| A napelemek áramtermelése és termelési és összefüggései |
 |
 |
 |
| Írta: Napelemcentrum |
| 2010 január 19., kedd 16:52 |
|
Mint arról már a korábbiakban írtunk többféle napelem típust gyártanak, amelyeknek külön-külön speciális tulajdonságai vannak. Bár mindegyik áramtermelésre használatos, de a különböző típusoknak eltérő előnyei és hátrányai vannak. A világ napelem gyártásának döntő részét a kristályos napelemek adják. Egy másik jellemzően gyártott napelem az un. vékonyréteg technológiás, amorf szilícium napelem. Kisebb részben gyártanak még hajlékony kivitelű, tetőcserép kialakítású, valamint speciális funkciókat betöltő napelemeket is. Minden napelem változat közös jellemzője, hogy a napfényt alakítja át villamos energiává. Az energiatermelés érdekében a napelemeket úgy helyezik el, hogy a lehető legnagyobb fény intenzitás érje azokat. Mivel ez a helyzeti állapot a statikusan elhelyezett napelemek esetében az az irány, amely a déli órákban a nap irányába néz, így értelemszerűen a Föld északi felén, így Magyarországon is a déli iránynak felel meg. A napelemek optimális elhelyezési szöge, szintén változhat a földrajzi elhelyezkedéstől függően. Hazánkban például a szigetüzemű napelemes rendszerek esetében hozzávetőleg 45 fokos dőlésszög nevezhető ideálisnak. Így ebben az esetben a nyári és téli változó napmagasság középértékére tájoltuk a napelemeket. A hálózatra tápláló napelemes rendszerek esetén ettől érdemes lehet eltérni a vízszintes síkhoz képest kisebb szögű elhelyezéssel, mivel ebben az esetben a nyári félév magasabb napmagasságánál várható a nagyobb energiatermelés, így ennek megfelelően a napsugárzás beesési szögéhez közelebbi állapotot érdemes teremteni. Mindezen elvek mellett az egyenlítőhöz közeledve a laposabb szög irányában, míg a pólus felé meredekebb szögű beállítás felé kell törekedni. A napelemeknek mindenképpen valamely szögű meredekség szükséges ahhoz, hogy a csapadék tisztító hatását kihasználhassuk. Ezért a teljesen vízszintes elhelyezés kerülendő. A teljesen függőleges helyzet sem éppen optimális, így egy ilyen elhelyezés legfeljebb az épület-integrált amorf szilícium napelemek épület oldalára való elhelyezése esetén lehet indokolt. A napelem áramtermelésére hatással vannak még egyéb körülmények is. Ilyen hatás negatív értelemben az árnyék. Amennyiben egy napelemes rendszer bármely pontját árnyékhatás éri az befolyással van az egész rendszer energiatermelésére. Bár a gyártók igyekeznek kiküszöbölni a negatív árnyékhatás következményeit, un. by-pass diódák napelembe való beépítésével, még így is fontos, hogy lehetőleg ne teremtsünk árnyékolt helyzetet. A napelembe szerelt by-pass dióda szerepe abban áll, hogy amennyiben egy ponton árnyékhatás éri a napelem modult, úgy a dióda elektromosan leszakaszolja azt a részt, amely árnyékolt állapotba került. Így ez a napelem rész kiesik ugyan az energiatermelésből, de a modul többi része még képes termelni. Az árnyékolt rész problematikája nem csak az, hogy nem termel, hanem ezzel együtt kvázi fogyasztóvá is válik, mint egy villamos ellenállás. Sokan érdeklődnek a felől, hogy a napelem egy adott időjárási pillanatban, körülményben, éppen mennyi energiát termel. Erre a pillanatról pillanatra változó körülmény esetében nehéz választ adni. A napelemek paramétertábláján feltüntetett adatok a laboratóriumi körülmények szerinti méréseket tükrözik. Az energiatermelést befolyásolja a felhőzet a légszennyezettség, a modulok tisztasági állapota és egyéb körülmények. Az emberi szem fényérzékenysége kisebb spektrumban lát, mint a napelem. Azt érzékeljük, hogy szépen süt a nap, de a napelem ennél nagyobb különbségek érzékelésére képes. Ebből következik, hogy a napelem energiatermelésének százalékos eltéréseit csak méréssel lehet meghatározni vagy a pillanatnyi helyzetet a napelemes rendszerhez csatlakoztatott inverter vagy a töltésvezérlő kijelzőjéről olvashatjuk le. Kristálytiszta napsütéses állapotnak azt szokták nevezni, amely jellemzően a déli órákban zivatar utáni állapotnak felel meg. Az energiatermelést leginkább egy éves átlagban lehet kifejezni ahhoz a földrajzi ponthoz tartozó statisztikai adattal, amely az adott helyhez hivatalosan tartozik. A napelemek energiatermelésére a hőmérséklet is hatással van. Mivel a napelem a félvezető technológiára épül és erre jellemző, hogy a hűvösebb állapotban hatékonyabb, így a napelem is inkább a hideg időben nagyobb hatásfokú. Ettől függően a napsütéses órák száma a leginkább meghatározó energiatermelési tényező. A napelemek típusai és felhasználási helye szerint is adódhatnak különbségek. Az inkább a kék spektrumokat kedvelő amorf szilícium napelemek a pólusokhoz közel teljesíthetnek jobban, míg a vörös spektrumokat a kristályos napelemek képesek kedvezőbben hasznosítani, így azok az egyenlítőhöz közelebbi helyeken termelnek kicsit több energiát a fény jellemzőjének szempontjából. Az előzőekben a napelem statikus elhelyezésének eseteit vizsgáltuk, de természetesen van mód olyan üzemeltetésre is, amikor a napelemet minden pillanatban merőleges szögben tartjuk a napsugárzás irányával. Ezt a megoldást a napelemes rendszerek termelésének fokozása, napkövetéssel történő fejezetben tárgyaljuk. |