A napelem teljesítménye

A napelem mérete kapcsán íródott cikkünkben említettük, hogy ahhoz hozzátartozik a teljesítmény is, azaz, hogy 1 napelem hány kW-ot termel. Ez összefügg a panel fizikai paramétereivel. Ebben a cikkben kicsit tüzetesebben körüljárjuk a napelemek teljesítménye kapcsán felmerülő kérdéseket.

MILYEN MÉRTÉKEGYSÉGBEN MÉRHETŐ A NAPELEM TELJESÍTMÉNYE?

Amikor 1 db napelem teljesítménye után kutatunk, akkor azt találjuk, hogy annak jele nem csupán az alap teljesítményt jelölő W (watt) vagy kW (kilowatt), hanem kWp, azaz kilowatt peak.

Tehát, ha napelem modul teljesítményről beszélünk, akkor Wp (Watt peak) vagy kWp (kilowatt peak) mértékegységekkel találkozunk.

De mi az a ’peak’?

A ’p’ jelzés a peak, azaz ‘csúcs’ szóra utal. Mivel a változó környezeti viszonyok és fény-körülmények miatt az is változik, hogy mennyit termel a napelem (például esős-borult időben kevesebbet, ragyogó napsütésben többet), a meghatározást standardizálni kellett. Ezért volt szükség a ’p’ betűre is a megjelölésben.

Azaz: Amikor azt keressük, hogy 1 napelem mennyi áramot termel, az ajánlatokban, adatlapokon azt látjuk, hogy egy napelem modul névleges teljesítménye 300 Wp, ami azt jelenti, hogy az elkészült napelemet standard teszt körülmények között 1000 W/m2 mesterséges fénnyel világították meg, miközben a hőmérsékletet állandó 25°C-on tartották és ebben a pillanatban annak teljesítménye 300 W volt. Az így kapott adatot hívjuk a napelem elvi maximum vagy más szóval névleges teljesítményének.

Ideális körülmények esetében elmondható, hogy egy 1 kWp-es napelem éves termelése 1100-1200 kWh-t is lehet. Egy nagyobb szabású, 10 kW-os napelemrendszer évi termelése pedig olyan 12 000 kWh lesz. Az év során azonban csak pár óra az az intervallum, amikor a napelemünk valóban el is éri a csúcsteljesítményét (jellemzően akkor, amikor alacsony a hőmérséklet és hétágra süt a nap). Éppen ezért több tényezőt kell együttesen vizsgálnunk ahhoz, hogy reális képünk legyen arról, mekkora teljesítményű napelemrendszerre lesz szükségünk.

MILYEN TÉNYEZŐK BEFOLYÁSOLJÁK A NAPELEM TELJESÍTMÉNYÉT?

Amint azt fentebb tisztáztuk, van egy jópár dolog, ami befolyásolja a napelem teljesítményt. Vegyük sorra ezeket:

TÁJOLÁS ÉS DŐLÉSSZÖG

Amint az a táblázatból is kiderül, hogy a napelemek teljesítményét a déli tájolás támogatja leginkább és a 30-40 fok körüli dőlésszög. Ilyen körülményeket nagyméretű naperőművek esetében figyelhetünk meg, ahol a szerkezet eleve úgy épül, hogy a lehető legtöbb termelést hozza.

Lapostetős rendszer esetén a dőlésszöget pedig szintén úgy alakítják a tartószerkezet segítségével, hogy az optimális legyen a napelem panelek teljesítménye szempontjából.

SZENNYEZŐDÉSEK, ÁRNYÉKOLÁS

Azt most már tudjuk, hogy a napelemeknek lehetőleg intenzív és szikrázó napsütésre van szükségük ahhoz, hogy jól termeljenek.

Azonban nem mindig zavartalanok a fényviszonyok, hiszen a felhők, a különböző környezeti akadályok (pl. fák), a panelek párhuzamos sorok közötti önárnyékolása, a különféle szennyeződések beárnyékolhatják a modulokat, melyek így nem tudnak úgy teljesíteni, mint egyébként.

Ugyanis, ha a napelemnek csak egyetlen cellája is árnyékba kerül, akkor az jelentősen visszafogja az egész napelem teljesítményét. Hogy ez ne fordulhasson elő, árnyékhatás esetén a cellasorban lévő úgynevezett dióda kinyit, így az áram rajta keresztül ki tudja kerülni a „dugulást”.

Természetesen ebben az esetben az egész cellasor (tehát mind a 20 cella) teljesítménye kiesik, vagyis a napelem már csak maximum a teljesítményének a kétharmadát fogja tudni nyújtani, de összességében ez még mindig jobb, mintha a teljes napelem termelése veszne kárba. Az árnyékolás azonban ennél jóval nagyobb gondot is tud okozni a több panelből álló napelemes rendszereknél. Mivel a napelemek a karácsonyfa izzókhoz hasonlóan sorba vannak kötve és a leggyengébb láncszem elve érvényesül, így ha az egyik panel teljesítménye csökken, akkor az összes többi, vele egy munkapontra kötött panel teljesítménye is csökkenni fog.

Ezen probléma kiküszöbölésére többféle megoldás született az utóbbi években, az áttörést mégis a külső napelem optimalizálóval ellátott rendszerek megjelenése hozta. 

A legmagasabb teljesítmény elérése érdekében a telepítés során minden panelhez egy külső optimalizálót is csatlakoztatunk, így már gyakorlatilag napelemkénti munkapontokról beszélhetünk. Tehát minden napelem teljesen különálló egységként dolgozik és nem hat negatívan a többire.

A külső optimalizálós megoldások mellett egy másik fejlesztés a Maxim típusú cellasor optimalizálás. Előnye, hogy már a napelemen belül is javulást okoz. 

A Maxim chip minden körülmények között áthajt a cellákon annyi áramot, amennyit az árnyékolás lehetővé tesz, így egyszerűen nem alakulhat ki a korábban említett „dugulás”. A Maxim cellasor optimalizált rendszereknél már nem csak a napelemek nem hatnak negatívan egymásra, hanem a napelemen belül a cellasorok sem.

IDŐJÁRÁS, HŐMÉRSÉKLET

Az eddigiek alapján az talán már mindenkinek egyértelmű, hogy ha süt a nap, jobban termelnek a napelemek. Az évkörön belül azonban igen eltérő időszakok váltogatják egymást és igen különbözőképpen alakulhat a napelem termelés havonta.

Egy hálózatra visszatápláló napelemes rendszernél éppen ezért bizonyul remek megoldásnak az éves szaldó elszámolás, hiszen annak ellenére, hogy a termelés pillanatról-pillanatra változik, összeadódva az évben mégis szépen és precízen hozza az elvárt termelési adatokat.

Ami pedig a hőmérsékletet illeti, a napelemrendszerek működéséhez a minél alacsonyabb hőfok az ideális.

PANEL MINŐSÉG

A minőséget laikusként nehéz megállapítani. Arra azért törekedhetünk, hogy azok a napelemek, amelyek a tetőnkre kerülnek, lehetőleg olyan gyártóktól származzanak, akik már jóideje a piacon vannak. Mi főként LONGi Solar napelem gyártó termékeivel dolgozunk, amely a világ legszínvonalasabb napelemgyártó cége.

SZERELVÉNYEK MINŐSÉGE

Fontos szempont az is, hogy napelemes rendszerünk alá a megfelelő tartószerkezetet tegyék! Erre a legjobb az alumínium és a saválló acél, ami bírja a strapát.

Továbbá a kábeleknek is jól kell szigetelnie és a nap UV sugarait is évtizedekig bírnia kell.

INVERTER MINŐSÉGE

Az itthoni napelem inverterek általában jó minőségűek, mivel be vannak vizsgálva, tesztelve. A termelést mégis befolyásolják például amiatt, hogy milyen hatásfokkal működnek.

Van olyan napelem inverter, ami már egészen gyér megvilágításnál is megkezdi munkáját, és van amelyik csak nagyobb fényben ébred fel. Lehet mindkettő kiváló minőségű, de az egyik már megtermelt pár kWh-t, mire a másik egyáltalán elindul.

HOGYAN SZÁMÍTHAJUK KI NAPELEMES RENDSZERÜNK VÁRHATÓ TELJESÍTMÉNYÉT?

NAPELEM ÉVES TERMELÉSE FÖLDRAJZI ELHELYEZKEDÉS ALAPJÁN

Korábban már tisztáztuk, hogy a napelem éves termelése, mint adat, már közelebb van a valósághoz, mint ha a névleges teljesítményét nézzük.

Magyarországon egy ideális dőlésszögben és közel déli tájolással telepített, 1 kWp névleges teljesítményű, jól megtervezett, minőségi napelemes rendszerrel megközelítőleg 1100-1200 kWh/év villamos energia állítható elő. Nyugat- vagy Dél-Magyarországon magasabb ez az érték, körülbelül 1200 kWh/év, viszont az ország északi, észak-keleti részén valamivel alacsonyabb (1050-1100 kWh/év).

MEGTÉRÜLÉSI IDŐ A TELJESÍTMÉNY FÜGGVÉNYÉBEN

Napelemrendszerünk teljesítménye nagyban befolyásolja annak megtérülési idejét. Ha annak költségét elosztjuk a megtermelt energia és az elektromos áram árának szorzatával, akkor megkaphatjuk a megtérülési időt.

Vagyis, egy 4500 kilowattos, 1,8 millió forintos beruházás esetén így néz ki a képlet: 1 800 000 (Ft)/(4500 (kW)*37,5 (Ft))= kb. 10 év. Ebben nincs benne az esetleges áramdíj emelkedés, infláció.

Minél nagyobb a napelemes rendszer teljesítménye, fajlagosan annál olcsóbb a bekerülési ára. Tehát ha a fűtés is villamos energiával megy, vagy a melegvíz előállítását pl. villanybojler végzi, esetleg autót is töltünk, akkor nagyobb napelemes rendszer szükséges és az gyorsabban meg is térül.

Amint az az írásból kiderült, ez egy igen összetett és több tényezős téma. Reméljük, ez a cikk segített eligazodni a különféle mértékegységek és szakmai kifejezések labirintusában és most már egy pár fokkal világosabb, mit is értünk napelem panel teljesítmény alatt.