Megújuló energiatermelő rendszerek felépítése, tulajdonságai, befolyásoló tényezők

Legfrissebb cikkünkben a következőkről fogunk írni: 

Megújuló erőforrások fajtái:

-Napenergia
-Szélenergia
-Vízi energia
– Geotermikus energia

A napenergia a legfontosabb és legegyszerűbben kiaknázható megújuló energiaforrásunk.

– Mindenki számára elérhető
– A föld szinte bármelyik pontján létezik
– Korlátlan mennyiségben áll rendelkezésünkre
– Költségmentesen hozzáférhető

 Magyarország területén a napsütéses órák száma régiónként eltérő, 1900-2400 óra között változik.

A napsütéses órák száma érezhetően emelkedik, így még gazdaságosabbá téve a kialakított napelemes rendszereket.

A legjobb hatásfok elérésének szempontjából Magyarországon az ideális tájolás a déli, 25-35 fokos dőléssel.

 

A napelem modulok felépítése és működése:

 

A napelem modul olyan fotovoltaikus elem ami a Nap sugárzását alakítja át elektromos árammá. A modulok anyaga félvezető elem. A fotovoltaikus hatás alapvetően egy fizikai folyamat. Amikor a napsugárzás fotonjai áthaladnak a napelem modulon azok egy része visszaverődik, egy része elnyelődik és egy része áthalad rajta. A foton energiája a félvezető atomjának szabad elektronjait felszabadítja úgy, hogy azok elhagyjak nyugalmi helyzetüket, így azok munkára foghatók.

 

A napelem modulok fajtái:
Monokristályos : A szilíciumot elektromos mezőben henger alakúra húzzák és a szilícium kristály egy tömbben szilárdul meg, ezért lesz mono (egy) kristályos.
Tulajdonságai: 

  • – Szórt fényben is kedvezőbb a működése
  • – Az árnyékra fokozottan érzékeny
  • – Hatásfoka 14-17 %


Polikristályos : A cellákat négyzet alakú formára öntik, így a szilícium több kristályban szilárdul meg, ezért lesz poli (több) kristályos.
Tulajdonságai : – A szórt fényt jobb  hatásfokkal tudja hasznosítani mint a monokristályos modul

  • Az árnyékra fokozottan érzékeny
  • Hatásfoka 12-17 %

Vékonyfilm réteg : A réteget egységesen vékonyan, szinte film vastagságban vonják be egy szilícium réteggel

Tulajdonságai:

  • – A hőmérséklet változására kevésbé érzékeny
  • – Az árnyékra ez a típus a legkevésbé érzékeny
  • – Hatásfoka 7-11 %

A napelemes rendszerek kialakításának fajtái                         

 

Sziget üzemű rendszer (off-grid):
napelemek vásárlása cégeknek

 

Hálózati visszatápláló rendszer (on-grid):

Illetve vegyes üzemű rendszer (bimodal):

 Hálózati visszatápláló rendszer elemei elvi felépítése, működése:

 

  1. Napelem panel
  2. Egyenáramú oldal energiatovábbítás és túlfeszültségvédelem
  3. Inverter
  4. Váltóáramú oldali energiatovábbítás és túlfeszültségvédelem, zárlati áram védelem, szakaszoló      kapcsoló
  5. Áramszolgáltatói fogyasztásmérő óra, csatlakozás

 

A hálózati visszatápláló rendszer a legjobban elterjedt fotovoltaikus rendszer kialakítás.

A helyben előállított, de fel nem használt elektromos áramot visszatáplálja az elektromos hálózatba.

Az előállított, de a két elszámolási időszak között fel nem használt áram mennyiségét az áramszolgáltató visszavásárolja. Amennyiben az aktuális elektromos áram igényünket nem fedezi a rendszerünk termelése, úgy a hiányzó mennyiséget az elektromos hálózatból vételezzük.

Az elektromos áram előállításának mértékét befolyásoló tényezők:


– A napfény mennyiségétől. Magyarországon az egy m2-re eső napsugárzás mértéke átlagosan  1400 -1500 kWh/m2 energia. Ezt befolyásolja a légköri gyengülés mértéke az időjárási viszonyok.
– Milyen szögben éri a napelem modult a napsugárzás. Ezt befolyásolja a panelek tájolása, dőlésszöge, napszakok és évszakok változása, a nyap járása az égen. 

Tájolás és dőlésszög: 

A napelem modulok a felületükre merőlegesen érkező napsugarakat tudják a legjobb hatásfokkal hasznosítani. Így a legtöbb a besugárzás és a legkevesebb a visszaverődés  mértéke. Mivel Magyarország a Föld északi féltekén fekszik, ezért a Nap sugárzása legjobban déli irányból éri. A napelemek tájolását Azmutnak vagy Azmut-szögnek nevezik.

A napelem dőlésszöget minden esetben a vízszinteshez kell mérni. A dőlésszög a fény beérkezési szögének meghatározásához szükséges, ezért a modul tényleges dőlésszögének meghatározásánál nem a felülethez képesti relatív szöge, hanem az abszolút dőlésszöge számít.

A nap járása az égbolton minden évszakban más pályán van. A téli évszakban a legalacsonyabb ez a pálya, így ilyenkor éri a legkisebb szögben a napsugárzás a napelem paneleket.

A tájolás és a dőlésszög hatás a napelemes rendszerek teljesítményére a korong diagramon lehet ábrázolni.


Mivel a napelem rendszer elhelyezése a rögzítésére alkalmazott felület paramétereitől függ, ezért előre ki kell tudni számolni, hogy mennyit fog tudni termelni a rendszer az adott felülethez rögzítve.

 

Az az ideális Azmut-fokhoz történő 10° eltérés kb. 5 % hatásfok csökkenéssel jár. Lehet olyan rögzítő rendszert kiépíteni, ami egy vagy két tengelyben képes követni a Nap mozgását az évszakoknak illetve napszakoknak megfelelően, de ez a bonyolultabb rögzítő rendszer plusz költségekkel jár, ezért mérlegelni kell, hogy megtérül-e a kiépítése. Magyarország elhelyezkedése miatt a 25-35°-os dőlésű rendszer a legjobb hatásfokú, de a 15-50°-os dőlés mellett is el lehet érni a > 95%-os hatásfokot. A dőlésszögben történő 10°-os eltérés kb. 1,5%-os hatásfok csökkenéssel jár.

Forrás:
Megújuló energiatermelő rendszerek
Napelemes erőművek
Magyar Mérnöki Kamara
Elektrotechnikai Tagozat
Mészáros Lajos
Schottner Károly

Vélemény, hozzászólás?

Close Menu
×
×

Cart