Napelem, napelem rendszerek
Cégünk napelem rendszerek teljes körű kivitelezésével, telepítésével foglalkozik.
Beszerezzük a napelemet, a napelemhez tartozó speciális tartószerkezetet, a napelem rendszer teljesítményéhez mérten kiválasztjuk a megfelelő áramszolgáltató által elfogadott napelemekhez tervezett hálózati invertert, napelemek által termelt áram vezetéséhez a megfelelő tanúsítvánnyal ellátott kifejezetten napelemekhez gyártott kábelt egészen a napelemekhez gyártott csatlakozókig.
Az egész rendszer a napelem köré van építve.
Amennyiben háztartási, céges napelem rendszerek vagy napelem rendszerű naperőművek érdeklik, úgy kérem válassza ki a megfelelő menüpontot.
Amennyiben többet szeretne megtudni a napelemekről, úgy kérem olvasson tovább vagy vegye fel velünk a kapcsolatot.
Háztartási, közületi és céges hálózatra visszatáplálós napelem rendszerek teljes körű kivitelezése.
De mi is az a napelem?
Kezdjük a legelején és haladjunk lépésről lépésre, hogy megismerjük a napelemet. A napelem cella: napelem (más néven: fotovoltaikus cella) egy olyan elektromos eszköz, amely átalakítja a fényt közvetlenül elektromos energiává, egy úgynevezett fotovoltaikus hatás által. Ez a fotovoltaikus cella (napelem cella; elektromos jellemzői, mint például áram, feszültség, vagy az ellenállás függnek a fény beesési szögétől, erősségétől), ha fény éri, képes elektromos áramot generálni anélkül, hogy külső energiaforrásra csatlakozna.
Fotovoltaikus szó (photovoltaic) a görög φῶς (phōs) szóból (jelentés: fény), és a Volt szóból ered. A Volt szó Alessandro Volta olasz fizikustól jön, aki feltalálta a elektromechanikus cellát vagyis az akkumulátort. A fotovoltaikus (photo-voltaic) kifejezés 1849 óta létezik az angol nyelvben.
A napelem cellákat akkor is fotovoltaikusnak hívják, ha a fényforrás nem természetes, hanem mesterséges. Néhány esetben napelem cellákat fotodetektorként használják (például infravörös detektorok).
Valószínűleg látott már számológépeket napelem cellákkal, eszközöket, amelyeknek nincs szükségük akkumulátorra és egyáltalán nincs rajtuk kikapcsológomb, hiszen a napelem cella ellátja megfelelő elektromos árammal, nemcsak napfénynél, hanem mesterséges fénynél is.
Addig, amíg van elég napfény, úgy néz ki, hogy a számológép napelem cellával örökké működni fog. Hány háztartásban van régi napelem cellás számológép? Évtizedek óta működik az a napelem cella. Semmi mechanikus forgóalkatrész, amely meghibásodhatna a napelem cellás számológépben.
Valószínűleg már látott több napelem cellát egyben, napelem paneleket, vagyis napelemeket például vészhelyzetre fenntartott telefonoknál, közvilágításnál, parkolóház tetején, hogy ezekkel a napelemekkel biztosítsák a szükséges elektromos áramot. Külföldön nagyon elterjedt a napelem ilyen típusú felhasználása. A napelem panelek nem adnak ki semmilyen hangot, így a napelem panelek nem szennyezik a környezetet felesleges zajjal.
Habár ezek a nagyobb napelem panelek egyelőre nem olyan elterjedtek, mint a napelemes számológépek, ha az ember kinyitja a szemét és tudja, hol keresse ezeket a napelem rendszereket, akkor rengeteg háztartási és ipari napelem rendszert fedezhet fel már a közvetlen környezetében. Valójában a minőségi napelemes rendszerek - amelyek valamikor csak és kizárólag az űrben voltak használatosak és látták el energiával az űrhajók elektromos rendszerét már 1958-ban is - egyre elterjedtebbek kevésbé különleges helyeken is, mint mondjuk a házunk tetején. A napelem technológia egyre elterjedtebb és egyre szélesebb körben üti fel a fejét és jelenik meg különböző területeken, napelemes szemüvegtől kezdve napelemes laptopon keresztül egészen a napelemes elektromos jármű töltőállomásokig.
A napelem forradalom lehetősége itt lebegett körülöttünk évtizedekig, hogy az összes energiát napelemekkel állítsuk elő és ingyen, tiszta energiához jussunk a napelem és a Nap által. Ez egy igen csábító ígéret, mert egy fényes nyári napon a napsugarak nagyjából 1000 Watt energiát sugároznak le a Földre négyzetméterenként. Ha sikerülne összegyűjtenünk az összes Földre sugárzott energiát, akkor könnyedén tudnánk irodáinkat és otthonainkat tiszta (CO2 kibocsátásmentes) elektromos energiával ellátni.
