Napelemek

A napelemes rendszerek esetében a legelterjedtebb rendszerek a hálózatra tápláló napelemes rendszerek, amelyek működése szerint a Napból érkező energiát hasznosítják úgy, hogy elektromos áramot és hőt állítanak elő. Ebben az esetben a hő kifejezetten káros, ugyanis a napelemek teljesítménye a hőmérséklet emelkedésével drasztikusan csökken. Ezért a melegedésre kevésbé hajlamos napelemek hatásfoka sokkal jobb.

A napelemek által megtermelt egyenáramot egy inverter segítségével váltóárammá alakítjuk, így az képes hasznosulni a hálózatban. A jelenleg hatályos törvények szerint az áramszolgáltatók Magyarországon kötelesek átvenni a napelemes rendszerek által megtermelt áramot és egy oda-vissza mérő digitális villanyórát felszerelni mindazoknak, akik ezt igénylik.

A jelenleg forgalomban lévő napelemek hatásfokát mutatja az alábbi kép, ugyanis ezek hatásfoka alapvető fontosságú. Ezek alapján információkat kértünk a magyarországi napelem forgalmazóktól, az általuk forgalmazott termékekről. Ezek közül a következők szolgáltattak adatokat:

 

Napelem típusok

Amorf napelem:

Hatásfok: 6 – 8 %

Polikristály napelem:

Hatásfok: 10 - 13 %

Monokristály napelem:

Hatásfok: 10 – 18 %

Ezeket összevetve minden esetben hasonló eredményeket kaptunk. Ezek szerint a napelemek első generációját képviselő amorf kristályos rendszerek hatásfoka 8-10%. A polikristályos szilícium napelemek 10-14%-os hatásfokkal működnek, míg a legfejlettebb monokristályos rendszerek hatásfoka is mindössze 16-18%, viszont 20 év teljesítmény garancia van rájuk.

Az Angstöm képlettel dolgoztunk. Ezt a Szász Gábor féle Magyarországra vonatkoztatott paraméterekkel, globálsugázás értékkel, és az általunk kiírt 1924 és 2002 közötti átlagos napfénytartammal számoltuk. A kapott értékekhez hozzárendeltük a Tar-féle szorzószámot, amellyel megkaptuk a délies lejtésű 30°-os lejtőre vonatkoztatott számokat, amelyeket kWh-ban adunk meg:

1. táblázat: Az Angstöm féle képlettel számolt (Tar féle szorzószámma) globálsugárzás (kWh)

Január Február Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október November December
53,68 67,34 101,65 126,50 153,72 163,06 186,36 180,51 157,11 141,27 84,59 55,04

A kapott értékek azonban még mindig rendkívül pontatlanok, mert nem veszik figyelembe a szórt sugárzást. Ezért a Justyák-féle képlet segítségével kiszámoltuk a direkt és a szórt sugárzás arányait, majd a konkrét értékeket beírva immár megkaptuk a ténylegesen beérkező energiamennyiséget, amelyeket kWh-ban adtunk meg:

2. táblázat: A Justyák-féle formulával finomított értékek (kWh)

Január Február Március Április Május Június Július Augusztus Szeptember Október November December
38,2 58,5 102,7 134,4 163,5 165,9 182,7 164,3 138,7 107,5 46,5 29,4

Hogyha ezeket az értékeket összehasonlítjuk az igényekkel, akkor azt tapasztaljuk, hogy az igények meghaladják a 25 m2 által termelhető mennyiséget egy évre. Ha hónapokban nézzük, akkor május és szeptember között több áramot tudunk termelni, mint a felhasználás, amelyet ha a hálózatba betáplálunk egy inverterrel, nyereségünk lehet. Áprilisban és októberben pedig fedezni fogja az áram és fűtés költségeket a napelemek által előállított energia. A téli hónapokban viszont nem termel eleget, sőt összességben egy évre vetítve az igényeknek 30-35%-át lehet fedezni a jelenlegi technikai feltételek mellett napelemekkel.

Ha azonban nem a tetőfelület ¼ -éből indulunk ki, hanem egy sátortetős megoldásból, akkor a duplája a rendelkezésre álló tetőfelület, így a beérkező energia mennyisége is. Ez pedig azt eredményezi, hogy az energia szükséglet 65-70%-át tudjuk fedezni.

Ha ezzel sem elégszünk meg és még nagyobb értéket kívánunk elérni, akkor a nem szimmetrikus sátortető alkalmazásával további 10% nyerhető, vagyis egy délies tájolású tető esetében a legnagyobb nyerhető felületen termelhető energiamennyiség a jelenlegi átlagos energiaigény 75-80%-át képes fedezni a jelenlegi technikai feltétek mellett. Ha azonban nem 15% hatásfokú napelemekkel számolunk, hanem a duplájával, akkor nincs is szükség ekkora felületre az épület teljes évi szükségletének teljes fedetésére, ez a technikai újítás azonban még várat magára (Béres 1998).

 

¼ rész napelem alkalmazhatóság 2/4 rész napelem alkalmazhatóság ¾ rész napelem alkalmazhatóság

Ha abból indulunk ki, hogy 10 m2-nyi napelemmel mennyi energia termelhető, akkor azt mondhatjuk, hogy egy 100 m2-es lakóház éves energiaszükségletének a 16%-át lehet fedezni ekkora területű napelemmel.

A következő fontos szempont, hogy mennyi idő alatt térül meg egy ilyen rendszer installálása. Ezt két tényező határozza meg az ára, és a megtermelhető energia mennyisége. Ezek közül az előbbit tudjuk könnyebben befolyásolni.

A fentebb említett magyarországi forgalmazók árajánlatai alapján elmondható, hogy jelenleg még meglehetősen drágák ezek a rendszerek. Ebből következően a megtérülési idejük is hosszú, 10-12 év. Ez a legtöbb ember számára túlságosan hosszadalmas ahhoz, hogy belekezdjen egy beruházásba.

A már meglévő Európai Uniós és állami támogatási rendszer révén azonban 70%-kal csökkenthető az ár, vagyis 3-4 év a megtérülési idő. Ez kiegészülve önkormányzati támogatásokkal is már rentábilissá teszi a napelemek alkalmazását.