Okos napelem?

A napelem az okos otthonhoz hasonlóan jelentős technológiai ugrás egy ház "életében". Napelem kivitelezéssel nem foglalkozunk, viszont sok információt összegyűjtöttünk a témával kapcsolatban. Ezeket örömmel osztjuk meg ezen az oldalon. Szeretnénk tisztázni, hogy a reklámok tengerében mi az igazság a napelemekről.

A magyar napelem piacról is megtudtunk ezt-azt ezért örömmel ajánljuk az általunk legjobbnak tartott napelemes céget, a Tisztaenergiák kft-t. Közvetlenül tőlük, vagy rajtunk keresztül is kérhet árajánlatot, az eredmény ugyanaz.

1. Napelem alapok
2. Mitől okos az okos panel?
2.1. Hagyományos panel
2.2. Optimalizált panelek
2.3. Okos panelek
3. Az inverterek fő tulajdonságai
4. Szerelés - mire számíthatunk egy korrekt napelemes cégtől?
5. Mi a jövő?


Napelem alapok

A napelem a Nap elektromágneses sugárzását alakítja villamos árammá, a rendszerek többségében egyenárammá. Ez az inverter segítségével lesz a háztartásban használatos váltóárammá alakítva. Az elterjedt rendszerek a fel nem használt energiát az áramszolgáltató hálózatába táplálják, amit alultermelés esetén felhasználhatunk.

Hatásfok / teljesítmény

A napelem modul hatásfoka meghatározza, hogy a Napból érkező besugárzásnak mekkora hányada hasznosul, adott méretű panel mennyi áramot képes termelni a cellák közötti veszteséggel is számolva. A gyakorlatban ennek jelentősége korlátozott tetőfelület esetén van. Ami fontosabb, hogy a napelemek kezdeti hatásfoka az évek során csökken. Ennek mértékére a gyártók garanciát vállalnak. Az újkori hatásfok általánosan 16-20 % között van gyártmánytól függően, ez csökkenhet legrosszabb esetben 13-16%-ra. Tervezéskor ezért érdemes picit rászámolni, sokat viszont nem érdemes mert akkor tizen évig túltermelünk melyet a szolgáltató erősen csökkentett áron vesz át.

A lineáris teljesítménycsökkenés az igazi - pirossal
A lineáris teljesítménycsökkenés az igazi

Élettartam

A napelemek tervezett élettartama 25-40 év. Az első napelemtelepítések tapasztalata alapján minimum 30 év működéssel számolhatunk. Élettartamra vonatkozóan megkülönböztetjük a termék garanciát és a teljesítmény garanciát.

Termék garancia

A termék garancia a meghibásodásra vonatkozik. A gyártók általában 10-30 év termék garanciát vállalnak a hibátlan működésre.

Teljesítmény garancia

A teljesítmény garancia a termelési hatásfokra vonatkozik. A teljesítmény garancia 20-30 évet ölel magában. A garanciaidő végén általánosan 80% teljesítményt szoktak garantálni.

Felépítés

A legelterjedtebb típus a kristályos napelemek két fajtája, a poli -és a monokristályos panel. A két típus közül a monokristályos a drágább mert a gyártás során nagy anyagveszteséggel kell számolni, illetve magasabb hőmérséklet kell az előállításához. Mindkét jellemző megnöveli a gyártási technológia energiaigényét.

Monokristályos napelemgyártás

A monokristályos panelt a nyolcszög alakú cellákról lehet felismerni. Egy hengerből vágják ki, majd a legkisebb veszteséggel járó formára, nyolcszögbe vágják. Anyaga egynemű, színe általában fekete. Elméletileg hatékonyabban hasznosítja az ideális szögben beeső fényt, Magyarországon viszont mérési eredmények alapján nincs számottevő (1-2%-ot meghaladó) különbség egy azonos tetőn levő mono és poli rendszer között.

Monokristály tömb

Polikristályos cellatömb

A polikristályos paneleket a négyszög alakú cellákról ismerhetjük fel. Négyszög alapú tömbökbe öntik, ez adja a végleges formát így nem kell a vágás során hulladékkal számolni. Anyaga kevert, ez látható is a felületén, különböző szögekből. Olcsóbb gyártása mellett ez az előnye is, mert ez a kevert anyag több szögből tudja befogadni a napsugárzást, jobban működik szórt fényben. Hazánkban az itt jellemző fényviszonyok mellett ennek gyakorlatilag nincs jelentősége.

 

Poli cella
Polikristályos cella

Mitől okos az okos panel?

