BELEZNAI NÁNDOR A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
2 AZ ELŐADÁS VÁZLATPONTOKBAN: A napelemekről általában A napelemek működése Napelem típusok Előnyök és hátrányok Hogyan válasszunk napelemet? Alkalmazások Sziget üzem Hálózatra kapcsolt üzem Rendszer elemek Rendszer tervezés, méretezés Szerelési megoldások Megtérülés Hálózatra kapcsolt rendszer engedélyeztetése Példák
3 A napelemekről általában A napelemekben a működés során nem keletkezik mozgás, alakváltozás, súrlódás, így ezek élettartama meglehetősen hosszú, 40-50 év. A gyártók 2-10 év termék garanciát és 20-25 év teljesítménygaranciát biztosítanak.
4 A napelemek működése A napelemek olyan szilárdtest eszközök, amelyek a fénysugárzás energiáját közvetlenül villamos energiává alakítják át. Az energiaátalakítás alapja az, hogy a fény, elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál. A napelem fő alkotóeleme a szilícium, amely a természetben bőséggel található anyag. A szilícium kristályból álló félvezető alaplemez foszfor és bór atomokkal dúsított. A nap elektromágneses sugárzása a félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, amelyek hatására a napelem fémelektródáin feszültségkülönbség keletkezik.
5 Hogyan működik a napelemes rendszer? A fotovillamos energia hasznosítás napelemekkel történik. A termelt egyenáramú villamos energiát egy inverter alakítja át a mindenki által használt és ismert váltóárammá, melyet a megbízható és szinte mindenhol rendelkezésre álló villamos hálózatba lehet visszatáplálni.
6 Monokristályos napelem Monokristály cellákból áll, soros-párhuzamos kapcsolással összekötve Hatásfok: 13-16% Élettartam: 15-30 év Drágább, ám kiváló minőségű Felhős időben is jobb teljesítmény
7 Polikristályos napelem Rendezett szilícium polikristály cellákból áll, melyek sorba-párhuzamosan vannak kapcsolva Hatásfok:12-14% körül Élettartam: 15-30 év Alacsony sugárzási viszonyok mellett is megfelelő teljesítmény Kiválóan illeszkednek a 12 voltos rendszerekhez.
8 Amorf napelem Amorf (rendezetlen) szilíciumkristályokból áll Könnyen gyártható, kedvező árfekvésű Hatásfok: alacsony, 5-8% Élettartam: 5-15 év Rövidebb termékgarancia
9 Napelem típusok Előnyök Hátrányok Monokristályos - Legnagyobb hatásfok - Leghosszabb élettartam - A jobb minőség magasabb árral párosul Polikristályos - Előállítása egyszerűbb - Kedvezőbb árfekvés - Kisebb hatásfok Amorf kristályos - Alacsonyabb árfekvés - Kevésbé érzékenyek a melegedésre - Szélesebb fényspektrumot tudnak hasznosítani - Szép homogén a felületük - Alacsony hatásfok - Rövid élettartam
10 Hibrid modul (Sanyo HIT sorozat) Monokristály szerkezetű lapkák ultravékony amorf szilícium réteggel Legmagasabb hatásfok (>17%) Éves hozam: 10-12 %-kal nagyobb a speciális hibrid cella amorf rétegének köszönhetően, mely jobban hasznosítja a szórt fényt Ahogy a külső hőmérséklet emelkedik, a hibrid napelemek több elektromos áramot termelnek, mint a hagyományos mono- vagy polikristályos napelemek hasonló hőmérsékleten. Súly: kisebb, mint a hagyományos napelemeké, így csökken a tető terhelése is.
11 Hogyan válasszunk napelemet? 1. A gyártók a napelemek névleges teljesítményét ideális (laboratóriumi) körülmények között határozzák meg. Ezek a körülmények a működés során nem biztosítottak állandóan, így a napelemek teljesítménye is változó, azaz nehéz kiszámolni, mennyi energiát termel egy napelem meghatározott időszak alatt.
12 Hogyan válasszunk napelemet? 2. A hatásfok fontos adat, arra enged következtetni, egy 1 m 2 napelem felülettel mennyi energiát lehet előállítani. A magasabb hatásfok nem egyenlő a nagyobb teljesítménnyel. Ha kevés hely áll rendelkezésre, célszerű magas hatásfokú napelemet választani. Fontos tudni, hogy a nagyobb hatásfok magasabb árral társul.
13 Hogyan válasszunk napelemet? 3. A névleges teljesítmény mellett a gyártók a napelem ún. teljesítmény toleranciáját is megadják. Számos gyártó +/- 5 % teljesítménytoleranciát kínál. Pl. 200 Wp teljesítményű napelem esetében a teljesítmény 190 és 210 Wp között változhat. Itt a gyártó gyakorlatilag csak 190 Wp teljesítményt garantál.
