Napelem, energia a napsütésből

Cikk mentése a konyvjelzők közé
Cikk nyomtatása
Cikk elküldése levélben
Napelem panelek
Hatalmas napelem panelek sorakoznak egymás mellett egy napelemes erőmű területén. Bár a napelemek költséghatékonysága vitatott, a direkt napsugárzás villamos energiává alakítása folyamatosan fejlődik.

A napelem már régóta ismert eszköz. Először talán számológépekben vagy kvarcórákban találkozhattunk vele. Mára sokat fejlődött a technológia, de a lényeg ugyanaz: áramtermelés a napsütés segítségével.

A Nap - naprendszerünk központi csillaga - minden a bolygonkón található energia forrása. Közvetlenül a Nap energiája táplálja az életet a Földön, így ennek az energiának a közvetlen kiaknázása régóta természetes vágya az emberiségnek.

A nepalemekhez kapcsolódó technológia folyamatosan változásban van. A cél, hogy minél olcsóbban és egyre nagyobb hatásfokkal aknázzuk ki ezt az erőforrást folyamatosan fejlődésben tartja a technológiát, és reményeink szerint a jövőben egyre olcsóbb, hatékonyabb és tartósabb napelemek állnak majd rendelkezésünkre.

A napelem működése és felépítése

napelemek működése nem a hétköznapokban megszokott egyszerű mechanikai kölcsönhatásokon alapul, ezek a szerkezetek gyakorlatilag láthattalanul végzik munkájukat. Működésük megértéséhez a felhasznált anyagok atomi szintű működését kell megvizsgálnunk.
A folyamat mely során a közvetlen napsütés hatására a napelemben elektromos áram jön létre, a következőképpen néz ki:

  1. A napelemek kisebb cellákból állnak, melyek félvezető réteget tartalmaznak. A félvezető rétegek anyaga általában szilicium, amely a második leggyakrabban előforduló elem a Földön az oxigén után
  2. Amikor a Napból érkező fény részecskéi - a fotonok - becsapódnak a napelem félvezető rétegeibe, energiájukat átadják a félvezető rétegeknek
  3. A becsapódás enegrgiájának hatására a félvezető rétegekben pozitív és negatív töltésű elektronok szabadulnak fel
  4. A szabad negatív és pozítív töltésű részecskék erősen vonzzák egymást, de a napelem különleges kialakításának köszönhetően csak egy külső áramkörön kersztül tudnak egyesülni egymással. Ezen az külső áramkörön létrejövő feszültség különbség maga a megtermet áram
  5. Az egyes napelem cellák csak igen kicsi mennyiségű elekrtomos áramot termelnek, de a sok-sok cella együttese már jelentős mennyiség előállítására képes

A napelem működése során termert villamosenergiát akkumulátorokban tárolhatjuk el, vagy egy un. inverter segítségével juttathatjuk a villamoshálózatba, mely az egyenáramot a háztatrtási készülékek számára is felhasználható váltakozó árammá alakítja át.

Napelemes áramtermelés? Mennyi energia állítható elő?

A megtermelt energia mennyisége számos tényezőtől függ:

  • A kiakalkított napelemes rendszer méretétől, hiszen ez határozza meg, hogy mennyi napsugárzást tudunk munkára fogni
  • A napsütés intenzitásától, amely nagyban függ a napszaktól, de akár a légköri viszonyoktól is, például az aktuális páratartalomtól
  • Attól, hogy szórt vagy direkt fény éri e paneleket. Egyen panel típusok jobban, míg mások kevésbé hatékonyan hasznosítják a szórt fényt, példáúl borús időben
  • A környezeti hőmérséklettől, mert a napelemek jelentős hőfokfüggőséggel rendelkeznek. Erős napsütés mellett hideg időben több áramot képesek termelni
  • Az alkalmazott napelem típusától, mert a különböző típusok különböző hatékonysággal képesek átalakítani a napfényt elektromos árammá
  • A napelem felületének tisztaságától, tehát ha lehetőség van rá érdemes időnként megtísztítani őket a szennyeződésektől, portól

Napelemek alapvető típusai és hatásfoka

A nepelemek fejlődése igen gyors ütemben zajlik, ezért közvetlenül vásárlás előtt érdemes szakember véleményt kérni, vagy a piacon tájékozódni az éppen aktuálisan elérhető termékekről.
A napelemeket a csúcsteljesítményük alapján hasonlítják össze. A csúcsteljesítmény megmutatja, hogy azonos körülmények között mennyi energiát képes termelni az adott napelem. Minél hatékonyabb egy elem, annál kisebb felület telepítésére van szükségünk, de a hatékonysággal együtt az elemek ára is növekszik, így a választás minden esetben az adott célok és hely függvényében kell meghozni.

