Napelem kisokos

A háztartási eszközeink működtetéséhez szükséges elektromos energiát alapesetben az áramszolgáltatótól vásároljuk.

Hogyan változik ez, ha napelemes rendszert telepítünk a házunkra?

Kézenfekvő, hogy azt gondoljuk, hogy ezután a napelemek látnak majd el bennünket árammal és így függetlenedünk a szolgáltatótól, nem kell többet fizetnünk villanyszámlát. Ez igaz – részben.

Az az állítás mindenképpen helytálló, hogy egy megfelelően méretezett rendszer esetén nem kell többet villanyszámlára költenünk (legfeljebb pár száz forint alapdíjat évente). A teljes függetlenedés a szolgáltatótól azonban csak szigetüzemű rendszernél lehetséges, de ilyen rendszert – a lényegesen magasabb ára miatt – csak olyan helyekre szoktunk ajánlani, ahol nincs vezetékes villany.

A napelemes rendszereknél valamilyen megoldást kell találni arra a nyilvánvaló körülményre, hogy a Nap leginkább napközben süt :), illetve akkor sem mindig, mi viszont felhős időben, este, sőt télen is szeretnénk világítani, főzni, mosni, tévézni…

Jó lenne, ha a rendszer által megtermelt energiát könnyen, olcsón tudnánk tárolni, de ez még a közeljövő kihívása. Sokkal kézenfekvőbb megoldás, hogy továbbra is használjuk az áramszolgáltatói hálózatot. Egyfelől arra, hogy visszatápláljuk a napelemeink által megtermelt, de el nem fogyasztott felesleget, másfelől arra, hogy a hálózatból pótoljuk azt a mennyiséget, amire a pillanatnyi termelésünkön felül (ami lehet nulla is – például este) szükségünk van. Ha a rendszert jól méretezte a tervező, akkor ez a két mennyiség  – melyek méréséről egy “ad-vesz” mérőóra gondoskodik – éves szinten kiegyenlíti egymást.

A hálózatba visszatáplált túltermelésünk lesz tehát a fedezete annak a fogyasztásnak, amiért egyébként fizetnünk kellene. A mai magyarországi jogszabályok alapján háztartási méretű kiserőmű esetén az éves szaldóelszámolás biztosítja erre a lehetőséget. Vissza az elejére

A szigetüzemű napelemes rendszerek elnevezése onnan ered, hogy „szigetként”, önmagukban, az áramszolgáltatói hálózattól függetlenül működnek (angol elnevezésük ezért „off-grid”).

Milyen esetben érdemes szigetüzemű rendszerben gondolkodni? Ha nincs lehetőség a közüzemi villamos hálózatra csatlakozni, vagy az nagyon drága lenne.

A szigetüzemű rendszereknek két változata van:

• Olyan összeállítás, amely csak napsütés esetén működik, és nem tárol energiát.
• Energiatárolással kiegészített rendszer – ez lehetővé teszi, hogy a fogyasztókat akkor is működtessük, ha nem süt (eléggé) a nap.

Az első változat egyszerűbb, jellemző felhasználása például a napelemes szivattyú. Ha süt a nap, akkor működik a szivattyú: öntöz, vaditatót, halastavat, medencét tölt. Itt a megfelelő mennyiségű víz tárolása segít áthidalni azt az időszakot, amikor nem süt a nap. De ez a megoldás nem felel meg mindenhol.

A második változat ezért az energia tárolására épül. A legelterjedtebb az akkumulátorok használata, de folyamatosan kísérleteznek más megoldásokkal is. Egy ilyen rendszer 50-200%-kal drágább, mint egy hálózatra visszatápláló, a felhasznált akkuk típusától (ólom-kén, lítium ion), illetve mennyiségétől függően.

Annyi energiával tudunk tehát gazdálkodni, amennyit a napelemek éppen termelnek, illetve amennyi tartalékkal rendelkezünk az akkumulátorokban.

