Napenergia hasznosítás és napelemes rendszerek…
Kézikönyvek rendszeresen kiemelik, hogy a napenergia hasznosítása alapvetően két csoportra osztható. Az egyik csoportot a passzív felhasználás jelenti, amikor például energiatudatos építkezéssel használjuk ki hosszú távon a napsugarak jótékony hatását hőmérséklet formájában. A másik csoportot az aktív felhasználás jelenti, ahol fotovillamos és – vagy – hőenergiát állítunk elő. Bár energiahatékonyság tekintetében mindkét csoport fontos szerepet játszik, elektromos áram termeléséhez a 21. század embere mindinkább napelemes rendszereket használ. A napelemek és komplex napelemes rendszerek a Napból származó elektromágneses sugárzást közvetlenül alakítják át villamos energiává. A tüzes bolygónak köszönhetően kinyert egyenáramot a technológia egy inverter segítségével alakítja váltóárammá, amely már közvetlenül felhasználható szinte bármilyen hétköznapi váltóárammal működő berendezés – telekommunikációs eszközök, hűtőgép, mosógép, televízió – üzemeltetésére. A napelemes rendszerek kivitelezésére specializálódott cégek szakembereinek egyöntetű véleménye szerint a technológia megvalósításának elsődleges feltétele a minden részletre kiterjedő gondos méretezés és tervezés. A napelemes rendszerek méretezését elősegítő modern méretezési szoftverek a 21. században immár kiváló lehetőséget adnak arra, hogy a napenergia-hasznosító rendszerek professzionális kivitelezése a méretezés és tervezés megelőző munkálatain keresztül a legmagasabb szinten valósuljon meg.
De vajon miként kell egy napelem rendszert megtervezni? Egyáltalán mekkora rendszerre van szükségünk?
Napelemes rendszerek méretezése egységesen?
Szigetüzemű és hálózatra kapcsolt napelemes rendszerek méretezése
Ipari létesítmény napelemes rendszer méretezése.
Bár természetesen különbséget kell tennünk a hálózatra csatlakoztatható napelemes rendszerek, valamint a szigetüzemű rendszerek méretezése között, a problémát körüljárva mégis össze tudunk foglalni egy közös nevezőt. Az alkalmazható számítások egyik csoportja ugyanis kizárólag olyan napelemes rendszerek kialakításában nyújt támpontot, ahol a felhasználás során nem áll rendelkezésre villamos hálózat. A saját szigetüzemű napelemes rendszer megtervezésekor elengedhetetlen annak meghatározása, hogy mennyi energiára lesz szükségünk mindennapjainkban.
A legkézenfekvőbb megoldás akkora napelemes rendszert telepíteni tehát, amely biztosítja a lakóházunk éves villamos energia szükségletét. Ez az adat az éves elszámoló számlából már első nekifutásra is könnyűszerrel kideríthető. A tervezés során persze figyelembe kell venni a tetőfelületet ahová a napelem rendszert telepíteni szeretnénk, mert ritkán de előfordul, hogy nem áll rendelkezésre elegendő tetőfelület. A napelemek villamos tulajdonsága nagymértékben függ azok hőmérsékletétől, így az utóbbiakon túl a méretezés kiszámításához nem elhanyagolható szempont a szigetüzemű napelemek felszerelési helyének dőlésszöge, tájolása és persze a földrajzi egységre jellemző napsugárzás várható energiahozama.
Ezek a szempontok ugyanis messzemenőkig megszabják az adott lakóingatlan ellátásához szükséges napelem-felület méretét is. A méretezést alapvetően meghatározó fogyasztás felméréséhez elengedhetetlen a megfelelő kapacitású akkumulátor kiválasztása valamint az optimális töltőáram arányának megválasztása. A szigetüzemű napelemes rendszereknél alkalmazott akkumulátorok ugyanis általában 72 órára képesek tartalékenergiát képezni.
A napelemes rendszereket telepítő szakemberek a hőtechnikai méretezés során határozzák meg, hogy a számunkra szükséges melegvíz, fűtés, vagy egyéb célú hőigény kielégítéséhez milyen típusú, nagyságú és mennyiségű napkollektor, tároló, hőcserélő alkatrész szükséges. Az értékek pontos kiszámításához napjainkban már egyedülálló számítógépes szimulációs programok állnak rendelkezésre a napkollektoros rendszerek hőtechnikai méretezésére. Az egyszerűbb használati-melegvíz készítő – mint például a medencék fűtéséhez használt – rendszerek méretezésére már másfél évtizeddel ezelőtt is álltak rendelkezésre még ma is kiválóan alkalmazható programok.
A bonyolultabb – esetleg fűtés rásegítést is végző – napkollektoros rendszerek méretezésére a szakemberek előszeretetet használják a Polysun nevű számítógépes programot, amely kapcsolási vázlatok készítését is lehetővé teszi. A napelemes technológia kiépítésekor a hőtechnikai méretezés mellett a hidraulikai méretezés elvégzése is szükséges. Az eljárás során a napkollektorok bekötését, a szükséges csőátmérőket, a rendszer működéséhez szintén elengedhetetlen keringető szivattyúk típusait, a tágulási tartályok méretét, illetve a szabályozószelepekhez és egyéb szerelvényekhez hasonló alkatrészek típusát és méretét határozzák meg. A hidraulikai méretezéseket szintén a célra kifejlesztett szoftverek végzik.
Nem árt tudnunk az előzetes becslések elvégzésekor azt sem, hogy nem minden napelem képes ugyan annyi energiát termelni. A szakértők szerint rendszerként előfordulhatnak akár 25-30% -os eltérések is.
