A napelem egy olyan eszköz, amely a nap sugárzását elektromos árammá alakítja át a fényelektromos jelenség segítségével. A napelem teljesítménye függ annak típusától, méretétől, a sugárzás intenzitásától és a sugárzott fény hullámhosszától, valamint annak beesési szögétől.
A napelem működése
A napelemcellák két-fajta félvezetőanyagot tartalmaznak, ezeket p-típusú és n-típusú félvezetőknek nevezzük.
Bizonyos hullámhosszú fény képes a félvezető atomjainak ionizációjára, ezáltal a be-eső fotonok többlet töltéshordozókat keltenek. A pozitív töltéshordozók (lyukak) a p-rétegben, míg a negatív töltéshordozók (elektronok) az n-rétegben lesznek többségben.
Hálózatra kapcsolt (On-Grid) napelemes rendszer
Nap → Napelem → Inverter → Fogyasztó / Hálózat
Egy fotoelektromos napelemcella teljesítményét a következő körülmények határozzák meg:
- a fény hullámhossza
- a fény intenzitása
- a szolár cellák anyagának tulajdonságai
A szolár cellákat sok különböző méretben és formában állítják elő, a felhasználási területnek megfelelően. A cellák összekapcsolásával szolár modulokat állítanak elő. Ezekből a modulokból készül a felhasználó számára a napelemes rendszer.
Napelem típusai
Alapvetően három fő típust különböztetünk meg: amorf kristályos, polikristályos és monokristályos napelem. Ezeknek hatásfokuk és az előállítási költségük nagyon eltérő egymástól.
1. Amorf napelem
Ez volt a legelterjedtebb típus, mert olcsó az előállítási költsége. A hatásfoka 4-6% között van, ami alulmarad a többihez képest. Mivel kicsi a hatásfoka ezért jóval nagyobb felületet igényel az elhelyezése.
Az amorf napelem a szórt fényt jobban hasznosítja, mint a közvetlen napfényt. Az élettartamuk csak cca. 10 év.
Amorf napelem
2. Polikristályos napelem
Ennek a hatásfoka is már megközelíti a monokristályos napelemét. A polikristályos napelemek hatásfoka 12-16% között van.
Az élettartama 25 év körül van.
Polikristályos napelem
3. Monokristályos napelem
Ez a napelem a ma létező legjobb hatásfokkal bíró napelem, aminek hatásfoka 16-19% között van. A monokristályos napelem a közvetlen napfényt hasznosítja jobban, de a szórt napfényben már kevésbé tudja hasznosítani.
Élettartama cca. 30 év.
Monokristályos napelem
✨ Bifaciális technológia
A monokristályos napelem technológiát folyamatosan fejlesztik. Ma már léteznek olyan, úgynevezett bifaciális technológiával készült panelek is, aminek hatásfoka 21-23% között van!
Hálózati visszatápláló rendszer
Hálózatra kapcsolt üzemről beszélünk, ha a napelemek által termelt energiát egy inverteren keresztül visszatápláljuk a hálózatba.
A napelemeken és inverteren felül szükséges egy ad-vesz mérőre, amivel mérni tudjuk, illetve a mért mennyiség alapján el tudjuk számolni a visszatáplált energia mennyiséget. Ezt a helyi áramszolgáltató biztosítja, és csak ő jogosult a beszerelésre.
A hálózatra kapcsolást pontos előírások szerint lehet megvalósítani. Villamos tervezővel szükséges csatlakozási dokumentációt készíttetni, amit az áramszolgáltatóval jóvá kell hagyatni.
Hálózati visszatápláló rendszer
💡 Fontos tudni: A hálózatra termelt energiát a vételezett mennyiség erejéig az áramszolgáltató azonos áron veszi meg, mint amennyiért az energiát számlázza. Ha a fogyasztó többet termel mint amennyit elfogyaszt, akkor a többlet energiát a vételezett energia árának csupán 5%-ért vásárolja vissza!!!
Szigetüzemű rendszer
Szigetüzemről akkor beszélünk, ha a villamos hálózatunk teljesen elszigetelt a szolgáltatói hálózattól, a villamos energiát napelem modulokkal termeljük, és az energiát akkumulátorokban tároljuk.
Szigetüzemben a napelemekkel közvetlenül egyenfeszültségű készülékeket üzemeltethetünk, akár 12V, vagy 24V egyenfeszültséggel. Amennyiben szükség van rá, inverter segítségével akár ~230V feszültségű fogyasztókat is üzemeltethetünk.
Szigetüzemű rendszer
🏡 Jellemző alkalmazás: A szigetüzem jellemző megoldási módja például tanyák, mezőgazdasági telepek villamosítása, melyek messze esnek a közcélú villamos energia hálózattól.