Egy napelemes (fotovoltaikus) rendszer alapvet?legesen napelemes modulokból, tartó konstrukciókból, inverter(ek)b?l, ami az egyenáramot váltóárammá alakítja, a DC- és AC oldali kábelezésb?l és ún. ad-vesz villanyórából áll.
Továbbá még gyakran alkalmaznak nagyobb napelemes rendszereknél internetes rendszer-távfelügyeletet valamint egy frekventált helyre kihelyezett matrix kijelz?t a szoláradatok közzétételére (lsd. a függelékben).
63. ábra: A fotovoltaikus rendszer f? elemei: modul, alsó konstrukció, pv-kábelek, inverter.
Modul
(kommerciell alkalmazott szilíciumcellás típusok)
Monokristályos modulok
64. ábra: Monokristályos modul (itt 96 cellás).
Hatásfok kb. 14-18%.
Húzott egykristályos szilíciumkristály blokkokból szeletelik le, szinte egyáltalán nem ereszti át a fényt. El?állítása során azonban még mindig jelent?s az anyag- és az energiafelhasználás. Az amorf szilícium napelemmel ellentétben a közvetlen
napsugárzást nagyobb hatásfokkal alakítják át.
Polikristályos modulok
65. ábra: Polikristályos modul.
Hatásfok kb. 13-15%.
El?állításához öntött tömbkötésben lév? többkristályos szilíciumot használnak fel. Ezt a technikát azért fejlesztették ki, hogy csökkentsék az el?állítási költségeket.
A szilícium lapok széleinél a nyitott peremek megzavarják az elektronok egyirányú áramlását, azaz az itt lev? n-típusú terület összekötné a fels? és alsó érintkez?ket. E terület eltávolításához speciális technikát, alacsony h?mérsékleten végezhet? száraz maratást alkalmaznak.
Könny? felismerni az ilyen napelemet a ránézésre pikkelyszer? látványáról is.
A világon az összes eladott napelem 55 százaléka polikristályos szilíciumból készül. Mivel nagy tömegszámba gyártják, a polikristályos napelem ára felveszi a versenyt a többi napelem árával.
Amorf modulok
66. ábra: Amorf modul.
Hatásfok kb. 8%.
Az amorf szilícium napelemek „kristályszerkezete”, ha lehet ilyet mondani teljesen rendezetlen, innen ered az amorf megnevezés.
Az amorf esetében a szilícium atomok kevésbé rendezetten helyezkednek el, és az atomok kevésbé köt?dnek szomszédaikhoz, mint a kristályos változatában. Ezen típusú napelemekben egy vékony pozitív típusú amorf szilícium réteg van legfelül, alatta egy vékonyabb, teljesen tiszta, valódi amorf szilícium-réteg, majd ez alatt egy negatív típusú amorf szilícium réteg. Az ilyen típusú napelemek m?ködése a kristályos szilícium elemekéhez hasonlít, és csak a bennük lev? atomok közötti kötésekben térnek el egymástól. Az amorf szilícium napelemek el?nye, hogy el?állításuk olcsóbb, rétegeik vékonyabbak, jobban abszorbeálják a fényt, valamint merev vagy rugalmas keretekbe egyaránt helyezhet?k. Hátrányuk, hogy teljesítményük jóval alacsonyabb, mint a kristályos szilícium elemeké és a gyorsabb öregedés (degradáció).
Sikerült kifejleszteni az átlátszó a-Si napelemet, amelynek az átlátszóság révén b?vebbek az alkalmazhatósági lehet?ségei.
Az átlátszó a-Si napelem szerkezete:
Az átlátszóság oka, hogy a hatékony felületen szabályosan ismétl?d? mikroszkopikus lyukak vannak. A lyukak el?állítása történhet kémiai maratással vagy lézeres eljárással. A lézeres eljárás igen id?igényes, ezért els?sorban a maratást alkalmazzák. A lyukak átmér?je 0,1 és 1 mm között van, a távolságuk pedig 3 mm. A fényáteresztés és a ényegyenletesség szempontjából a hexagonális lyukelrendezés a legel?nyösebb.
