A napkollektorok a kétezres évek első évtizedében élték igazi virágkorukat. Megjelenésük után óriási slágerré váltak: a háztetőkön szinte gombamód szaporodtak az olcsó, „ingyen” energiát ígérő rendszerek. Néhány évvel később azonban – ahogy felkerültek a tetőkre – úgy lassan el is tűntek a figyelem középpontjából. Helyüket a napelemek vették át. Vajon mi okozta ezt a látványos váltást, és mi várható a jövőben?
Forrás: freepik.com
A technológiák terjedésében nemcsak a műszaki racionalitás, hanem a divat is komoly szerepet játszik. Ha a szomszéd ház tetején már ott van egy korszerűnek tűnő berendezés, és a baráti beszélgetésekben is gyakran szóba kerül, sokan nem akarnak lemaradni. A napkollektorok gyors felfutásának hátterében is részben ez a társadalmi hatás állt, nem feltétlenül a mély műszaki megfontolás. Pedig, ha a puszta hatásfokot nézzük, azóta sem született hatékonyabb, közvetlen hőtermelésre képes napenergia-hasznosító berendezés.
Napkollektorok – a hőtermelés mesterei
A napkollektorok a napsugárzás energiáját közvetlenül hővé alakítják. Hatásfokuk jellemzően 50–70 százalék közötti, kedvező körülmények között pedig akár 80 százalékos hatásfokról is írnak szakmai cikkek. Ez azt jelenti, hogy egy napsütéses nyári napon 1 négyzetméter kollektor akár 50–70 liter használati meleg vizet is képes előállítani. Egy átlagos család nyári melegvízigényét már 2–3 négyzetméternyi kollektor fedezheti, vagyis viszonylag kis tetőfelülettel jelentős energiamegtakarítás érhető el.
A napkollektorok gyenge pontja ugyanakkor a túlmelegedés. Ha a rendszer túlméretezett, a tároló kicsi vagy egyszerűen csökken a fogyasztás – például nyári szabadság idején –, a kollektorban a hőmérséklet extrém magasra emelkedhet. Ilyenkor a hőközlő folyadék (fagyálló) bomlásnak indulhat, lerakódásokat képezhet, a magas hő pedig károsíthatja a tömítéseket és műanyag elemeket. Karbantartás hiányában a rendszer éveken belül hatékonyságát vesztheti. További sajátosság, hogy a tetőn működő napkollektor „láthatatlanul” dolgozik: ha meghibásodik, a tulajdonos gyakran csak későn veszi észre a problémát, amikor a javítás már költséges vagy gazdaságtalan. A tetőn végzett javítás ráadásul speciális szakértelmet igényel, ez is hozzájárulhatott ahhoz, hogy sok rendszer idővel háttérbe szorult. Léteznek azonban egyszerűbb, úgynevezett termoszifonos, vákuumcsöves kollektorok, amelyeknél a melegvíztartály közvetlenül a csövek fölött helyezkedik el, nincs keringtető szivattyú, sokszor fagyálló sem, a víz természetes áramlással jut fel a tartályba. Egyszerűségükből adódóan üzembiztosak, és a lehetséges hibák jelentős részére kevésbé érzékenyek, ezért ma is komoly létjogosultságuk van, ha a cél elsősorban a meleg víz hatékony és olcsó előállítása.
Napelemek – elektromos energia a tetőn
A napelemek ezzel szemben nem hőt, hanem közvetlenül villamos energiát termelnek. Hatásfokuk jellemzően 15–20 százalék körüli, ezért azonos energiamennyiség előállításához nagyobb felületre van szükségük, mint a napkollektoroknak. Egy családi ház ellátása gyakran 8–12 panelből álló rendszert igényel, amely a napos tetőfelület jelentős részét lefoglalja. Egy jól méretezett napelemes rendszer képes fedezni a háztartás általános villamosenergia-igényét – világítás, háztartási gépek, elektronikai eszközök –, de a fűtési kiváltása már jóval nagyobb rendszer szükséges, vagy más technológiák bevonásával lehetséges. Az egyik legnagyobb kihívás az, hogy a termelés és a fogyasztás időben ritkán esik egybe. A napelemek nappal termelnek, miközben a háztartások energiaigénye sokszor este és éjszaka jelentkezik. Korábban ezt a problémát a szaldó elszámolás oldotta meg: a felesleges energiát a hálózatba lehetett táplálni, majd később visszavételezni. A villamos hálózat így egyfajta virtuális energiatárolóként működött, méghozzá úgy, hogy korlátlan mértékben volt képes a házi PV rendszer az országos elektromos hálózaton tárolni a megtermelt energiát, valamint akár egy éven keresztül tárolható volt a villamos energia veszteség nélkül.
