Helyi hő, és villamosenergia igény kielégítése megújuló energiaforrásokkal

Átírás

1 Helyi hő, és villamosenergia igény kielégítése megújuló energiaforrásokkal GINOP 4.1.3

2 Napjaink egyik legfontosabb kérdése a környezetszennyező és egyre drágább fosszilis energiahordozók felhasználásának csökkentése. Ezek kiváltására manapság már több lehetőség is adott. Lehetőség van a szélenergiát, biomasszát esetleg geotermikus energiát hasznosítani, vagy akára napból érkező energiát is, mely a legnagyobb rendelkezésre álló energiaforrás.jelen kimutatás is a napenergia hasznosítással foglalkozunk, mivel az ilyen rendszerek kiépítéséhez szükséges felülettel majdnem minden épület rendelkezik. Magyarország területén átlagosan között van a napsütéses órák száma, és a felszínre beérkező napsugárzás éves átlaga 1300 kwh/m 2. A legnagyobb potenciállal Baja és Szeged környéke (~1325 kwh/m 2 ), míg a legkisebbel (~1220 kwh/m 2 ) az ÉNy-i és az É-ÉK-i országrész rendelkezik. Ebből világosan látszik, hogy az egész ország területén majdnem azonos a beérkezős sugárzás mértéke. A napenergia hasznosításának két főbb módja van. Az egyik a napkollektoros hasznosítás, amellyel a sugárzásból eredő energiát hővé alakítjuk át (HMV, fűtés), a másik pedig a napelemes hasznosítás, amely a nap sugárzását elektromos árammá képes konvertálni.a továbbiakban csak a napelemes energiahasznosításról lesz szó. A napelemrendszerek egész évben képesek elektromos áramot előállítani, és ha azt nem használja fel egyből, akkor az energia az elektromos hálózatra visszatáplálható. Így ha nyáron többet termel a rendszere, mint amire szükség van, ám télen kevesebbet annál, éves átlagban minimalizálódhat a villanyszámla, vagy akár jövedelem termelővé is válhat a rendszer. Az elszámolástól függően, a szolgáltató a többletenergiát kifizeti a hálózatra termelőnek (számlát kell kiállítani), mely egy nagyobb rendszer tekintetében milliós összegű is lehet.háztartási Méretű Kiserőművek (röviden: HMKE) esetén kwh-ként jelenleg a szerződésben szereplő egységárnak megfelelően fizet a szolgáltató, összességében 34 Ft az átlagár. Kötelező Átvétel alá eső termelők esetén 32,14 Ft a kwh ár. Fontos megjegyezni, hogy ez az összeg még adóköteles, tehát a tényleges haszon ennél kevesebb. Egy napelemes rendszer gondos telepítéséhez az alábbiak szükségesek: Felület, amelyen a napelemek elhelyezhetők Áramszolgáltató felé engedélyezés (visszatápláló rendszer esetén) Településképi és egyéb hatósági engedélyeztetés, amennyiben releváns Statikai tervezés, hogy az adott tetőszerkezet a napelemek terhelését elbírja-e Villamos kiviteli tervek készítése Kivitelező kiválasztása 2

3 A napelemes rendszerek telepítéséhez egy vagy több megfelelő felülettel kell rendelkezni. Ez a felület lehet akár meglévő tetőfelület, de lehetséges az is, hogy a földre, egy tartószerkezetre helyezzék el a modulokat. A tetőnek lehetőleg déli vagy déli irányzatú tájolásúnak kell lennie a lehető legnagyobb hatásfok elérése érdekében. A tervező által elkészített terveket egyeztetni kell a település nevében eljáró hatósági jogkört gyakorlóval (főépítész vagy jegyző), hogy a rendszer által megváltoztatott településkép megfelel-e a település előirányzatainak. Önmagában a napelemes rendszer nem minősül építési engedélyköteles tevékenységnek, de egyes esetekben szükséges a hatóságok felkeresése örökségvédelmi érintettség vagy statikai problémák tekintetében. A rendszert be kell jelenteni a villamos szolgáltató felé is. A szolgáltató megvizsgálja, hogy a tervezett rendszert milyen paraméterek mellett lehetséges a hálózatra kötni (igénybejelentés, csatlakozási dokumentáció). A villamos engedélyeztetés két lépcsős folyamat és nagyjából 45 napot vesz igénybe. Amennyiben az engedélyeztetést jóváhagyják, a kivitelezés elől elhárul az akadály. A kivitelezés befejezése után várhatóan szükséges a mérőórák cseréje/újrakalibrálása, illetve a hálózati szerződések módosítása. A kivitelezéshez még szükséges egy statikai szakvélemény, valamintvillamos kiviteli tervek készítése. Előbbivel leellenőrizhető, hogy a tetőszerkezet elbírja-e a terhelést, míg utóbbival részlet dokumentáció készül a kivitelezéshez, melyben a kapcsolódási pontok, valamint a szükséges anyagok mértékei/mennyiségei? kerülnek meghatározásra, műszaki leírás, kapcsolási rajz készül. 3

