Hogyan működik a szolár áram saját célú felhasználása?

Hogyan m?ködik a szolár áram saját célú felhasználása?

 

A saját célú energiafelhasználás privát háztartásokban és ipari üzemekben is attraktív dolog lehet a jelenleg sem megfelel?en m?köd? megújuló energiatámogatás miatt. De hogyan m?ködik ez az önellátás? És hogyan tudom én,
mint pv-rendszer tulajdonos a saját célú energiafelhasználásomat megemelni, hogy a rendszeremmel a lehet? legnagyobb hozamot tudjam elérni?

Ebben a cikkben egy-két tudnivalót szeretnék a szoláráram önellátás célú felhasználásának kapcsolatában ismertetni. 

Mi a saját célú felhasználás és hogyan m?ködik az?

Hogy sok szoláráramot lehessen saját célra fehasználni, a rendszer üzemeltet?jének ügyelni kell arra, hogy a készülékeit akkor kapcsolja be, amikor különösen er?s a Nap sugárzása. De pl. egy család, aki 5.000 kWh villamosenergiát fogyaszt évente és egy 5 kWp nagyságú napelemes rendszert üzemeltet, az általában a szoláráram egyharmadát sem fogja tudni saját maga kihasználni.

 

A szoláráram saját célú felhasználását mér? óra rendszerének felépítése

Egy fotovoltaik rendszer által termelt villamosenergia el?ször az épület hálózatába lesz betáplálva. Itt ezt a szolárenergiát az épület elektromos fogyasztói használhatják fel – ezt nevezzük saját felhasználásnak vagy önellátásnak. Amennyiben több szoláráram áll rendelkezésre, mint amennyit fel tudunk használni, úgy a többlet a közcélú hálózatra lesz rátáplálva. Ha nem fedezi a saját szoláráram a fogyasztók szükségletét, úgy a hiányzó rész a hálózatról lesz hozzávételezve.

Hogy a saját felhasználás az energiaszolgáltatóval elszámolható legyen, a mér?órákat speciálisan (a fenti ábra szerint) kell elhelyezni. A mér?órák mérik egyrészt az energia termelést, másrészt pedig a hálózati betáplálást és a hálózati kivételt (ad-vesz mér?) is. A saját felhasználást úgy lehet egyszer?en kiszámolni, hogy  a betáplált energiát a megtermelt energiából (szoláráram mér?óra) kivonjuk. 

Saját célú felhasználás vagy önellátás (autonómia)?

Néha saját felhasználásról beszélnek, de önellátást gondolnak alatta. A két kifejezés azonban lényegesen különbözik egymástól: Míg a saját felhasználáskor a megtermelt áram hányadáról beszélünk, amit önmagunk használunk fel, addig az önellátásnál (autonómia) éppen fordított a néz?pont: mennyit lehet saját fogyasztásra megtermelni?

Az áramfogyasztónak gyakran az önellátási fok nagysága a kézenfekv?bb kritérium, mivel ez az érték a közcélú hálózatból való fogyasztás megspórolását mutatja és ezzel pont azt a részt érzi amivel a villanyszámlája csökkenni tud. Az elérhet? autonómia még ott nagyon fontos, ahol nincsen a villamos vezeték csatlakozási lehet?sége megadva.

Röviden mondva:

100%-os önellátás azt jelenti, hogy nem kell a közcélú hálózatból villamos energiát levenni, hogy a saját fogyasztásomat fedezzem.

100%-os saját célú felhasználás azt jelenti, hogy a megtermelt szolár áram nem lesz a hálózatra táplálva, mert azt teljesen a saját háztartásban lév? fogyasztók használják fel.

Egy példa:

Télen megtörténhet, amikor egy napelemes rendszer tipikusan kevesebb hozamot termel, hogy magasabb saját fogyasztás áll be, mert a termelt áram (ami ilyenkor éppen kevesebb) nagy részét a rendszer üzemel?je is felhasználhatja. A magas saját fogyasztással szemben egy alacsony önelláthatóság áll fenn, mert csak egy hányadát tudja a szükséges áramnak megtermelni a rendszer és ezért sok áramot kell a közm? hálózatáról kiegészít?legesen kivenni.

