A Nap energiája hő és fény formájában fut a Földre, amelyet a természet évmilliárdok óta hasznosít, a növények például a napfény fotoszintézisével növekednek. Villamos energiává alakítása is megdöbbentően régen, közel kétszáz évvel ezelőtt sikerült, ám csillagászati áruk miatt csak az űrkutatás, a műholdak megjelenése hívta életre a használható napelemeket. Összefoglaltuk a legfontosabb tudnivalókat.
A napelemek (PV, azaz Photo Voltaik) az elmúlt tíz év legfontosabb és legnépszerűbb energiaforrásává váltak. A földi energiatermelésben való részvételük legnagyobb akadálya az volt, hogy a háztartások áramfogyasztása nem esik egybe a napsütéses órákkal. Alapvetően sötétben világítunk, a lakások csúcsfogyasztása is leggyakrabban kiesik a legnaposabb órák időtartamából, márpedig az egész földgolyó áramellátása úgy működik, hogy az energiatermelés pontosan illeszkedik a pillanatnyi fogyasztáshoz. Logikus szükségszerűség tehát, hogy a megtermelt energiát valahogyan tárolni kell, erre azonban nagy méretekben a mai napig sincs gazdaságos megoldás.
A kötelező az áramátvétel szabályai
A fogyasztáshoz nem illeszkedő megújuló energiatermelők rendszerbe illesztéséhez a tárolás megoldatlansága miatt más praktikát kellett választani. A legegyszerűbbnek az tűnt, ha törvényileg kötelezik az energiaszolgáltatókat arra, hogy vegyék át a megtermelt áramot, és illesszék be az energiatermelési rendszerbe, ezzel szinte végtelen nagyságú puffert biztosítva az energiatermelési léptékben apró háztartási méretű napelemes rendszerek számára. Az energiaszolgáltatóknak ez valójában egy teher, hiszen az energiát eladni kívánják, nem pedig venni, és nem igazodni az egyre több helyi áramforráshoz. A környezetvédelem és az energiaszektor lobbiereje azonban folyamatosan alakítja a technikai és jogi környezetet. A törvényi háttér szerint az önerős napelemes beruházások 2023 év végéig még szaldós elszámolással köthetnek szerződést a szolgáltatóval a villamos energia átvételéről. Ez azt az ideális helyzetet jelenti, hogy egy évben egyszer kell elszámolni a termelt és fogyasztott mennyiségekkel, azaz a nyári időszakban megtermelt energia ingyen tárolható az ELMŰ hálózatán, és a téli időszakban onnan visszavételezve elfogyaszthatjuk. Az Otthonfelújítási program jelentős mértékű támogatást ad a napelemes rendszerek kiépítésére, a 2021. június 30-án megjelent Magyar Közlöny szerint a támogatást igénylők a 2021. szeptember 1-ig elkészült rendszerekre maradnak a szaldós elszámolásban. Szakértők azonban azt vízionalizálják, hogy ez az állapot a választások után szigorodik, és a támogatott rendszerekre hosszabb távon csak havi elszámolásban tudnak szerződést kötni az áram átvételére, ami azt jelentheti, hogy a támogatással létrejött napenergiahasznosító rendszerek megtérülése 2022 napsütéses szezonjában nem lesz kedvezőbb.
Melyik a jobb napelem?
A panelek egyik alapvető jellemzője a hatásfok. A gyártók és technológiák versenyében ez az egyik alapvető szempont, ami alapján össze lehet hasonlítani az egyes termékeket. Amelyiknek jobb a hatásfoka, az több energiát termel, így jogos azt gondolni, hogy azt a panelt kell választani, amelyiknek magasabb a hatásfoka. A napelemek hatásfoka nem túl magas. A technikai fejlesztések egészen odáig húzták a termelékenységüket, hogy az űrtechnikában használt leheletvékony, könnyű, több rétegű panelekkel akár 45 százalékos érték is elérhető. A földi körülmények között használatos szilícium alapú testvéreik a beeső fénynek mindössze 20-25 százalékát képesek villamos energiává alakítani.