A panelek teljesítményét nagyban befolyásolja az árnyékhatás, leginkább az egyes panelokra eltérő módon vetülő helyi árnyék. Ezek az egész rendszer teljesítményét befolyásolhatják, akár töredékére csökkentve! A problémára jelenleg a panelra integrált Maxim vezérlőchip a legkorszerűbb megoldás, mely cellasor-szinten minimalizálja a teljesítménycsökkenést.

A helyi árnyékhatás lehet például egy kábel, egy fa árnyéka, esetleg az állatok mozgása, ürüléke. Az árnyék hatásának vizsgálatához fontos ismernünk az egyes rendszerek működését.


Hagyományos és cellaoptimalizált rendszer

A napelem rendszerekben a panelek sorba, “sztringekbe” vannak kötve. Ezzel egyszerűbb és valamivel olcsóbb a rendszer, viszont felvet problémákat. Ez a hagyományos rendszer esetében azt jelenti hogy a csökkenő termelést produkáló panel az egész rendszer termelését megakasztja. Ha egy panel 70%-on ketyeg, az egész rendszer 70%-ot fog termelni. A problémára a panelon belül van egy megoldás ami valamilyen szinten növeli a hatékonyságot: ez a bypass modul. A 3 darab bypass (a képen pirossal jelölve) a sorba kötött cellákat három részre osztja, melyeket át tud hidalni árnyékhatás esetén. A leárnyékolt cella lecsökkent termelése az ő szintjére csökkentené a teljes termelést. Ennél még mindig jobb, ha azt az 1/3 résznyi cellasort teljesen kivesszük a termelésből, így 66%-on tud termelni a panel, valamint a rendszer. Az árnyékhatás mellett természetesen fontos szempont, hogy a panelek egy irányba nézzenek azonos dőlésszögben, hiszen a gyenge láncszem határozza meg a termelést. Látható hogy ez messze nem optimális állapot. További gondot jelent, hogy a leárnyékolt cella leválasztás esetén is áramot termel. Ez az áram nem tud hova elmenni így hő képződik, ami hosszútávon tönkreteheti a panelt. Ezeket hívjuk hot spot effektusnak.

A hagyományos paneleken némileg javít a "cellaoptimalizált" panel, ahol minden cellához tartozik egy bypass. A hot spotot megszünteti, a rendszerszintű teljesítménycsökkenést a sorbakötöttség miatt viszont nem. Egy panel ugyanúgy csökkenti az összes panel teljesítményét. További probléma a panelenkénti több tucat bypass modul esetleges romlékonysága.


A rendszer olcsóbb kb. 10%-kal
Árnyékhatás esetén drasztikus termeléscsökkenés
Tájolás / dőlésszög: korlátozott variációk
Hot spot veszély

Hagyományos rendszer: egy panel meghatározza a rendszer termelését

Optimalizált rendszer

Az egyetlen cellára eső árnyék rendszerszintű hatásának kiküszöbölésére született az optimalizáló. Az optimalizálók általában a napelem alá telepített elektromos eszközök, melyek függetlenítik a rendszer termelését a panel termelésétől. Sőt, a leárnyékolt panel csökkent termelése hozzá fog adódni a rendszer termeléséhez. Ezzel a tájolás és dőlésszög is korlátlan lehetőségekkel bővül, mindenfelé telepíthetünk paneleket. További plusz szolgáltatás, hogy telefonunkon panelenként láthatjuk, melyik napelem mennyit termel.

Az optimalizáló a Maxim létezése előtt nagyon jó megoldásnak számított, az új fejlesztések fényében viszont fókuszba kerültek hátrányai. A külső optimalizáló ki van téve a környezeti hatásoknak, lehetségessé téve egy plusz hibaforrást. A másik fő probléma, hogy a leárnyékolt cellasor teljesen kiesik a termelésből. Az áramtermelés viszont ott sem áll meg, tehát a melegedés, a hot spot esélye továbbra is fennáll.

Rendszerszinten megoldja a termeléscsökkenést
Tájolás / dőlésszög: független
Panelszinten nyomonkövethető a termelés
✗ Ára megegyezik a Maxim chipesével
✗ Az optimalizáló elromolhat és nehezen cserélhető
✗ Az árnyékolt cellasor kiesik a termelésből
✗ Hot spot veszély

Optimalizált napelem rendszer: az árnyékolt cellasor kiesik

Maxim chipes rendszer

A Szilícium-völgyben működő Maxim Integrated által fejlesztett vezérlő chip jelenleg a legkorszerűbb, rövid idő alatt megtérülő megoldás. Az optimalizálóhoz hasonlóan rendszerszinten megoldja az árnyékolt panel függetlenítését, de ez már az árnyékolt cellasort is bevonja a termelésbe! Ami azt jelenti, hogy árnyékhatás esetén is termel minden panel minden cellasora, és az hozzáadódik a teljes rendszer termeléséhez. Ennek másik nagy jelentősége, hogy megszűnik a túlmelegedés veszélye, ezzel a panel élettartama megnő. A gyorsított öregedést szimuláló tesztek szerint továbbá arra is számíthatunk hogy a Maxim chip a panel teljes élettartama alatt hibátlanul teszi a dolgát.