Nyáron viszont lényegesen több energiát képes a fotovoltaik rendszer termelni, úgy hogy a szoláráram csak ki mértékben lesz saját célra felhasználva – itt a saját célú felhasználás kisebb, mialatt az önellátás emelkedik, mivel a pv-rendszer a háztartáshoz szükséges áram mennyiségénél lényegesen többet termel.

 

Miért értelemszer? a saját célú felhasználás?

A saját felhasználás szabályozása anyagi ösztönzésre ad lehet?séget, áramot akkor használni, amikor az meg lett termelve – részemr?l nézve ez az els? fontos lépés, a villamos hálózatot a jöv?beni feltételekhez el?készíteni. Mert most már a rendszer üzemeltet?jének anyagi el?nye miatt is érdekes lesz a gyártóknak a villamosenergia termel?k és a fogyasztók vezérlésére intelligens megoldásokon dolgozni.

Ezáltal olyan termékeket fejleszthetnek ki, amelyek nem csak a pv-energiát használják ki hatákonyabban, hanem a közüzem? hálózat használatában is aktív segítséget nyújtanak. Ezek az új készülékek úgy vezérlik a fogyasztókat és a háztartási termel?ket, hogy a komfortot továbbra is a lehet? legmesszemen?bben támogassa, egyidej?leg azonban a hálózat aktuális szükségletét is figyelembe veszi (Smart-Grid). Egy ilyen lépés ebbe az irányba pl. a 9 nyelv? menüvel ellátott Sunny Home Manager (http://www.sma.de/de/produkte/monitoring-systems/sunny-home-manager.html), amit 2012 áprilisától lehet majd kapni.

Saját célú felhasználás garfikus ábrázolása egy benapozott téli napon

Én örülök annak, hogy a saját magam termelt villamosenergiával szükségletem nagy részét fedezni tudom és ezért kevesebb áramot kell a fosszilis energiahordozókból el?állítani. Felmérések szerint a fosszilis energiahordozók hatékonysági foka 42% körül van – hogy tehát 1 kWh hozzám elérkezzen, azért 2,3 kWh f?t?értéket kell elégetni az er?m?vek rossz hatásfoka és az átviteli hálózati veszteségek miatt. Ez azt jelenti nekem, hogy a saját, tiszta áramom felhasználásával nem terhelem meg a környezetet.

El kell dönteni, hogy a napenergiával el?állított árammennyiségét felhasználjuk- e teljes egészében, vagy visszatápláljuk a hálózatba. Tudjuk, hogy a felhasznált villamos energia esetében kb. 59 Ft/kW-t számláz a szolgáltató, a visszatáplált energiáért  ~30 Ft/kWh-t fizet.

Ebb?l látszik, hogy célszer? a megtermelt energiát saját célra felhasználni.

Ez az egész, és nem utolsó sorban az áramszolgáltató emelked? áraitól való kisebb függ?ség jó erzéssel tölt el és jó úton lenni a jövöre nézve.

 

Kritikusan nézve

Gyakran kritizálják a fotovoltaikát a villamos hálózat állítólagos megterheléséért – igazságtalanul, ahogy én találom. A szoláráramot lényegében ott termelik, ahol az fel lesz felhasználva – azaz decentrál a fogyasztóknál, és ezzel már tehermentesíti is a hálózatot. A szoláráram így helyettesíti a hálózati áramot, ami egyébként extra ide lenne szállítva, ugyanakkor egyidej?leg a mindenkori szóláráram mennyiség „elszállítása” is kiesik, amivel a hálózat aktívan tehermentesítve lesz és ezzel a rendszer hatásfoka is marad illetve javul.

