• Eltszer Kft.
  • Caleo fűtőfilm és fűtés
  • Termosztátok videóbemutatóval - COMPUTHERM
  • Finder relék és automatizálás
  • Kaiser dobozok és technológia
  • Mennekes csatlakozók
  • Napelem szerelés
  • Primo dobozok
  • Symalen technológia
  • Napelemes eszközök

Szigetüzemű napelem rendszer működése, méretezése, kiépítése, irányelvek

A napelem működésével már egy korábbi cikkünkben foglalkoztunk, ezért arra most nem is térnénk ki. Ismertettük a telepített, hálózatra visszatápláló napelem rendszereket is – pl. a Háztartási Méretű KisErőmű, HMKE – , tehát már ez sem újdonság rendszeres olvasóink számára. Legutóbbi cikkünk egyikében bemutattunk néhány hordozható napelemes megoldást is, amelyek pl. kirándulásaink során, hétvégi házunkban, lakókocsinkon, hajónkon képes a nap energiáját hasznosítani és bennünket energiával ellátni. Bár a szigetüzemű napelem rendszer ettől némiképpen eltér céljait és megvalósítási formáját tekintve, leginkább azonban mégis ez utóbbi kategóriához hasonlítható, hiszen egy önálló, saját maga is működni képes, független rendszert képez (innét a “szigetüzem” elnevezés).

A Szigetüzemű Napelem Rendszer működése és felépítése:

Szigetüzemű napelemes rendszert akkor alkalmazunk, ha közcélú vagy egyéb elektromos hálózat a helyszínen nem áll rendelkezésre, illetve ahhoz a csatlakoztatás egyéb okok miatt nem lehetséges. A rendszer alapvető tulajdonsága az, hogy a napelemek által keletkező energiát közvetlenül használja fel, és a termelt többletenergiát eltárolja. Amikor a napsütésből nem keletkezik energia – pl-este van, vagy tartósan borult az ég – , akkor az eltárolt energiát alakítja vissza a felhasználásnak megfelelően. Mindez persze csak addig működhet, amíg a tárolóegység(ek)ben elegendő tartalék van, illetve a rendszer képes azokat napsütés esetén – a meglévő fogyasztók kiszolgálása mellett – ellátni. Ezért igen fontos a sziget üzemű napelem rendszer helyes méretezése.

Amint azt már említettük, a szigetüzemű napelem rendszer működési alapelve nagymértékben hasonlít a hordozható napelemes eszközökére, ezért is alkalmazható hasonló ábra a működés szemléltetésére (az ábra nem tartalmazza az esetlegesen szükséges 12 V DC/ 230 AC invertert):

Szigetüzemű napelem rendszer működése, egyszerűsített ábra

Szigetüzemű napelem rendszer működése, egyszerűsített ábra (az ábra nem tartalmazza az esetlegesen szükséges 12 V DC/ 230 AC invertert)

A szigetüzemű napelemes rendszer alkotóelemei:

Napelemek:

A rendszer alapját természetesen maga a napelem adja, amely itt is napelem-tábla formájában jelenik meg, mint alapegység. Ezek a napelem táblák telepíthetők akár tetőre, tetőszerkezetre, vagy akár kültéri tartószerkezetre is. Bár a legújabb technológiák technológia tágabb lehetőséget biztosíthatnak, a legfontosabb az, hogy a lehetőségekhez mérten állandó napfény érje őket, a megfelelő beesési szögben (helyes tájolás).

Töltésvezérlő egység:

A töltésvezérlő egység a napelem modulból kinyert energiát alakítja át az akkumulátor(telep) töltéséhez. Teljesítményének kiválasztásához előzetes számítások feltétlenül szükségesek.

Tároló kapacitás:

A tároló kapacitás megvalósítása jelen pillanatban akkumulátorokkal történik. Az akkumulátor-telepek kialakításánál ismételten számításba kell venni a fogyasztók legnagyobb egyidőben felléphető teljes teljesítményigényét, illetve azt, vajon milyen időszakra kívánjuk biztosítani az energiaellátás teljes fogyasztást feltételezve, napfénymentes időben.

Feszültségátalakítók – inverterek:

A napelem modul mellett a a napelemes rendszer másik fő alkotóeleme az inverter. Ez az eszköz állítja elő a fogyasztók táplálásához szükséges, szabványos váltakozó áramú feszültséget – Magyarországon 230 V AC 50 Hz – a napelem modulból/töltésvezérlőből érkező egyenáramból, tipikusan az akkumulátortelepre csatlakozva.  A helyes méretezés itt is fontos, hiszen a fogyasztó eszközök beépített teljesítménye illetve egyidejű használatuk (egyidejűségi tényező), a modulok típusa, valamint a napelem rendszer nagysága is befolyásolhatja, hogy milyen teljesítményű inverter beépítése szükséges.