Fotovoltaikus cellák (napelem cellák) - Fotonok átalakítása elektronokká: a napelem cellákat, amelyeket a számológépeken és műholdakon lehet látni, fotovoltaikus celláknak is nevezik (PhotoVoltaic, rövidebben: PV). A név a photo (vagyis fény) és voltaic (vagyis elektromosság) összetételre utal. A napelem cellák a fényt elektromos árammá alakítják. Egy napelem panel napelem cellákból áll, amelyek elektromos vezetőkkel vannak összekötve, és bele vannak helyezve egy napelem tartó keretbe. Ezt hívják így egyben napelem panelnek. Ezeket a napelem paneleket aztán össze lehet kötni, így nagyobb napelem rendszereket alkotnak. Egyedileg ne kössön össze napelem paneleket, mert magasfeszültségek keletkezhetnek, és a nem megfelelő tudás végzetes következménnyel is járhat! Mindig kérje szakember segítségét. Napelem rendszerek teljes körű kivitelezése.
A napelem cellák speciális anyagokból, úgynevezett félvezetőkből készülnek, mint például a szilícium, amely jelenleg a legelterjedtebb anyag a napelemet gyártó napelemes cégeknél.
Ezáltal a napelem egyik leghatékonyabb alkotóeleme a szilícium. Az egykristályos szilíciumot tartalmazó napelem közel 10%-kal hatékonyabb energia-felvételt biztosít többkristályos megjelenésével szemben, habár az ára is magasabb, így a napelem rendszer megtérülése nem csak ettől függ. A napelem rendszerek napelem panelekből épülnek fel.
Működési elve, hogy a Napból kibocsátott fénynyaláb fotonjai kémiai kötéseket bontanak és a potenciálkülönbség hatására elektromos feszültséget gerjesztenek. A napelem moduljai napcellákból tevődnek össze. A hatékony működéshez napenergiára van szükség, mely automatikusan elindítja a rendszer termelését. A nagyobb energiaigény fedezésére és a hatékonyabb termelésre több napelem modult kötnek össze egy egységes rendszer kialakításához.
Alapvetően, amikor napsugár, vagyis fény éri a napelem cellát, egy bizonyos része a napsugárnak elnyelődik a félvezetőn. Ez azt jelenti, hogy az elnyelt fény áteresztődik a félvezetőn. Az energia szabaddá teszi az elektronokat, lehetővé téve számukra, hogy szabadon áramolhassanak.
Az összes napelem cellának van egy másik elektromos mezeje, amely úgy működik, hogy kényszeríti a fény által felszabadított elektronokat, hogy egy bizonyos irányba folyjanak. Ez az elektromos vándorlás az áramerősség, és fém kontaktokat elhelyezve a napelemcella felső és alsó részéhez, kinyerhetjük ezt az áramerősséget külső használatra, például, hogy működtessünk egy számológépet. Ez az áramerősség valamint a napelem cella feszültsége (amely a beépített elektromos mező eredménye) határozzák meg a napelem cella teljesítményét, amelyet a napelem cella előállítani képes. P (Watt) egyenlő U (feszültség) szorozva I (áramerősség). A napelem cellák közvetlenül elektromos áramot állítanak elő a napfényből. A napelem cellák félvezető anyagokból készülnek, általában szilícium. A napelemek napelem cellákból állnak amelyek sorban vannak egymással kapcsolva, hogy elektromos áramot termeljenek. Napelemeket használnak hogy elektromos állítsanak elő az űrben. Napelemek vannak felszerelve az űrhajókra és műholdakra. Napelemek használata széles körben elterjedet: napelemes órák, napelemes kalkulátorok, napelemes laptopok, napelemes útjelzó táblák, napelem által meghajtott elektromos autók, napelemmel működtetett légkondícionáló egységek, napelemes szivattyúk...stb.
Egyedül, megfelelő tudás nélkül ne kezdjen napelem rendszer kivitelezésébe. A túlfeszültség levezető például kötelező tartozéka a rendszernek. Kerülje el a balesetet. Mindig forduljon a megfelelő szakemberhez.
Klikkeljen ide az ideális ár-érték arányú, személyre szabott napelem rendszer árajánlatáért.
Hogy lesz szilíciumból napelem cella? A szilíciumnak van néhány különleges kémiai tulajdonsága, különösképpen kristályos formájában. Egy atom szilíciumnak 14elektronja van három különböző héjban. Az első két héjban, amely 2 és 8 elektront tart, teljesen teli van. A külső héj azonban csak félig van tele mindösszesen négy elektronnal. A szilícium atom mindig arra törekszik, hogy kitöltse a harmadik héját és hogy ezt megtegye, megosztja az elektronjait a négy legközelebbi atommal.
