Bontsuk két részre a kérdést, kicsit pontosítsuk, hogy ki mit ért a napelem házilag kifejezés alatt!
Lehet szó arról, hogy valaki egy napelemes rendszert szeretne felszerelni magának, ilyenkor házi napelem bekötésről beszélünk. De utalhat arra is a napelem házilag kifejezés, hogy valaki magát a napelemet szeretné elkészíteni.
Először gondoljuk végig az otthoni napelem-készítést, utána azt az esetet, ha valaki a napelemes rendszerét szeretné önállóan kivitelezni, azaz a házi napelemszerelés estét.
A napelemes rendszer alapvetően egyszerűnek tűnhet, ám a biztonságos és szabályos kivitelezés már komoly szakértelmet igényel. Laikusok gyakran követnek el hibákat, és egy későbbi felülvizsgálat — például lakásbiztosítási ellenőrzés során — könnyen megállapíthatja, hogy a rendszer nem felel meg az előírásoknak. A hosszú távú, megbízható működés alapfeltétele a megfelelő minőségű alkatrészek használata; itt is igaz, hogy a minőségen nem érdemes spórolni.
Akinek van tapasztalata a villanyszerelésben és rendelkezik a szükséges elméleti tudással, akár saját kezűleg is megvalósíthat egy egyszerűbb rendszert. Ennek ellenére mi minden esetben inkább szakemberek közreműködését javasoljuk. Sajnos a gyakorlatban gyakran találkozni olyan hibákkal, amelyeket a kockázatok alábecslése és a szaktudás hiánya okoz — rosszabb esetben pedig olyan károk nyomaival, amelyek mindezt fájdalmasan bizonyítják.
Néhány szó magukról a napelemekről
Ma a piacon kétfajta napelemmel lehet találkozni. Az egyik a kristályos napelem, ami máig a legelterjedtebb megoldás. Ezekben a napelemekben megfelelően előkészített és napelem-cellákká formált szilíciumkristály-szeletek vannak megfelelőképpen összekötve és egy modulba beleszerelve. A cellák kialakíthatóak mono-, illetve polykristályból, de ez a témánk szempontjából most nem lényeges. Ha valaki úgy akar napelemet csinálni házilag, hogy ezeket a kristályszeletkéket is önállóan készíti, akkor nagy fába vágta a fejszéjét, drága hobbit választott, ami mélyen belecsap a kémia és az atomfizika rejtelmeibe, ráadásul igen komoly eszközökre is szüksége lesz. Annyira komolyakra, hogy ezt a verziót gyakorlatilag nyugodt szívvel elfelejthetjük.
A kristályok elkészítése nem egyszerű technológiai folyamat, magas hőmérsékletet, kohászati eszközöket és sok minden egyebet is igényel. De ha ez megvan és elkészül a kristály, akkor azt rendkívül vékony szeletekre kell vágni. Szennyezni is kell a cellakezdemények anyagát, a szilíciumatomok közül sokakat lecserélni bórra, máshol pedig foszforra. Az egyik réteg egyféleképpen szennyezett, a másik másféleképpen így létrejön a szükséges p-n átmenet. Már csak a kristályszeletke felszínét kell megfelelően kialakítani, felületkezelni, bevonatolni, hogy minél több napfényt nyeljen el és minél kevesebbet verjen vissza. Ehhez savak, bevonóanyagok szükségesek, amik jellemzően nincsenek meg minden háztartásban. Ezután kell a finom fésűszerű fémhálózatot kell felvinni a cellára, ami összegyűjti és elvezeti az elektronokat. Itt fejeződik be a cella elkészítése. Sejthető, hogy a napelem házilag nem a cellák gyártását fogja jelenteni.
A fent leírt, nagyon leegyszerűsített cellagyártási folyamat is mutatja, hogy eddig a pontig nem igazán érdemes házilagos napelem gyártással próbálkozni, nem sok háztartásban adottak a feltételek a napelemcellák legyártására házilag.
Innentől kezdve viszont kicsit már egyszerűbb a dolog, több esély van a kész cellákból való napelemgyártásra házilag, bár várhatóan a végeredmény így sem lesz olyan jó, mint a gyárban készült napelemek esetében.
