A napelemek a napenergiát villamos energiává alakítják. Az egyik legmegbízhatóbb és legfenntarthatóbb módja a Nap erejének kiaknázásának. De hogyan is működnek pontosan ezek az eszközök? Hogyan képesek a napfényt villamosárammá alakítani? Hogyan tehetjük az otthonunkat és környezetünket zöldebbé a napelemek segítségével? Ezekre a kérdésekre fogunk választ adni ebben a cikkben.
2023-ban már vitán felül áll, hogy a napenergia az egyetlen, otthoni léptékben elérhető és felhasználható megújuló energiaforrás, éppen ezért olyan népszerű a környezettudatosan gondolkodó tulajdonosok körében. Ahhoz azonban, hogy energiatermelésünk ilyen módon történjen, komoly beruházásra van szükség – egy napelemes rendszer jellemzően évtizedekre szóló befektetés. A tulajdonosok részéről teljesen jogos elvárás, hogy olyan eszközöket szeretnének a pénzükért, amelyek legalább egy generációra megoldják az otthonuk energiaellátását. Szerencsére a technológia ezt már lehetővé teszi, megbízható és hosszú élettartamú termékek érhetőek el a piacon.
Ahhoz azonban, hogy a legjobb döntést tudjuk hozni, ismernünk kell a napelem működését, illetve a napelemes rendszerek működését is.
A napelem működési elve
A napelemek olyan eszközök, amelyek a napfényt elektromos energiává alakítják. A napelemes rendszerek alapvető építőeleme értelemszerűen maga a napelem, amely jellemzően félvezető anyagból, például szilíciumból készül.
A napelem felépítése
A napelem lényegében két szilíciumrétegből áll:
- az N-típusú (negatív) rétegből, amely extra elektronokkal rendelkezik,
- és a P-típusú (pozitív) rétegből, amely extra „lyukakkal” rendelkezik az elektronok számára.
Ezek a rétegek szendvicsszerűen vannak egymáshoz illesztve.
Amikor a napból érkező fotonok a napelembe csapódnak, a fotonok energiájának egy része átadódik az N-típusú szilíciumrétegben lévő elektronoknak. Ez a többletenergia lehetővé teszi, hogy az elektronok végül az N-típusú rétegről a P-típusú oldalra kerüljenek.
A fotovoltaikus rendszer
A panelben lévő napelemek tehát a „fotovoltaikus hatás” alapján működnek úgynevezett fotovoltaikus rendszerben, amikor a napfény fotonjai elektronokat szabadítanak fel a félvezető anyag atomjaiból. Ezáltal elektronáramlás, azaz egyenáramú elektromos mező jön létre.
Ahogy az elektronok tovább haladnak az N-típusú oldalról a P-típusú oldalra, a két réteg közötti átmenetnél elektromos tér alakul ki. Ez az elektromos mező segít az elektronokat a P-típusú oldalon tartani, és így feszültségkülönbséget hoz létre a két réteg között.
Ha pedig egy elektromos áramkört csatlakoztatunk a fentebb említett rétegeken keresztül, az elektronok egyenáramként áramlanak át az áramkörön.
Ahhoz, hogy megfelelő mennyiségű energiát gyűjtsünk be, napelemeket kapcsolnak össze soros vagy párhuzamos elrendezésben, hogy nagyobb feszültséget, illetve áramot termeljenek. Ezzel lényegében a sok napelem minden egyes apró része a fotonokat elektronokká alakítja, így az elektronok áramlása elektromos energiát termel.
Ezeket az összekapcsolt cellákat egy általában üvegből készült átlátszó előlappal és egy védő hátlappal ellátott keretbe foglalják, így végül napelem cellákat, majd napelem táblákat kapunk.
A napelemes táblák összességét – tehát a termeléshez szükséges napelemek számát – napelemes rendszernek nevezzük.
A napelemes rendszer működése
A napelemek által termelt energia többféleképpen is felhasználható:
- azonnal felhasználható,
- eltárolható későbbre,
- hálózatba is visszatáplálható.
Mit is jelentenek ezek?