Az átlátszó napelemeket használhatjuk például: háztet?ablakként, árnyékvet?ként, naptet?ként, hajótet?ablakként, autótet?ként, lakások illetve irodaépületek ablakaiként valamint üvegházaknál. Felismerhet?ek a barnás színük miatt.
Ezek a napelem modulok kevésbé érzékenyek a beárnyékolás jelenségére (árnyékt?r?ek).
Az inkább a kék spektrumokat kedvel? amorf szilícium napelemek a pólusokhoz közel teljesíthetnek jobban, míg a vörös spektrumokat a kristályos napelemek képesek kedvez?bben hasznosítani, így azok az egyenlít?höz közelebbi helyeken termelnek kicsit több energiát a fény jellemz?jének szempontjából.
A napelem modulok CE, ISO és TÜV min?sítéssel rendelkeznek, gyári min?ségbiztosítási vizsgálaton esnek át és minden modul egyedi EAN-kódos azonosító sorszámmal van ellátva (garancia, ellopás esete).
Töltésszabályzó
67. ábra: Steca PR 3030 napelemes töltésszabályzó.
Funkciói és a kijelz? tulajdonsága:
• Feszültség: 12/24 V automatikus kiválasztás
• Maximális áram: 10 A
• Mokroprocesszorral vezérelt készülék
• Informatív LCD kijelz?vel
• Akkutelep töltöttségének számítása és annak kijelzése
• Automatikus vezérlés?, 3 töltési móddal
• H?mérséklet kompenzált töltés (pct-vel).
A töltésszabályzó biztosítja a megfelel? töltést a szolár akkumulátorok számára. Növeli az akkumulátorok élettartamát, mivel nem engedi azokat túltölteni ill. mélykisütni sem.
Inverter
68. ábra: Az inverter a szolárberendezés szíve és az a feladata, hogy a szolármodulok által termelt egyenáramot váltóárammá alakítsa át (itt egy ún. string-inverter látható, SMA).
Invertergyártók listája
ACE, Asp, Conergy, Danfoss, Delta Energy, Diehl/Matrix PS GmbH, Diehl AKO, Dorfmüller, Fronius, KACO, KostalKyocera, Magnetek, Mastervolt, Photowatt, Refu Elektronik, Siemens, SMA, Solutronic, Sputnik AG, Steca, Sunways, Xantrex stb. Kapcsolástól függ?en lehetséges az invererekkel 1 fázisú vagy 3 fázisú áramot termelni. Átlagos hatásfokuk eléri a 98%-ot.
A fotovoltaikus rendszereket 5 kWp (vagy kb. 50 m²) nagyságig általában 1 fázisúra tervezzük.
Fotovoltaik inverterek
A hálózatra termel? fotovoltaik rendszereknél három típusú inverter létezik.
Modulinverter
Modulinvertereket napelemes modulokra szerelnek, 100 Wp és 1.400 Wp nagyságban kaphatóak. A párhuzamos kapcsolásnál a modulok különböz? megvilágításából adódó veszteségek vannak kiküszöbölve. Egy trenntrafó adja a biztonságot.
Stringinverter
Stringinverterek egy kábelen keresztül vannak több sorosan kapcsolt modullal összekötve. Manapság ezek az inverterek a legelterjedtebbek a fotovoltaikában.
Hátránya az igen magas egyenfeszültségek és az egyes modulok problémás részlekapcsolása a soros kapcsolásuk miatt.
Központi inverter
Központi inverterek mérete igen nagy, amik legtöbbször egy nagyobb helyiségben vagy konténerben (20”) vannak felállítva. El?nyük: a magas hatásfok. Hátrányuk: üzemzavar vagy karbantartás esetében az egész napelemes rendszer üzemen kívül van.
Gyakran reklámozzák az inverterek magas hatásfokait. De az inverter hatásfoka nem a rendszerhatásfok egyedüli dönt? pontja, hanem a további, az egész rendszer komponenseinek összehangolása és a modulok/generátorok soros- vagy párhuzamos kapcsolása is.