Napelembe való kész cellákat már nem lehetetlen beszerezni. Legegyszerűbb talán az Interneten keresni egy megfelelő beszerzési forrást. Persze azok a cellák már nem biztos, hogy olyan jó minőségűek, mint amiket a napelemgyártók használnak. Jó eséllyel a gyártásból kiselejtezett darabokat lehet így megvenni. Ezek a cellák persze ettől még működnek, de nem biztos, hogy teljesen egyformák, a villamos jellemzőikben jelentős lehet a szórás. A napelem házilag rosszabb minőségű és hatékonyságú rendszert eredményezhet.
A cellákból összeállított napelem-modulok gyártása során a kész napcellákat szokták sorba kapcsolni, így elérve a szükséges feszültségszintet. A kellő áramerősséget pedig az ilyen cellasorok egymással való párhozamosítása által érik el. Emiatt a celláknak a lehető legegyformábbaknak kell lenniük. A napelemgyártásban a cellákat szigorúan válogatják és osztályozzák, a tűrésekbe nem illeszkedő darabokat nem építik be (valószínűleg ezeket lehet megvenni a Neten).
Napelem technológia szerinti típusok
-
Monokristályos: magas hatásfokú, de érzékenyebb a tájolásra és az időjárásra. Ez a legelterjedtebb típus.
-
Polikristályos: kisebb hatásfokú, de jobban hasznosítja a szórt fényt és kevésbé érzékeny a tájolásra.
-
Amorf: hajlékony, vékony kivitelű lehet, kevésbé érzékeny a tájolásra és hőmérsékletre, alacsony költségű, de gyengébb hatásfokú és rövidebb élettartamú.
Napelem rendszer komponensei
Az alábbi részekből áll egy hálózatra kapcsolt mapelem rendszer.
- napelem
- napelem tartószerkezet
- DC oldali elosztó
- inverter
- AC oldali elosztó
- hálózati csatlakozás (230/400 V)
Fontos része még a megfelelő kábelezés, amelynél kiemelten lényeges a jó minőségű szolárkábelek használata a DC oldalon, valamint a váltóáramú kábelezés helyes méretezése és kivitele.
Inverter
Az inverter a rendszer „szíve”, hiszen ez alakítja át a napelemek által termelt egyenáramot (DC) a háztartásokban használt váltóárammá (AC). Emellett biztosítja a megfelelő frekvenciát, ami lehetővé teszi a hálózati betáplálást is. Az invertert jól szellőző helyre célszerű telepíteni, mert terheléskor hűtőventilátorai nagy hőt termelnek.
Inverter típusok
-
Hálózatra tápláló inverter: alapmegoldás, csak hálózattal működik.
-
Szigetüzemű inverter: hálózattól független rendszerekhez.
-
Hibrid inverter: kombinálja a hálózati és az akkumulátoros üzemet.
A hibrid inverterek között is kétféle megoldás létezik:
-
Hibrid inverter akkumulátortöltő funkcióval: nappal feltölti az akkumulátorokat, este abból fedezi a fogyasztást — de hálózat nélkül nem működik.
-
Valós hibrid inverter: áramszünet esetén is biztosít energiaellátást, bár az akkumulátoros üzemre váltás általában kb. 1 percet vesz igénybe, így nem helyettesíti teljes mértékben a szünetmentes tápegységet (UPS).
DC és AC elosztók
Bár első ránézésre nem látványos elemek, mégis nélkülözhetetlenek a biztonság és a működés szempontjából.
-
DC elosztó: a napelemek és az inverter között helyezkedik el, biztosítja a DC oldalt és tartalmazza a szükséges védelmeket.
-
AC elosztó: az inverter és a hálózat között található, itt kap helyet a túlfeszültség- és túláram-védelem, valamint a rendszer leválasztó főkapcsolója.
Fontos a minőségi anyaghasználat és kivitel, mivel a rosszul kivitelezett rendszerek akár tűzveszélyt is jelenthetnek.
Kétirányú villanyóra
Az AC elosztóból a csatlakozás közvetlenül a kétirányú villanyórához történik, ahogyan az áramszolgáltatók előírják. Ez az eszköz méri mind a hálózatból vételezett, mind a hálózatba betáplált energiát, és az adatokat általában automatikusan továbbítja a szolgáltató felé, így elegendő évente egyszer leolvasni a mérőt.