Kell egy fémréteg, ami tartónak is szolgál, erre jön, egy bórral szennyezet p típusú szilíciumlapka. Mikor ezzel megvannak, foszfort diffundáltatnak a felső felületbe, ezáltal egy p-n átmenet alakul ki a felszín alatt. Mivel a p-n átmenet közel van a felső felszínhez, napfény egyszerűen eléri az átmenetet, hogy elektromos energiát gerjesszen. A felületre egy tükröződés gátló bevonatot is felvisznek, hogy ezáltal csökkentsék a fényvisszaverődés által generált veszteséget. Erre helyezik a vezetőket, hogy össze lehessen gyűjteni az átmenetből származó elektronokat vagyis elektromos áramot. A vezető két végére már csak egy fogyasztót kell csatlakoztatni, hogy az áramkör zárva legyen és meginduljon az elektronok vándorlása. Így készül egy napelem cella.
Bővebben a napfény fotonjai áthaladnak vékony n-rétegen. Átadják energiájukat és elektronokat gerjesztenek a vezetési sávba, és ezáltal lyukak maradnak hátra a napelem cellában. Mielőtt újra egyesülhetnének a párok, p-n átmenetben fellépő elektromos tér elválasztja őket. Az elektronok a napelem cella felső felülete felé, a lyukak pedig az ellentétes irányba mozognak a napelem cellában. Az elektronok, vagyis az elektromos áram áthalad a fogyasztón, majd a napelem alulsó részén visszatérnek, ahol újraegyesülnek az ott összegyűlt lyukakkal.
A folyamatban nem használódnak el az elektronok, csupán átadják energiájukat. A fotonok adják át energiájukat, hogy elektron-lyuk párokat generáljanak. Az elektronok energia átadásuk után visszatérnek a napelem cellába, hogy ott újra egyesülhessenek a pozitív lyukakkal. Ez a folyamat mindössze az energia megmaradásról szól, a szilícium napelem elméletileg akármeddig működőképes marad. Mivel nincsenek a napelem cellákban és napelem rendszerekben olyan alkatrészek, amelyek mechanikusak, amelyek elromolhatnak, némelyik napelem már több évtizede működik és valószínűleg még működni is fog egy jó darabig.
A látható fény csak az egyik része az elektromágneses spektrumnak. Az elektromágneses sugárzás különböző sávszélességeken, energia szinteken sugároz.
A fény különböző sávszélesség ekre bontható, amit láthatunk a szivárvány formájában is. Mikor a fény fotonjai elérik a napelem cellánkat különböző sávszélességeken és energiákon, néhány részének a fénynek nem lesz elég energiája, hogy létrehozzon egy elektron-lyuk párt. Nagy része egyszerűen átmegy a napelem cellán, mintha az a napelem cella láthatatlan lenne, ott sem lenne. Más fotonoknak meg túl sok energiájuk van és ezért nem megyünk velük semmire a napelem cellánkkal. Csak egy bizonyos mennyiségű energia, elektron voltban mérve (eV) szükséges ahhoz, hogy egy elektront szabaddá tegyen a fény a napelem cellában.
Amennyiben a napelem cella szilícium kristályból van elkészítve így ez nagyjából 1.1eV. Ha a fotonnak több energiája van, mint a szükséges mennyiség, akkor az extra energia elvesződik. Van esély, hogy a fotonnak kétszer akkora energiája van, mint a szükséges energia, és ez által egynél több elektron-lyuk párt képes létrehozni, de ez a jelenség elhanyagolható. Ez a két hatás önmagában felelős 70% veszteségnek a napelem cellára érkezett sugárzott energia mennyiségéből.
Miért nem használunk akkor egy olyan napelem cella gyártásához szükséges anyagot, amelyik nagyobb sávszéllességben képes elnyelni a sugárzott energiát? Sajnos a megfogott sávszélesség meghatározza a feszültséget az elektromos mezőnkön, és ha ez túl alacsony, akkor az az energia, amit megszerzünk az extra áramerősségen (vagyis több foton nyel el a napelem cella), elveszítjük az alacsony feszültséggel által. Vegyük figyelembe, hogy teljesítmény egyenlő feszültség szorozva áramerősséggel. P=U*I , Watt=Volt*Amper
Az optimális tartomány, kiegyensúlyozva ezt a két hatást nagyjából 1.4eV egy napelem cellának, amely egy fajta anyagból készül.