Invertervezérlés
Két fajta invertervezérlést különböztetünk meg:
• szigetrendszer? invertert
• hálózatra szinkronizált invertert.
Csak CE, ISO és MEEI-TÜV min?sítéssel lehetséges az egyetemes áramszolgáltató meglévö hálózatára a ráköttetés ill. betáplálás a hálózati inverterrel és így a megtermelt villamosenergia egyszer? és garantált használata.
Az inverter feladata az áramátalakítás és a hálózatra táplálás mellett még a rendszer ellenörzése és a termelt energia optimalizálása (MPPT és MPP).
A hálózatra szinkronizált inverter méri a frekvencia-, a feszültségi- és a hálózati impedancia értékeit és a határértékek túllépése után automatikusan lekapcsolja magát a hálózatról.
Könyvünkben a hálózatra szinkronizált invertert mutatjuk be részletesebben.
Az inverter és a hálózat között túlfeszültségvédelem és kismegszakító kell, amellyel a hálózat védve van a napelemes rendszer esetleges meghibásodásától illetve a karbantartás ideje alatt, de a hálózatban esetlegesen fellép? hibák, zárlatok sem tehetnek kárt a napelemes rendszerben.
A visszatáplálás természetesen a hálózat periódusával van szinkronizálva.
• Néhány újabb generációs inverterben már integrálva van a DCteljesítménykapcsoló, opcióban létezik még a DC-túláram elleni védelem is már, amit megrendeléskor meg kell adni.
• A fotovoltaikus rendszer egy ún. kétirányú (bidirekciós) számlálón keresztül van a hálózatra kötve: Az inverter standby-üzemben is fogyaszt áramot.
• A modulok átlagos élettartama 25 év, az inverterek garanciája pedig a gyártótól függ?en 5 év, ami optionálisan meghosszabbítható.
A hazánkban alkalmazott inverterekre a gyártói garancia átlagosan 5 év.
Az inverterek CE, ISO és MEEI-TÜV min?sítéssel rendelkeznek, gyári tanúsítványuk és egyedi sorszámmal azonosítási lehet?ségük van.
Az inverter tehát a fenti a funkciókkal tartja a két különbözö energiaforrás között a kapcsolatot: egyszer az egyenáramú és másodszor a váltóáramú hálózat között.
Nincsen egyértelm? szabály, hogy hol kell az invertert felállítani. Közelebb a modulokhoz (DC-oldal) vagy közelebb a ház betáppontjához (AC-oldal)? Általánosságban a kábelek hossza legyen minél rövidebb a kábelveszteségek miatt.
Nem kell csodálkozni, hogy a szerel?k különböz? helyeket adnak meg és különböz? tényez?ket vesznek figyelembe. De egy jó rendszer kábelezésekor az energia hozamot és a költségeket, mint fontos paramétereket kell mindig figyelmbe venni.
Az inverterek automatikusan dolgoznak és mindig a maximális teljesítményt adják a hálózatra. Itt automatikusan lesz a maximális teljesítmény pont meghatározva azaz kiértékelve (MPP).
A mai inverterek 98%-os hatásfokot is elérnek már. Feltétel természetesen, hogy az inverterek optimálisan vannak az alkalmazott modulokhoz tervezve. Az inverterek nem igényelnek karbantartást. Az élettartamuk azonos más elektromos
Egy napelemes (fotovoltaikus) rendszer alapvet?legesen napelemes modulokból, tartó konstrukciókból, inverter(ek)b?l, ami az egyenáramot váltóárammá alakítja, a DC- és AC oldali kábelezésb?l és ún. ad-vesz villanyórából áll.
Továbbá még gyakran alkalmaznak nagyobb napelemes rendszereknél internetes rendszer-távfelügyeletet valamint egy frekventált helyre kihelyezett matrix kijelz?t a szoláradatok közzétételére (lsd. a függelékben).
63. ábra: A fotovoltaikus rendszer f? elemei: modul, alsó konstrukció, pv-kábelek, inverter.