A szigetüzemű rendszerek tervezése éppen ezért jóval összetettebb, mint a hálózatra visszatápláló társaiké. Azoknak az időszakoknak az energiaellátását ugyanis, amikor nem süt a Nap, csak megfelelő méretű akkumulátortelep tudja biztosítani, de a legtöbb esetben így is kibővítik a rendszert egy tartalék generátorral (vagy például szélturbinával is, amennyiben alkalmas a helyszín).

A rendszer méretezése tehát mindig egyedi. Az alábbi főbb szempontokat kell figyelembe venni:

• Megoldható-e, hogy csak 12 vagy 24 Voltos fogyasztókat használjunk? (Például egy tanya esetén eleve ilyen hűtőt, világítást szerzünk be. Televízió, laptop-, mobiltelefon töltő, és sok más eszköz is kapható 12-24 voltos változatban). Ha a válasz igen, nincs szükségünk inverterre.
• Ha hagyományos, 230V-ról üzemelő berendezéseink is vannak, akkor alaposan át kell gondolni, mi a reális igény a nagyfogyasztók egyidejű használatára, ez adja meg ugyanis, hogy mekkora inverterre lesz szükségünk (az inverter állítja elő a napelemek és az akkuk egyenfeszültségéből a berendezések használatához szükséges 230V-os váltakozó feszültséget). Szinte bármekkora invertert lehet telepíteni, de érdemes megfontolni, hogy megéri-e a többletkiadást az, hogy egy időben szeretnénk használni az elektromos főzőlapot, a mosógépet és a vasalót, vagy inkább figyelünk arra, hogy ezek közül egyszerre legfeljebb csak egy működjön.
• Az inverter kiválasztásánál az is szempont, hogy milyen berendezéseink vannak. Egy főzőlap vidáman működik egy olyan inverterrel is, ami nem valódi színuszos feszültséget állít elő (ezek egyszerűbbek, így olcsóbbak is), más eszközök tönkremennének ettől, és igénylik a drágább, színuszos invertert.
• Mekkora az az energiafelhasználás, ami a nem napsütéses időszakra (este, tél) jellemző. Ha télen is szeretnénk nagyfogyasztókat használni, akkor szinte biztos, hogy szükség lesz valamilyen kiegészítő áramtermelő berendezés (például egy aggregátor) használatára. A nyáron termelt energiát még akkumulátorok segítségével sem célszerű télire „átmenteni”, ez a tárolási megoldás legfeljebb napokra elegendő nagyobb energiafelhasználás esetén. Lehet természetesen óriási mennyiségű akkumulátort vásárolni és hozzá annyi napelemet, ami ezt télen is tudja megfelelően tölteni, de költség-, környezetvédelmi és egyéb szempontok alapján léteznek ennél jobb megoldások.

A szigetüzemű napelemes rendszer tervezése, méretezése a fentiek alapján komolyabb előkészületeket és szakértelmet igényel. Táblázatokba foglaljuk, hogy milyen fogyasztók lesznek (típus, teljesítmény), ezeket milyen időszakokban és mennyit használjuk, mik az egyéb lényeges körülmények. Csak ezután tudunk érdemben hozzákezdeni a tervezéshez.

Gyakran felmerül a kérdés, mennyibe kerül egy ilyen rendszer. Míg a hálózatra visszatápláló rendszernél gyors fejszámolással viszonylag pontos becslést lehet adni, itt erre nincs reális esély, csak alapos számítások után tudunk reális összeget mondani.

A szigetüzemű napelemes rendszer ezekből a részekből épül fel:

• napelemek
• akkumulátorok + akkutöltő elektronika (ha van rá szükség)
• inverter (ha van rá szükség)  Vissza az elejére

A hibrid napelemes rendszer a hálózatra visszatápláló és a szigetüzemű rendszer kombinációja. Kapcsolódik tehát az áramszolgáltatói hálózathoz, de rendelkezik saját, akkumulátoros tárolási lehetőséggel is.

