Hálózatra kapcsolt, szigetüzemű és hibrid napelemes rendszerek röviden
A napelemes erőművek a megújuló energia világában az egyik legjelentősebb szerepet töltik be. Hatékony tisztaenergia-termelők, és a beléjük fektetett összeg viszonylag gyorsan megtérül. Ráadásul a beszerzésüket az állam támogatja, és a korábbi évekkel ellentétben ma már semmilyen bürokratikus huzavonát nem igényel. Napelemes panelek beszerzésével bárki megkezdheti a villamos energia termelését saját célra, ráadásul nagyon egyszerűen. Ebben a cikkben mindent megtudhatod, amit a napelemes rendszerekről tudnod érdemes.
Háztartási napelemes rendszer – TARTALOM
- Mi az a napelemes erőmű?
- A háztartási napelemes rendszer megtérülése
- A háztartási napelemes erőművek paraméterei és alkatrészei
- Hogyan szerezz be háztartási napelemes erőművet?
Mi az a napelemes rendszer?
A napelemes erőmű (fotovoltaikus erőmű, FVE) egy olyan rendszer, amely a napfényből nyeri a villamos energiát. Fő elemei a napelemek, amelyeket a háztartási elektromos hálózat további berendezései egészítenek ki. A fotovoltaikus (napelemes) erőműveket kereskedelmi célokra és saját felhasználásra egyaránt alkalmazzák. Ez a cikk az utóbbi felhasználási módot tárgyalja. A pontos terminológia a családi házakhoz készült fotovoltaikus rendszereket az alábbiak szerint osztályozza.
Napelemes erőmű
A „napelemes erőmű" kifejezés az elektromos elosztóhálózatra csatlakoztatott napelemes rendszert jelöli. Minden fotovoltaikus rendszert megfelelően optimalizálni kell, ami azt jelenti, hogy pontosan annyi energiát kell termelnie, amennyit a háztartás elfogyaszt. Minden rendszertípusnak képesnek kell lennie arra, hogy az esetleges termelési többletet vízmelegítésre (ivóvíz, használati víz és fűtés) fordítsa, vagy más módon hasznosítsa. Az elosztóhálózatra való csatlakozás lehetővé teszi a felesleg értékesítését is az energiaszolgáltató felé.
i
Elektrovoltaika?
A „fotovoltaika" szó a „fotó" (a fénnyel való kapcsolatot kifejező) és a „voltaika" (az elektromos feszültség mértékegységéből és A. Volta neves fizikus nevéből származó) kifejezéseket ötvözi – közérthetően „fényelektromosságnak" lehetne fordítani. Az olyan kifejezések, mint az „elektrovoltaika", ezért lényegüknél fogva hibásak.
Szigetüzemű rendszer (autonóm napelemes erőmű)
Azokat a fotovoltaikus forrásokat, amelyek a háztartásra csatlakoznak, de az elektromos elosztóhálózatra nem, úgynevezett „szigetüzemű rendszereknek" nevezzük. A szigetüzemű rendszerrel táplált háztartásnak nincs szüksége az energiaszolgáltatók áramára, mivel amikor a napelemek nem tudnak termelni, akkumulátorokból merít, amelyek a napelemek csúcsteljesítménye idején töltődnek fel. Az éjszakai üzem, amikor az erőmű nem tud napenergiából áramot termelni, a szigetüzemű rendszerek számára általában nem jelent gondot. Magyarországi viszonyok között azonban egész évben rendkívül bonyolult, sőt szinte lehetetlen egy további tartalék energiaforrás nélkül.
Hibrid rendszer (hibrid napelemes erőmű)
A fent említett két fotovoltaikus rendszertípust ötvözi a hibrid napelemes erőmű. A „hibrid erőmű" akkumulátorokkal is fel van szerelve, és a külső elektromos hálózatra is csatlakozik. A legszélesebb választási lehetőséget kínálja a felesleges energia felhasználásával kapcsolatban – feltöltheted vele az akkumulátorokat, melegíthetsz vizet, más módon is hasznosíthatod, vagy eladhatod az elosztó hálózatába. Ugyanígy szükség esetén tetszőlegesen vételezhetsz energiát az elosztóhálózatból.
