A napelemek alapvető működése

A napelemek alapvető működése:
Az mindenki számára világos, hogy a napelem panelek, cellák a Nap fényét használva fejlesztenek elektromosságot.

De mi köze egymáshoz a fénynek és az elektromosságnak?

Tulajdonképpen nagyon is hasonlóak egymáshoz, ugyanis a napsugárzás elektromágneses sugárzás is egyben, és ezt használja fel a napelem-technológia.

A fény az egyik leglenyűgözőbb fizikai tényező, ami csak megtalálható univerzumunkban.

Egyszerre viselkedik sugárzásként, hullámként, és mégis részecskékből, fotonokból áll.

A hullám egy érdekes jelenség, ugyanis a hosszától függően van hatással a környezetére.

Hullám közvetíti a rádióadást, melegíti fel a mikróban az ételünket, és látja el kellemes meleggel a lakásunkat.

Sőt, a hullámoknak a látásunkhoz is köze van, ugyanis a fény hullámhossza határozza meg, hogy a dolgokat milyen színűnek látjuk – hogy pontosabbak legyünk: hogy a tárgyak, dolgok a látható fénynek melyik hullámhosszát verik vissza.

Mert van ugye nem látható tartománya is, ezt infravörösnek, azaz vörös alattinak, vagy ultraibolyának, azaz ibolyán túlinak nevezzük.

Az infravörös hullámtartomány már hőhatást is fejt ki, ezt érezzük, amikor orvosi lámpával melegítjük az arcunkat gyulladás esetén, valamint ennek köszönhető, hogy a hőmérő árnyékban is tud eredményt produkálni (és még sok egyéb dolgot).

Mindezek mellett, mint említettük, a Nap fényének elektromágneses sugárzása is van, ami a mi szempontunkból jelenleg a legfontosabb.

A napelem-cellákba a védőüvegen keresztül beérkező sugárzás találkozik az ott található szilíciumréteggel, és elnyelődik, ezzel szabad elektronokat generálva.

A félvezető szilíciumrétegben, illetve az alatta található vezető, közvetítő rétegben az elektronkilépés következtében elektromos tér keletkezik, ami a felszabadult elektronokat mozgásra kényszeríti, és már létre is jött az elektromosság.

Ehhez a jelenséghez nem feltétlenül szükséges napfény, bármilyen megfelelő spektrummal rendelkező fényforrás esetén működik.

Ellenben a nap nem igényel plusz energiaforrást, és másfél óra alatt lesugározza a Földre az emberiség egész évre elegendő energiafedezetét.

A gond csak az, hogy ezt nem tudjuk még megfelelően kihasználni.

Az anyaghibákból, a beesési szögből, és még több tényezőből adódóan a jelenleg legszélesebb körben használt szilícium napelemek hatásfoka 11 és 18%-között mozog.

A fejlett, monokristályos napelemek már elég stabilan hozzák a legalább 18%-os hatékonyságot, laboratóriumi körülmények között azonban ez is 25%-ig volt feltornázható.

A lényeg, hogy a napelemek egyenáramot termelnek, viszonylag kis feszültséggel, ami viszont a számunkra közvetlenül még nem hasznosítható.

Itt jönnek képbe az inverterek!

Az inverter az egyik legfontosabb része a napelemes rendszernek, e nélkül nem is igazán lennénk képesek hasznosítani a létrejött elektromosságot.

Mivel a cellák által előállított áram egyenáram, és az általunk használt háztartási berendezések, gépek, vagy azok adapterei váltóáramot használnak, így a közvetlen felhasználás nem lehetséges.

Az inverter az az eszköz napelemes rendszerek esetében, ami az egyenáramot a hálózatival megegyező váltóárammá alakítja.

Ez többek között úgy lehetséges, hogy a készülékben lévő szenzorok folyamatosan figyelik az elektromos hálózatban mindenkor található áramot, és ahhoz igazítja az átalakított elektromosságot.

Így a végeredmény a szokványos 50 Hz frekvenciájú, 230 V-os feszültséggel rendelkező hálózati áram lesz, amelyet egyaránt lehet hasznosítani belső használatban, és a közműhálózatba is visszatáplálható.

Itt el is érkeztünk a következő sarkalatos ponthoz, ugyanis e két felhasználás különböző invertereket igényel: még ha a működésük hasonló is, a szerepük kissé eltér egymástól.

Hálózatba tápláló inverter
Hálózatba tápláló inverter

Mint azt a neve is mutatja, ez az inverter típus az összeköttetést jelenti az elektromos közműhálózat és a napelemek között.

A probléma az, hogy a napelemekből érkező elektromosságnak mind az erőssége, mind a feszültsége igen változó, vagyis önmagában még egyáltalán nem alkalmas arra, hogy belépjen a közműhálózatba.

