Napelem vagy napkollektor legyen egy passzívházon?

Napelem = napkollektor?

Fontos! A köznyelv gyakran használja a két kifejezést egymás szinonimájaként, pedig a kettő teljesen különböző.

A napelem elektromos energiát termel, amivel elektromos energiát igénylő rendszereket működtethetünk. A napkollektor a napsugárzást alakítja hőenergiává, víz (fagyálló) kering benne, így meleg vizet állít elő. Közös bennük, hogy mindkettő a nap energiáját használja fel.

De nézzük a napelemet, mit is kell tudni róla?

HOL HASZNÁLHATÓAK JÓL A NAPELEMEK?

A napelemeket olyan fűtési rendszer részeként használhatjuk gazdaságosan, ami elektromos árammal működik, mint például a hőszivattyúk. A hőszivattyúk részét képező kompresszort ugyanis elektromos energia táplálja, aminek az előállítására a napelemek remek alternatívát jelentenek a hálózati áram helyett.

Elviekben egyébként az összes elektromos berendezésünk működtethető lenne az inverter által váltóárammá alakított energiával, de ez több problémát is felvet. Ahhoz ugyanis, hogy ezt megtegyük, túl nagy rendszert kellene kiépíteni, ami figyelembe veszi a teljesítményingadozást, vagyis elég energiát termel akkor is, amikor túl sok fogyasztót kapcsolunk be, és a nagyobb „teljesítménylöketekkel” is megbirkózik.

A napelemek előnye, hogy a telepítésük viszonylag egyszerű. A napelem tábláktól az inverterig, majd az invertertől a villanyóráig kell kiépíteni az elektromos vezetékeket. Ha előre gondolkoztunk és a falakba előre beépítettük a szükséges védőcsövezést, akkor bontás nélkül is be tudjuk építeni a rendszert.

MIKOR ÉS MILYEN HÁZNÁL HASZNÁLJUNK NAPELEMEKET?

Dunakeszii passzív sorház egyik lakásához egy 2,5kWp-es rendszer került telepítésre. Ez fedezi az éves fűtésköltséget.

Budapesti passzívház 3,0kWp-es rendszere szinte az épület teljes elektromos energia fogyasztását megtermeli.

Passzívházak esetén – főleg ha hőszivattyús a fűtésünk – érdemes a napelem rendszerek telepítésében gondolkoznunk. De miért is remek kiegészítője a napelem a passzívházunknak?

Ezeknek az épületeknek a szerkezet légtömörsége és a jó hőszigetelő képesség miatt rendkívül alacsony az energia igénye. Amennyiben a fűtéshez elektromos áramra van szükség – azaz például hőszivattyúval fűtünk –, akkor az ehhez szükséges elektromos áramot a saját házunkon, a saját rendszerünkkel megtermelhetjük. Ha ráadásul a megtermelt energia eléri a fűtési rendszer energia igényét, akkor a fűtésünk ingyen van.

De ne felejtsük, hogy ennek csak akkor van értelme, ha minimális a házunk energia igénye és ezt a minimális energia igényt termeljük meg a napelem rendszerrel. Egyrészt nem is férne valószínű nagyobb napelem rendszer a ház tetejére, másrészt a nagyobb rendszer természetesen nagyobb beruházást is igényel.

Azaz először csökkentsük a házunk energia igényét a minimálisra, fűtésünk legyen egy jó hatásfokkal dolgozó hőszivattyús rendszer, majd az ehhez szükséges elektromos áramot termeljük meg a házunkon.

A napelem rendszer nem csak a fűtés (és hőszivattyús rendszer esetén a hűtés) energia igényét termelheti meg, hanem az egész ház elektromos áram igényét is fedezheti.

Mindez persze méretezés kérdése. Arra azonban figyeljük, nehogy átessünk a ló túloldalára. Többet termelni nem érdemes, mint amit elfogyasztunk! Egyrészt túl nagy rendszert építünk ki, azaz nagyobb a beruházás igénye, másrészt ekkor már az energia szolgáltatónak (ELMŰ, ÉMÁSZ) kell eladnunk az áramot. Ezt pedig egyszerűen csak nem érdemes.