Van más veszteségünk is. Az elektronjainknak el kell vándorolnia a napelem cella egyik oldaláról a napelem cella másik oldalára egy külső áramkörön keresztül. Lefedhetjük a napelem cella alját valami fémmel, hogy vezető legyen, de ha teljesen lefedjük a tetejét is a napelem cellának, akkor a fotonok nem tudnak áthaladni a nem átlátszó vezetőn és ez által elveszítjük az összes áramerősséget (néhány napelem cellában átlátszó vezetőket használnak, de nem lehet mindegyik ilyen). Ha a vezetőinket csak a napelem cella széleihez tesszük, akkor az elektronoknak nagyon hosszú utat kell bejárniuk ahhoz, hogy elérjék a vezetőt. Vegyük figyelembe, hogy a szilícium egy félvezető, nem annyira jó elektromos áram vezető, mint a fém. A belső ellenállása elég magas, és a magas ellenállás magas veszteségeket jelenthetne a napelem cellánkban. Hogy csökkentsük ezt a veszteséget, a napelem cellák általában le vannak fedve egy elektromos vezet fém ráccsal, amely lerövidíti az utat, amelyet az elektronoknak kellene vándorolniuk, mégis minél kisebb felületet próbálnak lefedni a napelem cella felületéből. Akárhogy is, néhány foton blokkolva van a fém rács által. El kell találni az optimális arányt, hogy ne legyen saját ellenállása túl magas.
A napelem celláknak az tesz jót, hogy ha van egy teljesen déli fekvésű tetőnk és nincsen rajta árnyék. Tudjuk jól, hogy ideális tető nagyon kevés van. Nem erre tervezték régen a tetőket. Ez ne hátráltasson minket napelem rendszer telepítésében. A hatásfoka ugyan csökken a napelemünknek, de a hatás megmarad, elektromos áramot termel. Északi tetőre azért ne tegyünk napelemet. Kérje ki szakember segítségét, aki kiszámolja önnek, hogy tetőfelülete milyen "teljesítmény" elérésére képes.
A szakember figyelembe fogja venni, hogy milyen dőlésszögben van a tető és merre néz, milyen árnyékok vannak jelen. Ezáltal a lehető legjobb megoldást tudja javasolni.
Vegyük, sorra milyen napelem rendszerek vannak. A napelem rendszer által termelt energia felhasználása kétféleképpen történhet:
A hálózatra visszatápláló napelem rendszereknél a nyári többletet visszatápláljuk a hálózatba és télen mikor nem süt annyira a nap, nem termel annyit az ideális ár-érték arányú napelem rendszerünk, egyszerűen visszavesszük a hálózatból. Ezáltal az áramszolgáltató úgy működik, mint egy végtelen tároló rendszer (puffer tartály). Nem lehet akármilyen eszközzel, úgynevezett inverterrel visszatáplálni az áramot az áramszolgáltató rendszerébe.
A napelem rendszerről érkező, a nem megfelelő inverterrel visszatáplált áram súlyos, akár halálos következményekkel járhat! Cégünk minden napelem rendszerünk mellé ac és dc oldalra túlfeszültség levezetőket szerel. Az áramszolgáltató által elfogadott inverterekről érdeklődjön műszaki tanácsadóinktól.
Az elektromos áram, amelyet a napelem állít elő, az egyenáram, nem ilyen típusú áram van a konnektorainkban. A házainkban ezt napelemes áramot át kell alakítani váltakozó árammá, amely a konnektorainkban is jelen van. Ehhez szükséges az a speciális inverter. Ez egy olyan napelemes inverter, amely időben lekapcsol, ha nincsen áram a hálózatban és ezáltal nem okoz akár életekbe kerülő áramütést az éppen szerelő villanyszerelőkön.
Szükséges még speciális napelem tartószerkezet, amellyel megfelelően rögzíthetjük a napelemeinket. Különféle tetőtípusokhoz különféle napelem tartószerkezet ajánlott. Napelemeket lehet földre is telepíteni, amelyre szintén több féle variáció létezik. Az napelemek által előállított egyenáramot speciális, napelemekhez gyártott kábelek vezetik el amelyek természetesen UV állók. Ha mindent megfelelően végzünk el, akkor a napelem rendszerünk jó pár évtizedig fog még szépen csendbe tiszta és CO2 mentes elektromos áramot előállítani. Rengeteg kutatás létezik, hogy a napelem rendszereket minél olcsóbbá és hatékonyabbá tegyék. Több fajta napelem fajta létezik. Próbálkoznak koncentrált fénnyel, piramisos üvegfelülettel, különböző anyagokkal, de egyenlőre az a technológia megy, amit még az űrben is használtak műholdak és űrállomások energia ellátására, csak kissé jobb hatásfokkal.
Napelemek fajtái:
|
 |
|
||||||
Ahol:
AZ 1973-as olaj embergó és az 1979-es energia krízis késztette a szakembereket arra, hogy újra gondolják a napelem rendszereket és ismét a napelemek fejlesztésébe kezdjenek. 1970 és 1983 között a 