4 A napelemes rendszer főbb elemei következők: napelem modul tartószerkezet, rögzítő elemek vezetékek, kábelek inverter munkadíjak valamint a háttérdokumentáció díja (érintés - és villámvédelmi jegyzőkönyv elkészítése) A napelem modulok több féle gyártási technológiával készülnek. Két fő technológia a kristályos technológia és a vékonyréteg technológia. Jelenleg a kristályos technológiával gyártott napelemek az elterjedtebbek. A vékonyréteg technológia még új és nem teljesen kiforrott, ezért még nem tud olyan hatásfokkal működni, mint a kristályos technológiával gyártottak. A kristályos technológia két típusra bontható. Polikristályos valamint monokristályos. A kettő gyártástechnológiája között az a különbség, hogy míg a monokristályos technológiánál egy homogén egy kristályból álló tömböt növesztenek, majd ezt darabolják és felület kezelik, addig a polikristályostechnológiánál nem homogén tömböt növesztenek, hanem egy több kristályból álló tömböt. A polikristályos technológiának kevesebb az energiafelhasználása, mint a monokristályosnak. Hatásfokban nincs nagy különbség a két különböző technológiával előállított panelek között, mindkét esetben 16-18% hatásfokról beszélhetünk. Működésükben annyi különbség van, hogy míg a monokristályos a direkt sugárzást képes jól hasznosítani, addig a polikristályos a direkt sugárzáson kívül a szórt sugárzást is jobban képes hasznosítani. Ez a hatásfok azonban gyártónként és árkategóriánként eltérhet, ezért fontos a tájékozódás mielőtt kiválasztanánk egy típust. Magyarországon a földrajzi adottságból kifolyólag a polikristályos modulok az elterjedtebbek, mert ezek jobban hasznosítják a szórt fényt, kevésbé érzékenyek a tájolásra vagy dőlésszögre. A gyártók a panelekre két féle garanciát vállalnak. Termék garanciát, amely általában 10 évig érvényes. Majd egy teljesítmény garanciát, amely az Amerisolar termékeinél kimagasló 30 évre 80,6%. Ez azt jelenti, hogy a gyártó garantálja azt, hogy a panel 30 év múlva is tudni fogja a névleges teljesítményének a 80,6%-át. Általában elmondható hogy 10 év termék garanciát és 25 évre 80%-os teljesítmény garanciát vállal a legtöbb gyártó, de nagyjából mind azonos garanciákat vállalnak a termékeikre. Az alábbi táblázatban a piacon szereplő, jobb 4

5 minőségű napelemeket vettük alapul, melyek mindenki számára elérhetőek (az egységárak tájékoztató adatok, több forgalmazó árait megvizsgálva határoztuk meg): Típus Termék garancia (év) Teljesítmény garancia 1 kw teljesítmény piaci ára (Bruttó Ft) Amerisolar AS-6P évre 80,6% IBC SolarPolysol 250 DS évre 80% Kyocera KD 250 AH-4FB évre 80% TrinaSolar TSM 250 PC05A évre 80% JüllichGlas JGS évre 80% Sharp ND-R250A évre 80% S-Energy SM 250PC évre 80% LG 300 N1C (300 Wp) évre 80,2% Az inverter feladata az, hogy a napelemek által előállított egyenáramot váltóárammá alakítsa és azzal azonos fázisba hozza, ebből kifolyólag van egyfázisú és háromfázisú inverter is. Az inverterek kiválasztásánál érvényes, hogy a nagyobb nem mindig jobb, kisebb napelemes rendszereknél elég az egyfázisú, melyek kisebb teljesítmény leadására képesek. Ebből kifolyólag érdemes megvizsgálni azt, hogy a rendszerhez mekkora inverter teljesítményre van szükség, ugyanis nem szükséges egy nagy inverterrel lefedni a szükségletet, hanem akár több kicsivel is megoldható annak érdekében, hogy ne kelljen feleslegesen nagy teljesítményű invertert vásárolni, amit a rendszerünkkel nem tudunk kihasználni. Manapság az inverter gyártóknak külön szimulációs programjaik vannak, melyekkel jól modellezhető, hogy egy rendszerhez mekkora inverterre van szükség. A költségeknél érdemes figyelembe venni és tervezni azzal, hogy az invertereket körülbelül 10 évente cserélni kell. Az összeköttetést a napelemek és az inverter között érdemes minél kevesebb vezetékkel megoldani valamint az invertert lehetőség szerint a villamos hálózat kapcsolódási pontjához közel kell elhelyezni. Így a vezetékekre sem kell többet költeni a kelleténél és a hosszúk miatt fellépő veszteség is minimalizálódik. Tartószerkezetek és rögzítések kiválasztásánál mindig meg kell vizsgálni a felületet, amire a napelemeket fel szeretnénk helyezni. Lapostető esetén ügyelni kell arra, hogy megfelelő súlyozás mellett, lehetőleg a tetőszerkezet alakját is felvegye, továbbá ügyelni kell a kellő távolság tartására, hogy a modulok minél kevesebb árnyékot vessenek egymásra. Magastetős rendszerek esetén csak rögzítő sínre van szükség, amelyet a tetőszerkezethez lehet csavarozni, 5