A hibrid rendszer előnyei:

• áramszünet esetén – az akkumulátorok által tárolt és a napelemek által éppen termelt energiából képes biztosítani a ház energiaellátását. – biztosítani tudja a ház áramellátását
• a rendszer a megtermelt, de el nem használt energiát először az akkumulátorokban tárolja el, amennyiben azokat teljesen feltöltötte, a további felesleget visszatáplálja a hálózatba
• tartalékként használva a lényege, hogy hálózatkimaradás esetén is képes ellátni bizonyos fogyasztókat
• önálló energiaellátás (self consumption). Lényege, hogy saját tárolókapacitásának köszönhetően rugalmasan tudja felhasználni, vagy a hálózatba betáplálni a megtermelt energiát. Ennek a hazai szaldóelszámolásos rendszerben nincs értelme, de olyan helyeken, ahol a visszatáplált energia ára változó, jól jön ez a funkció.
• várható, hogy ez a megoldás egyre nagyobb teret kap a jövőben: az áramszolgáltató a csúcsterhelések esetén fel tudja használni a sok kis, azonnal elérhető tárolókapacitást, cserébe ilyenkor magasabb áron veszi át az energiát

Hátránya:

• drágább, mint a hálózatra visszatápláló rendszer
• hazánkban egyelőre nincs engedélye olyan integrált eszköznek, amely az összes funkciót egyszerre tudná megvalósítani, ennek hiányában jelenleg csak több részből építhető össze, ez tovább drágítja  Vissza az elejére

Napelem segítségével a Napból érkező fényt alakítjuk át villamos energiává háztartási készülékeink számára.

Egy napelemes rendszer egyik legfontosabb része maga a napelem, amelyben a félvezető (leggyakrabban kristályos szilícium) villamos energiát képes biztosítani a fény gerjesztő hatásának köszönhetően.

A ma legelterjedtebben használatos csoportosítás szerint beszélhetünk kristályos napelemről és vékonyréteg napelemekről. A kristályos napelemekben nagy szilíciumkristályok vannak vékony szeletekre vágva (ezeket hívják celláknak), és ezek a cellák vannak villamosan összekötve egy alufólia-szerű vezetővel. Mindez egy alaplemezre van felragasztva, a tetején egy edzett üveggel, légmentesen laminálva és rendszerint egy alumíniumkerettel bekeretezve. A kristályos napelemek közül létezik monokristályos napelem és polykristályos napelem, a felszeletelt kristály szerkezetétől függően.

A monokristályos napelemek hatásfoka a legjobb (17-19%), a polykristályos napelemeké legjellemzőbben 16-17%, míg a vékonyréteg napelemek hatásfoka 6-10% között mozog. Léteznek ennél jóval jobb hatásfokkal rendelkező napelemek, de mi a jelenlegi kereskedelmi forgalomban előforduló típusokról beszélünk.

A legolcsóbb és legújabb technológia a vékonyréteg napelem. Ezeknél valamilyen hordozóra (leggyakrabban üvegre, vagy vékony acéllemezre) viszik fel a félvezetőt néhány mikronos rétegben, ezért hívják vékony-réteg technológiának. Az elkészült félvezető rétegre aztán mehet valamilyen fedés, ami legtöbbször üveg, vagy valamilyen műanyag. Ilyen módon lehet hajlékony, vagy átlátszó napelemeket is csinálni, ami nagyban növeli a felhasználás lehetőségeit. A vékony-réteg napelemek közül jelenleg az amorf-szilícium (a-Si) félvezetős a legelterjedtebb (olcsó a kadmium-tellurid (Cd-Te) is, de tudni kell, hogy a kadmium erősen mérgező, élettartama lejártával környezetszennyező hulladékká válik).

