Hibrid napelemes rendszer – előnyök és hátrányok

a hibrid napelemes rendszerek működése

A rezsicsökkentés kompenzációja váratlan dömpinget hozott magával a napelemes piacon. A fotovoltaikus rendszerek folyamatosan fejlődnek, a legújabb fejlesztés, a hibrid napelemes rendszer még inkább a lakossági igényeket szolgálja. Magyarországon az áramszolgáltatók jelenleg még nem korlátozzák a hálózati visszatáplálást, ezért az újonnan engedélyeztetendő napelemes rendszerek esetében szükség van az energiatárolós napelemes rendszerek létesítésére. A 2024. január 01. után létesített napelemes rendszerek már nem a szaldó hanem a bruttó elszámolás alá fognak tartozni. Ez a megoldás pedig épp azt teszi lehetővé a fogyasztók számára, hogy napnyugta után is zöld energiát használjanak fel a szolgáltató által nyújtott energia helyett.

Hagyományos NAPELEM szemben a hibrid napelemes rendszerrel

A hálózatra visszatápláló napelemes rendszerek esetén az energiatároló szerepét az áramszolgáltató hálózata tölti be. Amikor intenzív a napsütés és többet termelünk, mint amennyit fogyasztunk, akkor a saját fogyasztáson felüli többlettermelésünket az áramszolgáltató hálózatára feltölthetjük és tárolhatjuk. Alacsony fényintezitású időszakban, amikor a napelemek nem, vagy csak csökkent teljesítménnyel működnek, fogyasztásunk viszont van, a szükséges energiát a közcélú hálózatból visszavételezhetjük.

Szaldóelszámolás hibrid napelemes rendszer esetében is lehetséges

A közcélú hálózat tehát gyakorlatilag energiatárolóként funkcionál, ami felveszi a megtermelt energiát és szükség esetén biztosítja azt a fogyasztók számára. Az energia oda-vissza történő áramlását és pontos elszámolását ad-vesz mérőóra követi nyomon. Ezt az elszámolási módot éves szaldóelszámolásnak hívják ami azonban csak 2023. december 31-ig marad érvényben.

HIBRID NAPELEMES RENDSZER – KETTŐ AZ EGYBEN MEGOLDÁS

Az utóbbi időben Nyugat-Európában megfigyelhető új irányvonal, hogy az áramszolgáltatók adott időszakokban korlátozzák a hálózatba visszatáplálható energia mennyiségét. Sokszor pont olyankor, amikor a napelemes rendszer jól termelne, így a visszaszabályozással a rendszer tulajdonosa veszteséget szenved el. A hibrid napelemes rendszer lényege az, hogy egyszerre tud szigetüzemű napelemes rendszerként és hálózatra visszatápláló rendszerként is működni a hibrid típusú napelem inverter elhelyezésének köszönhetően. A hibrid üzemű napelemes rendszer segítségével saját tároló akkumulátorban tárolható el a fel nem használt energia, ami sokkal kedvezőbb megoldás, mintha a szolgáltatótól vásárolnánk meg a szükséges energiát.

Kiknek javasolt első körben egy hibrid napelemes rendszer?

A hibrid napelemes rendszer alkalmazása olyan kis teljesítményű fogyasztóknál javasolt, ahol hálózati kimaradás esetén is szükség van áramellátásra (pl. fűtés keringtető szivattyú). Azonban itt nem beszélhetünk szünetmentes ellátásról, mivel a rendszer átkapcsolási ideje nagyjából 60 másodperc. Az áramszünet alatt áthidalható időszak hossza a fogyasztók nagyságától és az illesztett akkumulátor kapacitásától függ. Ebben a témában érdemes egy tévedést eloszlatni. A legtöbb inverter gyártó hibridnek nevezett invertere a nyugat-európai irányvonalra adott megoldás. Tehát a hibrid elnevezés csak arra utal, hogy energiatárolóval tud együttműködni, van benne akkumulátortöltő és a szoftvere képes lekezelni egy akkumulátor pakk működését. Ezek az inverterek áramszünet esetén lekapcsolnak és nem tudják ellátni a fogyasztókat még akkor sem, ha az akkumulátorban van elegendő, tárolt energia.

Hatékony energiafelhasználás hibrid üzemű napelemes rendszereknél

Abban az esetben, ha mi importálunk, csak akkor kell kapcsolatba lépnünk az áramszolgáltatóval, ha az akkumulátorokon napközben eltárolt energiát felhasználtuk. Az akkumulátorok pedig napközben töltődnek, amikor a legtöbb háztartás nem használja az energiát. Tehát van idejük töltődni. Így tehát mindent, amit magunknak termelünk valójában hasznosítunk is. Ezzel pedig feltehetőleg be lehet majd tömni a szaldós elszámolás (az éves szinten megtermelt és elfogyasztott energia különbözetének rendezése az áramszolgáltatóval) megszűnésével keletkezett űrt.

Megoldások napenergia tárolására

1.) Meglévő hálózatra visszatápláló rendszerek mellé telepített AC-csatolású napenergia tároló akkumulátor és inverter egység (pl. az általunk jelenleg forgalmazott SAJ AS1-3KS-5.1) Előnye, hogy utólagosan telepíthető bármely gyártmányú hálózati inverterhez. Hátránya a dupla energia átalakítási veszteség, mely a napelem által termelt egyenáram hálózati váltóárammá alakítása, majd ugyanennek az akkumulátor részére történő egyenárammá való visszaalakítása miatt áll fenn. További hátrányuk, hogy áramszünet esetén a napelemes rendszer nem működik, a védett fogyasztók az akkumulátor telep kapacitása és töltöttsége szerint működnek. Ez gyakorlatilag egy, a napelemes rendszertől független szünetmentes táp, mely a felhasználó fogyasztási profiljától és az elszámolási rendszertől függően különböző üzemmódokra programozható. A SAJ AS1 engedélyeztetendő, de nincs rendszerengedélye! 2.) Meglévő hálózatra visszatápláló rendszerek mellé telepített Victron szigetüzemű inverter/töltő Fronius, SAJ és SolarEdge hálózatra visszatápláló inverterek kiegészíthetők Victron szigetüzemű inverter/töltővel és energiatárolóval. Leginkább az alábbi, AC-csatolású kiépítés javasolt. A fenti kiépítésben a hálózati inverter a szigetüzemű inverter/töltő kimenetére van kötve. Ilyenkor a napelemes mezőről érkező energia először a fogyasztókat látja el, majd az akkumulátor töltését, végül a felesleg megy a közcélú hálózatba. Áramszünet esetén a Victron az akkumulátorral egy helyi mikro hálózatot alakít ki, aminek kimenetére rászinkronizál a hálózati inverter. A napelemes rendszer ilyenkor is tovább működik, táplálja a (védett) fogyasztókat és tölti az akkumulátort. A rendszer szünetmentes ellátást tesz lehetővé. A közcélú hálózatba történő betáplálás megszűnik, a Victron leválasztja a rendszert arról. Kiépíthető egyfázison, illetve háromfázison.