Napelem házilag = napelemgyártás házilag
Ha napelemet szeretnénk gyártani házilag, akkor az osztályozásra nem igazán van lehetőségünk, beépítjük amink van. A cellák összekapcsolását forrasztással oldhatjuk meg. Ehhez szintén az Interneten találhatunk megfelelő alapanyagokat (az alufóliaszerű vezetőt, forraszanyagokat, stb.). A megfelelően összekapcsolt cellákat valamilyen hátlapra kell rögzíteni, rá kell tenni egy üveget és bekeretezni az alkotást. Vigyázat! Az így házilag gyártott napelem igaziból inkább csak hobbicélokra alkalmas! A profi gyártás során a cellák összeforrasztása sokkal jobb minőségben készül el, mint ami otthon elérhető. A cellasorok üveg alá helyezése egy laminálási eljárással készül, amihez magas hőt, vákuumot és ún. EVA fóliát alkalmaznak. Ez teszi a napelemet évtizedekig időjárásállóvá, vízmentessé. Ezt sem igazán lehet otthon kivitelezni. A keretezés és a kivezetések elkészítése már nem annyira nehéz feladat az otthoni napelemgyártás során sem.
Körülbelül így néz ki a kristályos napelemek gyártásának folyamata. Látszik, hogy le lehet gyártani egy ilyen napelemet otthon is a megfelelő alkotóelemekből, de a végeredmény egészen biztosan nem lesz olyan jó, mint egy gyárban készült napelem esetében.
Vékonyréteg napelem házilag?
A másik technológiával készült napelemek a vékonyréteg napelemek. Az ilyenek leggyakrabban amorf-szilícium napelemek, de léteznek kadmium-tellurid (a kadmium erősen mérgező, ezért a környezetre veszélyes!), vagy pl. réz-indium-gallium-diszelenid (CIGS), vagy CIS napelemek is. Ezeknek a napelemeknek a gyártásához még komolyabb technológia szükséges (vákuumkamrák, speciális gázok, lézerek, stb.), úgyhogy elkönyvelhetjük, hogy ilyen napelemgyártáshoz már hozzáfogni sem tud senki házilag.
Más a helyzet viszont, ha a napelem házilag kifejezés alatt valaki egy napelemes rendszer önálló kiépítését érti. Ez már közel sem olyan lehetetlen feladat. Némi villamosipari, elektronikai tájékozottsággal és barkácskészséggel kivitelezhető a dolog.
Milyen napelem rendszert szeretnénk építeni házilag?
A napelemes rendszereket osztályozva beszélhetünk hálózatra visszatápláló napelemes rendszerről és szigetüzemű napelemes rendszerről.
Egy hálózatra visszatápláló rendszer fő alkotórészeit tekintve tartalmaz napelemeket, invertert és tartószerkezet. A napelemek DC energiáját az inverter alakítja 230V/50Hz-es energiává, ami visszatáplálásra kerül a villamos hálózatba. A működés szempontjából teljesen mindegy, hogy mennyi energia termelődik, mert a háztartás egyszerre kap energiát a napelemes rendszertől és a villamos hálózatból. Ha több energia termelődik, mint amennyi elfogy a házban, akkor a felesleg visszajut a közüzemi hálózatba. Ez persze az itthoni szaldóelszámolásra igaz, mert ahol Feed-in-tariff van, ott egy külön órán keresztül az összes termelt energia megy a közüzemi hálózatba egy külön mérőn keresztül.
Egy hálózatra kapcsolt napelemes rendszer (akár házilagos) kiépítésénél több feladat adódik:
– Meg kell tervezni, méretezni kell a rendszert, hogy a kívánt mennyiségű energiát termelje
– Illeszteni kell a napelemeket az inverterhez teljesítmény és feszültségszintek szempontjából
– Fel kell szerelni a nepelemeket, megfelelően össze kell őket kötni
– Fel kell szerelni az invertert, össze kell kötni a napelemekkel
– Az inverter AC oldalát be kell kötni a ház villamos hálózatába
– Le kell cserélni a ház villamos fogyasztásmérő óráját egy kétirányú mérőre
– Engedélyeztetni kell a napelemes rendszert az áramszolgáltatónál
– Érdemes pályáznunk, ha éppen van ilyen jellegű pályázat nyitva
Egy ilyen energia-visszatáplálós rendszer telepítésekor szerződést kell kötni a helyi áramszolgáltatóval, ami némi előzetes papírmunkát jelent (ezt említettük engedélyeztetésként a fenti felsorolásban). A rendszer tervezését csak az áramszolgáltatók által regisztrált villanyszerelő, vagy villamos tervezőmérnök végezheti.
A rendszer elkészültét is jelenteni kell az áramszolgáltató felé egy készre jelentéssel, aminek aláírása hasonló jogosultságokat igényel.
A fogyasztásmérő cseréjét az áramszolgáltató végzi, ha minden adminisztratív dolog rendben van és a rendszer bekapcsolásra kész.
Az utóbbi időkben a pályázatok nem nagyon voltak ilyesmire, de rendszerint nem túl egyszerűek sem tartalmilag, sem formailag, növeli a nyerés esélyét, ha pályázatunkat a területhez értő pályázatíróval készíttetjük el.
Tapasztalataink szerint a folyamatba legalább az adminisztratív részeknél érdemes külső segítséget bevonni.
Ha valaki egy szigetüzemű napelemes rendszert épít ki házilag, abba elvileg nem szólhat bele senki. Ezt is csak akkor végezze valaki, ha rendelkezik a szükséges szakmai ismeretekkel, mert az áram nem játék! Egy 12, vagy 24V-os egyenáramú rendszer nem okozhat olyan nagy galibát (esetleg az akkumulátor rövidre zárása némileg tűzveszélyes), de egy olyan rendszer, amiben inverter is van, ami 230V/50Hz-es feszültséget állít elő, az már életveszélyes is lehet! Leggyakrabban előforduló hiba, hogy az ilyen rendszereknél egyáltalán nem alakítanak ki semmiféle földelést. Tartsunk be minden érintésvédelmi előírást! Ha ezeket nem ismerjük, akkor inkább ne építsük ki a napelemes rendszerünket önállóan, házilag, hanem kérjük szakember segítségét!
Aki szeret szerelni, barkácsolni, az a szakemberrel együttműködve is részt vehet a rendszer kiépítésében, ez már csak megbeszélés kérdése.
Amennyiben azt szeretné, hogy minőségi bevált anyagokból erre napelemekre specializálódott mérnökök tervezzék és valósítsák meg hálózatra visszatápláló, vagy szigetüzemű napelem rendszerét úgy kérjen tőlünk ajánlatot ide klikkelve: AJÁNLATKÉRÉS, NAPELEM KALKULÁTOR
Miért lehet vonzó saját magunknak telepíteni a napelemes rendszert?
- Alacsonyabb költségek – legalábbis addig, amíg nem merül fel az első komolyabb probléma.
- Gyorsabb kezdés – nem kell kivitelezőre várni, azonnal nekiláthatunk.
- Tanulás élménye – értékes tapasztalatot szerezhetünk, ami remélhetőleg sikerélménnyel párosul.
Miért nem érdemes mégis házilag napelemes rendszert telepíteni?
- Nem maximális hatékonyság – valószínűleg nem tudjuk a legtöbbet kihozni a rendszerből.
- Bizonytalanság a biztonságban – vajon minden védelem megfelelően be van építve? Tűzvédelmi előírások teljesülnek? A DC áram sajátosságait figyelembe vettük?
- Nincs garancia – ha gond adódik, nincs kire hárítani, minden felelősség a miénk.
- Hiányzó szaktudás – a tapasztalat hiánya miatt a rendszer elemei hamarabb öregedhetnek (pl. UV-védelem, időjárás okozta károk miatt).
Biztonsági tudnivalók házilagos napelem szereléshez
A villamos áram komoly veszélyt jelenthet, ezért elengedhetetlen a biztonsági szabályok betartása.
- Elektromos munkát csak akkor végezzen, ha megfelelő tudással és gyakorlattal rendelkezik.
- Mindig használjon megfelelő szerszámokat és védőfelszerelést.
- Kerülje az elektromos munkát nedves vagy párás környezetben.
