Mi is az a napelem panel?
A napelem panel egy olyan eszköz ami a Nap energiáját villamos energiává alakítja. Felépítését tekintve egy nagy üveglap alumínium kerettel, amelyre félvezető réteget alakítanak ki.
A napelem panelek és a napkollektorok között a lényegi különbség, hogy az előbbi villamos áramot, míg az utóbbi meleg vizet állít elő.
Hogyan épül fel egy napelem panel?
Amint említettük, a napelem panel alapját egy nagy üveglap adja. Ennek felületén található egy rendkívül vékony, fólia-szerű anyag, amelyre telepítik a napelem cellákat. Ezek a cellák képesek elektromos áramot termelni a napfény hatására. Különböző gyártástechnológiai megoldások léteznek, ezek között jelentős eltérés is lehet. Ezeket a napelem cellákat összekötik, majd egy kis dobozban kombinálják a panel hátoldalán. Ezen a hátoldalon találhatók a csatlakozók is, amelyekkel a napelem paneleket egymással is össze lehet kapcsolni. Így épül fel egy napelem panel.
Milyen napelem panel gyártástechnológiai megoldások léteznek?
Mivel a napjainkban használt napelem panelek szinte kizárólag szilícium alapúak, ezért ezeket részletezzük. Jelenleg is zajlik többféle kutatás különböző anyagok használatára, ám még nem sikerült jelentős áttörést elérni, nem találkozunk ilyen típusú napelempanelekkel a piacon.
A szilíciumból gyártott termékek között gyártástechnika, illetve kristályszerkezet eltérés alapján három típust különböztetünk meg, így beszélünk monokristályos, polikristályos és vékonyfilm napelemekről.
Monokristályos napelem panel
Monokristályos napelempanelhez szilícium egykristályt hoznak létre. Ennek jellemzője egy szabályos kristályszerkezet. Előnye, hogy ezáltal magasabb hatásfok és nagyobb teljesítmény érhető el, viszont ehhez szükséges a fény direkt beérkezése, szórt fényben alacsonyabb a termelése.
Polikristályos napelem panel
Polikristályos napelempanelek esetén szilícium többkristályból hozzák létre a napelemcellákat. A gyártástechnológia olcsóbb, mint a monokristályos esetben, illetve a szórt fény hasznosítása is jobb, viszont mivel teljesítménye és hatásfoka jelentősen elmarad a monokristályos napelemekhez képest, ezért szinte alig találkozni ezzel a technológiával a piacon.
Lehet extrázni! - Napelem cella kialakítással kapcsolatos fejlesztések
A napelem cella kialakítását tekintve beszélgetünk zsindelyes, PERC és bifaciális technológiáról.
Zsindelyes napelem technológia
A zsindelyes napelem techonlógia nevét a cellák elhelyezéséről kapta, mivel azokat zsindely szerűen egymásra helyezik, ezáltal megszűnik egy jelentős, fel nem használt terület a cellák között. Előnye a mechnaikai ellenállóság és az árnyékolási tényező kisebb befolyása.
PERC napelem technológia
A PERC napelem technológia az angol Passivated Emitter and Rear Contact kifejezésből kapta a nevét. A PERC cellák a visszaverődő napfényt is felhasználják, ezáltal jelentősen magasabb hatásfokot elérve.
Bifaciális napelem technológia
A bifaciális napelem panelek mindkét oldalukon képesek áramot termelni, elnyelik a direkt és a tereptárgyakról visszavert fényt is. Mezőgazdasági területeken illetve terasz fedésénél, korlát kialakításánál jellemző használatuk.
A napelem panelek villamos jellemzői
A napelem panelek működésére vonatkozóan az IU, PU diagram ad segítséget. A célunk, hogy mindig a maximális teljesítményen [P] üzemeljen a panel. Ebben segítenek az optimalizálók. A napelemes optimalizálók olyan eszközök, melyek ezt az optimális munkapontot állítják elő.
A napelem panelek teljesítményét Wp [Watt peak] mértékegységben adják meg. Ez egy laborkörülmények között előállított csúcsteljesítmény. Valóságban ritkán érhető el, ellenben az éves napsugárzást ismerve ennek segítségével is számítható a rendszer termelése.
A napelemek hatásfoka kritikus tényező a napenergia-hozam szempontjából. Kezdetben, laboratóriumi körülmények között, a napelemek hatásfoka általában 20-22% között mozog. Fontos tudnunk, hogy ez az érték 25 Celsius fokos környezeti hőmérsékleten mért eredmény, ami a gyakorlatban nem mindig valósul meg.
