Napelemes villamosenergia termelő rendszerek tervezése és kivitelezése


Termékek

Napelemek

A fotoelektromos jelenséget kihasználó napelemes technológia több évtizedes múltra tekint vissza, ennek megfelelően többféle irányban történt és történik napjainkban is a napelemek fejlesztése. Elmondható, hogy a gyártási megoldások jól elkülöníthető termékcsoportokat eredményeznek, melyek főbb jellemzői a következők:


előnyökhátrányok
Monokristályos• legjobb hatásfok: 15-18%
• 20-25 év teljesítmény garancia
• árnyékra érzékeny
• hőre érzékeny
Polikristályos• olcsóbb, mint a monokristályos
• 13-16% hatásfok
• 20-25 év teljesítmény garancia
• árnyékra érzékeny
• hőre érzékeny
Vékonyréteg (amorf)• hatásfok: 6-8%
• legjobb ár/teljesítmény arány
• 20 év garancia
• kevésbé érzékeny a környezeti hatásokra
• szórt fényt jól hasznosítja
• nagy felület szükséges ugyanazon teljesítmény előállításához
• rövidebb élettartam
Hibrid (mono és amorf) • hatásfok: 17-21%
• hőre kevésbé érzékeny
• legjobb teljesítmény/m2 arány
• a legköltségesebb

Cégünk elsősorban hosszú garanciális időszakkal rendelkező és kiváló referenciákkal bíró gyártók által szállított, mono- és polikristályos modulokat használ fel a tervezés és megvalósítás során, ügyfeleink kifejezett kérésére azonban a kívánt panellel dolgozunk.



Inverterek, töltésszabályozók

A rendszerünk kapacitásának megfelelő inverter kiválasztásánál egy külső szabályozásbeli tényezőt kell figyelembe venni: a hazai áramszolgáltatók a német SMA és az olasz SIEL-SIAC cég eszközeit tekintik honosítottnak (TÜV-MEEI minősítés), így ezek beépítése szükséges, amennyiben hálózat-vezérelt rendszert tervezünk.
Az inverterek lehetnek 1 vagy 3 fázisra táplálók az igény és a teljesítmény függvényében. Több 10kW kapacitású erőmű esetén a tömeges párhuzamos kapcsolásuk is megszokott; ez azért is kedvező, mert a jövőbeni rendszerbővítés során a meglévő invertert nem kell lecserélnünk, csak kiegészíteni további példányokkal.

Az inverter működési mechanizmusa úgy van kialakítva, hogy folyamatosan keresse a napelemek maximális teljesítményét (munkapont-beállítás, MPP), így minden fény- és hőviszonyok közepette a legtöbbet nyerjük ki a napelem rendszerből. Az inverter tartalmaz általában egy beépített LCD kijelzőt (karakteres vagy grafikus), melyen a pillanatnyi és a múlt időszak termelési adatai nyomon-követhetők. A hálózat- és érintésvédelemről az inverter számos belső védelmi funkciója gondolkodik, a napelemek galvanikus leválasztásához pedig beépített egyenáramú szakaszoló-kapcsolót is találunk.
Néhány kilowattos méretben elterjedtek a transzformátormentes inverterek, amik körültekintőbb biztonsági megoldásokat kívánnak, azonban jobb hatásfokkal bírnak, valamint kisebb tömegűek és olcsóbbak.

Sziget üzemű rendszer esetén a töltésszabályozó biztosítja az akkumulátorok töltését a napelemek által előállított energiából, 12V vagy 24V egyenfeszültséget biztosítva a fogyasztók számára. A fejlettebb töltésszabályozók tartalmaznak mélykisülés- és túltöltés elleni védelmet, valamint kijelző felületet, az aktuális üzemállapotokat és a töltöttségi szintet is mutatja. E rendszerekhez opcionálisan tartozhat (hálózat-független) inverter, amivel az akkumulátorok 12V vagy 24V feszültsége 230V-tá konvertálható.



Szoftverek, monitorozás

Napjainkban hozzászoktunk, hogy a legtöbb adat valós időben elérhető az íróasztalunkon; így van ez a naperőművünk esetén is. Az általunk alkalmazott inverterek lehetővé teszik, hogy az aktuális és a kumulált főbb villamos paraméterek egy kijelzőn (pl. Sunny Beam) elérhetőek legyenek számunkra vezetékes vagy Bluetooth kapcsolaton át. A monitoring-, és nagyobb rendszerek esetén a vezérlő funkciók széles skálája elérhető PC-s szoftvert használva (pl. Sunny Explorer, Sunny Webbox, SMA PCM Solar Control) vagy webes felületen át távolról is.



Akkumulátorok

Szolár célra savas vagy zselés akkumulátorokat használunk, melyek kapacitása egyenként 38-280 Ah között van, az önkisülés kisebb, mint 3%/hónap, a hatásfok pedig 85-90% közötti. Az akkumulátor-telepek elemeinek száma általában szabadon növelhető az áramköri tulajdonságok figyelembevételével.



Vezetékek és szerelési anyagok

A vezetékek és szerelési anyagok kiválasztásánál fontos, hogy az időtállóságot és a megbízhatóságot tegyük a középpontba; a gyakorlatban ezek passzív elemei a rendszernek, azonban kulcspozícióban vannak, ha az üzembiztonságot vagy az érintésvédelmet nézzük.



Milyen eszközöket válasszak?

