A napenergia felhasználása és a napelem működése
A napelem rendszer manapság szinte mindenki számára ismert és senkinek nem jelent újdonságot. Átlagosan bárki elmondhatja, hogy mi a lényege és mire használják, ugyanis számos forrásból lehet hozzájutni az információhoz. Azonban ennek megvan a hátránya is, mivel sokszor eltérő tényeket és tévhiteket is találhatunk egy-egy napelemmel foglalkozó oldalon. Most tehát szeretnénk tiszta vizet önteni a pohárba és egy alapos, részletes és pontos összefoglalót bemutatni azoknak, akik egy ilyen energiatakarékos berendezés telepítésén gondolkodnak.
A Nap egy megújuló energiaforrás
Először is fontos megismerni azt az elvet, ami a napelem működése terén központi szereppel bír, hogy utána könnyebben megérthessük a különféle napelem típusokat is. Tehát, a napelem egy olyan eszköz, amely a Nap sugárzását villamos energiává alakítja át. Kétségtelen, hogy a napenergia vitális szerepet játszik ebben a folyamatban, elvégre a megújuló energiaforrások közül ez végtelen mennyiségben áll a rendelkezésünkre, arról nem is beszélve, hogy ingyenes. A felhasználás során a környezetet sem szennyezi a berendezés, mivel nem szabadulnak fel káros anyagok a légtérbe.
Biztosan felmerül Önben a kérdés, hogy a Földre vetülő sugárzásból mennyit tudunk felhasználni. Nos, a Nap felszínén ezen sugárzás erőssége 6000˚C-nál körülbelül 7-8000 kW/m2. Ebből azonban mi csak egy töredékhez jutunk itt a Földön. De még így is körülbelül 1370 W/m2-hez jutunk. Ebből az értékből még egy rész elvész akkor, amikor a sugárzás áthatol a légkörön, de még így is nagyjából 1000 W/m2 energiát lehet napenergiából hasznosítani. Magyarország napsugárzását illetően fontos megemlíteni, hogy a legnagyobb mérték a Tiszántúl déli területén, majd a Dunántúlon és az Alföld déli részein mérhető.
Mi befolyásolja a napsugárzás területi eloszlását?
Egyrészt itt a földrajzi szélességet értjük, másrészt pedig a felhők elhelyezkedését és mennyiségét is. Magyarországot nézve leginkább a második opció a mérvadó, ami az országon belüli, viszonylag jelentéktelennek minősíthető szélességkülönbségből adódik.
Területi eloszlás mellett nagyon fontos jelentőséggel bír a napsütéses órák száma is. A napelem működése, vagyis inkább a teljesítménye ettől is függ. Pontosabban arról az időtartamról beszélünk, ami alatt a felszínt közvetlenül éri a napsugárzás. Ezt szintén több tényező befolyásolja, és a felhőzet ugyancsak megemlíthető itt is. Azonban a napfénytartam és a domborzat is ide sorolható. Ezeket figyelembe véve elmondhatjuk, hogy az országban a Duna-Tisza közének déli részére évi 2000 óra napsütés jellemző.
A Földre vetülő napenergia hány százalékát hasznosíthatjuk?
Mint ahogy azt már említettük, a Föld légkörét elérve a sugárzás közel negyedét elnyelik a légköri gázok, a másik negyedét pedig visszaveri a légkör. A maradék, körülbelül 50 százalék pedig eléri a Föld felszínét, de még ebből is csak 33 százalék a direkt, azaz közvetlen napsugárzás. 18 százalék már szórt sugárzásnak minősül. Itt még mindig nem állunk meg, ugyanis a felszínre érve ez a körülbelül 50 százalék is megoszlik. Hogyan? 10 százalék visszaverődik úgy, hogy 5-5 százalék elnyelődik, valamint a világűrbe vetül. Tehát, a szórt és direkt sugárzások 49 százalékban lesznek hasznosíthatóak, összesen.
Miután tisztában vagyunk azzal, hogy miként oszlik el a Földre vetülő energia, elkezdhetjük magát a berendezést is alaposabban megismerni.
A napelem működése és előnyei
Napelem működése
Típusuk szerint három fő csoportot különböztethetünk meg, amikor a napelemekről beszélünk. Ezek az amorf kristályos napelemek, a monokristályos, valamint a polikristályos modellek. Mindegyiknek más és más a hatásfoka, de az árak terén is különböznek, elvégre máshogyan állítják elő őket.