Rendszerszinten megoldja a termeléscsökkenést
Az árnyékolt cellasor is termel
Tájolás / dőlésszög: független
Nincs hot spot veszély
Növeli a panel élettartamát

A hagyományosnál 10%-kal drágább rendszer, ami véleményünk szerint megéri
Cellaszinten ugyan nem optimalizált, a cellaszinten optimalizált panelek viszont sorbakötöttként működnek, mint egy hagyományos panel.

Maxim chip: az árnyékolt cellasor is termel valamennyit

Az inverterek fő tulajdonságai

A panelek által megtermelt egyenáramot az inverter alakítja háztartási váltóárammá. Az inverterek tulajdonságai közül leginkább a jótállást és a gondozásmentességet emelnénk ki fő szempontként.

Garanciaidő

A jobb inverterekre 10-12 év garanciát is vállalnak a gyártók. Fontos hogy az invertert óvjuk a közvetlen napsütéstől és a melegtől, ezzel maximalizálhatjuk az élettartamot. Lényeges szempont a garancia érvényesítésének menete, hogy a hazai forgalmazó milyen szervízhálózattal rendelkezik. Ebben is tudunk tanácsot adni.

Teljesítmény

A maximális bemeneti teljesítmény alapjaiban meghatározza, mennyi áramot tudunk majd termelni a rendszerünkkel. Ha a szükségesnél kisebb invertert választunk, az inverter levágja a termelést, a képességén felüli túltermelés pedig nem kerül hasznosításra. A túl nagyra méretezett inverter pedig ront az ár / érték arányon. Itt is fontos az optimális választás.

Fázisszám

Kb. 20.000 Forint havi villanyszámla fölött számíthatunk arra, hogy már csak a drágább, 3 fázisú inverter tudja ellátni a feladatát. Érdemes még 3 fázisú inverterben gondolkodni ha picit 20.000 alatt van a villanyszámlánk de tervezzük a későbbi bővítést. 

Hatásfok

Az inverterek gyártói között nagy a verseny, ami elsősorban a hatásfokban csúcsosodik ki. Ez az egyenáram átalakításakor fellépő veszteség minimalizálására törekszik, jelenleg 97% körüli az értéke. Mivel nagyon közel állnak egymáshoz a gyártók hatásfok terén, nekünk ez annyira nem fontos.

Hűtés

Elvárható, hogy az invertert ne kelljen sűrűn takarítani. Ebben a hűtőbordás passzív hűtés az abszolút győztes. A ventilátorok sajnos gyorsan elkoszolódnak, ilyenkor nagytakarítást kér a készülék.


Szerelés - mire számíthatunk egy korrekt napelemes cégtől?

A napelem biznisz itthon felfutóban van, köszönhetően a támogatásoknak, a környezetbarátabb gondolkodásmódnak, a kedvező megtérülésnek. Ennek megfelelően számtalan hirdetésbe futhatunk bele melyek egy része korrekt céget takar, más része csak darálja "befelé" az ügyfeleket, mely néha már telefonos zaklatásba fordul. 

Valójában nagyot nem lehet hibázni, mert rosszul egyik napelemmel sem járunk, de jobban és rosszabbul járhatunk. A reklámszlogenek világában rengeteg féle napelemmel találkozhatunk, de bármelyik céget, bármelyik panelmárkát választja, azt tanácsoljuk hogy a Maxim szó szerepeljen a termékleírásban és lehetőség szerint egy ügyfélbarátnak érzett vállalkozást válasszon. 


Mi a jövő?

Panelba integrált inverter?

A mikroinverterekkel szerelt panelek 240V váltóáramot termelnek, szükségtelenné téve a központi invertert. Jelenleg áruk többszöröse az elterjedt rendszereknek, megtérülése évtizedekben mérhető. Talán ha csökken a technológia ára, versenyképes választás lesz. 

A realitások talaján maradva a jövő megoldása véleményünk szerint a Maxim által kijelölt út továbbfejlesztésében, finomításában rejlik.