1. Azonnali felhasználás
A napenergia felhasználásának legegyszerűbb módja a valós idejű fogyasztás. Például napközben a megtermelt villamos energia közvetlenül táplálja a háztartási készülékeket, a légkondicionálót és a világítást. Ezt nevezzük önfogyasztásnak.
2. Eltárolás
A felesleges energia akkumulátorokban tárolható, hogy akkor is felhasználható legyen, amikor nem süt a nap. Ezt a tárolt energiát akár éjszaka vagy felhős napokon is fel lehet használni.
3. Visszatáplálás
A hálózatra kapcsolt rendszerekben a felesleges energia visszatáplálható az elektromos hálózatba, és ezt a közműszolgáltató jóváírja a tulajdonos számára az aktuális elszámolási rendszer szerint..
Bármelyik felhasználási módot is választjuk, már nem csak egy napelemre, hanem komplett rendszerre lesz szükségünk: napelemek sokaságára egy átgondolt struktúrában.
A napelemes rendszer működése olyan, mint az egyes napelemeké, de egy nagyobb, jól megtervezett rendszerbe építve — pontosan úgy kialakítva, hogy el tudják látni azt a feladatot, amit a napelemeket telepítő tulajdonosok kívánnak.
Az azonnali felhasználáshoz például be kell építenünk őket abba a rendszerbe, ahol használni szeretnénk őket: csatlakoztetjuk az ingatlan áramhálózatához. Az eltárolásnál olyan energiatároló egységre van szükségünk, amely képes megtartani és később felhasználhatóvá tenni a felesleges energiát: például akkumulátorokra. A visszatáplálásnál pedig össze kell kötnünk a hálózati rendszerrel.
A napelemek tehát az energiagyűjtésért felelnek, míg a teljes napelem rendszer a felhasználás módját és az ezekkel a rendszerekkel történő összekötést is magában foglalja.
Napelem működése a gyakorlatban
Mivel a napelemes rendszer egy fontos és igencsak hosszú távú beruházás, ezért egyáltalán nem mindegy, hogy meddig képes ellátni a feladatát.
Az Energiatakarék szakértői folyamatosan figyelik a legfontosabb napelemes gyártók kínálatát, hogy mindig a legjobb minőséget tudjuk ajánlani ügyfeleinknek. Ügyelve a kimagasló ár / teljesítmény arány megtartására, szem előtt tartva, hogy hosszú távú beruházásról van szó.
Jelenleg a legtöbb ajánlatkérőnek a Fronius invertereit ajánljuk. Az osztrák cég gyártja többek között a piacon elérhető legjobb hibrid technológiát, ami ráadásul megfelelő műszaki háttérrel áramszünet idején is képes a teljes lakás áramellátást biztosítani – ha termelnek a napelemek vagy fel vannak töltve az akkumulátorok. A cég akár 20 év garanciát is vállal az inverterekre.
A napelempanelek közül nemrég jelent meg kínálatunkban a Longi Solar HiMO 6 Explorer modulcsaládja. A darabonként 430 W-os, 54 cellás, (188 mm-es cellák) monokristályos napelempanel a jelenlegi legjobb technikai színvonalat képviseli kiemelkedően magas, 22%-os hatásfokkal. A 15 éves garancia szinte már alapvetés, a 25 éves teljesítménygaranciával egyetemben.
A panelek rögzítéséhez a német Würth alumínium tartószerkezeteit használjuk. A legszigorúbb szabványoknak megfelelő szerelvények gyakorlatilag minden forgalomban lévő panellel kompatibilisek, összeszerelésük gyors, élettartamuk pedig kiemelkedően hosszú.
Ezeknek a minőségi megoldásoknak köszönhetően ügyfeleinknek olyan napelemes rendszereket tudunk szállítani, amelyek nagyon sokáig megbízhatóan ellátják otthonukat megújuló energiával.
Ha kíváncsi további hasznos információkra és érdekességekre a napelemes rendszerekkel kapcsolatban, akkor hallgassa a Világos, mint a Nap! podcast adásait. Ha pedig egy saját napelemes rendszer előnyei érdekelnék, keresse ajánlatkérésért szaktanácsadóinkat!