HÁLÓZATRA KÖTÖTT RENDSZER VAGY AKKUMULÁTOROS?

A napelem rendszer által megtermelt elektromos áramot tárolnunk is kell.

A napelem rendszerek a napsütéses időben, leginkább a nyári időszakban termelik a legtöbb áramot, míg az áramot felhasználni meg sötétben és jellemzően télen szeretnénk. Az áramot tárolni jelenleg még csak nagy és drága akkumulátorokban tudjuk. Ezek telepítése csak különleges esetekben érdemes, amikor nincs lehetőség az épületet hálózatra kötni.

Az esetek 99%-ban az akkumulátorunk maga az energiaszolgáltató, pontosabban az országos rendszere. Amikor a házunkon elhelyezett napelem rendszer elektromos áramot állít elő, akkor azt az energiaszolgáltató rendszerébe tápláljuk vissza. Amikor pedig szükségünk van rá, ugyanúgy használjuk a hálózatot, mintha nem is lenne napelemünk. Persze a termelt energiát és a fogyasztást is mérjük és a kettő különbözetét kell csak fizetnünk. Mindezt éves időszakban vizsgálja a szolgáltató. Így a nyári többlet termelés és a téli nagyobb fogyasztás egymást ellensúlyozza.

HOGYAN MŰKÖDIK A NAPELEM?

A napelemek energiaforrása – a napenergia – megújuló energia, ingyen van és szinte végtelen mennyiségben rendelkezésre áll, csak hasznosítanunk kell. A folyamat során a fotovoltaikus – fényelektromos – hatás érvényesül, ahol a sugárzás elnyelődésekor keletkező töltött részecskékből elektromos áram lesz.

Szerencsére a napelemek pontosabb működési elvét nem kell ismerni ahhoz, hogy élvezzük az előnyeit, és elektromos energiát állítsunk elő velük akár azokhoz a gépészeti rendszerekhez, amik árammal működnek.

HOGYAN ÉPÜL FEL EGY NAPELEM?

A napelemek felépítése nagymértékben függ attól, hogy milyen fajta napelemről is van szó. Számos típusa létezik ugyanis, a kristályos napelemektől a szerves festék alapú napelemekig, igaz, ez a megoldás még sokkal kevésbé ismert.

A legelterjedtebb napelemek napjainkban a szilíciumkristályos napelemek, amikből léteznek az úgynevezett mono- és polikristályos technológiával készülő változatok. Elég nagy különbség mutatkozik közöttük a teljesítményben, ami, persze, az árukra is rányomja a bélyegét.

monokristályos szilícium napelemek hatásfoka 18%, de akár a 25%-ot is elérheti, ami nem tűnik soknak, de azonnal más lesz a helyzet, ha összehasonlítjuk másfajta napelemekkel – a már említett szerves festék alapú napelemek hatásfoka mindössze kettő és négy százalék között mozog. Ennek megfelelően a monokristályos napelemek ára magasabb, mint a polikristályosé, így jobban a zsebébe kell nyúlnia annak, aki emellett a megoldás mellett dönt.

polikristályos napelemek valamivel olcsóbbak, ugyanakkor a hatásfokuk is kisebb, nagyjából 15%-ra tehető. Van azonban egy nagy előnyük, mégpedig az, hogy az esti és a reggeli szórt fényt is viszonylag jól hasznosíthatják, ezért összességében jobb választás lehet ez a technológia.

HOVÁ HELYEZZÜK A NAPELEMEKET?

Napelemek bármilyen tetőre felhelyezhetőek, köszönhetően a rögzítő rendszer nagy típus- és méretbeli választéknak, vagyis nem számít, hogy lapostetőről van szó vagy sátortetőről, cseréptetőről vagy trapézlemez tetőről, sőt, a napelemek akár a homlokzatra is kerülhetnek.