A vékony-réteg napelemek fajlagosan a legolcsóbbak, de nagyobb felületre is van szükség belőlük, a gyengébb hatásfokuk miatt (5-8%). Azonban még korai lenne leírni ezeket a napelemeket, mert rengeteg előnyük van a kristályos napelemekkel összehasonlítva! Kevésbé érzékenyek a melegedésre, szélesebb fényspektrumot tudnak hasznosítani, már szórt fénynél is működnek, szép homogén a felületük, ami fontos lehet esztétikai szempontból, valamint lehet hajlékony vagy átlátszó kivitelben is készíteni, ami építészeti, vagy egyéb praktikus szempontokból sokszor érdekes lehet. Ráadásul itt van a küszöbön a CIS, vagy CIGS napelemek térhódítása. Ezek a modulok szintén vékonyréteg technológiával készülnek (réz, indium, gallium, szelén félvezető anyagokkal), annak minden előnyével de már a polykristályos napelemek hatásfokát közelítve.

Mindenesetre a fejlesztés folyik, vannak már szerves napelemek, műanyag napelemek és még sok érdekes dolog, de a piacon jelenleg a fent említett fajtákkal találkozhatunk. Vissza az elejére

3/b Tűzvédelmi kapcsoló

A tűzvédelmi- vagy más néven tűzoltóvédelmi leválasztó kapcsolók kérdése egy nagyon érzékeny téma a napelemes rendszerek megvásárlásakor. A tűzvédelmi kapcsoló szükségessége sokszor nem dönthető el egyértelműen előre, így előfordulhat, hogy a telepítés során derül csak ki, hogy a vevőnek megintcsak a zsebébe kell nyúlnia. Egy ilyen 100.000 Ft körüli váratlan kiadás komolyan megrendítheti a vevő bizalmát a szállítóban, holott egy ilyen szituáció soha nem figyelmetlenség vagy rossz szándék eredményeként adódik.

Nézzük meg, hogy mikor van szükség a tűzvédelmi kapcsolóra!

Az 54/2014. (XII. 5.) BM rendelet az Országos Tűzvédelmi Szabályzatról és az ehhez kapcsolódó Tűzvédelmi Műszaki Irányelv (TvMI 7.2:2016.07.01.) szabályozza a napelemes rendszerek DC oldali leválasztását.

 Milyen esetekben szükséges a tűzvédelmi leválasztó kapcsoló?

 1. Amennyiben az épületen belüli DC kábel nyomvonal hossza több mint 5 méter vagy áthalad egymás feletti/alatti egynél több szinten, idegen tulajdonon, bérleményen, tűzszakaszon. Ebben az esetben a kapcsolót a belépési ponttól számított 5 méteren belül kell elhelyezni.

2. Amennyiben a napelem modulok által lefedett terület legközelebbi pontja 10 méternél távolabb van a belépési ponttól. A távolság meghatározásánál a vízszintes és a függőleges (pl homlokzat) szakaszok összegét kell figyelembe venni. A kapcsoló elhelyezésének 10 méteren belül kell történnie.

3. Földre telepített napelemes rendszerek esetében ha a föld feletti DC kábelszakasz hosszabb mint 10 m. A kábelhossz számításánál nem kell figyelembe venni a napelem modulok által lefedett terület illetve attól legfeljebb 0,5 méter távolságon belül haladó, valamint a szabvány szerint földbe fektetett kábelszakaszokat.

Napelem panelekbe integrált teljesítmény optimalizáló rendszerek (az úgynenevezett okos napelemek) esetében:

1. Amennyiben a teljesítményoptimalizáló rendszer kizárólag félvezető elemekből álló – galvanikus leválasztást nem biztosító – kapcsoló vagy szabályzó elemekből áll, akkor ezek a kapcsoló vagy szabályzó elemek tűzeseti lekapcsolóként nem alkalmazhatóak.

Miért is olyan fontos ez a tűzvédelmi leválasztó kapcsoló?

A legtöbb napelemes rendszernél a DC leválasztó kapcsoló az inverterbe van integrálva. Ebből következik, hogy az inverter kikapcsolása után a napelemes mező és az inverter között futó szolár kábelek továbbra is akár 1000V-os DC feszültség alatt maradnak. Tűz esetén a tűzoltók emiatt nagyon komoly veszélynek lennének kitéve, mivel egy DC kábel meglocsolása életveszélyes áramütéshez vezethetne.