6 ez megtartja a napelem modulokat, de ügyelni kell arra is, hogy a napelemek nehogy túlmelegedjenek ebben a helyzetben, illetve vákuum keletkezhet. Fontos hangsúlyozni, hogy minden rendszer egyedi és gondos tervezést igényel. A szimulációk készítésekor azt próbáltuk előtérbe helyezni, hogy mit szeretne a beruházó, csökkenteni a fogyasztásán, esetleg teljesen lefedni vagy egy olyan rendszert szeretne, amely még 30 év múlva is képes lefedni a jelenlegi fogyasztást? A továbbiakban néhány konkrét példát szeretnénk bemutatni, hogy miként változhat egy napelemes rendszer energiahozama, illetve ez pénzösszegben kifejezve mit jelent. Szimulációinkhoz az Amerisolar AS-6P30 típusú napelemet vettük alapul, mely a fenti táblázatunkban is láthatóan elég jó paraméterekkel rendelkezik mind a garanciát, mind az árát tekintve. Lényeges még megjegyezni, hogy az adatok itt is tájékoztató jellegűek, a valóságban ettől eltérő eredmények is születhetnek. Célunk az volt, hogy olyan forgatókönyveket határozzunk és szemléltessünk, melyek a gyakorlatban is megvalósíthatóak, mivel számos forgalmazó oldalán található megtérülési számítás, azonban ezek többnyire a legoptimálisabb feltételekkel számolnak csak. 1.) Első körben azt vizsgáltuk meg, hogy egy jelentősebb fogyasztás mérséklése mekkora előnnyel járna. Fő irányvonalunk az volt, hogy fix méretű napelemes rendszereket figyelembe véve mekkora megtakarítás érhető el. Természetesen az általunk meghatározottnál nagyobb mértékű csökkentés is megvalósítható, de később lesz még erről szó. Meglévő Rendszer Beruházás Átlagos Éves megtakarítás Önrész várható fogyasztás mérete költsége energiahozam (Bruttó Ft) megtérülése (kwh) (kwp) (Bruttó Ft) (kwh) (év) ,2 7, ,2 7, , ,3 7, , ,2 7,7 Mint látható, több féle rendszer szerepel, melyek megközelítőleg a jelenlegi fogyasztás felét fedik le. A beruházási költség fix, mert a rendszer méretét megszoroztuk a kiválasztott napelemünk 1 kw-ra vetített árával, azonban a többi adatunk változhat egy intervallumon belül, melynek okai a következők. Az átlagos hozamnál három dolgot kellett figyelembe venni, melyekből a fenti határok meghatározhatóak. Az első, hogy a lapostető és magastető esetében eltérő hozama van a 6