Sajnos a valóságban a villamos energia tárolása nagyon nehezen, rendkívül költséges módon oldható meg, és közel sem veszteségmentes módon. Tehát kimondható, hogy a korábbi szaldó elszámolás csak egy politikai döntés volt, nem igazodott az energiatárolás valóságos problémáihoz. Szükség azért volt rá, hogy segítse a kezdetben igen borsos árú napelemes rendszerek elterjedését, hogy legyen esély a magas beruházási költségek észszerű időn belüli megtérülésére. Sőt, az erőművek számára sem jelentett különösebb problémát, mert a kezdeti időszakban a háztetőkre szerelt helyi kiserőművek termelése olyan elenyésző volt, hogy nem jelentkezett a villamos erőművek üzemvitelében, amikor kisütött a nap.
A kedvező szabályzási környezet és az igénybe vehető állami támogatások miatt a házi napelemes rendszerek hihetetlen gyorsasággal szaporodni kezdtek, ami egy ponton már gondot okozott a helyi villamos hálózatoknak, mert lényegesen több volt a termelés egy augusztusi napon, mint a környék fogyasztása. Mindez már az erőművek számára is nehézséget jelentett, mert teljesítményüket nem tudták a napi szinten jelentkező trendekhez igazítani, hanem a felhők mozgása alapján kellett a kazánba befűteni, vagy éppen leállni.
Ezért ma egyre inkább a helyi energiatárolás kerül előtérbe. Az akkumulátoros rendszerek azonban drágák, kapacitásuk korlátozott, gazdasági megtérülésük sok esetben kérdéses. A napelemes rendszerek további terjedéséhez a drága energiatárolók állami támogatása indokolt, hiszen ezzel lehet tehermentesíteni az elektromos hálózatokat, biztosítani a teljes elektromos rendszer működőképességét, felgyorsítani a decentralizált energiatermelés és -tárolás elterjedését.
Egyszerű, de megbízható melegvíz-termelés. Az üzemeltetés során figyelni kell a tetőre menő csövek fagyvédelmére, legtöbb esetben a tartály télen is kap annyi meleget, hogy ne fagyjon el, de a legbiztosabb, ha a hideg beálltával leürítik, téli időszakban úgysem termel sokat a berendezés. Forrás: freepik.com
Hőszivattyúk és a jövő fűtése
Az épületek energiaellátásában egyre nagyobb szerepet kapnak a hőszivattyúk. Ezek az elektromos energiával működő berendezések a környezetből – levegőből, talajból vagy vízből – nyernek hőt, és azt hasznosítják fűtésre, hűtésre, illetve használati meleg víz előállítására. Hatékonyságuk kedvező, akár zölden megtermelt villamos energiát használnak fel, ezért várhatóan a jövőben az épületek fűtésében meghatározó technológiává válnak. Ugyanakkor valószínű, hogy a hagyományos kazánok sem tűnnek el teljesen, a csúcsterhelések idején, rendkívül hideg időszakokban vagy meglévő rendszerek kiegészítéseként továbbra is fontos szerepük maradhat az épületek hőellátásában. A jövő energiaellátása tehát inkább hibrid jellegű lesz, ahol több technológia működik együtt az optimális hatékonyság érdekében.
A villamosenergia-tárolás még nagyon nehéz dolog. Egy 200 literes melegvíztartályban 10 kWh-nyi hőenergia tárolható, ennyi villamos energia tárolására alkalmas akkumulátor körülbelül tízszer annyiba kerül, a tárolt energiamennyiség közel sem elég egy háztartás egyetlen napi energiaigényének fedezésére. Ezért vélhetően az akkumulátoros energiatárolástól eltérő más módszereknek lesz jövője, és ezekben a régi kazánoknak is jut feladat bőven.
Együtt hatékonyabbak
A napkollektor és a napelem nem feltétlenül egymás versenytársai, sokkal inkább egymást kiegészítő megoldások, a két rendszer együtt alkalmazva képes maximalizálni a napenergia hasznosítását. Álláspontom szerint érdemes a tetőn a napelemek telepítése mellett egy kisebb felületet meghagyni a napkollektorok számára is. Ahogy említettük, a kollektorok közvetlenül hővé alakítják a napsugárzást, ami különösen hatékony a használati meleg víz előállításában, miközben a napelemek az elektromos fogyasztást csökkentik. A jövő épületeiben várhatóan a napelemek, az energiatárolók, a hőszivattyúk és – bizonyos feladatokra – a kazánok együttesen alkotják majd az optimális energiarendszert. A valódi zöld megoldás tehát nem egyetlen technológiában rejlik, hanem azok tudatos kombinációjában, a helyi adottságok és fogyasztási szokások figyelembevételével.
Hozzászólások