Erre a problémára a Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsolója (DFS) nyújtja a legjobb megoldást azzal, hogy közvetlenül a napelemes mező közelében megszakítja a DC áramkört, biztonságos körülményeket teremtve ezzel a tűzoltóknak.

A Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsoló képes terhelés alatt is biztonságosan, tűzveszély nélkül leválasztani a napelemeket az épületbe bemenő DC vezetékekről, de képes kiküszöbölni a terhelés alatti megszakítás veszélyét is, azzal, hogy az épület AC hálózatát figyeli. Ha az AC hálózat bármilyen okból lekapcsol, a Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsoló azonnal leválasztja a napelemeket az inverterhez vezető DC vezetékekről. Az AC hálózat újbóli bekapcsolásakor a Santon a napelemeket újra összekapcsolja az inverterrel. A Santon motoros kapcsolója ugyan az AC hálózatról nyeri az energiáját, de a kapcsolóban van egy szünetmentes tápegység (UPS) is, ami képes bármilyen körülmények között működtetni a kapcsolót.

Egy Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsoló képes 16kW körüli teljesítmény kezelésére. Az egy körös Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsoló (DFS-1) egy önálló napelemes kör (1 munkapont) kezelésére képes, a két körös Santon készülék (DFS-14) két napelemes kör (2 munkapont vagy két 16 kW-os inverter) kapcsolására alkalmas. Ha a napelemes rendszer ennél nagyobb, akkor több Santon tűzvédelmi leválasztó kapcsoló használata válik szükségessé.

Hogyan lehet elkerülni a tűzvédelmi kapcsoló beszerelését?

Ezt biztosra nem lehet előre megmondani, de azért vannak fontos szempontok, amire jó ha mind a vevő, mind a szállító odafigyel.

Nagyon hasznos lehet az előzetes helyszíni felmérés. Egy ilyen alkalommal tudja egyeztetni a vevő az elképzeléseit a szállítóval arról, hogy hova is képzelte el az invertert. Kivitelezés közben már nem nagyon érdemes az inverter helyén változtatni, mert ezeket az 5 és 10 méteres távokat nagyon könnyű túllépni.

A tűzoltóvédelmi kapcsoló egyébként nem alku kérdése és nem spórolható ki, mivel nem lesz az országban egyetlen felelős műszaki vezető sem, aki a nevét adja egy szabálytalanul leszállított rendszerhez. A felelős műszaki vezető személyes büntetőjogi felelősséggel tartozik bármilyen probléma esetén, ezért alaposan odafigyelnek a kivitelezés szabályosságára. Ez így is van jól, mivel itt emberéletekről van szó.

Természetesen előfordulhat, hogy egyes szállítók úgy akarják csökkenteni és versenyképessé tenni az áraikat, hogy egyszerűen “kifelejtik” ezt a tételt az ajánlatból. Tudják, hogy ha az ügyfél már igent mondott és a rendszert is letelepítették, akkor már a vevő nem fog tudni nemet mondani egy ilyen kész helyzet elé állítva. Épp ezért, ha árajánlatot kér, és az ajánlatban nem találkozik sehol a tűzvédelmi kapcsolóval, akkor feltétlenül kérdezzen erre rá, hogy elkerülje az utólagos, keserű meglepetéseket! Vissza az elejére

3/c Inverterek

Az inverter a napelemes rendszer szíve, központi egysége.

A hálózati inverterek fő funkciói:

• a napelemek által termel egyenáramot (kék vonal a fenti ábrán) váltóárammá alakítja (piros vonal a fenti ábrán),

• a váltóáramot a villamos hálózat értékeihez szinkronizálja, védelmi funkciókat lát el,

• megjeleníti a termelt áram mennyiségét, monitoring rendszerrel kiegészítve számítógépen is követhető részletes információkat ad az áramtermelésről.