14 Hogyan válasszunk napelemet? 4. A napelemek külső felülete általában edzett szolár üveg. Minél jobb az üveg fényáteresztő képessége, annál több energiát termel a napelem. Bizonyos gyártók (pl. Sanyo, Bosch) egy ún. reflexiómentes üveget használnak, mely a fény 96%-át engedi át. Így déli időszakban kb. 6%-kal, míg előtte és utána akár 12%-kal több fény éri el a cellákat. Összességében a reflexiómentes üvegborítású napelem 2-3%- kal több energiát termel a hagyományos edzett üvegborításúhoz képest.
15 Hogyan válasszunk napelemet? 5. A napelemek teljesítménye a hőmérséklet növekedésével csökken. A gyártók egy hőmérséklet hatékonysági mutatót adnak meg. Az általunk forgalmazott napelemek akár 4%-kal több energiát termelnek a jobb hőmérséklet hatékonysági mutatóknak köszönhetően.
16 Hogyan válasszunk napelemet? 6. Garancia: kétféle garanciát különböztetünk meg: Termékgarancia: általában 2-10 év között Teljesítmény garancia: 10 év használat után általában 90% 25 év után általában 80%
17 Hogyan válasszunk napelemet? 7. Teljesítmény tanúsítás a gyártók a teljesítményt a gyártást követően saját laborban vizsgálják. Az igényesebb/megbízhatóbb gyártók termékeik teljesítményét több független intézettel tanúsíttatják. Vásárlás előtt kérje a tanúsítványokat!
18 Hibrid napkollektorok A Boston College tudósainak találmánya (2011) Fejlesztés lényege: jobb fényelnyelő képességgel rendelkező felületet készítettek, majd a különleges anyagot egy légmentesen lezárt panelbe helyezték Melegvizet és elektromos áramot egyaránt képes előállítani, egyazon rendszerben Egy átlagos napelemhez képest hatékonyabb Megtérülési idő: kb. a szokásos idő harmada
19 Alkalmazások Hálózatra kapcsolt napelemes rendszer (visszatáplálásos üzem) Hálózatfüggetlen napelemes rendszer (sziget üzem) Napelemes világítástechnika
20 Sziget üzem Ahol nem áll rendelkezésre hálózati feszültség, vagy nem szeretnénk függeni tőle, ott a hálózatfüggetlen napelemes rendszer (sziget üzem) teljes értékű áramellátást kínál.
21 Sziget üzemű rendszerelemek Töltésszabályzó A töltésszabályozó alapvetően az akkumulátort védi az esetleges túltöltéstől és a túlzott mértékű kisütéstől, valamint kiküszöböli a fogyasztói oldalon az extrém üzemállapotokat. Inverter A napelemek által előállított egyenáramot alakítja át a hálózatra csatlakoztatható váltakozó árammá, így teszi lehetővé a fogyasztók működtetését a rendszerről. Ez az átalakító a maximális teljesítményre szabályozást is el tudja végezni.
22 Sziget üzemű rendszerelemek Akkumulátorok Speciálisan a napelemes rendszerekhez kifejlesztett energiatároló eszköz, amely jobban tolerálja a szélsőséges hatásokat. A telepítés során páros számú akkumulátor alkalmazását javasoljuk a jobb hatásfok elérése érdekében. Rögzítéstechnika Mivel a felhasználás módja szerteágazó, a napelemek rögzítéséhez többféle szerelőkeretet kell alkalmazni. Leggyakoribb a tetőszerkezethez való rögzítés, de önálló, akár napkövető állványrendszer használatára is van lehetőség. A tetőkampók, a szerelőkeretek tetőszerkezethez való rögzítését szolgálják.
23 Sziget üzemű rendszerelemek Vezetékek Szolárkábel: a rendszer tartozékait kapcsolja össze, szerepétől és az áthidalandó távolságoktól függően változhat átmérője. Akkumulátor kábel: segítségével alakíthatók ki az egységes akkumulátor telepek. Csatlakozó doboz Energiatakarékos fogyasztók
24 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
25 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
26 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
27 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
28 Hálózatfüggetlen világítás Parkokba Buszmegállókba Temetőbe Építkezéseken Parkolókba Állítható és programozható fényerő 50 méter hálózati távolság fölött kifizetődő Készre szerelt kivitel
29 Hálózatra kapcsolt üzem A napelemeket sorba kötve nagyfeszültségű egyenáramot nyerünk, melyet egy inverterrel 230 V-os váltóárammá lehet alakítani.
