NAPENERGIA az energiaválságból kivezető út Kisbér, 2015.03.04. Előadó: Lazók Zoltán, ügyvezető Greenenergie Kft.
Az előadás felépítése 1. Globális napenergia potenciál 2. Európai és hazai napenergia potenciál 3. A napenergia helyzete Magyarországon 4. Napenergia hasznosítása Magyarországon 5. Napelem technológiák és fő jellemzőik 6. Napelemek típusai 7. Napelemek alkalmazási területei 8. Napelemes áramtermelés 9. Napelemes rendszerek tájolása 10. Háztartási méretű kiserőmű és csatlakozása 11. Napelemek megtérülése 12. Napelemes rendszerek árai 13. A Karpatus-pusztán kiépített rendszer 14. Napelemek terjedésének gátjai
A napenergia potenciálja - évente mintegy 8 x 10 8 TWh energia érkezik a Föld felszínre a Napból hő és fény formájában - ez a 174 petawatt energia az emberiség számított, éves elsődleges energia igényénél 8000 szer nagyobb - egy óra alatt annyi energia érkezik a Napból a felszínre, ami egy éves energia felhasználással egyenlő - a szárazföldekre vetített (össz. felület 29%-a) nap energia besugárzási energia is 2300 szor nagyobb a globális energia igénynél! - Adott esetben a világ energia szükségletét 6 térségbe telepített naperőmű rendszerrel fedezni lehetne (Arizona, Chile, Szahara, Arab-fsz., Mongólia, Ausztrália) Ez elkövetkező ~ 4 milliárd év energia igénye tehát megoldva
A napenergia potenciálja Naperőmű telepek ideális helyei: PS10 és PS20 Sevilla 300MW
Környezeti adottságok tágabb környezetünkben - Közép-Európában éves szinten az átlagos besugárzott energia 800-1500 kwh/négyzetméterre tehető (hazánkban 1250 kwh) - CH-ben kifejezve ez 100 l fűtőolaj/ négyzetméterrel megegyező - a globális napelem szektor a világon az egyik leggyorsabban fejlődő ágazat. - 2011 végén az EU-ban beépített 51,4 GW kapacitás összesen 44,8 TWh energiát termelt. 2017 ig várhatóan 80 GW-ra fog nőni! Növekedés 180 %! A napelem árak folyamatosan csökkennek! Termékdíj?
Napenergia helyzete Magyarországon A hazánkba érkező átlagos napsugárzás évente 1,16 x10 14 kwh-t tesz ki, ami nagyságrendileg 3000 szerese az ország éves villamos energia felhasználásának! Magyarországon 2 négyzetméterre annyi napenergia besugárzás érkezik éves szinten, mint egy átlagos háztartás villamosenergia-igénye Havi átlag 220 kwh éves fogyasztás 2640 kwh Ez az energia vízszintes felületre vetítve éves átlagban 1250 kwh/m2 -t tesz ki. Optimális beesési szög esetén Horizontális beesés esetén
Napenergia helyzete Magyarországon A hazánkban elviekben beépíthető napelemek elhelyezése történhet - épületek teteje, homlokzata - gyep és legelőterületek, hasznosítatlan mgd-i területek, felhagyott külfejtések - vasútvonalak és autópályák menti szabad területek, hangfogó falak A jelenleg rendelkezésekre álló napelem technológiával és hatásfokkal, a hazai villamos energia igény 12 szerese fedezhető lenne tisztán napelemekből! Sajnos Magyarország nagyon lemaradt a napenergia hasznosítása, különösen a fotovillamos rendszerek telepítése terén, még a közvetlen szomszédjaihoz képest is Magyarország 0,4 W/fő értékkel az EU 28 tagállama közül a 22. helyet foglalja el az egy főre eső napelem-kapacitásban Az éllovasok: Németország 304,3 W/fő, Olaszország 210,5 W/fő, Csehország 186 W/fő. Az EU átlaga 102,2 W/lakos
Napenergia helyzete Magyarországon A fejlődés, ha megkésve és lassan is, de hazánkban is megindult főleg az utóbbi évek KEOP / KEHOP és LEADER támogatási konstrukcióinak köszönhetően Oroszlány területére érkező napenergia és megoszlása Koordináták: é.sz. 47, 48 k.h. 18,31 (Császár: é.sz. 47 29 42.73 és k.h. 18 10 42.26 )
Napenergia hasznosíthatósága Magyarországon A fotovillamos napelemek beépítésére potenciálisan alkalmas felületek nagysága hazánkban Első hazai napelemes rendszer 1975-ben épült a VKI-ban, amorf szilícium alapú napelem 1. Beépítés Iszkahegy Teljesítmény 240 W Összfelület 6 m 2 Császár, Karpatus-puszta 2014 Teljesítmény: 20,16 kw Összfelület: 84 db 240 W-os tábla
Napenergia helyzete Magyarországon Napelemes rendszereket tekintve ez 1300%-os növekedés 5 év alatt a teljesítményt tekintve!