A háztartási napelemes erőmű megtérülése
A fotovoltaikus alternatív energiaforrás beszerzésének fő motivációja a környezetbarát jelleg, az energiafüggetlenség és mindenekelőtt a pénzügyi megtakarítás. Természetesen nem számíthatsz arra, hogy az ilyen rendszer megvásárlása azonnal megkönnyebbülést jelent a pénztárcádnak. Befektetésről van szó, a megtakarítások tehát csak utólag jelentkeznek.
Megfelelően optimalizált fotovoltaikus rendszer beszerzése esetén számíthatsz arra, hogy nulla lesz a hálózatból vételezett energia mennyisége, ezért minden meg nem vásárolt kWh-t először a fotovoltaikus rendszer törlesztéseként könyvelhetsz el, a megtérülés elérése után pedig olyan pénzként, amit ez a rendszer megtakarított neked.
Az optimálisan méretezett fotovoltaikus erőmű (akkumulátorok nélkül) időbeli megtérülése nagyjából 6–10 év, akkumulátoros rendszer esetén, amelynek a beszerzési ára magasabb, valamivel több, 10–15 év. Természetesen mindig figyelembe kell venni a helyi villamosenergia-árakat, ezek azonban hosszú távon emelkedő tendenciát mutatnak, így a megtérülés az idő előrehaladtával gyorsulhat.
kWp (kilowatt-peak): a panel (vagy az egész erőmű) tényleges teljesítménye tesztkörülmények között. A háztartási erőművek teljesítményét általában kWp/év egységben adják meg. Példa a kWh-val való összefüggésre: 1 kWp = kb. 1 MWh (inkább 980 kWh).
A háztartási erőmű csökkenti vagy teljesen megszünteti a villanyszámládat a következő 20–30 évre. A karbantartási költségek minimálisak, és kockázatmentes befektetésről van szó. Ha a háztartási erőmű 10 év alatt „megtérül", és 30 éven át csökkenti a villanyszámlát, a pénzügyi megtakarítás viszonylag könnyen kiszámítható. Leegyszerűsítve ez azt jelenti, hogy további húsz évig szinte ingyen lesz az áramod.
A háztartási napelemes erőművek paraméterei és alkatrészei
Érdemes ismerni a napelemes rendszerek paramétereit, hogy előzetesen fel tudd mérni, milyen rendszerre lesz szükséged. Fontos tudni, hogy a háztartási erőmű teljesítményét úgy kell optimalizálni, hogy ne keletkezzen felesleges többlet, de ne legyen szükség nagyobb hálózati vételezésre sem. A teljesítményen kívül mire érdemes még figyelni? Ezt a továbbiakban részletesen kifejtjük.
Napelemes (fotovoltaikus) panelek
A napelemes panelek a napelemes erőművek alapvető elemei, amelyeken a megújuló energiaforrásból származó energia fotovoltaikus működési elve alapul. Ezeknél is fontos paramétereket különböztetünk meg:
- A panel teljesítménye – természetesen a napelemes paneleknek is van meghatározott teljesítményük. Ez általában 240–360 Wp között mozog. A nagyobb teljesítményű panelek drágábbak, de 1 Wp előállításához kevesebb kell belőlük, mint a gyengébb panelekből. Ha 1 kWp-re vetítjük, a modern, nagy teljesítményű panelekből összeállított erőmű akár olcsóbb is lehet, mint a kisebb teljesítményűekből épített.
- Hatásfok – a csúcskategóriás panelek hatásfoka eléri a 20%-ot, és többnyire 30 év garanciát adnak a 80%-os teljesítményre.
