt áram töltésvezérlők segítségével speciális akkumulátorokba kerül. Külön töltésvezérlő kell a használatához, és az akkumulátorok rendszeres karbantartása, illetve időszakos cseréje is szükséges.

Árak és teljesítmények
Sok kivitelező és forgalmazó kínálja csomagokban a termékeit, így egy szivattyút működtetni tudó berendezést (munkadíj nélkül) már kb. 50 ezer forint körül is beszerezhetünk, a kisebb teljesítményű, váltakozóáramot előállító rendszerek anyagára 250 ezer forintnál kezdődik.
Példaként egy Budapesten épült családi házat említhetünk: a beépített teljesítmény 1320 Wp monokristályos napelem, 1500 VA visszatápláló inverterrel, nyári napi átlagtermelése 10 kWh (kilowattóra), télen 1,5–2 kWh, a rendszer bekerülési költsége bruttó kétmillió forint volt. A 10 kWh teljesítmény elég egy modern, A osztályú hűtő (200–300 W), egy vasaló (1,5 kW), egy kisebb klímaberendezés (5 kW), egy bojler (1,5 kW), egy nagyméretű LCD-tv (250–300 W) akár egyidejű működtetésére is.

Hűtés napenergiával?
A válasz határozott igen. Telepíthetünk napelemes rendszert, ami fedezi klímaberendezésünk energiaszükségletét (egy 130 m2-es családi házhoz általában elég 10 kW hűtőteljesítmény), de választhatunk egyéb, kisebb beruházási költségű és 0 Ft üzemeltetési költségű hűtést is. Napelemmel működtethetünk két ventilátort, amely hosszú, talajban vezetett csövön keresztül szívja be a hűtött levegőt, és ki a meleget. Ez lassú, de hűvös légcserét biztosít, és a megfelelő árnyékolástechnikával kombinálva biztosan mentesít minket a klimatizálás áramköltségétől.

Megéri? Megtérül?
Igen nehéz választ adni a kérdésre, hogy megtérül-e a napelemes rendszerünk, és ha igen, mikorra. Sajátossága ugyanis, hogy akkor termel áramot, ha napsugárzást tud hasznosítani. Ezért ahol nincs más alternatíva, az áramellátás folyamatossága érdekében kiegészítő rendszereket is tanácsos telepíteni, így például szélkereket vagy aggregátort, ezt viszont nem számíthatjuk a napelemes áramtermelés költségébe. Pályázatot is adhatunk be továbbá állami támogatásra, ennek elkészítését és menedzselését több kivitelező cég is vállalja.
A „megérés-megtérülés” számolgatásánál azt is figyelembe kell vennünk, hogy a napelem és az energia tárolására használt akkumulátor idővel elöregszik. Így tehát megfontolandó, hogy kevéssé hatékony, de olcsóbb, vagy drága, és épp ezért drágán cserélhető napelembe fektessünk. A fent leírt 2 millió forintos rendszer megtérülése kb. 14-15 év, jelenlegi energiaáron számítva, nem kalkulálva a napelemek esetleges cseréjével, sem állami támogatással.
(Adatok forrása: wikipedia.org és abwind.hu)

Balra
Jobbra
Lapozzon bele

Bejelentkezés

E-mail:

Jelszó:

hirdetés