7 rendszereknek, másrészt próbáltuk a tájolás és a dőlésszög mértékét is az optimális tartományon belül módosítani, harmadrészt a napelemes rendszereknél kalkulálni kell az úgy nevezett degradációval (élettartam alatti teljesítmény csökkenés). A degradációt 15 éves átlag energiahozam formájában vettük figyelembe. Az éves megtakarítás viszonylag egyszerűbb metódus alapján számítható, itt csak a várható energiahozamot kell megszorozni a villamos energia átlagárral, nem belekalkulálva a rendszerhasználati díjakat. Mivel ezek mind HMKE rendszernek számítanak, így nem esnek bele a kötelező átvételbe, emiatt 34 Ft-l számoltunk kwh-ként. Az önrész megtérüléséről az mondható el, hogy nagyjából minden esetben közel ugyanakkora idő alatt térül meg. Az intervallum érték abból adódik, hogy százalékos támogatással számoltunk, minél nagyobb a támogatás, annál kevesebb idő alatt térül meg. 2.) Az előző szimulációnkban nagyjából lefeleztük a fogyasztást, amásodik szcenáriónkban már arra törekedtünk, hogy a meglévő fogyasztás lehetőleg minimális legyen. Az előző szimulációval könnyen össze tudjuk vetni, melyből lehet kalkulálni, hogy egyes rendszerek esetében mekkora fogyasztás csökkentés tudunk elérni. Meglévő fogyasztás (kwh) Rendszer mérete (kwp) ,5 108, , ,5 13,5 Beruházás költsége (Bruttó Ft) Átlagos Önrész várható Éves megtakarítás energiahozam megtérülése (Bruttó Ft) (kwh) (év) ,8 7, ,8 7, ,8 7, ,8 7,7 Mivel a célunk itt a fogyasztás minimalizálása volt, így ebben az esetben nem vehettünk fix rendszer méretet, hanem a megvizsgálva tájolást, dőlésszöget és tetőtípust határoztuk meg a rendszerek határértékeit. Fontos megjegyezni, hogy a táblázat első sora opcionális változat és pályázatban nem biztos, hogy részt vehet. Ennek oka, hogy napelemes projekteknél általában HMKE (50 kva rendelkezésre álló teljesítmény megközelítőleg

8 kwpnapelemes csúcsteljesítménynek felel meg) határig lehet tervezni a rendszereket, ebből kifolyólag ez pályázati forrásból nem biztos, hogy megvalósítható. A rendszerek méretének meghatározásánál, mint már írtuk figyelembe vettünk tetőtípust, tájolás és dőlésszöget is, azonban a célunknak megfelelően úgy kerültek ezek meghatározásra, hogy a napelemes rendszer termelése egy évben se lépje túl az éves fogyasztás mértékét. Ahol kisebb, mint 100 kwp a napelemes rendszer csúcsteljesítménye, annál optimális tájolás és dőlésszög a feltételezés, ez felett már kevésbé optimális, melyből adódik a nagyobb szórásunk. A beruházás költsége a rendszerméretekhez lett igazítva, továbbra is az előre meghatározott típussal számolva. Megfigyelhető, hogy már vannak elég jelentős méretű beruházások is, de a rendszerek feltételeiből adódnak ezek az összegek. Például egy lapostetős, teljesen déli fekvésű épületen lévő 50 kwp-s rendszer energiahozamát, hogy elérjük, egy magastetős, dél-nyugati tájolású épület esetében már lehet, hogy 55 kwp-s rendszert kell alkalmazni, ami költségnövekedéssel jár. A hozamok kalkulálásakor 15 éves átlag energiahozam lett kalkulálva, amelybe már beleszámítottuk a rendszer degradációját. Jelen táblázatban szereplő változatok esetében elmondható, hogy az energiahozam egyszer sem lépi át a fogyasztás mértékét. Az éves megtakarításból jól látható a napelemes rendszerek mekkora haszonnal járnak, ha közel teljesen lefedik a jelenlegi fogyasztást és ez főleg a nagyobb rendszerek esetében milliós nagyságrendű lehet. Az önrész megtérülése csakúgy, mint az előző résznél, itt is 50-30% támogatásból adódik, de itt is meg kell jegyezni, hogy ez az érték annak függvényében jelentősen változik, hogy milyen műszaki paraméterekkel tervezzük a rendszert. Az energiahozamos példán keresztül látható volt, hogy ugyanakkora fogyasztás lefedése egy kevésbé optimális adottságú tetőn, magasabb beruházási költséggel jár és ez nyilvánvalóan magasabb megtérülési idővel is. 3.) Az előző két forgatókönyvünk arról szólt, hogy egy napelemes beruházással mekkora mértékű megtakarítást érhetünk el, különböző műszaki és igénybeli nézőpontokat figyelembe véve. Azonban lehetőség van a napelemes rendszerekkel nemcsak a fogyasztásunkat lefedni, hanem túltermelni is, ami a vállalkozások tekintetében plusz bevételi forrást jelent. Értelemszerűen ez akkor éri meg igazán, ha minél nagyobb rendszert van telepítve, de már az 8