Egy másik argumentáció a saját felhasználás szabályozása ellen azon az elképzelésen nyugszik, hogy minden felhasználó a déli id?kre tervezi be a saját készülékeinek felhasználási opcióját. Ha jön egy rosszid?járás-változás, és széles körben csak kevés pv-energia áll rendelkezésre, akkor a hálózat fogyasztói leterhelése még nagyobb lesz, mint egyébként déli id?ben az eset lenne. Hogy ilyen helyzet fel tudjon egyáltalán lépni, ahhoz igen sok háztartásnak kellene, rádióhullámos óra pontossággal, pontosan abban az id?pontban a saját felhasználói szabályzási rendszerét aktiválni. Ett?l eltekintve, minden készüléknek más és más a bekapcsolási karakterisztikája. Nagyob fogyasztók, amikor a saját felhasználáskor van inkább szó, rendelkeznek még különböz? programokkal is, amik igen különböz? fogyasztási görbékkel üzemelnek.

A fogyasztási terhelések déli id?re való eltolása amúgy sem igazán értelmes, mert sok háztartásban futnak éppen a déli id?ben már energiaintenzív gépek, mint villanyt?zhelyek vagy süt?k, úgy hogy a késleltetett indítású készülékek is esetleg csak kevés szoláráramot tudnának kapni. És így nem a saját szoláráram, hanem a drága hálózati áram lesz használva. A konkrét háztartás fogyasztási szokásától függ?en minden felhasználó saját el?nyére tudja a fogyasztási szabályait alakítani, ha a fogyasztókat a déli id? el?tt vagy után tervezi be.

A fotovoltaikus villamosenergia önellátást célzó hatékonyabb energiafelhasználását szolgáló – a direkt benapozástól is független – intelligens megoldások ma már keresettebbek, mint valaha.

Egy energiamenedzsment rendszer (EMS) ebben segíteni tud, mert a pv-termelés csökkenése/leállása egy id?járásváltozás miatt már jóval el?re ismert lesz és a készülékek indításának a betervezésekor ez az eset már tekintetbe lenne véve. Ezzel messzemen?en meg lehetne a további magas fogyasztást is el?zni egy id?járásváltozás esetében. 

Hogyan lehet a saját célú felhasználást és az önellátást emelni?

A magasabb saját célú felhasználás anyagi el?nyöket nyújt, a jelenlegi átvételi árszabályozással szemben és – legalább engem – jó érzéssel tölt el.

Hogyan lehet akkor több áramot használni?

1. Egyszer? eszközök használata

El?ször is a legegyszer?bb és legolcsóbb lehet?ség, a meglév? eszközökkel megemelni a saját fogyasztást. A nagyfogyasztású elektromos készülékekben, mint mosógép, mosogató gép és ruhaszáritó, vannak már id?zít? kapcsolók. Az id?zít? kapcsolók lehet?vé teszik a készülék beindítási idejének az eltolását. Így ezeket a nagyfogyasztókat pl. olyan id?kben lehetne üzemeltetni, amikor a pv-rendszerünk túltermelésben van. Itt figyelembe kell vennünk, hogy ez nem mindig a déli órákban lesz a legnagyobb – sok háztartásban történik a déli órákban már a f?zések miatt magas energiafelvétel.

Egy másik lehet?ség a már olcsóbb id?kapcsolós órák – ezekkel is el lehet tolni a készülékek bekapcsolási és m?ködési idejét.

Miért vezetnek az egyszer? megoldások csak ritkán optimális eredményekhez?

• Az id?járás megváltozhat a készülék indításának a várakozási ideje alatt
• Valaki éppen áramot fogyasztana a háztartásban – pl. f?zéshez, sütéshez, porszívózáshoz, vasaláshoz stb.
• A készülékek energia felhasználását rosszul saccolhatjuk meg.

Az ilyenek és további más hatások miatt gyakran nem lehet az áramot a beállított készülékekhez saját célra felhasználni. Ezért egy energiamenedzsment rendszer nagyon bele tud a saját fogyasztásban segíteni.