A szigetüzemű napelem rendszer kiépítési és üzemeltetési költségei:

Kiépítési költség:

A rendszer nem olcsó, azonban szükséges lehet, ha egyéb energiaellátás nem áll rendelkezésre vagy nem megvalósítható. Számításaink és gyakorlati tapasztalataink alapján állíthatjuk, hogy egy sziget üzemű napelemes rendszer kiépítésének költsége jóval – 40-50%-al – meghaladja egy hasonló teljesítményű, hálózatra visszatápláló – Háztartási Méretű KisErőmű, HKME – napelemes rendszer kiépítési költségét. Extrém körülményeket feltételezve, egyes esetekben akár annak kétszeresébe is kerülhet. A nagyobb költségnek és az árkülönbségnek több oka is van:
1. az akkumulátorok jelenlegi meglehetősen magas ára
2. az ilyen rendszerekhez szükséges inverter költsége, tekintettel arra, hogy azt az előforduló legnagyobb fogyasztásra kell méretezni (a hálózatra visszatápláló rendszereknél nincs ilyen megkötés, ezért az a rendszer – pl. HMKE – olcsóbb).

Üzemeltetési költség:

Bár elméletileg a klasszikus értelemben vett üzemeltetési költség – l. pl. “villanyszámla” – NULLA Ft, költségeink mégis merülnek fel. Az üzemeltetési költség összetevői között a maximum 5 évente szükséges akkumulátor-telep cseréje a legnagyobb, állandó/visszatérő tétel. Ez természetesen annál magasabb, minél nagyobb a beépített teljesítmény. A napelemekre a gyártók többsége ma már 25 év garanciát vállal, ami nem azt jelenti, hogy ennyi idő elteltével azokat le kell selejtezni, hanem “csak” a teljesítményük csökken(het). Azaz, működőképesek maradnak, csak 70-80%-os névleges teljesítmény mellett teljesítik feladatukat.
Mekkora ez az összeg?
Nos, ez a beépített teljesítmény függvénye, de nem túlzottan bonyolult kiszámolni: 5 évente teljes akkumulátor-telep csere, 25 évenként – esetlegesen – napelem modul csere. Emellett az inverter is tartalmaz elektronikus elemeket, tehát az élettartama ennek is véges, vagyis időnként (típustól függően) cserélni kell.

A sziget üzemű napelem rendszer alkalmazhatósága:

Amint azt már fent említettük, használata olyankor indokolt, ha nincs lehetőség a közcélú elektromos elosztóhálózathoz csatlakozni. A sziget üzemű napelem rendszer kiválóan alkalmas “elszigetelt” kültéri házak, nyaralók, erdei házak és tanyák energiaellátására.
Igen fontos szempont az, hogy ha egy az elvárásainknak megfelelően – és hosszú távúan, mondjuk 25 év – működő rendszert szeretnénk, akkor azt a mindenképpen a leendő felhasználói igénynek megfelelően kell kialakítani. Ismételten hangsúlyozzuk: a szigetüzemű napelem rendszer méretezése során a fogyasztásból kell kiindulni. Ha tisztában vagyunk azzal, hogy milyen fogyasztóink vannak – és esetlegesen, várhatóan milyenek lesznek még -, mekkora a teljesítményük, mennyi ideig használjuk őket és pontosan mikor (egyidejűség), akkor már igen pontos adatokat tudunk meghatározni számítási alapként.
Bármekkora rendszer telepíthető, nincs felső határ. Ha a telepítéshez szükséges hely adott, akkor a rendszer méretét legfőképpen csak az ésszerűség és az eltervezetten ráfordítandó összeg nagysága szabja meg.

Méretezési példa:

Egy átlagos nagyságú, szokványos háztartási berendezésekkel ellátott családi ház éves energiaszükséglete mintegy 2,000 kWh. Ez havi bontásban 2,000 kWh/12 = 166 kWh, napi bontásban: 2,000 kWh/365 = 5,4 kWh. Ahhoz, hogy egy “napmentes” napot átvészeljünk, legalább ekkora akkumulátortelepre van szükségünk.
Mennyi akkumulátort jelent ez (1 teljes nap, csak akkumulátoros tápláláson)?
Egy db akkumulátor névleges feszültsége 12 V DC, így a 5,4 kWh teljesítményhez (a P=U*I képletből adódóan) 450 A-re van szükségünk. EHa 100 Ah-s, 12 V-os akkumulátort alkalmazunk, akkor 5 db beszerzésével már adott a teljesítményünk, sőt, 6,0 kWh-át értünk el.
Még egyszer összefoglalva: Mire elég ez a teljesítmény?
Ha óránként átlagosan 225 Wh-t fogyasztunk el (napi 5,4 kWh), akkor ez a teljesítmény éppen egy napi”napmentes” napunkat fedezi. Ha a nap 24 óra múlva visszatér, akkor napelem rendszerünknek olyan teljesítménnyel kell rendelkeznie, ami fedezi az üzemeltetést is, és közben az akkumulátorokat is feltölti – persze véges idő alatt, hiszen másnap is lehet “napmentes” nap. Azaz, a napelem modulok teljesítményét mindenképpen minimum ehhez a teljesítményhez kell méreteznünk, tehát kétszerannyit kell termelniük (saját fogyasztás+ akkumulátorok töltése).  Ha elegendő az egy napos üzemeltetés, akkor – 4 ideális napos órát feltételezve – ez így 2 x napi fogyasztás /napos órák száma =2 x 5,4 kWh /4 h = 10,8 kWh /4 h = 2,7 kW. Ez a minimum a beépítendő napelem modulok teljesítményére vontakozóan, a fenti példát figyelembe véve.

De ne ijedjünk meg, ez a méretezés valóban egy családi házra vontakozik. Gyakorlatunkban ennél kisebb telepítések fordulnak elő, jellemzően csak 1-2 fogyasztót működtetendő. Ennek megfelelően, ezen célok teljesítésére lényegesen kisebb méretű szigetüzemű napelem rendszer telepítendő, amelyet egy vagy 2 db napelem modul is képes kiszolgálni,1 db nagy kapacitású (pl. 80 Ah) autóakkumulátorral.

Megjegyzés: az Ön valóságos értékei és számítása eltérhet ettől, mi csak egy példaszámítást mutattunk be. Ha egy rendszer telepítését fontolgatja és bármilyen kérdése felmerülne, bármikor kérje szakembereink segítségét megfelelő elérhetőségi pontjainkon

Alkalmazási példa szigetüzemű napelem rendszer kiépítésére – Petőfiszállás:

Amint azt már egy korábbi cikkünkben is említettük, cégünk, az ELTSZER Kft. egész Bács-Kiskun megyében, sőt azon túl is tevékenykedik. Ezen munkavégzések során cégünk életében már előfordult ilyen típusú rendszer kiépítése. A legutóbbi esetben, a közelmúltban – 2016. február hónapban – Petőfiszálláson telepítettünk ilyen rendszert, Petőfiszállás Község Önkormányzata megbízásából. Most az Önkormányzat hivatalos honlapján meglévő rövid cikkből idézünk:

“Petőfiszállás Önkormányzata önerőből villamosított egy külterületen lévő tanyát. Az elektromos áramot napelem termeli. Az első napelemes villamosítás kísérleti jellegű beruházás. A beüzemelt, működő rendszerrel kapcsolatos tapasztalatok gyűjtése folyamatban van. Amennyiben a felszerelt napelem teljesítménye kevésnek bizonyul, abban az esetben további napelemmel, nepelemekkel bővíthető.” – Napelemes tanya-villamosítás Petőfiszálláson: http://petofiszallas.hu/index.php?page=hir&hir_id=2379

Megjegyzés: a képanyagot Petőfiszállás Község Önkormányzata biztosította számunkra.

Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 1-es kép Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 1-es kép
Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 3-as kép Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 4-es kép
Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 5-ös kép Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 6-os kép
Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 7-es kép Petőfiszállás, szigetüzemű napelem rendszer, 8-as kép

Köszönjük Petőfiszállás Község Önkormányzata bizalmát és megrendelését! Örültünk, hogy segíthettünk árammal ellátni egy külterületen lévő tanyát, és ezzel is megkönnyíthettük az ott élő emberek sorsát. Reméljük, hogy közös kezdeményezésünk sok követőre talál majd a jövőben, és az ilyen módon előállított zöld energia egyre több, jelenleg elszigetelt épülethez, és áramot mindeddig nélkülözni kénytelen emberhez jut el.

Bármilyen kérdése lenne akár a szigetüzemű napelem rendszer, akár egyéb napelemes megoldások és napelem szerelés kérdéskörében, elérhetőségi pontjainkon kollégáink állnak szíves rendelkezésére.

Köszönjük látogatását!

Az ELTSZER Kft. csapata

Share →
%d blogger ezt szereti: