| A napsugárzás jellemzői és napelemek fizikája |
 |
 |
 |
| Írta: Napelemcentrum |
| 2010 január 19., kedd 17:47 |
|
A Nap sugárzásának a földi élet szempontjából az elektromágneses sugárzás a fény hatása a legfontosabb. A Földet elérő sugárzás hozzávetőleg 173 x 1012 kW, ami a jelenlegi igények több ezerszeresének felel meg. A Föld légkörét elérő napsugárzás értékének kifejezésére vezették be az un. napállandót, amely I0 = 1353 W/m2, tehát az ami a földi légkör határát eléri. A napsugárzásnak egy része a légkörből visszaverődik és csak a másik része éri el a Föld felszínét. Azt a részt, ami eljut a felszínig, direkt, míg a visszaverődő részt diffúz sugárzásnak nevezik, így a két érték együtt adja a totális napsugárzási értéket. ( Itot = Idir+Idif ) A napsugárzás tényleges hasznosítható energiája még a földrajzi elhelyezkedéstől is függ és az évszak és a napszak idejétől is, ami a napmagasság változására van hatással. Még ezeken kívül is vannak hatások, amelyek további módosulást eredményeznek, ilyen a levegő páratartalma a felhősödés mértéke a homályosság, füst és egyéb környezeti tényezők a hőmérséklet. Mindezen tényezők figyelembevételével a ténylegesen hasznosítható napsugárzási teljesítmény négyzetméterenként maximum 1000 Watt. Magyarországon mindez a globális sugárzási érték délben a nyári félévben 600 és 1000 Watt/m2 közé esik, míg télen 250-600 Watt/m2. E mellett a szór napsugárzási érték 40-50 %-os részarányt is elérheti. A napelemek áramtermelésének hatékonyságát különböző tényezők befolyásolják. Egyrészt a napelem, mint eszköz átalakítási hatásfoka, másrész külső körülmények, harmadrészt az installálásból adódó sajátosságok. Az átalakítási hatásfok a napelemeknél gyártmányonként, típusonként eltérő. Ezen belül is meghatározó az, hogy milyen alapanyagból készül az adott napelem. Bár vannak olyan alapanyagok, amelyek különösen jó hatásfokot eredményeznek a napelemeknél, de előfordul, hogy ezek az alapanyagok nem alkalmazhatóak a tömeggyártásban készülő napelemeknél. Ennek okai lehet egyes alapanyagoknál azok mérgező hatása vagy az is, hogy nem állnak elegendő mennyiségben rendelkezésre, esetleg a magas áruk miatt nem kedvezőek. Ilyen anyagokból készülnek például az űreszközök ellátásához készülő napelemek. A tömegesen használatos alapanyagok leginkább a szilícium alapú napelemek. A gyártási eljárástól függően ezek között is van eltérés. A gyártásnál cél lehet a felhasználás szempontjának figyelembevétele vagy a termék ára is meghatározhatja a gyártási eljárást. Ennek megfelelően döntik el a gyártók, hogy mit és milyen technológiával gyártanak. Abban az esetben ha a célpiac egy olcsó napelem típust igényel, például épületekbe integrált napelem lesz a végtermék és nagy mennyiségre van igény, úgy elképzelhető, hogy egy olcsó és nagy mennyiségben gyártható, de alacsonyabb hatásfokú napelem gyártási technológia mellett döntenek. Megint más, ha a kisebb mennyiségre van igény és áll rendelkezésre a piac, ekkor egy nagyobb hatásfokú napelem, de drágább árfekvésű terméket eredményező termék gyártástechnológiáját választják. A napelem energiatermelését természetesen az befolyásolja leginkább, hogy milyen erős napsugárzás éri és mennyi ideig tart ez a hatás. Ez a földrajzi fekvés szerint nagymértékben változik, mert az egyenlítőhöz közeli tájakon a napsugárzás erőssége és ideje jelentősen nagyobb a pólusokhoz közelebbi helyeknél. A napelemek elhelyezése is fontos tényező. Arra szükséges törekedni, hogy az elhelyezés lehetőleg a legtöbb napsugárzási hasznosítást tegye lehetővé, így ennek megfelelő legyen a napelem iránya és dőlésszöge. Ez az elhelyezési optimum szintén a földrajzi körülményeknek megfelelően változik, de eltérő lehet a szerint is, hogy milyen üzemmódban működtetjük a napelemes rendszert. A szigetüzemű és a hálózatra tápláló napelemes rendszer esetén ezért lehetnek eltérések az installálás koncepciójában. A napelemekre az időjárási körülmények is hatnak. Mivel a napelemeknél a félvezetők alapanyagát alkalmazzák, így arra a például a hőmérséklet is hatást gyakorol. A hideg időjárás kedvezően hat a napelem áramtermelési hatásfokára. A napelemek felszerelése után, azok fixen, akár évtizedeken keresztül is egyhelyben maradnak, miközben szennyeződhetnek, csapadék hullik rájuk és egyéb hatások érik azokat. Alapvetően nem szükséges a napelemek tisztítása, de előfordulhat olyan körülmény, amikor már olyan mértékű a szennyeződés, hogy tisztítással jelentősen javíthatunk az energiatermelésen. Téli időszakban a hó takarásától biztosan érdemes mentesíteni a napelemeket. A jó minőségű napelemek sajátossága, hogy hosszú távon is ellenállnak a káros UV sugárzásnak. Gyenge minőségű napelemeknél viszont előfordulhatnak akár hajszálrepedések is, amely idővel jelentősen ronthatja a használati értéküket. A gyártók a teljesítménytartás idejét és százalékát is megadják a termék jellemzőinek felsorolásában. Mára elvárható az, hogy a kristályos napelem típusok esetében 25 évre vállalt legalább 80 %-os teljesítménygaranciát kapjunk a termékre. A feltüntetett adatoknál a teljesítmény tolerancia is figyelemre érdemes adat. A teljesítmény tolerancia a modul névleges teljesítményének eltérési határait adja meg néhány százalékos eltéréssel. Így a plusz-mínusz érték különböző lehet egyes gyártóknál, de az sem ritka, hogy a tolerancia kizárólag pozitív érték. Ez tehát azt jelenti, hogy az adott napelem modul névleges teljesítménye legalább a megadott érték vagy annál néhány százalékkal jobb teljesítményt enged meg, rosszabbat nem. |