2. Egy energiamenedzsment rendszert alkalmazni

Lényegesen egyszer?bben és kényelmesebben m?ködik a készülékhasználat id?sínes eltolása egy energiamenedzsment rendszerrel (EMS). Itt egy intelligens vezérlési rendszer veszi át a készülékek betervezését, és közben figyelembe veszi a jövend?beli továbbfejl?dést és sok más nagyságokat is. Egy energiamenedzsment rendszer még arra is képes, hogy több készülék egyedi energiafelhasználását figyelembe véve azokat optimálisan betervezze.

A legtöbb esetben nincs szükség új háztartási készülékek vásárlására. A meglév? készülékek túlnyomó többségét egy földelt (16 A) közbens? dugó beiktatásával is meg lehet vezérelni. Ezek a közbens?  dugaszok kommunikálnak aztán az energiamenedzsment rendszerrel, és nem csak vezérlik a fogyasztót, hanem a fogysztását is feljegyzik, úgy hogy kés?bb ezek a készülékek a valós fogyasztási profiljuk szerint lesznek betervezve. Ilyen módon öregebb és olcsóbb készülékeket is el lehet indítani, úgy hogy a megtermelt szoláráram a lehet? legjobb arányban legyen felhasználva.

De a legújabb generációs háztartási készülékeket is be lehet az energiamenedzsment rendszerrel tervezni, hogy a saját áramot használják.

A energiamenedzsment rendszer szabályozza a fotovoltaik rendszer, a Lithium-Ion akkumulátor, a széler?m?, biogázmotor, az üzemanyag cellák, a Lithium-Ion akkumulátor, valamint a közm? hálózata között az energia áramlatát – individuell az energiatermelés után és – a háztartás szükségletének igénye szerint. Csúcsid?ben el?ször a tárolt szoláráram lesz használva, miel?tt a hálózatból lenne vételezve. Ezen kívül még a hálózati áramszünet esetén is fenntartja az áramszolgáltatást az energia menedzsment rendszer (EMS).

Az idei müncheni Intersolar kiállításon (2012.06.13.-15.) sok új ún. „All-in-One“ konceptet lehet majd látni, amelyek a termelés mellett a fotovoltaikus energia tározását Lithium-Ion akkumulátorokkal és a tárolt villamosenergia felhasználását is lehet?vé teszik.

3. Az energiát tárolni

A saját felhasználás még tovább optimálható, ha akkumulátor tározót alkalmazunk. Ezek veszik fel a pv-energiatöbbletet, ami egyébként a hálózatra lenne táplálva. Kés?bb, amikor a saját megtermelt energia már nem fedezi a fogyasztást, lehetséges lesz a közbetárolt pv-energiát a háztartásban felhasználni.

A tározós rendszerek még azt az el?nyt is nyújtják, hogy áramkiesés esetében az áramszünet idejét áthidalják. Ott is alkalmazzák ezeket, ahol nincs hálózat kiépítve vagy nem stabil és ahol az önellátáson az akkumulátor tározáson kívül további funkciók is érdekesek. Pénzügyileg nézve ezek az akkumulátor tározók még nincsennek abban a helyzetben, hogy a saját költségük fedezve legyen a magasabb önellátásból következ? anyagi el?nyb?l. De különböz? tanulmányokban és el?rejelzésekben bemutatott emelked? fogyasztási tarifák és az inverterek és az akkumulátorok egyre csökken? árai gondoskodnak arról, hogy ez kb. 2017-re bekövetkezzen.

Backup (tartalék) rendszer

Olyan hálózatra kapcsolt rendszereknél, ahol a tápellátás alternatív energiaforrásból (napelemekkel töltött akkumulátor, aggregátor, stb.) is megoldható, hálózati áramszünet esetén egy vezérl? automatika alig 20-50 milliszekundum alatt átkapcsol a másodlagos (slave) forrásra (akkumulátortelep) az energiaellátás folytonosságának biztosítása érdekében. Az SMA Sunny Backup rendszerek (http://www.sma.de/de/produkte/backup-systeme.html) néhány típusát csak TN-rendszerben lehet alkalmazni!