A leggyakrabban elérhető és felhasznált típusok a következők:

  • Amorf (hajlékony) napelem
    A legelterjedtebb típusú napelem. Viszonylag olcsó, könnyen gyártható de a hatékonysága csak 3-6% körül alakul. A többi típussal ellentétben jól hasznosítja a szórt fényt is de élettartama viszonlag rövid, mindösszesen 10év körül alakul.
  • Polikristályos napelem
    Hatékonysága valamivel 10% felett alakul és élettartama is hosszabb, mint az amorf napelemeké, körülbelül 25év.
  • Monokristályos napelem
    A monokristályos napelemek az elérhető leghatékonyabb típusok a piacon. Hatékonyságuk 15-17% körül alakul. Ezzel együtt ezek a legdrágábban megvásárolható napelemek mivel gyártásuk igen kötséges és körülményes. Élettartamuk 30év körül alakul.

Az én otthonomban is alkalmazható napelemes rendszer?

A napsütés hazánkban területtől függetlenül nagyjából mindenki számára azonos feltételek mellett elérhető enegiaforrás. A lehetőségeket csak a napelemek lokális, egyéni elhelyezési lehetőségei befolyásolják. A napelemek elhelyezéséhez az alábbi szempontokat kell figyelembevenni:

  • Leheőség van e a panelek közel déli irányba tájolt elhelyezésére?
  • Amnnyire árnékos a telepítés helye? Fontos figyelembe venni a domborzati viszonyokat is nem csak az esetlgesen környező fák árnyékolását. Egy kisebb völgyben fekvő, egyébként fákkal nem árnyékolt ház tetejét is jelentősen kevesebb napsugárzás érheti, mint egy sík terepen épült ház megfelelő oldalát
  • Elhelyezhetőek e napelemek a háztetőn? Milyen átalakításokat kell elvégezni a tetőn, hogy az a napelemek fogadására alkalmas legyen?

Napelem ár és megtérülés

Egy átlagos családi ház éves villamos energia fogyasztása 3500-4000kWh körül alakul. Amennyiben ezt a teljesítményt teljes egészében, vagy akár csak 50%-os mértékben napelemes rendszer kiépítésével szeretnénk fedezni, jó mélyen a zsebünkbe kell nyúlnunk. Az ilyen nagyságrendű napelemes rendszer kiépítése akár 3-6 millió forintba is kerülhet.

Ilyen mértékű beruházás megétrülésére a jelenlegi villamos energia árak mellett csak évtizedekben mérhető. Az összképet tovább rontják a technológia egyéb sajátosságai plédául a napelemek elettartamuk során jelentkező folyamatos teljesítménycsökkenése is.

Ahhoz hogy a napelemes rendszerek lakossági felhasználása valóban kifizetődő lehessen számos tényező változására lenne szükség. Reményeink szerint a technológia fejlődése belátható időn belül magával hozza a napelemek hatékonységénak növekedését, és gyártási költségeiknek drasztikus csökkentését. Amennyiben ezek mellett a technológiai előrelépések mellett a támogatási rendszerek is kiépülnek, továbbá a jelenleg olcsón elérhető villamos energia drágább lesz, a megtérülési mutatók jelentősen javulhatnak.

Előnyök és hátrányok

A napelem használata mellett szóló érvek a következők:

  • alacsony fenntartási költség
  • működése során nem bocsájt ki szennyező anyagokat
  • a napsütés mint energiaforrás mindenhol elérhető

A rendszer hátrányait az alábbiakban foglalhatjuk össze:

  • magas gyártási és bekerülési költségek
  • rendkívül hosszú megtérülési idő
  • alacsony hatékonyság
  • szennyező anyagok, meyeket az életciklus végén semlegesíteni kell

Utoljára módosítva: 2010. december 09. @ 09:13
Kövesd az Aeco-t a Twitteren!
powered by Saurus FREE CMS