A napelemek környezeti hatásai különös tekintettel az energiatermelő zsindelyekre Készítette: Bathó Vivien Környezettudományi szak
Amiről szó lesz Témaválasztás indoklása Magyarország tetőire (400 km 2 ) kb. 2-szer több energia jut, mint az ország teljes energiafelhasználása évente Napelemes rendszer megtérülése hatása a környezetre 2
Napelemek hatásfoka, beépítése Hatásfok Mo-on: optimális dőlésszög Tájolás 3
Napelemek fajtái Monokristályos Si Polikristályos Si Amorf Si (Tegosolar) Vékonyréteg CdTe GaAs CIGS Vastagréteg Eltemetett kontaktusú Foto-elektrokémiai Multikapcsolatos fotoelektromos elemek (Tegosolar) 4
Energiatermelő zsindely Tegosolar Zsindely UNI-SOLAR amorf Si napelemes fólia Előnyei: Előállítása olcsóbb alacsonyabb hőm., kevesebb energia Gyorsan felhelyezhető (tekercses) Bármilyen tetőre: 5-90 -os hajlásszög Nincs kiemelő és teherhordó szerkezet (nincs beázás veszély a tartólábaknál, nincs szélterhelés) Nincs benne üveg, nincs tükröződés Időjárásálló, UV-álló Szórt fényben is üzemel Piszkos v. leárnyékolt cella mellékáramköri diódák 5
Tegosolar Hátrányai (egyéb napelemek előnyei) Drágább Alacsonyabb hatásfok: 8-10% (labori 12-14%) 1 kwp: maximális besugárzás mellett 1 kwh megtermeléséhez hány m 2 kell Tegosolar: 15 m 2 egyéb napelem: 10 m 2 6
Működés lényege A napelem cella rétegei: 1. kék-cella (300-700 nm) 2. zöld-cella (400-870 nm) 3. vörös-cella (500-950 nm) 4. fényvisszaverő fémréteg 5. hajlékony, rozsdamentes acélréteg 6. Átlátszó csatlakozó 1 2 3 4 6 5 7
Tegosolar méretei és ára 1 panel: 11 cella; 2,85x0,385 m; 1,1 m 2 Névleges teljesítmény: 68 Wp Tömege: 2,2 kg/m 2 1 panel: 112 000 Ft 8
A napelem hatásfokának mérése Balatonfüreden 44 db panel 48 m 2, 2992 Wp déli tájolás, ~ 45 -os dőlésszög 9 hónapja, hálózatra nincs kötve, hőszivattyú Inverter SMA Sunny Boy 3000 Veszteségek: inverterből adódó átalakítási veszteség (5%), kábel hossza elhanyagolható, napelem veszteségével (ohmikus, optikai, reflexiós, transzmissziós, rekombinációs) együtt 10-14% 9
Mérések Ápr. 28., Máj. 7. 3 órán át, 10 perces mérések Inverter és napsugárzás mérő digitális luxméter 22 C, felhős idő (50-60% felhő) 10
Tegosolar által termelt energia Mérés időpontja 2010. 05. 07. Eddig eltelt idő (h) (inverter) Aznapi termelés (kwh) (inverter) Pillanatnyi teljesítmény (W) (48 m 2 -en) (inverter) Pillanatnyi napsugárzás (mért) (x. 10 lux) 14 15 1800 10,18 549 1269 14 25 1800 10,34 1269 1265 14 35 1800 10,46 314 676 14 45 1800 10,59 977 1757 14 55 1800 10,77 359 854 15 05 1801 10,84 582 1261 15 15 1801 11,09 1524 1860 11
A mért pillanatnyi napsugárzás és a felhasznált pillanatnyi teljesítmény összefüggése Napsugárzás erőssége függ a felhővándorlástól 12
Besugárzási intenzitás meghatározása www.naplopo.hu adatai május 7-i napsugárzás intenzitás adatai ennek átlaga 14-17 óráig: 606 W/m 2 13
Átlagos hatásfok kiszámítása Mérés ideje (h) Inverter által mért pillanatnyi teljesítmény (W) (48 m 2 -en) P= Pillanatnyi teljesítmény m 2 - enként (W/m 2 ) S= Május 7-i naplopo.hu besugárzási adatok (W/m 2 ) Hatásfok (%) P/S (tíz percenként) Átlagos besugárzással számolt hatásfok P/606 W/m 2 14 15 549 11,44 380 3,0 1,9 14 25 1269 26,44 360 7,3 4,3 14 35 314 6,54 260 2,5 1,1 14 45 977 20,35 1000 2,0 3,3 14 55 359 7,47 960 0,7 1,2 15 05 582 12,93 970 1,3 2,1 15 15 1524 31,75 930 3,4 0,6 5. Oszlop értékeinek átlaga: 4,7% 6. Oszlop értékeinek átlaga: 3,1% 14
Hatásfok és termelés 4%-kal számolva: az éves áramtermelés a névleges 3100 kwh helyett 2304 kwh lesz 1800 óra működési idő alatt 1195 kwh-t termelt a rendszer Eddig megtermelt kevés energia oka: hosszú tél, kevés napsütéses óra, felhőzöttség, sok csapadék, a napelemek esetleges letakarása, fa Még 3 nyári hónap 15
Megtérülés (névleges teljesítménnyel számolva) 3 kwp-es névleges teljesítményű rendszer beruházásának költsége: ~ 5 169 000 Ft: 44 db Tegosolar panel (4 148 000 Ft) Inverter (540 000 Ft) 16
Megtérülés névleges teljesítménnyel Év Éves áramtermelés (névleges teljesítmény) (kwh) Áram egységár (Ft) (7%-os éves árnövekedéssel) Maradvány érték (Ft) 1 3 600 47,19 4 998 866 2 3 568 50,49 4 818 726 3 3 535 54,03 4 627 711 17 3 115 139,31 360 117 18 3 087 149,06-100 064 Teljesítmény: 25 év 80% 17
Megtérülés (4%-os hatásfokkal számolva) 23 év Esetleges haszon (feltételeztük, hogy a megtermelt áram teljes egészében felhasználásra kerül visszatáplálás nincs) 18
A napelemes rendszerek környezeti hatásai Életciklus-elemzés Input: gyártáshoz használt víz, egyes napelemfajták alapanyagai, kvarchomok, bauxit, cink, réz Output: gyártás során elhasznált víz, keletkezett hőmennyiség, nemezgázok Si-modul (kibocsátás több mint fele) Emissziók SO 2 : az összes 40%-a 19-19% CO 2 és NO X 14% porkibocsátás Nehézfém (As, Cd, Pb) 19
A napelemes rendszerek környezeti hatásai Nagy területigény Építkezés során az anyagszállítás Néhány technológiánál (CdTe, GaAs) veszélyes anyag a levegőbe (tűz) Vizuális hatások: esztétika, műemlékvédelmi terület Zajártalom nincs Hulladék: akkumulátor, vagy elhasznált napelem Újrafelhasználás üvegkinyerés Újrahasznosítás összetevők leolvasztása 20
Összefoglalás Bemutattam az energiatermelő zsindelyt Megmértem a hatásfokot és a konkrét megtérülési időt Elemeztem az életciklust A lehetőségek adottak Magyarországon, a megújuló energiákra való átállásra Napelem drágább ill. hosszabb a megtérülés visszatartó erő Támogatási rendszert kell használni (Klímabarát Otthon pályázat, KEOP) Technológiákat tovább fejleszteni Környezettudatos nevelés 21
Köszönöm a figyelmet!