9 hasznos, ha 30 év múlva a napelemes rendszerünk még mindig annyit termel, hogy a villamos energiafogyasztásunkat lefedje. Meglévő fogyasztás (kwh) Rendszer mérete (kwp) Beruházás költsége (Bruttó Ft) Átlagos energiahozam (kwh) Átlag túltermelés (kwh) Önrész várható megtérülés (év) 30 éves haszon (Bruttó Ft) ,14 7, , ,81 7, , ,88 7, ,9 8, , ,9 8, Ez a táblázat kicsit összetettebb, mint az előzők. A szimulációt arra alapoztuk, hogy a napelemünk 30 évig 80%-os teljesítmény garanciával rendelkezik. Ebből kifolyólag a degradációt figyelembe véve olyan méretezést végeztünk, melyben a 30. évben is még többlettermelés valósuljon meg, vagyis 30 éven keresztül állandó villamos fogyasztás mellett, a rendszer végig túltermel. Itt is az első két változat opcionális, valószínűsíthetően a HMKE határ miatt nem tud pályázatban részt venni. A rendszer mérete és a beruházási költség ugyanolyan összefüggésben van, mint eddig, nagyobb rendszer esetén magasabb árral is kell számolni. Előfordulhat, hogy mivel a műszaki paramétereket a fogyasztáshoz méreteztük, ez alapján (dőlésszög, tájolás függvényében) a nagyobb a rendszer kevesebbet fog termelni. Az energiahozam tekintetében, mint már írtuk elsődlegesen az volt a fontos, hogy a rendszerünk huzamosabb ideig túltermeljen. Ez folyamatos haszonnal kecsegtet, ami akkor a legnagyobb, amikor a jelenlegi fogyasztáshoz képest többszörösen túltermel a rendszer. Ez a táblázat alsóbb soraiban látszik nagyon jól. Például egy kwh-s fogyasztás mellett alkalmazhatunk olyan rendszert, ami kwh-t meghaladó átlagtermelést biztosít 30 évig. Az ilyen rendszer még a 30. év után is kwh felett termel, ami jelentősnek minősíthető. 9

10 A megtérülésnél figyelembe kell venni, hogy ezeknél a rendszereknél magasabb a beruházási költség és ezért lassabban is térül meg, de meg kell jegyezni, hogy éves szinten nem csak a fogyasztás mértékével csökken villamosenergia felhasználás, hanem értékesíteni is lehet az energiát, így már jóval kecsegtetőbb a lehetőség. A fogyasztáscsökkentéses projekteknél 30 év múlva már a rendszerünk érezhetően kevesebb termel, ezért fokozatosan emelkedik is a villanyszámla, de egy túltermelésesnél ezt hosszú távon ki lehet váltani. Az utolsó oszlopunk azt mutatja, hogy az egyes rendszerek várhatóan mekkora haszonnal járnak, de ezt befolyásolja a támogatási százalék, rendszerméret, illetve a műszaki paraméterek. Összességében azok járnak nagyon jól, akiknek optimális tájolású tetőfelület mellett alacsony villamosenergia fogyasztásuk van. Mindhárom szcenáriót figyelembe véve elmondható, hogy nagy jelentősége van a műszaki feltételeknek illetve a fogyasztási szokásoknak, ez utóbbit mindhárom esetben konstansnak vettük, nem változott egy esetben sem, azonban a valóságban ettől eltérő a helyzet. Másrészt számba kell venni számos egyéb rizikófaktort is egy-egy beruházás tervezésekor, mint például, hogy a beruházó mekkora önrésszel rendelkezik, a villamos energia árak változhatnak, a hitel törlesztő részlete mekkora mértékű és még sorolhatnánk. Mindezek mellett a napelemes rendszerekben hatalmas kiaknázandó potenciál rejlik, hiszen tiszta és ingyen energiáról beszélünk valamint a piaci árak is pár évvel ez előtthöz képest jelentősen csökkentek, így gyorsan megtérülnek. Az engedélyeztetés nem bonyolult, a kivitelezés néhány hét alatt elvégezhető, a mindennapi működésben jelentősebb zavarral nem jár, továbbá akár a következő 30 évre elegendő villamos energiát termelhetünk vele. Ezek alapján kijelenthető, hogy jelenleg a napelemes rendszerek a megújuló energiapiac vezető szereplői és potenciáljukat tekintve azok is maradnak. 10