Vissza az elejére

4. Elszámolás az áramszolgáltatóval (esettanulmány)

A napelemes rendszer inverterén és az áramszolgáltató által felszerelt oda-vissza mérő órán mért mennyiségek viszonya és ezek magyarázata

Gyakran merül fel ügyfelek részéről a kérdés: Miért nem egyezik meg a napelemes rendszer által meg- termelt (az inverteren kijelzett), és a hálózatba visszatáplált (az áramszolgáltatói mérőórán mért) két enegiamennyiség? A szolgáltatói óra kevesebb “visszatáplálást” mér – lehet, hogy rossz az inverter?

Magyarázat: a napelemek által megtermelt energiamennyiségből (ezt jelzi ki az inverter) először “lejön” a  saját pillanatnyi fogyasztás, és csak az ezen felüli mennyiség kerül visszatáplálásra. (A saját fogyasztásának ezt a részét Ön korábban a szolgáltatótól vásárolta meg, most viszont ezt a saját termelés fedezi, így azért nem kell fizetnie.)

A termelés és fogyasztás viszonyának négy alapesete:

1. Esti-éjszakai üzem: termelés nincs, a teljes fogyasztást a hálózatból használja fel, azt a szolgáltatói óra egy-az-egyben fogyasztásként méri. (Ugyanez a helyzet ott is, ahol nincsen napelemes rendszer.)

2. Kiegészítő fogyasztás a szolgáltatói hálózatból: Gyengébb napsütés és/vagy jelentősebb saját energiafelhasználás esetén áll elő ez a helyzet: a napelemek termelése nem fedezi a teljes fogyasztást, így a hálózatból kell pótolni a különbözetet, amit a szolgáltatói óra fogyasztásként mér.

3. Visszatáplálás a szolgáltatói hálózatba: Azokra az időszakokra jellemző, amikor erősebb a nap- sütés és/vagy alacsonyabb a saját energiafelhasználás. A termelés ilyenkor meghaladja a fogyasztást, a felesleg a hálózatba kerül visszatáplálásra, amit a szolgáltatói óra mér. (Az így visszatáplált energia- mennyiség lesz majd az ellentétele az 1. és 2. pontban leírt fogyasztásnak az éves elszámoláskor.)

   Példa: Ha a napelemes rendszer egy órán keresztül 3000 W-ot termel (amit az inverter mér és kijelez), a ház fogyasztói (TV, számítógép, hűtő stb.) eközben csak átlagosan 1000 W-ot használnak fel, akkor a termelésből 2000 W megmarad és visszatáplálásra kerül az országos hálózatba. Esetünkben az inver- ter 3 kWh termelést mutat, míg a mérőóra csak 2kWh visszatáplálást. Az 1 kWh különbözet a napele- mek által termelt energiából került elfogyasztásra, így azt nem kellett megvenni az áramszolgáltatótól.

4. Teljes visszatáplálás a hálózatba: ha nem működik semmilyen fogyasztó, nincs saját felhasználás, a teljes termelés az országos hálózatba jut. Az inverter által mutatott termelés és a szolgáltatói mérő- órán mért visszatáplált mennyiség csak ebben a ritka – inkább csak elméleti – esetben lehet egyenlő.

A szolgáltatóval történő éves elszámolás során az összes elfogyasztott és az összes visszatáplált energiamennyiség szaldójával kell elszámolnunk. Három eset lehetséges.

Ha a napelemes rendszerünk éves szinten:

• kevesebbet termel, mint a fogyasztásunk: csak a többletfogyasztásért kell fizetnünk
• ugyanannyit termel, mint a fogyasztásunk: senki nem fizet senkinek
• többet termel, mint a fogyasztásunk: a többletre a szolgáltató (amennyiben ezt Ön kéri) kifizeti – számla ellenében – a rendszerhasználati díjjal csökkentett villamos energia díjat.

Vissza az elejére