Amorf napelemek: ez a modell minősül a legolcsóbbnak, ezért ez az egyik legelterjedtebb napelem típus. Azonban az olcsó árral a mérsékeltebb teljesítmény párosul, ráadásul az élettartamuk is sokkal rövidebb, mint a többi típusé. A jobb hatás érdekében ajánlatos nagyobb felületre elhelyezni őket, hogy ezáltal növelje a kitermelhető energiát.
Monokristályos napelemek: ez minősül a legjobb hatásfokkal rendelkező típusnak, aminek a hatásfoka megközelítheti a 20 százalékot is, optimális feltételek mellett. Sőt, laboratóriumi körülmények között a 25 százalék is elérhető. Merőlegesen beeső napfény esetében tudja leadni a legnagyobb teljesítményt, ebből kifolyólag pedig igen gyakran alkalmazzák a közismert napkövető berendezések elemeiként is. Ennek a modellnek az élettartama akár a háromszorosa is lehet az amorf napelemének.
Polikristályos napelemek: valamennyivel olcsóbbak, mint a monokristályos modellek, és a hatásfokuk is megközelíti az előző típust. Ettől függetlenül az a néhány százalék eltérés nem nagyon számít, amikor a villamos energia előállításáról van szó, de mégis csak azt a következtetést vonhatjuk le, hogy ezek kevésbé hatékonyak. Az élettartamuk is megközelíti a monokristályos elemeket, ugyanis ebben az esetben is, minimum 30-40 évvel lehet számolni. Magyarországon a polikristályos napelemek használata ajánlott.
A napelem optimális elhelyezése
A villamos energia előállításának mennyisége nagymértékben függ a napelem rendszer telepítésétől. Itt mindenképp figyelembe kell venni a napelem tájolást, valamint a dőlési szöget is. Abban az esetben, ha nem kéri ki a szakértő segítségét már a kezdő lépések során, előfordulhat, hogy jelentős mértékben csökkenni fog az előállított energia mennyisége. Az országunkban a déli tájolás jelenti az ideális beállítást, valamint a körülbelül 40 fokos dőlési szög. A napelem telepítésnél a legfontosabb körülmény a minél délibb tájolás, a dőlésszög kevésbé mérvadó.
Nagy segítséget jelenthet naperőművek esetében az is, hogy kiviteleztet egy úgynevezett napkövető rendszert, ami a Nap mozgását méri fel. Ennek segítségével pedig könnyebben elérheti az optimális teljesítményt, hiszen tudni fogja, honnan érkezik majd a legintenzívebb sugárzás, de ilyen napelemes napkövető berendezés lakossági felhasználása nem gazdaságos.
A tető is fontos szerepet játszik ezen a téren, elvégre figyelembe kell venni, hogy milyen típusra kerül majd fel a berendezés. Az árnyékolást, a statikát vagy a rossz tájolást mindenképp fel kell mérni, mert senki nem szeretne csalódott lenni a napelem telepítése után. Gyakran okoz gondot az, amikor a tetőn nem azonos dőlésszögű és irányú tetőrészek vannak kialakítva. Ilyenkor számolni lehet némi veszteséggel, ugyanis a leggyengébb teljesítményt nyújtó napelem fogja meghatározni a többiek teljesítményét is, de a megfelelő szaktudás mellett ez is kezelhető, mégpedig külön körökre (MPP) kell telepíteni a napelemeket.
Szintén befolyásoló szereppel bír a tető állapota és kora. Értelemszerűen, ha a következő néhány évben azt tervezi, hogy felújítja a tetőjét, akkor semmi értelme azért felszerelni a napelemet, hogy néhány év múlva szétszedje a berendezést. A legjobb, amit ilyenkor tehet az, hogy már most elintézi a felújítást, utána pedig felveszi a kapcsolatot a napelem szakértőkkel.
A napelem működése, bármennyire is egyszerűnek tűnik, számos komplex folyamat összessége. Minden szempontot alaposan fel kell mérni és számolni kell a befolyásoló tényezőkkel is. Hosszútávon azonban egy jövedelmező berendezés, aminek segítségével saját maga állíthatja elő a villamos energiát a lakásában, a végtelen mennyiségben rendelkezésére álló napenergia segítségével.