30 Hálózatra kapcsolt rendszer elemei Rögzítés technika Inverter Kommunikációs eszközök Túlfeszültség védelem Leválasztó kapcsoló Vezetékek Csatlakozók
31 Inverter típusok FRONIUS SMA
32 Rendszer tervezés, méretezés 7-8 nm napelemmel 1 kw teljesítmény érhető el 1 kw teljesítményű rendszer 1200 kwh/év visszatáplált energiát biztosít Déli tájolás Min. 15 -os dőlésszög 37 -os optimális dőlésszög
33 Napelemek rögzítése Tetőre történő szerelés (napkollektorokhoz hasonló) TRIC A Sík tetőre szerelés szerelőállványokra TRIC F Alacsony dőlésszögű ipari tetőre történő szerelés TRIC Fpro Szerelőállvány szabadtéri szerelésre TRIC FL Napkövető állvány a magas hozamért ST 2000
34 TRIC A szerelőrendszer A szolármodulok tetőre szerelésének minden típusára, megközelítőleg minden tetőtípushoz. Gyors és biztonságos szerelést biztosít: kiváló minőségű anyagok használatával és részletes megoldásokkal, átgondolt rendszerkoncepcióval garantáltan egyszerű és gazdaságos a felszerelés. A legújabb fejlesztésű HDC-sínnek köszönhetően az alumínium illesztősínek a legnagyobb flexibilitással szerelhetők fel. A modulszereléshez szükséges tetőkampó minden használatban lévő tetőfedéshez és hullámcseréphez szállítható. A modulfoglalatok minden forgalomban lévő modulnak biztos tartást kölcsönöznek.
35 TRIC A
36 TRIC F szerelőrendszer A TRIC F szerelőrendszer lehetővé teszi a telepítést bármilyen felszínen. A TRIC F 15, TRIC F 30 és TRIC F 45 rendszerek segítségével 15-60 dőlési szögig fokozat nélküli az állítási lehetőség. A gyors, egyszerű és egyben biztonságos felszerelés garantált. A felszereléshez szükséges háromszög teljesen előszerelt: már a gyárban össze vannak illesztve. A helyszínen már csak össze kell őket csavarozni.
37 TRIC F
38 TRIC Fpro szerelőrendszer Új, lapos tetőkre tervezett, szélcsatornában tesztelt és aerodinamikailag is optimalizált állványrendszer Kifejezetten ipari tetőkre való szereléshez tervezték A könnyen telepíthető rendszeren a napelemek 25 -os szögbe vannak állítva, a teljes magasságuk csupán 500 mm, így biztosított a biztonságos hóterhelés. A rendszer minden tetőhöz alkalmas, legfeljebb 6 -os dőlésszögig. Kiemelkedően egyszerű, kompakt beállítás és alacsony szerkezeti terhelés jellemzi.
39 TRIC Fpro
40 TRIC FL szerelőrendszer A TRIC FL szerelőrendszerrel hatalmas szabadtéri létesítményeket hozhatunk létre. A könnyen szerelhető rendszer lehetővé teszi a költséghatékony és gyors szerelést a jelentős méretű, talajra szerelt rendszerek esetében is. A rendszer különálló modulokat tartalmaz, amelyek segítségével könnyedén hozzáilleszthetjük valamennyi gyártó napelemét. Egy állványra összesen 26 modul illeszthető két sorban egymás alatt, de lehetőségünk van a rendszer és az elhelyezés lehetőségei szerinti kialakításra.
41 TRIC FL
42 ST 2000 Napkövető állvány A beesési szög meredeksége fontos, mert a napelem ebben az esetben termel maximálisan. Cél: a napelemeket úgy pozícionálni, hogy azok mindig merőleges szöget zárjanak be a napsugarakkal
43 ST 2000 Napkövető állvány Legújabb generációs kéttengelyű napkövető rendszer Az állványrendszerre 20 és 47 m² közötti tartományban tudunk napelemeket elhelyezni. A pontos vezérlés garantálja, hogy napelemeink a mindenkori időjárási feltételeknek megfelelő ideális irányban és szögben képesek állni, ami 40%-kal magasabb termelést tesz lehetővé a fix állványzaton elhelyezett rendszerekkel szemben.