Ahogy említettük, a napelemek megjelenése az űrtechnikában kezdődött, ahol ideális körülmények közötti működési viszonyok vannak: hideg panel, merőleges beesési szög, erős napsugárzás. Ezen feltételek az űrben könnyen biztosíthatók, hiszen nem szennyezi semmi a panel felületét, könnyen állítható az iránya az ideális beesési szög eléréséhez, és a napsugárzás intenzitása is teljesen stabil. Az űrbe feljuttatandó súly nagyon költséges, ezért a teljes költség a maximális hatásfok mellett lesz a legkisebb. Földi körülmények között ez koránt sincs így: idelent nem fontos a súly, mivel a tető, amire a napelemeket felszereljük, nagy súlyt is elbír, általában hely is van bőven, ezért a méret nem olyan fontos tényező, viszont a panelek iránya fix, mozgatni nem nagyon lehet, emiatt a beesési szög folyamatosan változik, napi ciklusban is, de az év minden évszakában is magasabbról vagy alacsonyabbról süt a Nap. A felületek tisztántartása is nehéz, nyáron nagyon felmelegszenek, télen ráesik a hó, s ami még gyakoribb, a felhő is sokszor takarja a Napot. A földi napelemek ezért a legritkábban dolgoznak a gyári méretezési állapotukban, idejük nagy részét szórt fényben vagy piszkosan töltik. A kérdésre tehát, hogy melyik a legjobb napelem, azt válaszolhatjuk, hogy azok a napelemek termelik a legtöbbet, amelyek a szórt fényben vagy az ideálistól eltérő állapotban is hatékonyan tudnak termelni. Tehát azzal a napelemmel járunk a legjobban, amelyiknek kevesebbet csökken a teljesítménye szórt fényben, az ideális állapottól elértő körülmények között.
Mennyibe kerül egy napelemes rendszer?
A netet böngészve számos online kalkulátort találhatunk, néhány adat megadása után akár azonnal, legrosszabb esetben is egy-két napon belül email-ben kaphatjuk meg az előzetes ajánlatot. A végleges ajánlathoz szükség lesz néhány fotóra a kiszemelt tetőről, adatokra a villanyóráról, és már véglegesíteni is lehet a számokat. Tízezer forintos villanyszámla lenullázásához kb. 1,5 millió forintos beruházás szükséges, ami tartalmaz 7-8 panelt, invertert, tetőtartókat, a kivitelezés költségeit és az engedélyeztetést. Ha megvan bennünk az elhatározás, akkor 3 hónap alatt működőképes rendszerünk lehet a tetőn. Érdemes jól megválasztani a telepítés időpontját is, mert ha éppen egy téli időszakkal kezdjük a beruházást, amikor viszonylag szerény a napsütéses órák száma, a megtérülés egy fél évvel hosszabb lesz. A rendszert nem érdemes túlméretezni. Abban az esetben, ha többet termelünk, mint amennyi a fogyasztásunk, a rendszer kihasználatlan lesz, ami megint a megtérülési időt növeli. A napelemes rendszerek általában könnyen bővíthetők, ha van még tetőfelület, további panelek könnyen illeszthetők a rendszerbe. Érdemes átgondolni, hogy az épület fűtési rendszerét akarjuk-e korszerűsíteni egy hőszivattyú beépítésével, vagy esetleg gondolkodunk-e elektromos autó vásárlásán, mert ezek nagyobb mértékű fejlesztést is elbírnak. Ahogy említettük, a panelek számának növelése nem ütközik akadályba, a szűk keresztmetszetet az inverter teljesítménye jelentheti. Ha szeretnénk a későbbiekben fejleszteni, akkor érdemes nagyobb teljesítményű készüléket választani, hogy ne kelljen a fejlesztés során az egyébként is drága invertert lecserélni.
Mi várható a jövőben?
A földi PV rendszereket gyakorlatilag egy hosszú távú beruházásnak lehet felfogni, azaz az élettartam során megtermelt javak szempontjából a beruházási költség az egyik legmeghatározóbb. A napenergia- ipar ütemterve szerint 2030-ra a felére akarják csökkenteni a napenergia-termelés költségeit, hogy még több emberhez, még több háztartásba kerülhessen. Egyes kutatók szerint a következő generációs napelemek csaknem egyharmaddal több energiát tudnak majd termelni, mint a hagyományos szilícium-alapú napelemek, ha a paneleket vékony rétegben perovszkit nevű kristállyal vonják be. A kristály azért jobb, mint a hagyományos szilícium alap, mert a napfénynek több spektrumát képes elnyelni, 22 százalék helyett 27,3 százalékot, ami világrekordnak számít. A lakossági napelem-fejlesztések másik iránya szerint – akár a hatásfok rovására is –, legyen egyre olcsóbb a rendszer: ilyenek a polimer alapú festékszerű napelemek, amelyek hatásfoka mindössze néhány százalék, de előállításuk nagyságrenddel olcsóbb, mint a manapság futó félvezető alapú társaiké.
Érdekesség
Német és holland cégek kettős célú felhasználással ún. agrofotovoltaikus (AgriPV) rendszert építettek ki egy 3,2 hektáros málnaföld felett. A 10 250 félig átlátszó napelemből álló létesítmény kb. 1250 háztartást lát el zöldenergiával, a
napelemek alatt pedig háborítatlanul terem a málna. A növekedéshez elegendő fényt enged át, csökkenti a földekből a víz elpárolgását, véd a szélsőséges időjárási jelenségektől, mint jégverés, hevesebb zivatarok és közvetlen napfény.
Hozzászólások