Modul
(kommerciell alkalmazott szilíciumcellás típusok)
Monokristályos modulok
64. ábra: Monokristályos modul (itt 96 cellás).
Hatásfok kb. 14-18%.
Húzott egykristályos szilíciumkristály blokkokból szeletelik le, szinte egyáltalán nem ereszti át a fényt. El?állítása során azonban még mindig jelent?s az anyag- és az energiafelhasználás. Az amorf szilícium napelemmel ellentétben a közvetlen
napsugárzást nagyobb hatásfokkal alakítják át.
Polikristályos modulok
65. ábra: Polikristályos modul.
Hatásfok kb. 13-15%.
El?állításához öntött tömbkötésben lév? többkristályos szilíciumot használnak fel. Ezt a technikát azért fejlesztették ki, hogy csökkentsék az el?állítási költségeket.
A szilícium lapok széleinél a nyitott peremek megzavarják az elektronok egyirányú áramlását, azaz az itt lev? n-típusú terület összekötné a fels? és alsó érintkez?ket. E terület eltávolításához speciális technikát, alacsony h?mérsékleten végezhet? száraz maratást alkalmaznak.
Könny? felismerni az ilyen napelemet a ránézésre pikkelyszer? látványáról is.
A világon az összes eladott napelem 55 százaléka polikristályos szilíciumból készül. Mivel nagy tömegszámba gyártják, a polikristályos napelem ára felveszi a versenyt a többi napelem árával.
Amorf modulok
66. ábra: Amorf modul.
Hatásfok kb. 8%.
Az amorf szilícium napelemek „kristályszerkezete”, ha lehet ilyet mondani teljesen rendezetlen, innen ered az amorf megnevezés.
Az amorf esetében a szilícium atomok kevésbé rendezetten helyezkednek el, és az atomok kevésbé köt?dnek szomszédaikhoz, mint a kristályos változatában. Ezen típusú napelemekben egy vékony pozitív típusú amorf szilícium réteg van legfelül, alatta egy vékonyabb, teljesen tiszta, valódi amorf szilícium-réteg, majd ez alatt egy negatív típusú amorf szilícium réteg. Az ilyen típusú napelemek m?ködése a kristályos szilícium elemekéhez hasonlít, és csak a bennük lev? atomok közötti kötésekben térnek el egymástól. Az amorf szilícium napelemek el?nye, hogy el?állításuk olcsóbb, rétegeik vékonyabbak, jobban abszorbeálják a fényt, valamint merev vagy rugalmas keretekbe egyaránt helyezhet?k. Hátrányuk, hogy teljesítményük jóval alacsonyabb, mint a kristályos szilícium elemeké és a gyorsabb öregedés (degradáció).
Sikerült kifejleszteni az átlátszó a-Si napelemet, amelynek az átlátszóság révén b?vebbek az alkalmazhatósági lehet?ségei.
Az átlátszó a-Si napelem szerkezete:
Az átlátszóság oka, hogy a hatékony felületen szabályosan ismétl?d? mikroszkopikus lyukak vannak. A lyukak el?állítása történhet kémiai maratással vagy lézeres eljárással. A lézeres eljárás igen id?igényes, ezért els?sorban a maratást alkalmazzák. A lyukak átmér?je 0,1 és 1 mm között van, a távolságuk pedig 3 mm. A fényáteresztés és a ényegyenletesség szempontjából a hexagonális lyukelrendezés a legel?nyösebb.
Az átlátszó napelemeket használhatjuk például: háztet?ablakként, árnyékvet?ként, naptet?ként, hajótet?ablakként, autótet?ként, lakások illetve irodaépületek ablakaiként valamint üvegházaknál. Felismerhet?ek a barnás színük miatt.
Ezek a napelem modulok kevésbé érzékenyek a beárnyékolás jelenségére (árnyékt?r?ek).