 

Egy vízió és nem fikció a hálózat kiépítésének a megel?zésére

Mi lenne, ha lényegesen tehermentesíteni tudnánk a hálózatokat? Mi lenne, ha minden lakosnak és minden vállalkozónak (anélkül, hogy saját maguk energiát termelnének) hasznos lenne, az áramot összességében el?nyös id?kben felhasználni? Akkor minden fogyasztó részt venne abban, hogy a hálózatb?vítés szükségességét és ezzel a holnap áramtarifáját csökkentsük. Ez akár minden további támogatás nélkül is lehetséges lenne, egyszer?en az újszer? áramtarifákon keresztül, amiknek a költségei az aktuális energiaajánlattól és a pillanatnyi hálózati terhelést?l függene. Az áramszolgáltató a saját hálózati leterhelésének el?rejelzése alapján minden villamosenergia fogyasztónak egyedi árfelosztást tudna diktálni az egész napra, úgy hogy a villamosenergia fogyasztó így céltudatosan aktív lehetne vagy ezeket a feladatokat az energiamenedzsment rendszerére bízná.

Így nézhetne ki egy tarifa egy szolárárammal telített régióban pl. egy közelg? rossz id?re forduló id?járásváltozás esetében:

• Jó id?járás alatt az áram fogyasztói ára alacsony, mert sokat termel a fotovoltaik rendszer és a hálózat kevésbé van leterhelve
• Amíg a fogyasztói áram ára a id?járás rossz id?re fordulása közben igen drága, hogy a fogyasztási csúcsokat a hálózatban csökkentsük, mert a pv-rendszerek kevesebbet termelnek
• A tovább tartó rossz id?járás alatt a fogyasztói áram ára lassan beáll egy közepes szintre, mert ugyan kevesebb áram áll rendelkezésre a pv-rendszerb?l, de a hálózati energiahiány veszélye már nem áll fenn.

Ugyan így lenne lehetséges nagy szélenergiával szolgáló régiókban kedvez?bb áramtarifákat jó szélkörülmények között és drágább tarfifákat szélcsend esetében felkínálni.

Természetesen sok más régióban több fajta megújuló energiaforrások keveréke lenne található, amik az árat tovább befolyásolnák.

De akkor mi a haszna ebb?l a fogyasztónak, aki veszi a fáradságot és a háztartási készülékeit és gépeit kedvez? id?ben üzemelteti? Mindenek el?tt egy kedvez?bb fogyasztási tarifa – minnél jobban követi a fogyasztása a meglév? energiakínálatot és a hálózati terhelést, annál olcsóbban kapja meg az áramot és sok pénzt tudna vele megspórolni.

Azon kívül legtöbb esetben csökkentenék a hálózat kiépítését a hálózati elosztók vagy talán el is lehetne azt teljesen kerülni, és a 100%-ban megújuló energiákból termelt villamosenergia fogyasztása egy jó darabot el?bbre tudna lépni.

Tudatomban van, hogy a megvalósításhoz hiányzik még néhány alapfeltétel (mint pl. megfelel? áramtarifa, a számlázás lehet?sége, a komplexebb tarifák egyszer?bb ábrázolásának a lehet?sége stb.). Ennek ellenére nem tartom ezeket a gondolatokat abszurdnak.

 

Hogyan tovább?

Amint az kiérezhet?, abszolút lelkese vagyok annak a gondolatnak, a fogyasztásomat saját magam fedjem le, amellett a környezetemet megkímélni és egyidej?leg még valami jót is tenni a hálózat stabilitásának az érdekében. Ezért szeretném ezt a témát továbbvezetni és hamarosan jelentkezni fogok az intelligens energiamenedzsment mivoltjáról.

Amennyiben kérdések merülnének fel ehhez a témához, vagy további pontokat hiányolnak az önellátás témájában, használják a kommentár funkciót lent. Örülök minden feedbacknek! 

 Szerz?:  Michael Debreczeni