Napelemes rendszer működése: így lesz a nap sugaraiból elektromos áram

A napelemes rendszerek célja, hogy a háztartásokat, ingatlanokat megfelelő mennyiségű energiával lássák el. Ezek meglehetősen összetett konstrukciók, amik olyan elengedhetetlen elemekből állnak, mint a napelem panelek, a tartószerkezet, az inverter, a különféle biztosítók, kapcsolók, a kábelek és szigetüzemű napelem esetén az akkumulátor. Összegyűjtöttük a legfontosabb információkat a napelemes rendszer működéséről! Nézzük a részleteket!

A napenergia egy korlátlanul rendelkezésre álló megújuló energia. Használatával megkíméljük a bolygót attól, hogy a nem megújuló energiaforrásokra támaszkodjunk, és kimerítsük a Föld kínálta természeti kincseket. Arról nem is beszélve, hogy ha nem zöld energiát használunk, akkor az energiatermelés során felszabaduló károsanyagokkal jelentősen növeljük a környezeti terhelést.

Mit kell tudni a napenergiáról?

A megújuló energiában rejlő lehetőségeket vétek nem kihasználni. Nemcsak környezetvédelmi szempontból különösen fontos, hogy ilyen jellegű energiaforrásokra támaszkodjunk, hosszú távon ugyanis az energiaköltségek csökkentésének lehetőségét teremtjük meg.

A napelemes rendszernek köszönhetően a Nap energiáját tudjuk felhasználni arra, hogy működtessük az elektromos eszközeinket, a fűtést, a klímát, meleg vizet állítsunk elő és feltöltsük a közlekedési eszközeinket.

A napenergia hatalmas előnye, hogy korlátlan mennyiségben elérhető. A kezdeti beruházást követően a napelemes rendszer telepíthető, üzembe helyezhető, a későbbiekben csupán a karbantartásra kell figyelmet fordítani. Ha pedig a napelemrendszer kiépítésének költsége megtérült, akkor már jóformán ingyenes állítjuk elő az áramot.

A napelemes rendszer működése

A napelemes rendszer fotovoltaikus, vagyis fényelektromos rendszer. A napelemrendszer működése három fő fázisra osztható, vegyük sorra ezeket!

A napelemek a napfény energiáját használják

A napelem paneleket a ház, garázs tetején, vagy a földön helyezik el a megfelelő szögben, így képesek összegyűjteni a napfény energiáját. Hogy hogyan? Az alapanyaguknak köszönhetően, ami jellemzően félvezető szilícium. Ezt az anyagot csekély mértékben szennyezik foszforral, aminek hatására szabad elektronok jönnek létre, ez az úgynevezett n-típusú réteg. A p-típusú félvezető réteg esetében a szennyeződéshez bórt használnak, ami viszont az elektronok hiányát idézi elő, ha úgy tetszik, a rétegen belül lyukak alakulnak ki.

Amikor napfény vetül a panelekre, akkor a pozitív és a negatív töltések között elektromos mező jön létre, ezt nevezi a szakirodalom a fényelnyelés jelenségének. A pozitív és a negatív töltésű részecskék az energia hatására szétválnak így megnyílik az út előttük, mozogni kezdenek. Méghozzá úgy, hogy a pozitív töltésű részecskék a negatív töltés felé haladnak, a negatív töltésben felszabaduló elektronok pedig a pozitív felé. Ez valójában az elektromos áram, amit egy külső áramkörbe vezetnek. Így jön tehát létre az egyenáram.

Mielőtt átlépnénk a következő szakaszra, ejtsünk néhány szót a hatásfokról is! A Nap óriási mennyiségű energiát bocsát rendelkezésre, számítások szerint másfél óra alatt az egész emberiség éves energiaszükségletét képes eljuttatni a Földre. A napelemek azonban ennek töredékét tudják árammá alakítani. A hatásfokot ugyanis olyan tényezők befolyásolják, mint az anyag és annak hibái, a beesési szög, az időjárás, az árnyékok. Ezeket figyelembe véve a szilícium napelemek hatásfoka típustól függően 11-18% lehet. Léteznek monokristályos napelemek is, amik ennél többre is képesek: a gyakorlatban a napfény 18%-át képesek hasznosítani, de laboratóriumi, ellenőrzött körülmények között akár 25%-ig is el tudnak menni.

Az egyenáram eljut az inverterig és váltóárammá alakul

Létrejött tehát az egyenáram, ez azonban még nem a végcél, mivel a háztartásokban nem tudjuk hasznosítani, ehhez váltóáramra lesz szükség, olyanra, ami 230 V-os feszültségű és 50 Hz frekvenciájú. Ahhoz, hogy ezt megkapjuk az egyenáramot kábeleken keresztül eljuttatjuk az inverterhez, ami elvégzi az átalakítást.

Lényeges, hogy a hálózatra visszatápláló és a szigetüzemű napelemes rendszerek esetében más-más invertert kell használni. A szigetüzeműnél különösen ügyelni kell arra, hogy létrejöhetnek módosított szinusz jelek, amik eltérnek a felhasználásra kész áram megszokott görbéjétől, és károsíthatják az elektromos berendezéseket. Ezért célszerű megbízható helyről jó minőségű invertert vásárolni.

Az áramot a fogyasztók felhasználják, és eltárolódik az akkumulátorban

Az elektromos áram eljut a fogyasztókhoz, ahol az elektromos berendezések, a fűtés stb. üzemeltethetők róla. Mivel a szigetüzem esetében a felesleges energiát nem tudjuk visszatáplálni az áramszolgáltató hálózatára, ezért az áramtermelés során keletkező felesleget akkumulátorokban lehet eltárolni.

Míg korábban megszoktuk, hogy az aksikat akkor töltjük fel, ha lemerülnek, az akkumulátoros napelemes rendszerek esetében kicsit más a helyzet: itt akkor töltünk, ha rendelkezésre áll az energia. Töltés közben az energiát egyszerre fel is tudjuk használni, ami azt jeleni, hogy sosem tudnak teljes mértékben feltöltődni az akkumulátorok. Ha szigetüzemű rendszerhez keresünk akkumulátort, akkor érdemes AGM-et választani, aminek lényege, hogy az elektródák között üvegszál alapú anyag található.

A napelemes rendszer működése összetett folyamat: az energia hosszú utat tesz meg, amíg átalakul a háztartásokban is felhasználható váltóárammá. A modern technológiának köszönhetően azonban ma már bárhol a világon állíthatunk elő elektromos energiát. Sőt, mi több! A napelemes rendszerek részei, a panelek, az inverterek, az akkumulátorok évről évre jobbak és hatékonyabbak. És messze még a fejlődés vége!

A TNE Energy Kft. szolgáltatásaival és termékeivel a megtermelt energia kiváló ár-értékkel tárolható. Legyen szó háztartási méretű kiserőművekről, vagy ipari megoldásokról, teljes körű szolgáltatást tudunk nyújtani ügyfeleink számára.

Nálunk valóban az energia van a fókuszban!

Tekintse meg termékeinket!