A hatásfokot befolyásoló tényezők közé tartozik a környezeti hőmérséklet és a napelem életkora. A hőmérséklet emelkedésével a hatásfok csökken, és nyári melegben a panelek könnyedén elérhetik a 70 fokot, ami tovább ronthatja teljesítményüket.
Általában a gyártók 84% körüli értékért vállalnak garanciát. Mit jelent a teljesítmény garancia? A napelem teljesítménye évente körülbelül 0.4%-kal csökken. Ennek ellenére a gyártók általában 25 éves teljesítménygaranciát vállalnak. Ez azt jelenti, hogy a napelemek még 25 év után is képesek lesznek bizonyos százalékban megőrizni eredeti teljesítményüket.
Napelem panelek fizikai paraméterei
Háztetőre szerelt napelemek átlagos súlya 21-23 kg között van darabonként. A tartószerkezet panelenként még 2-4 kg-ot képvisel, így gyakorlatilag bármely tetőszerkezet, amely önmagát elbírja, elbírja a napelemeket is. A napelem súlya tehát nem fontos szempont a rendszer tervezésekor és telepítésekor. Ellenben a tető állapota, teherbírása kritikus.
A napelemek mérete létfontosságú tényező lehet, amikor az otthonok és vállalkozások megtervezik a saját napenergia-rendszerüket. A standard 400-420 wattos (Wp) teljesítményű panelek mérete körülbelül 1.1 méter széles és 1.8 méter hosszú. Ez a méret optimálisnak bizonyult, hiszen elegendő energiát képes termelni, miközben méretei miatt még könnyen kezelhető.
A panel mérete közvetlenül befolyásolja a teljesítményét. A családi házak esetében nem mindig érdemes nagyobb teljesítményű paneleket választani, mivel a nagyobb méretű panelek nehezebben mozgathatók, és ezáltal a telepítésük is drágább lehet. Ezen kívül, a nagyobb panelek kevésbé rugalmasak a tető adottságaihoz való illesztésben, különösen ha a tető háromszög alakú vagy bonyolult kialakítású.
Napelem panelek kapcsolása
A napelem paneleket sorosan és párhuzamosan is lehet kapcsolni egymással. Családi házak esetén a sztringek a panelek soros kapcsolásával jönnek létre. Az invertereknek van egy optimális feszültségtartománya, ezt figyelembe véve kell rá egy vagy több sztringet csatlakoztatni.
Napelem panel gyártók - Melyik a jó?
A gyártók besorolására a Bloomberg létrehozta a BNEF PV Module Tiering System-et (Bloomberg New Energy Finance). Ez a rendszer úgynevezett Tier-ekbe osztja a napelemgyártókat megbízhatóságuk szerint. Így 3 csoport jön létre, a Tier1, a Tier2 és a Tier3. A különböző minősítést bizonyos feltételeknek megfelelve lehet megkapni. A Tier 1-be tartoznak a legmagasabb minőségű gyártók. A Tier1-es gyártók között szinte kizárólag csak a személyes preferencia dönt, garanciát általában mind 25 évre adnak. Természetesen bizonyos villamos paraméterek eltérőek lehetnek, amelyek segíthetik a döntés meghozatalát, amint az eltérő ár is különbséget jelenthet.
Mennyi az annyi? - Mennyibe kerül egy napelem panel?
Egy Tier1-es gyártó napelem paneléért kb 45 000 – 60 000 Ft-ot kell fizetni.
Ez a napelem panel felépítésétől, méretétől és a gyártótól függ. Amint az előbb említettük, a Tier1-es gyártók között nincs szignifikáns eltérés műszaki tartalom tekintetében, így a napelem panel árát befolyásolhatja, ha olyan gyártót választunk, akinek van magyar forgalmazója
Elhelyezés - Hogyan ideális elhelyezni a napelem paneleket?
A napelemes rendszer elhelyezése kritikus a termelés szempontjából. A déli irányba való tájolás az optimális, a DK és DNy irányok is hasonlóan kiváló teljesítményt eredményeznek. A döntés szöge szintén kulcsszerepet játszik a hatékony napelemtermelésben. A Magyarországon ideálisnak tartott 35 fokos dőlésszöget figyelembe véve, a napelemek érzékenyen reagálnak már kisebb dőlési szögök változására is. Ezen szempontok figyelembevételével, a legtöbb háztető természetes módon közel áll az optimális dőlésszöghöz.