Esetek és következtetések

Az elmúlt hónapokban több felmérést, kalkulációt végeztünk ügyfeleinknél és a napelemes rendszerekben gondolkodó további érdeklődőknél. Ahogy tapasztaltuk, ahány eset, szinte annyi féle feladat; minden tető tájolása, dőlése, takarása, mérete egyedi; az inverter tudása, teljesítménye, elhelyezése, a vezetékezés és a védelmi rendszerek további megfontolások tárgyát képezik.
A fenti műszaki szempontokon felül ügyfeleink eltérő ráfordítással, hozammal és megtérüléssel kalkulálnak és további szubjektív szempontokat vesznek figyelembe a beruházás megkezdése előtt.
Megkíséreljük, hogy az alábbi tipikus esetek közreadásával támogatást nyújtunk a rendszer fő elemei, a napelem és az inverter kiválasztásában valamint az elhelyezésben.

Kis, többirányú tájolású tetőfelület, nagy teljesítményigény

Modul: Kristályos vagy hibrid lehet, aminek nagy a hatásfoka; előbbivel elérhető a négyzetméterenkénti 140-145W, utóbbival akár a 172W névleges teljesítmény. Természetesen a hibrid technológia a legköltségesebb, azonban számíthatunk arra az előnyre is, hogy magas hőmérsékleten (nyári napállás) közel 10%-kal nagyobb teljesítményt ad le, mint a kristályosak.

Inverter:
• Több, kis inverter szükséges, amikre egy-egy irányba fordított napelemek csatlakoznak, így az MPPT (maximális munkapont kereső) algoritmus minden napállásnál ki tudja hozni a lehetséges teljesítményt. A legkisebb inverter 1200W-os, így minimálisan ekkora az egy síkba köthető alrendszerek optimális mérete.
• Egy nagyobb, több bemenettel rendelkező inverterre essen a választás, legkisebb ilyen az SMA SB4000TL, aminek 2 önálló munkapont kereső áramköre van, így függetlenek a rákapcsolt modulsorok egymástól.

Nagy rendelkezésre álló tetőfelület, cél az alacsony ár (rövid megtérülési idő)

Modul: Az amorf szilícium (vékonyréteg) modulokat ajánljuk erre az esetre. Mivel hatásfokuk kisebb, így nagyobb felületen nyerhető ki azonos teljesítmény (60W/m2), valamint a tetőt is jobban megterheli. Ára viszont 15-25%-kal olcsóbb, mint a kristályos moduloké, további előnye, hogy a szórt fényt jobban hasznosítja és kevésbé érzékeny az árnyékra, hőre.

Inverter: A hazai elosztó engedélyesek két gyártmány családot fogadnak el egységesen, ezek a SIAC-SIEL és az SMA cég termékei. Előbbiek 2, 3, 4, 6kW-os névleges teljesítménnyel készülnek és 10%-kal több energiát is képesek leadni csúcsidőszakban ennél. Emiatt rendszerünket a panelek tekintetében túlméretezhetjük, számítva a teljesítmény-többlet esetenkénti kihasználására. SMA inverterek közül léteznek transzformátor-mentesek (típusnévben TL jelölés), amik hatásfoka jobb, így kisebb veszteséggel számolhatunk alkalmazásukkal.

Lapos tető ismeretlen terhelhetőséggel

Modul: Könnyű, lehetőleg nagy hatásfokú elemeket válasszunk, aminek kis wattonkénti fajlagos tömege van; szóba jöhetnek az alumíniumkeret nélküli modulok, amik ma még hazánkban ritkaságnak számítanak.

Elhelyezés, rögzítés: Két alternatíva terjedt el a betonsúlyos rögzítés, ez esetben a statikai terhelhetőség a kritikus, jellemzően kb. 100kg/m2 a panelek vonalában a szükséges tömeg. Vagy a födém átfúrható, ami nagy gondosságot igényel a kivitelezés során (szakszerűtlen munkavégzés esetén beázik), a szerkezet tömege viszont nem jelent lényeges terhelést - kb. 12kg/m2. Javasolt, hogy a telepítés megkezdése előtt kérjük ki épületszerkezeti szakember állásfoglalását a választandó rögzítési módról.
Az elhelyezésnél azzal is számolnunk kell, hogy alacsony napállás esetén a modulsorok ne takarjanak egymásra és a déli irányt közelítsük meg a tájolással.

Keleti és nyugati fekvésű nagy nyeregtető, maximális hozamra törekvés

Modul: Olyan fényintenzitás - leadott teljesítmény karakterisztikájú modult válasszunk, ami kisebb fény mellett is jól teljesít, továbbá ez esetben nem releváns a hőfoktényező, hiszen a déli, legmelegebb órákban az előnytelen beesési szög miatt nem számíthatunk kimagasló teljesítményre, azaz a reggeli-délutáni hozam lesz a jelentősebb.

Inverter: Ha mindkét tetőoldalra (K-i, Ny-i) helyezünk el panelt, akkor az első esetnél leírt alternatívák az érvényesek.





A fenti néhány mondat csupán a jéghegy csúcsa a napenergia hasznosításának eszközeit tekintve. Cégünk tapasztalt villamosmérnökei az itt fel nem sorolt ismeretek komplex rendszerével rendelkeznek, továbbá a napelemes rendszertervezést több, erre specializált szoftver támogatásával végezzük, így bízunk benne, hogy sikerül az Ön számára optimális naperőművet összeállítanunk.