A napelemes rendszer részei és működése

Ebben a bejegyzésben részletesen leírjuk, hogy hogyan is működik egy napelemes rendszer és milyen elemei vannak.

Napelemek

napelem működése

A napelemes rendszernek a legfontosabb eleme maguk a napelemek. A napelemek a nap sugárzási energiáját alakítja át felhasználható villamos energiává. A napelemek félvezető cellákból épülnek fel, legfőbb összetevőjük a szilícium.

Egy cellán belül két eltérő szennyezettséggel rendelkező réteg kerül kialakításra. Az egyik réteg pozitív (p-tipusú), a másik réteg negatív (n-típusú) szennyezettséget kap. A két réteg találkozásánál egy határréteg keletkezik, ahol az ellentétes szennyezettséggel rendelkező félvezetők semlegesítődnek, „rekombinálódnak” így létrehozva a feszültséget. Ez a semlegesítődés a napfény segítségével jön létre.

Amikor a napfény energiával rendelkező részecskéi ún. fotonok a megfelelő hullámhosszúsággal a napelemre esnek a pozitív és a negatív réteg között nyelődnek el. A fotonok a töltésüket ekkor átadják az elektronoknak melyek ez által szabadon mozoghatnak, így elektromos teret, és feszültséget létrehozva. Megtörténik a napelemes panelek energia termelése.

Inverter

growatt inverter

A napelemek által termelt energiát megfelelő feszültség szintre, és áramra kell hozni. Mivel a napelemek egyenáramot termelnek, melyet a háztartásban található fogyasztók nem tudnak hasznosítani egy (vagy több) inverter kerül beszerelésre, melynek feladata az egyenáramot váltakozó árammá történő alakítása. A napelem panelek soros kapcsolása miatt magas egyenfeszültségek keletkezhetnek melyet szintén az inverter kezel.

Ad-vesz mérőóra

ad vesz villanyóra

A hálózatra csatlakozó napelemes rendszer esetében szükséges egy olyan mérőóra (ad-vesz mérőóra) beszerelése mely képes mérni a napelemek által termelt, és a háztartási fogyasztók által vételezett energiát. Ezt a területi áramszolgáltató cseréli, szereli be. A mérőóra segítségével egy szaldós elszámolást biztosít a szolgáltató, mely azt jelenti, hogy a hálózatról vételezett és a hálózatba táplált energia különbségét kell fizetni. Ennek következtében teljesen kinullázható a ház fogyasztása (villanyóra áll), de akár többlettermelésünk is lehet, ekkor az áramszolgáltató fizet a többlet energiával arányosan.

Védelmi berendezések

A napelemes rendszert mind az egyenáramú (DC), mind a váltakozó áramú (AC) oldalon védelmi berendezésekkel kell ellátni. Ezek szükségességét az esetleges üzemzavar, vagy villámcsapás elleni védelem indokolja. DC oldalon túlfeszültség levezető, biztosító kerül beszerelésre, melyek a nem üzemi feszültségeket, áramokat korlátozzák. Továbbá a helyszíni felmérés során megállapításra kerül, hogy kell-e további tűzeseti leválasztóval ellátni a rendszer ezen részét. Az AC oldalon szintén kialakításra kerül egy túlfeszültség levezető, valamint további kismegszakító eszköz.

Összességében ezekkel az eszközökkel működik a hálózatra csatlakozó napelemes rendszer. A szigetüzemű rendszer működéséhez, nincs szükség a mérőóra elhelyezésére, mivel nem csatlakozik a szolgáltatói hálózatra, helyette egy akkumulátor telepre van szükség mely a megtermelt energiát tárolja, továbbá ehhez szükséges egy vezérlő berendezés, egy töltésszabályzó, mely óvja a napelemeket a többlet termelés esetén.

nv-author-image

Péter Cseke

Villamosmérnök, aki a napenergiára szakosodott.