A napelemek a fotovoltaikus jelenséget használják ki, és a napelemes erőmű maximális teljesítményéhez elengedhetetlen, hogy a panelek megfelelően legyenek tájolva, és a nap folyamán minél hosszabb ideig érje őket napfény. Az optimális dőlésszög 35°, de a 20°-tól 50°-ig terjedő értékek is elfogadhatók, lapos tetőkön minimum 15°. Ezen a tartományon kívül a panelek hatásfoka csökken. Az ideális égtáj, amerre a napelemeknek nézniük kell, a dél, illetve a délkelettől a délnyugatig terjedő irány.
A fényviszonyoknak megfelelően kell kiválasztani a fotovoltaikus cellák megfelelő technológiáját:
- Monokristályos fotovoltaikus cellák – nagy teljesítményűek és hatékonyak, viszont nagyobb méretűek, és jó fényviszonyokat igényelnek.
- Polikristályos fotovoltaikus cellák – rövidebb az élettartamuk, és nem olyan hatékonyak, mint a monokristályosak. Mivel azonban egyenletesebb teljesítményt nyújtanak, ott érdemes alkalmazni őket, ahol a fényviszonyok kedvezőtlenebbek.
- Amorf fotovoltaikus cellák – szintén rövidebb az élettartamuk, és a legkevésbé hatékonyak, ezért a legnagyobb felületet kell lefedniük. Másrészt viszont olyan házakra is alkalmasak, amelyek tájolása az ideális égtájak felé nem optimális.
Fotovoltaikus rendszerek inverterei
Az inverter (más néven átalakító vagy váltóirányító) a teljes naperőmű szíve. A megfelelő modell kiválasztása alapvetően befolyásolja az egész rendszer hatékonyságát, és megelőzheti a veszteségeket. Két alaptípust különböztetünk meg: hálózati invertereket, amelyek a hálózatra csatlakoztatott rendszerekhez valók, és szigetüzemű invertereket, amelyek önálló működésre és a megtermelt energia teljes felhasználására vannak kialakítva. Elegendő energia esetén a szigetüzemű inverterek teljesen leválaszthatók az elosztóhálózatról, de szükség esetén lehetővé teszik a szolgáltatótól történő áramvételt is.
Akkumulátorok napelemes rendszerekhez
Az akkumulátorok („napelemes energiatárolók") nem feltétlenül szükséges részei a hagyományos fotovoltaikus erőműveknek, a szigetüzemű és hibrid naperőműveknek viszont elengedhetetlenek a működésükhöz, mivel lehetővé teszik az energia felhalmozását csúcsidőben, majd annak felhasználását a panelek inaktív időszakában. Nagyjából a következőképpen osztályozzuk őket:
- Ólombázisú – nem hosszú az élettartamuk, nagyobb méretűek és nehezebbek, viszont nem annyira érzékenyek, és gond nélkül elviselik a nagyobb energiaelvételt is. Manapság már elavultnak számítanak.
- Lítiumbázisú (Li-ion és LiFePO4) – hosszú élettartamúak, kisebbek és könnyebbek. Háztartási erőművekhez ezek a gyakoribb választás. Jellemzően elektromos autókban is ezeket használják.
Hogyan szerezz be háztartási fotovoltaikus erőművet?
A támogatás igényléséhez a napelemes erőművet szakosodott cégnek kell megvalósítania, kizárólag új, jóváhagyott alkatrészekből. Az erőműnek tehát „kulcsrakésznek" kell lennie. Egy ilyen megoldás árának nemcsak a fizikai terméket kell tartalmaznia, hanem olyan szolgáltatásokat is, mint a szerelés, a teljes dokumentáció biztosítása és a szükséges ügyintézés a megfelelő hatóságoknál.
Az energetikai szakvélemény során pontosítják az elképzeléseket és a végleges árat, valamint ellenőrzik a támogatás nyújtásának feltételeit. Kisebb, visszatéríthető előleg kérhető. Ezt követően jönnek a további lépések, amelyek egy-három hónapig tartanak, és egy működő háztartási napelemes erőművel zárulnak.