PV rendszerek

Rengeteg szó esett már a különböző napelemes típusok működéséről, előnyeiről, a telepítési lehetőségekről és lépésekről. A napelem működési elvének taglalása azonban egy jóval ritkább témakör, hiszen sokan félnek belemélyedni a dolog technikai hátterébe. Az alábbi cikkben mi mégis megpróbáljuk ezt érthető formába önteni, minden fizikai és kémia szak sallangtól mentesen.

Napelem cellák működése

A napelemek tulajdonképpen úgynevezett fotovoltaikus cellák, melyek a fotovoltaikus jelenségen alapulva működnek. A teljes rendszer működésének alapja tehát ez a jelenség, tehát a működési elve is ezen alapszik.

Fotovoltaikus jelenség

Fotovoltaikus jelenségnek nevezzük azt, amikor fény hatására az elektronok mozgásra gerjesztődnek, azaz alapállapotukból magasabb energiájú szintre kerülnek, és ennek következtében kissé szabadon áramolhatnak.

A napelem tehát egy olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generálunk, amiket az elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre.

Napelem felépítése

A napelemek tulajdonképpen vékony szilícium lapkákból állnak, amelyeket aztán különböző hordozófelületekre visznek fel. Ezzel biztosíthatjuk az elemnek megfelelő merevséget, és sérülésmentességet. A szilícium lapkákba rétegesen meghatározott tulajdonságú atomok kerülnek, ezzel egy úgynevezett szennyezett félvezetőt kapunk. Ezen atomok egy része elektron többlettel bír, másik részének elektron hiánya van a hordozó szilíciumhoz képest. Amikor a fényt alkotó fotonok egy olyan atommal ütköznek aminek elektron többlete van, ezt kiütve elektron áramlás indul meg, azaz egyenáram keletkezik.

Napelem működése egy nap

Mivel a napelem működési elve a Napból származó energiákat hasznosítja, ezért joggal merülhet fel a kérdés, hogy miként működik napelemünk a nap azon szakaszaiban, amikor kevesebb, vagy semennyi napsugárzás sem éri a paneleket.

Napelemes rendszer működése este

Éjszaka fény hiányában természetesen a napelemekből származó áramtermelés is 0. Ekkor azonban maga a háztartás, vagy ingatlan áramfogyasztás is alacsony. A szükséges minimális mennyiségű energiát a fogyasztók ez esetben a közüzemű hálózatból vehetik fel hálózatra visszatápláló rendszer esetén, szigetüzemű rendszerben pedig az akkumulátorokból történhet meg ugyanez. Ez az energia felvétel azonban oly kis mértékű, hogy az szinte alig kimutatható.

Napelemes rendszer működése hajnalban

A reggeli órákban, amikor a nap még csak alig-alig süt, magától értetődően kevés a megtermelt energia, de ekkor a fogyasztásunk is még általában alacsonyabbnak tekinthető. Természetesen nem valószínű, hogy tökéletesen megegyezik a fogyasztás a megtermelt energiával, de már ilyen korai napszakban is képes napelemes rendszerünk energiát termelni számunkra.

Napelemes rendszer működése napközben

A déli órákban nagy mennyiségű energiát termel napelemes rendszerünk, a fogyasztásunk viszont általában alacsony, ezért a megtermelt energiát a rendszer visszatáplálja a hálózatba, vagy tárolja az akkumulátorokban. Délután az energiatermelés még mindig relatíve magasnak mondható, de ilyenkor már a fogyasztás is általában magasabb, ezért ilyenkor a mérleg nyelve kiegyenlíti egymást.

Naplemente után a termelt energia újból 0-ra redukálódik, viszont a fogyasztásunk még mindig magas, ezért a hiányzó energiát az elektromos közműhálózatból, vagy a rendszerbe épített akkumulátorokból nyerjük. Ekkor fogyasztjuk el a déli órában megtermelt energiatöbbletünket.

Tehát jól látható. hogy az egész napot tekintve, tudatos energiafelhasználással az egyes napszakok közötti eltérő termelési és fogyasztási értékek megközelítőleg kiegyenlítik egymást.

Ehhez mindössze egy jól tervezett és kivitelezett napelemes rendszerre van szükségünk. Ebben a Steinn Solar Kft. tervező és kivitelező munkatársai állnak rendelkezésére minden magánszemélynek és vállalkozónak.

Összegezve

A napelemek tehát a fotovoltaikus jelenséget hasznosítják működésük során. Ez azonban azt is jelenti, hogy az egyes napszakokban eltérő termelési kapacitással képesek üzemelni. Természetesen ahány hely, annyi fajta napelemes rendszerrel találkozhatunk, amiknek a helyi viszonyok is nagyban befolyásolhatják az aktuális teljesítményüket.

Poli- és monokristályos napelemek

Polikristályos napelem

A panelek több cellából épülnek fel, amelyeket nemcsak egy, hanem több kristály alkotja. A kristályokat tömbbe állítják elő, majd többrétegű burokba helyezik. Az előállítás kevesebb időt és energiát vesz igénybe, így olcsóbb a gyártási költségük is, ezért kedvezőbb áron lehet hozzájuk jutni. Azt azonban tudni érdemes, hogy alacsonyabb teljesítmény érhető el velük, mint a monokristályos napelemekkel. Tehát a kedvezőbb beszerzési árral kisebb teljesítmény jár.