Éppen ezért, mint ahogy azt korábban említettük, az inverter szenzora figyeli a hálózati áramot, és annak változásait érzékelve módosítja az általa a rendszerbe küldött, a napelemekből származó átalakított áramot.

Célszerű a napelemeket soros kapcsolással, több csoportba osztva rákötni, a minél nagyobb hatékonyság érdekében.

Bizonyos inverterek 2-3 munkapontkövető körrel is rendelkeznek, azaz annál több napelem-csoportot lehet rákötni.

Azonban fokozottan ügyelni kell a megfelelő dőlésszögre, a takarás elkerülésére, ugyanis az egy csoportba kötött napelemeknek mindenképpen megegyező pozícióban kell elhelyezkednie.

Mivel a nem egyformán teljesítő napelemek rontják egymás hatásfokát, így ha valami differencia adódna, akkor az eltérőeket célszerű másik csoportba kötni.

A hálózat kialakításától függően használhatunk egy- illetve háromfázisú invertert, amelyikre adott esetben szükség van, ellenben három darab egyfázisút is használhatunk fázisonként, azonban ez kevéssé gazdaságos.

Ezen kívül választhatunk transzformátoros és transzformátor nélküli inverterek közül.

Az előbbire elsősorban a vékony rétegű napelemeknél van szükség, azonban a transzformátor valamelyest lecsökkenti a hatásfokot (pár százalékkal), viszont a mostani, poli- illetve monokristályos napelemeknél már felesleges ez az alkatrész.

30%-os hatékonyág mellett a transzformátoros körülbelül 95-96%, míg a transzformátor nélküli inverterek 96-98%-os hatásfokkal képesek működni.

Sziget üzemű inverter
A szigetüzemű rendszereknél is átalakítás az inverter feladata, itt azonban az akkumulátorokból érkező egyenáramot alakítja hasznosítható váltóárammá.

Mindenképpen érdemes megvizsgálni, hogy a zárt hálózatra kapcsolt fogyasztóknak mekkora a teljesítménye, mert ebből lehetnek gondok.

Szigetüzeműeknél ugyanis előfordulnak „módosított szinusz jelet” képző típusok, amelyek a hálózati áram egyenletes szinuszgörbéje helyett sokkal inkább szögletes, netán trapéz alakú jelet adnak le.

Ennek egyetlen magyarázata, hogy ezt könnyebb előállítani.

Azonban ez a készülékek számára akár ártalmas is lehet, éppen ezért fontos alaposan utánanézni a vásárolt inverternek, és célszerű minőségi terméket venni, hosszú gyártói garanciával.

Hiszen egy „no name” darab lehet, hogy olcsóbb valamivel, viszont ahhoz nem jár több éves gyártói garancia javításra, cserére, ezen kívül a hatásfoka sem biztos, hogy nem kezd el rövid időn belül drasztikusan esni.

Hasznos tanácsok
Hálózatra kötött rendszer esetén mindenképpen figyeljünk oda arra, hogy olyan invertert válasszunk, amit a szolgáltató elfogad.

Ahogyan lecserélik ilyenkor a villanyórát kétirányúra, úgy az inverter-készülék sem lehet akármilyen.

Lehet a szolgáltatót bizalmatlansággal vádolni, azonban ne felejtsük el, hogy a visszaküldött áramot valaki más valahol fel fogja használni, ezért állandóan tudni kell produkálni a hálózati áram minőségét és tulajdonságait.

Egy ingadozó teljesítményű inverter az elektromos rendszerbe is gyengébb, vagy éppen sokkal erősebb áramot küldhet, ami túlfeszültséget, illetve műszaki meghibásodást okozhat.

Valamint ajánlatos az invertert olyan helyre felszereltetni, ami egyrészt nincs útban, hiszen onnantól kezdve jó hosszú ideig a falon lesz, jobb nem kitolni magunkkal.

Másrészt célszerű a magasságot is jól megválasztani, ugyanis nem csak a szerelőnek, de Neked is könnyebb, ha a kijelzője szemmagasságban van.

Itt tudod ellenőrizni a napelemeid teljesítményét, és hogy mennyi forgalom bonyolódott le az elmúlt időszakban.

Bizonyos modern darabok közvetlen internetkapcsolattal is rendelkeznek, ezekre igény szerint rákukkanthatunk, amikor kedvünk tartja, okoseszközön keresztül.

De mindenképpen legyen fedett, esőtől és párától védett helyen, lehetőleg beltéri részen.

Érdemes vigyázni rá, mert fontos darabja a napelemes rendszernek, és ha a garancia lejár vagy érvényét veszti, akkor bizony komoly költséget jelenthet a cseréjük!

Napelem tisztításért pedig fordulj hozzánk!
www.solarcleaning.hu
A napelem barátja!