44 ST 2000 Napkövető állvány
45 Megtérülést befolyásoló tényezők: Egy napelemes rendszer ára arányosan csökken a beépített teljesítménnyel Napelemek típusa Vissza nem térítendő támogatás Visszavásárlási ár (KÁT szabályzás) Terv 50,7 93,9 Ft/kWh Min. 50 kw, max. 1 MW Forrás: Pylon-tanulmány 2011
46 Hálózatra kapcsolt napelemes rendszer engedélyeztetési folyamata: 1. Igénybejelentés (Felhasználó) 2. Hálózatvizsgálat, Műszaki-gazdasági tájékoztató levél (ELMŰ Hálózati Kft.) 3. Csatlakozási dokumentáció (Felhasználó) 4. Jóváhagyás (ELMŰ Hálózati Kft.) 5. Létesítés, készre jelentés (Felhasználó) 6. Kereskedelmi szerződés megkötése, módosítása (Felhasználó) 7. Hálózati szerződésmódosítások megkötése (Felhasználó) 8. Elszámolási mérő csere (ELMŰ Hálózati Kft.) 9. Üzembe helyezés, termelés (Felhasználó)
47 Épületgépészeti szempontból nézve Kombinált napkollektoros, napelemes, hőszivattyús rendszerek
48 Mi kell a fogyasztónak? A fogyasztókban egyre inkább megfogalmazódik a teljes energiafüggetlenség iránti igény Napenergia + hőszivattyús rendszerek Fűtés, melegvízkészítés, hűtés teljes mértékben, gazdaságosan megoldható napenergiából származó termikus és villamos energiával
49 Napelemes és hőszivattyús rendszer Műszakilag nincsenek korlátok: Napelemekkel bármilyen teljesítmény előállítható egyfázisú 230 V vagy háromfázisú 400 V feszültséggé. Tény: A hőszivattyús rendszerek energiaigénye napelemekkel biztosítható.
50 1. PÉLDA Vegyük alapul egy alacsony energia igényű családi házat! Az épület fűtési-hűtési és melegvíz igénye megoldható Levegő-víz Víz-víz Talaj-víz hőszivattyúval A helyszíni adottság függvényében lehet kiválasztani az optimális megoldást.
51 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
52 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
53 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
54 Épület alapterülete: 100 m 2 Alacsony energiaszintű ház: 40 W/m² Lakók száma: 4 fő Melegvíz fogyasztás (50ºC): 50 l/fő,nap Cirkulációs veszteség: 10 % Épület hővesztesége: 4 kw
55 Napi melegvíz fogyasztás: 200 l Fűtés napi hőenergia igénye:345 600 kj Többlet a használati melegvíz készítéséhez: 36 960 kj Napi hőenergia igény: 382 560 kj GEO tarifa: 20 h
56 Hőszivattyú teljesítmény igénye: 5,3 kw Levegő-víz hőszivattyú SPF értéke: 3 Fűtési órák száma: 1 800 h Fűtés éves hőenergia igénye: 25 920 MJ HMV éves hőenergia igénye: 13 490 MJ Szolár részarány (~4m 2 kollektor): 60 % - megtakarítás a napkollektorral: 8 094 MJ Épület számított éves hőigénye: 31 316 MJ Számított éves vill. energia fogy.: 10 438 MJ 2 899 kwh Tervezett napelemes rendszer teljesítménye: 2,5 kw
57 Összefoglalva Mindössze 20 m 2 napelemmel elérhető, hogy az épület energetikailag önfenntartóvá váljon.
58 Energiafüggetlenség >> Aktív épület Nagyobb napelemes rendszer Épület energiaigényéhez mért többlet energia Aktív épület
59 Mezőkövesdi projektünk Telephely új, 1300 nm-es üzemcsarnokkal bővül Az épület energetikailag aktív szerepet kap Hőszivattyús rendszer Napkollektoros rendszer Napelemes rendszer 50 kwp teljesítmény, hálózatra termel
60 Mezőkövesdi projektünk Napelemes rendszer: 208 db 240 Wp teljesítményű monokristály szerkezetű napelem 4 db hálózatba tápláló inverter Várható éves teljesítmény: 60 000 kwh
61 Mezőkövesd
62 Mezőkövesd
63 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
64 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
65 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
66 Napkollektor gyártó üzem 5 600 m² bruttó terület Évi 200 000 db kollektor gyártása 2 000 m², 260 kwp teljesítményű napelem 14 db, 34 m² napkollektor-felület Fűtését egy 300 kw faapríték kazán biztosítja
67 A napkollektorokat gyártó üzemcsarnok energiaigénye mellett a gyártás során felhasznált teljes energia mennyiség napenergiából származik.
68 Helyszín: Straubing Méret: 61,495 kwp Napelem: CS6P 245W mono Telepítés: 2011
69 Helyszín: Umbria, Olaszország Méret: 1 MWp Napelem: CS6P Telepítés: 2010. június
70 Németország legnagyobb naperőműve Helyszín: Meuro Napelem: CS6P-P Méret: 70 MWp Telepítés: 2011. augusztus
71 A NAPELEMES RENDSZER ÉS AZ ÉPÜLETGÉPÉSZET
72 Újszilvási naperőmű (2011) Uniós támogatással, nettó 470 millió forintból megvalósult fejlesztés 0.4 MW teljesítményű napkövető fotovoltaikus rendszer 68 napelemtáblán, 1632 panelből álló naperőmű A 2.800 lakosú Pest megyei község önkormányzati intézményeit látja el elektromos árammal
73 Újszilvási naperőmű (2011)
Köszönöm a figyelmet! Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató www.wagnersolar.hu