Az inkább a kék spektrumokat kedvel? amorf szilícium napelemek a pólusokhoz közel teljesíthetnek jobban, míg a vörös spektrumokat a kristályos napelemek képesek kedvez?bben hasznosítani, így azok az egyenlít?höz közelebbi helyeken termelnek kicsit több energiát a fény jellemz?jének szempontjából.
A napelem modulok CE, ISO és TÜV min?sítéssel rendelkeznek, gyári min?ségbiztosítási vizsgálaton esnek át és minden modul egyedi EAN-kódos azonosító sorszámmal van ellátva (garancia, ellopás esete).
Töltésszabályzó
67. ábra: Steca PR 3030 napelemes töltésszabályzó.
Funkciói és a kijelz? tulajdonsága:
• Feszültség: 12/24 V automatikus kiválasztás
• Maximális áram: 10 A
• Mokroprocesszorral vezérelt készülék
• Informatív LCD kijelz?vel
• Akkutelep töltöttségének számítása és annak kijelzése
• Automatikus vezérlés?, 3 töltési móddal
• H?mérséklet kompenzált töltés (pct-vel).
A töltésszabályzó biztosítja a megfelel? töltést a szolár akkumulátorok számára. Növeli az akkumulátorok élettartamát, mivel nem engedi azokat túltölteni ill. mélykisütni sem.
Inverter
68. ábra: Az inverter a szolárberendezés szíve és az a feladata, hogy a szolármodulok által termelt egyenáramot váltóárammá alakítsa át (itt egy ún. string-inverter látható, SMA).
Invertergyártók listája
ACE, Asp, Conergy, Danfoss, Delta Energy, Diehl/Matrix PS GmbH, Diehl AKO, Dorfmüller, Fronius, KACO, KostalKyocera, Magnetek, Mastervolt, Photowatt, Refu Elektronik, Siemens, SMA, Solutronic, Sputnik AG, Steca, Sunways, Xantrex stb. Kapcsolástól függ?en lehetséges az invererekkel 1 fázisú vagy 3 fázisú áramot termelni. Átlagos hatásfokuk eléri a 98%-ot.
A fotovoltaikus rendszereket 5 kWp (vagy kb. 50 m²) nagyságig általában 1 fázisúra tervezzük.
Fotovoltaik inverterek
A hálózatra termel? fotovoltaik rendszereknél három típusú inverter létezik.
Modulinverter
Modulinvertereket napelemes modulokra szerelnek, 100 Wp és 1.400 Wp nagyságban kaphatóak. A párhuzamos kapcsolásnál a modulok különböz? megvilágításából adódó veszteségek vannak kiküszöbölve. Egy trenntrafó adja a biztonságot.
Stringinverter
Stringinverterek egy kábelen keresztül vannak több sorosan kapcsolt modullal összekötve. Manapság ezek az inverterek a legelterjedtebbek a fotovoltaikában.
Hátránya az igen magas egyenfeszültségek és az egyes modulok problémás részlekapcsolása a soros kapcsolásuk miatt.
Központi inverter
Központi inverterek mérete igen nagy, amik legtöbbször egy nagyobb helyiségben vagy konténerben (20”) vannak felállítva. El?nyük: a magas hatásfok. Hátrányuk: üzemzavar vagy karbantartás esetében az egész napelemes rendszer üzemen kívül van.
Gyakran reklámozzák az inverterek magas hatásfokait. De az inverter hatásfoka nem a rendszerhatásfok egyedüli dönt? pontja, hanem a további, az egész rendszer komponenseinek összehangolása és a modulok/generátorok soros- vagy párhuzamos kapcsolása is.
Invertervezérlés
Két fajta invertervezérlést különböztetünk meg:
• szigetrendszer? invertert
• hálózatra szinkronizált invertert.
Csak CE, ISO és MEEI-TÜV min?sítéssel lehetséges az egyetemes áramszolgáltató meglévö hálózatára a ráköttetés ill. betáplálás a hálózati inverterrel és így a megtermelt villamosenergia egyszer? és garantált használata.
Az inverter feladata az áramátalakítás és a hálózatra táplálás mellett még a rendszer ellenörzése és a termelt energia optimalizálása (MPPT és MPP).