Monokristályos napelem

A neve miatt a laikusok szemében mindig csak második napelemtípus esetében a szilícium egy tömbben dermed meg. Az anyagot az elektromos térben henger alakúra húzzák ki, majd az éleit levágják. Ennek a műveletnek az egyedi megoldása a nyolcszög alakú cellák kialakítása. Ez a típus a gyártási technológiáját tekintve valamennyivel drágább, viszont az egységteljesítménye nagyobb, mint a polikristályos napelemeké. Tehát költségesebb a monokristályos napelem, viszont ennek fejében nagyobb teljesítmény érhető el általa, ráadásul hosszabb garanciaidő mellett.

Félcellás napelemek

Kezdjük először a fogalmak tisztázásával, aztán majd az előnyökre később rátérünk.

Ahogy a nevük is mutatja, a trükk abban rejlik, hogy az eddigi „hagyományos” napelemekkel szemben ezekben a cellák két egyenlő részre vannak osztva, ami miatt jobb teljesítményt képesek produkálni (hamarosan kitérünk arra is, hogy miért).

Azonban nemcsak a cellák szintjén kell a különbségeket keresni: maguk a modulok is egy felső és egy alsó részre vannak osztva, amivel bizonyos értelemben azt érjük el, hogy egy napelemből gyakorlatilag két kisebbet hozunk létre.

Az ilyen cellák képesek 2-3%-kal jobb teljesítményt elérni a többi napelem típushoz képest, aminek köszönhetően hozamuk is magasabb.

Ha valamit félbevágunk, akkor az miért ér többet, mint egy egész?

Elég, ha a józan paraszti ésszel kezdjük el vizsgálni ezt a kérdést.

Azzal, hogy a cellákat két egyenlő részre osztják, gyakorlatilag a termelés is megfeleződik – ez eddig érthető, és nem tűnik feltétlenül előnyösnek.

Viszont mi az, ami ezen kívül még csökken?

• Az ellenállási veszteség, ráadásul közel 75%-kal.
• A cellák hőmérséklete, amivel jelentősen megnő az élettartamuk (elkerülhető a hot-spot jelenség is, ami komoly meghibásodásokhoz vezethetne).
• A megtermelt áram útja, aminek köszönhetően az ellenállási veszteség még tovább tud csökkeni.

Egyszóval a megtermelt áram elméletileg kevesebb, viszont kisebb a veszteség is, tehát a hozam mégis növekszik a végén, ráadásul a panelek élettartama is igencsak megnyúlik a felosztásnak köszönhetően.

A napelemek esetén mindig az egyik legkomolyabb kérdés az árnyékolási tényezők jelenléte.

Nem kell sokat magyarázni, hogy miért: ha nem éri napfény a napelemet, akkor értelemszerűen nem is tud rendesen termelni.

Az új, félcellás modulok esetében ez máris kevésbé jelent problémát, hiszen ezek képesek 50%-os teljesítményt produkálni akkor is, ha az egyik felüket árnyék takarja.

Ugyanez nem mondható el a hagyományos napelem modulokról, amik igen komoly mértékben veszítenek hatékonyságukból akkor, ha egy részüket nem éri közvetlenül a napfény.

Ez különösen fontos például a nagyobb méretű, ipari napelem parkoknál, amiknél általában földre szerelt napelem rendszereket szoktak telepíteni, és ugye a nap járásától függően előfordulhat az, hogy épp az egyik napelem vet árnyékot a másikra.

Sőt, ezzel együtt megnyílni látszik az út a függőlegesen felszerelt napelemek előtt is, ami régóta foglalkoztatja már a legnagyobb gyártókat, hiszen ennek köszönhetően akár a falak is beboríthatóak lennének fotovoltaikus elemekkel.

Ha a kapott információkból nem sikerült dönteni, hogy melyiket érdemes választani?

A szakemberek véleménye nem teljesen egyezik ebben a témában, így csak cégünk álláspontjáról tudunk beszámolni. Mi a garantált hatékonyság és megbízhatóság érdekében mindenképpen a monokristályos napelemet ajánljuk, épp ezért dolgozunk csak ezzel a típussal.

Meggyőződésünk, hogy a polikristályos rendszerek nem képesek azt a megbízható üzemelést szolgáltatni, amit szükségesnek vélünk. Persze folyamatos ellenőrzés mellett és a tűzvédelmi kapcsoló beépítésével javítható a több cellából felépülő rendszerek biztonsági szintje is, azonban még így sem kínálnak olyan stabil megoldást, amilyet mi ügyfeleinknek nyújtani szeretnénk.

Munkánk során elsődlegesnek tekintjük, hogy megbízóinkat ne csak nyereséges energiatermeléssel lássuk el, hanem maximális biztonságban is tudjuk! Ebből az indíttatásból javasoljuk neked, hogy ha zöld energiatermelésre szeretnél átállni, saját és családod védelme érdekében maradj inkább a biztosabb egy kristálynál, hiába csalogatóbb a több!