Napelem technológiák és jellemzők Fotovillamos eszköz: olyan elem (napelem) mely fénysugárzás hatására villamos generátorként viselkedik, legelterjedtebb típusa a szilícium félvezetőn alapuló elem, melyet 1954-ben állítottak elő. A rendszerek hatásfoka ma már laboratóriumi körülmények között a kristályos szilícium esetén ~80%, vékonyréteg és amorf kristályos esetekben ~22% - 25%. Az átlagos, felhasználói rendszerekbe beépíthető elemek hatásfoka ~12-18 % körüli. Fontos a tájolás és beesési szög megfelelő kiválasztása!
Napelemek típusai - a gyakorlatban az egyik legfontosabb kategorizáló jellemező a hatásfok, ez gyakorlatilag azt mutatja meg, hogy a beeső fény teljesítményének hány %-át alakítja át a napelem villamos energiává. - a villamos paraméterek a megvilágítástól a hőmérséklettől is függnek! - különböző anyagok különböző elnyelési spektrummal rendelkeznek Napelem technológiák jellemző piaci részesedése
Napelemek típusai és fő jellemzőik - Kristályos szilícium: jó hatásfok, tömegtermelés lehetősége, stabil teljesítmény, jó környezeti összeférhetőség - Egykristályos szilícium: jó és stabil hatásfok, de drága - Polikristályos szilícium (mc-si): alacsonyabb termelési költség, alacsonyabb hatásfok a gyengébb minőség miatt - Szilícium szalag: a hasznos réteghez feleannyi félvezető szilícium kell, magasabb hatásfok, kevésbé költséghatékony - Amorf szilícium: viszonylag újabb technológia, olcsó hordozóanyag (nátron üveg), nagy abszorpciós képesség így vékony réteg szükséges, nagy felületek könnyebb bevonása, alacsonyabb hatásfok, gyártás közben sorosan kapcsolható - HIT elem: amorf + egykristályos szilícium kombináció, magas hatásfok, alacsonyabb hőmérsékletű gyártás - Gallium-Arzenid elemek: ideális napspektrumú félvezető, szélesebb sávtartományban használható, így hatásfoka 35% feletti, de drága az előállítás - Koncentrációs elemek: a beeső fényt optikai szerkezetekkel egy kisebb felületre gyűjtik össze a fókuszban, itt 200-1000 db nagyon kis méretű napelem végzi az energia termelést, 25% feletti hatásfok, napelem ára elenyésző a szerkezeten belül - Kadmium-telluridon alapú elemek: egyszerű technológiával 10% körüli hatásfok, alacsonyabb gyártási költségek, de a kadmimum meglehetősen szennyező biztos szeparálás szükséges! - Kalkopirit alapú elemek: réz-indium-diszelenid, a vékonyréteg technológiának itt a legmagasabb a hatásfoka, egyelőre magas gyártási költségek
Napelemek fő alkalmazási területei - Alapvető elhatárolás: hálózattól független, sziget ( 2 %) rendszerek és hálózatra termelő ( 98%) ad-vesz rendszerek Technológiától és használattól függően egy napelem modul gyakorlatban, átlagosan 0,5 és 2 V közötti feszültséget tud szolgáltatni Sorba kapcsolás, vagy párhuzamos kapcsolás szükséges!