A hálózatra szinkronizált inverter méri a frekvencia-, a feszültségi- és a hálózati impedancia értékeit és a határértékek túllépése után automatikusan lekapcsolja magát a hálózatról.
Könyvünkben a hálózatra szinkronizált invertert mutatjuk be részletesebben.
Az inverter és a hálózat között túlfeszültségvédelem és kismegszakító kell, amellyel a hálózat védve van a napelemes rendszer esetleges meghibásodásától illetve a karbantartás ideje alatt, de a hálózatban esetlegesen fellép? hibák, zárlatok sem tehetnek kárt a napelemes rendszerben.
A visszatáplálás természetesen a hálózat periódusával van szinkronizálva.
• Néhány újabb generációs inverterben már integrálva van a DCteljesítménykapcsoló, opcióban létezik még a DC-túláram elleni védelem is már, amit megrendeléskor meg kell adni.
• A fotovoltaikus rendszer egy ún. kétirányú (bidirekciós) számlálón keresztül van a hálózatra kötve: Az inverter standby-üzemben is fogyaszt áramot.
• A modulok átlagos élettartama 25 év, az inverterek garanciája pedig a gyártótól függ?en 5 év, ami optionálisan meghosszabbítható.
A hazánkban alkalmazott inverterekre a gyártói garancia átlagosan 5 év.
Az inverterek CE, ISO és MEEI-TÜV min?sítéssel rendelkeznek, gyári tanúsítványuk és egyedi sorszámmal azonosítási lehet?ségük van.
Az inverter tehát a fenti a funkciókkal tartja a két különbözö energiaforrás között a kapcsolatot: egyszer az egyenáramú és másodszor a váltóáramú hálózat között.
Nincsen egyértelm? szabály, hogy hol kell az invertert felállítani. Közelebb a modulokhoz (DC-oldal) vagy közelebb a ház betáppontjához (AC-oldal)? Általánosságban a kábelek hossza legyen minél rövidebb a kábelveszteségek miatt.
Nem kell csodálkozni, hogy a szerel?k különböz? helyeket adnak meg és különböz? tényez?ket vesznek figyelembe. De egy jó rendszer kábelezésekor az energia hozamot és a költségeket, mint fontos paramétereket kell mindig figyelmbe venni.
Az inverterek automatikusan dolgoznak és mindig a maximális teljesítményt adják a hálózatra. Itt automatikusan lesz a maximális teljesítmény pont meghatározva azaz kiértékelve (MPP).
A mai inverterek 98%-os hatásfokot is elérnek már. Feltétel természetesen, hogy az inverterek optimálisan vannak az alkalmazott modulokhoz tervezve. Az inverterek nem igényelnek karbantartást. Az élettartamuk azonos más elektromos
A Szolnoki F?iskola történetének eddigi legnagyobb volumen?, megújuló energia felhasználását célzó beruházása valósult meg a Tisza-parti megyeszékhelyen: 52 napkollektort helyeztek el a f?iskola 10 emeletes diákszállójának tetején.
 |
| Fotó: (Fotó: Szijártó János) |
A beruházás megvalósítása évente 13.268 köbméter földgáz megtakarítását és ezzel egyidej?leg a korábbinál mintegy 30 tonnával kevesebb szén-dioxid kibocsátást eredményez. Mindez az el?zetes számítások alapján b? 2, 1 millió forintos költségmegtakarítást jelent majd évente a fels?oktatási intézmény számára.
Az épületben f?tésre és a meleg víz el?állításra 2010-ben 92 ezer köbmétert meghaladó mennyiség? földgázt használtak fel. A kollégium összesen 256 hallgató számára biztosít fér?helyet.
A korszer? technológia kiépítésére 2011-ben nyertek 28, 5 millió forintot a Környezet és Energia Operatív Program pályázatán – emlékeztetett a szóviv? jelezve, hogy ez az összeg teljes egészében fedezte a múlt év utolsó napjaira elkészült és azóta próbaüzemel? rendszer felállításának költségeit.
forrás: mti