Háromfázisú hálózati intverter

Háromfázisú hálózati inverter esetén, a háromfázisú energiatárolós kiegészítést 3 db szigetüzemű inverter/töltővel lehet megoldani. Ha csak egyfázisú energiatárolós kiegészítést teszünk a hálózati inverter mellé, egy szigetüzemű inverter/töltővel, ez áramkimaradás esetén csak egy fázist ad, így a háromfázisú inverter nem fog működni, csak akkumulátorról történő szünetmentes ellátást biztosít a fogyasztóknak, hiszen az inverterek szimmetrikus működésűek. Van azonban egy inverter, a SAJ H2 hibrid inverter, amely asszimmetrikus működésre is képes, így az azon a fázison, amire az energiatárolós részt kötöttük, akkor is működni fog és ellátja az adott fázis fogyasztóit. Aggregátoros áramforrás is csatlakoztatható a rendszerre, növelve az ellátásbiztonságot. A rendszerre hagyományos zárt cellás ólomsavas vagy lítium vasfoszfát (LiFEPO4) akkumulátor csatlakoztatható. Még egyszerűbb a SAJ H2 háromfázisú hibrid inverterének a használata, melyre közvetlenül csatlakoztatható az akkumulátor és a mentett fogyasztók hálózata. 3.) Léteznek ún. hibrid inverterek, melyek akkumulátor kimenettel ellátott hálózatra visszatápláló inverterek Ezek előnye, hogy a velük kompatibilis akkumulátor telep DC-csatolású, azaz a napelemes mezőről jövő egyenárammal egy DC-DC-átalakítón keresztül közvetlenül tölthető, kisebb energiaveszteséggel. További előnyük, hogy mind hálózatra csatolva, mind szigetüzemben képesek üzemelni, azaz hálózati áramkimaradás esetén tartalék üzemű áramforrásként a fogyasztókat az akkumulátorban tárolt energiával táplálni, így téve folyamatossá az áramellátást. Fontos tudni, hogy a jelenlegi magyar szabályozás tiltja hálózatkimaradás esetén az inverter működését. Kizárólag EON területen, hálózattal együttműködve üzemelhetnek ezek a berendezések. A SAJ H2 inverter itt is különleges, mert annak saját, hálózattól független működésű backup kimenete van, ami áramkimaradás esetén is mind a napelemből, mind az energiatárolóból működhet és természetesen van rendszerengedélye.

Mi történik áramkimaradás esetén?

Egyes invertereknek 3 fázisú szünetmentes kimeneten kívül van egy ún. PV Point kimenete, mely áramkimaradás esetén a napelemes mezőről érkező pillanatnyi energiával, képes korlátozott teljesítménnyel ellátni a rácsatlakoztatott fogyasztó(ka)t. Annak ellenére, hogy van beépítve egy nagy kapacitású kondenzátor, amivel fogyasztás függvényében, áthidalható egy rövidebb felhős időszak, ez egy erősen korlátozott felhasználhatóságú kimenet.  Éppen ezért csak akkus/tápegységes eszközök (pl. mobiltelefon, laptop, wifi router, riasztóközpont) tartalék üzemű ellátására javasoljuk. A belső akku nélküli fogyasztók az átkapcsolási idő alatt áram nélkül maradnak, tehát a PV Pointos inverterek backup üzemre nem alkalmasak. A PV Point kimenetre áramkimaradás esetén ellátandó fogyasztót lehet csatlakoztatni. FIGYELEM: ezen a kimeneten csak áramkimaradás esetén van áram, azaz a hálózati áram visszatérte után a fogyasztót át kell csatlakoztassuk egy normál dugaljba, ami a felhasználó aktív közreműködését igényli.

Összefoglalva a hibrid napelemes rendszereket

Amíg az éves szaldóelszámolás tart, nem éri meg az energiatárolás kiépítése, de a feltáplálási tilalom bevezetése óta a visszwattos rendszerek esetében viszont igen. EON területen az önfogyasztás növelésére kiépíthető energiatárolós rendszer. Korlátozott felhasználású tartaléküzemű ellátásra egyes PV Point-os hibrid inverterek alkalmasak és a fent részletezett dugalj kiépítésével engedélyezettek. Természetesen a hibrid üzemű napelemes rendszerek telepítése mindenképpen ajánlott, mivel energiatárolással történő kiegészítésekkel a szaldóstól kedvezőtlenebb elszámolási módoknál áthidalhatjuk az áram eladási és vételezési árkülönbséget az önfogyasztás növelésével. Továbbá, amennyiben a szabályozási környezet enyhül, olyan helyeken, ahol gyakoriak az áramkimaradások, tartalék üzemű áramforrásként is alkalmazhatóak, növelve az ellátásbiztonságot.