A napelemek árnyékoltsága az egyik legfontosabb szempont napelemes rendszer telepítésekor. Kis mértékű árnyék is jelentősen rontja a rendszer teljesítményét. Ha 10 napelemből akár csak 1 is teljesen árnyékolt, az egész rendszer teljesítménye könnyedén a felére eshet vissza. Ennek oka, hogy a napelemek egymás után sorban vannak kötve, ugyanazon áram folyik át rajtuk. Így egyik panel áramának változása, a többi panelre is rákényszeríti a változást. Napelemes rendszer tervezésekor tehát a legnagyobb körültekintéssel járunk el annak érdekében, hogy minimalizáljuk a napelem árnyékolásának lehetőségét. A napelemek telepítése során kulcsfontosságú tényező a szélterhelés, amely jelentős hatással lehet a rendszer stabilitására és biztonságára. A napelemeket úgy kell rögzíteni, hogy képesek legyenek ellenállni a magas szélsebességek által okozott terheléseknek, amelyek károsíthatják a paneleket és a tartószerkezetet.
A napelem panel termelése
Magyarországon ökölszám lehet, hogy a napelemes rendszer Wp teljesítményét megszorozzuk 1.1-1.2 vel és annyi lesz az éves termelés kWh mértékegységben. Például: 8 kW-os inverterhez felhelyezünk 20 db 410 Wp-s Napelem panelt, így a beépített össz teljesítmény 8200 Wp. Ezt megszorozzuk 1.2-vel, így adódik éves szinten 9840 kWh termelés.
Fontos megjegyezni, hogy amennyiben ez az energia nem tud hová folyni, úgy ez csak olyan lesz, mint egy gát, mint egy lezárt vízerőmű. Hiába van lehetőség a termelésre, ha nem folyatják át az áramot, akkor nincs megtermelet energia. A tervezés tehát nem csupán a termelésre, hanem az energia hatékony elosztására is kiterjed, hogy valóban értelme legyen a napelemes rendszernek.
Napelem panelek megtérülése
Az elszámolási rendszer várható változása 2024-től nemcsak technikai részletekben, hanem pénzügyi tervezésben is új kihívások elé állítja a napenergiára váltani szándékozókat. A bruttó elszámolás és az ingadozó energiaárak hatására a megtérülési idő nehezen becslhető, így az előrejelzések kiszámíthatatlanságba burkolóznak. Az elmúlt évtizedben a napelemek megtérülési ideje 8-13 év között mozgott, ám a jövő kihívásai miatt ez a periódus növekedhet. Az új elszámolási rendszer és az akkumulátorok költségei komoly kihívás elé állítanak minden potenciális befektetőt. A pályázatok általi támogatások azonban új lehetőségeket nyitnak meg, és a Napenergia plusz program 65%-os támogatásával a napelemes-akkumulátoros rendszerek megtérülése újra vonzó lehet, becsülhetően 7-12 év között.
Mosni vagy nem mosni? - A napelem panel tisztítás
Általánosságban a napelemeket nem szükséges gyakran tisztítani; a természetes csapadék gyakran elegendő ahhoz, hogy eltávolítsa a felhalmozódott szennyeződéseket és koszt. Azonban különleges esetek, mint például a szaharai homokot hozó esőzések, megkövetelhetik a napelemek alaposabb tisztítását.
Környezeti hatás, avagy mennyire zöld a napelem?
A napelemek működésük során semekkora környezeti terhetlést nem jelentenek, ám gyártásuk és újrahasznosításuk joggal vet fel kérdéseket fenntarthatósági szempontból.
Jelenleg is dolgoznak azon, hogy a paneleket közel 100%-ban újra tudják hasznosítani minél kevesebb energiából. Jelenleg 95%-ot lehet újrahasznosítani. A gyártást tekintve sem teljesen optimális még a kérdés. Amit el lehet mondani, hogy az amerikai Columbia Egyetem Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre kutatásai alapján a ma leginkább elterjedt monokristályos napelemek teljes életciklusukat tekintve, a megtermelt áram 1 kilowattórájára vetítve 41, illetve 44 gramm szén-dioxidnak megfelelő üvegházhatású gázt bocsájtanak a légkörbe.
Összegzés
Szerencsés vagy, ha most vágsz bele a napelemes rendszered beruházásába, saját napelemeid telepítésébe!
A fentiekben összefoglaltuk, hogyan működnek a napelem panelek, hogy egy kicsit jobban megértsd, mi az az eszköz, ami az egyik legnépszerűbb megújuló energiaforrás mögött áll.
Ha felkeltettük az érdeklődésed a napelemes rendszerek iránt, ne habozz, hiszen most elérhető a Napenergia Plusz Program, amellyel akár 5 000 000Ft-ot is spórolhatsz egy családi házat fenntartó hibrid napelemes rendszer árából.
Ne maradj le erről! Mi mindenben segítünk! Vezetünk téged célod felé STEP by STEP, azaz lépésről lépésre!