Ha már megvan, hogy hová szeretnénk a napelemeket felszereltetni, fontos, hogy megfelelően rögzítve legyenek, hiszen csak így érhető el, hogy a szerkezet hosszú élettartamú legyen, és minden körülmények között dacoljon az időjárással: a széllel, a hóval, a viharokkal, egyszóval stabilan álljon az összes évszakban.

A NAPELEMEK TÁJOLÁSA

Hogy milyen hatásfokkal működnek majd a napelemek, azt alapvetően két paraméter határozza meg: a tájolás és a dőlésszög.

A napelemek telepítésénél a legfőbb vezérlő elv az, hogy a lehető legtöbb napenergia begyűjtésére legyenek képesek. Ahhoz, hogy ezt pontosan meg lehessen határozni, ismerni kell az adott földrajzi ponton a Nap pályáját, ami nagyban befolyásolja a tájolást.

Magyarországon a napelemek esetén a déli tájolás a legideálisabb, ugyanis így érkezik a legtöbb napsugárzás rájuk. Ha az épület adottságai úgy kívánják, akkor ettől az ideális tájolástól természetesen el lehet térni, hiszen jó közelítéssel meghatározható, hogy így mekkora lesz a veszteség.

Gyakran találkozhatunk olyan megoldásokkal, amikor úgy tájolják a napelemeket, hogy minden irányba nézzen közülük néhány, hiszen így valamennyi napszakban lesz olyan, amit az optimális irányból érnek a napsugarak. A helyzet azonban az, hogy így is lesznek „holt időszakok”, vagyis sokkal több energiát nem nyerhetünk, ráadásul nem is esztétikus egy tetőt minden oldalról telepakolni napelemekkel.

Egy másik lehetőség a forgatható napelemek telepítése, amikor is a felhelyezett panelek folyamatosan követik a nap sugarainak beesési irányát, és így gyűjtik az energiát. Ennek a nagy hátránya, hogy igen költséges, ezért valószínűleg nem éri meg ezt választani.

A legjobb tehát, ha úgy helyezzük el a napelemeket, hogy azok egyforma méretűek és dőlésszögűek legyenek, és egy irányba nézzenek.

A NAPELEMEK DŐLÉSSZÖGE

A napelemek dőlésszögét annak függvényében is meg lehetne határozni, hogy az év mely szakaszában szeretnénk kihozni belőle a legnagyobb teljesítményt. Az elszámolás azonban az esetek döntő részében éves, ebben az esetben úgy állítjuk be a napelemek dőlésszögét, hogy az éves termelt energia a maximális legyen.

Mindezt persze felül írhatja a tetőnk kialakítása. Egy sátor vagy nyeregtető lejtése adott. Amilyen a tető dőlésszöge, olyan lesz a napelemünk is.

Lapostető esetén van lehetőségünk a dőlésszöget szabadon meghatározni. Amire itt figyelni kell, hogy a napelem táblákat nem telepíthetjük közvetlen egymás mellé, mert árnyékot vethetnek egymásra. Ha egyetlen napelem tábla is részben árnyékba kerül, az a teljes rendszer energia termelését is lecsökkenti.

MILYEN EGYÉB TÉNYEZŐKET VEGYÜNK FIGYELEMBE A NAPELEMEK TELEPÍTÉSÉNÉL?

A napelemek optimális tájolása és dőlésszöge pusztán elméleti, ugyanis létezhetnek olyan körülmények, amik miatt el kell térni tőlük, és olyanok is, amiket mindenképpen figyelembe kell venni a telepítés során.

Ilyen tényező lehet, ha valami – fa, erdő, másik épület – beárnyékolja a területet, ahová a napelemeket szánjuk, de szerencsére ma már remek módszerek léteznek annak a meghatározására, hogy megközelítőleg mekkora veszteség jelentkezik emiatt az energiahozamban.

A napelemek elhelyezése előtt mindenképpen kérje szakember segítségét, hogy a legjobb energiahozamot érjük el, és esztétikus legyen a kivitelezés. A legjobb, ha már az épület tervezési fázisában az építész figyelembe veszi valamennyi szempontot, és ezek függvényében tervezi meg az épületre kerülő napelem rendszer helyét.