Napelemek fő alkalmazási területei - sziget + hálózatra termelő rendszer kapcsolata
Napelemes áramtermelés Hálózatra kapcsolt, hálózatra termelő rendszer Tulajdonságok: - Meglévő hálózatba történő visszatáplálás - A hálózat a puffer terület, nincs akkumulátor - Hosszabb távú energia megtakarítás, hosszú élettartam (25 év, 80%-os teljesítménygarancia) - Egyszerű szerelés, karbantartás mentes - Télen, felhős időben is működő elektromos rendszer
Napelemes áramtermelés Szokványos napelemes rendszer fő elemei Mechanikai és elektromos védelemmel ellátott mono, vagy polikrisitályos napelem modul(ok) (29-32V(DC) és cca 8A (DC) Inverter: az egyenfeszültség átalakítása 230V/50Hz hálózati feszültségre, hatásfoka 96-97% Grafikus kijelező és naplózó funkció Beépített leválasztó, szakaszoló kapcsoló (ESS) Hálózati leválasztó (Grid Guard) hálózatfigyelő elem Oda-vissza mérő ad-vesz óra: Kivett és betáplált mennyiség éves saldo elszámolása Modulok és inverter optimális párosítása Azonos feszültségű stringek Inverter teljesítmény aránya Homlokzati, vagy tetőre rögzítő tartószerkezet (fekvő, vagy döntött keret)
Napelemes áramtermelés Mire is elég 1 kwh? Elektromos borotva napi használat 5 évig = 1 kwh Elektromos tűzhelyen egy heti főzés 4 tagú családnak = 20 kwh Energiatakarékos izzó folyamatos két napi használata = 1 kwh Hűtőszekrény napi üzeme = 2kWh Számítógép 3 órás folyamatos használata = 1 Kwh Mobil töltése, 100 töltés = 1kWh Akkora teljesítményű rendszert célszerű telepíteni, ami fedezi átlagban az épület éves, összes villamos energia fogyasztását! - Havi fogyasztás átlag 220 kwh éves fogyasztás 2640 kwh - 1 kwp rendszer éves nettó termelése 1200 kwh - A szükséges rendszerigény 2,2 kwp! Fontos a tájolás, beesési szög és az üzemi hőmérséklet megfelelő kombinációja!
Napelemes rendszerek tájolása - Meredekebben telepített napelem télen, a lapos nyáron termel hatékonyabban! - Magyarországon az optimális a 20-40 fok közötti telepítés - Lakóépületek teteje különösen alkalmas - Homlokzati rendszerek vagy integráltak, vagy megfelelő tartószerkezettel árnyékoló funkcióval egybekötve - Napkövető rendszerek alkalmazása nagyobb hatásfok, magasabb termelt energia, drágább, karbantartás és felügyelet igényes - Tájolási veszteség szerepe 20-25%! Világ legnagyobb épület napelemi rendszere 75 000 m 2
Háztartási méretű, hálózatra termelő kiserőmű (< 50 kva) - Maximális kiadott csatlakozó teljesítmény 50 kva (HMKE) - Kötelező hálózati, szolgáltatói-kereskedői átvétel - Ad-vesz mérő által mért szaldo elszámolás esetén a többlet elszámolás vételezett mennyiség 85%-án történik - Éves elszámolási ciklus - Termelői, kereskedői céllal nem telepíthető - Minősített, inverteres, fix, nem bontható csatlakozású rendszer - Megfelelő hálózati szinkronizálás Csatlakozási terv (termelő neve, adatai, ellátó hálózat, tulajdoni határ, telepített rendszer leírása, mérőhely kialakítása, védelmi beállítások, helyszínrajz, egyvonalas villamos séma, csatlakozási szerződés, termelői nyilatkozat) - 3 X 16A teljesítményig ingyenes fogyasztásmérő Nem szükséges külön engedélyezési eljárás és építési engedély!
A napelemes rendszerek megtérülése A viszonylag magas fajlagos bekerülési költség miatt szükséges az állami ösztönzés és támogatás! Közelmúltban elérhető, speciális KEOP konstrukciók 2010-2013 között változó támogatási összeggel és intenzitással (7 konstrukció) 2014-2020 között kiírni tervezett konstrukciók: - Önkormányzati tulajdonú épületeknél csak a TOP-ból finanszírozható (TOP-3.2) - Energiahatékonyság és a megújuló energia használatának elősegítése, vállalkozások napelemes fejlesztési támogatása (GINOP-4.4.) - Energiahatékonyság növelése, megújuló energiaforrások alkalmazásával (KEHOP-2.5.) - Hálózatra termelő, nem épülethez kötött megújuló energiaforrás alapú zöldáram-termelés elősegítése - Épületek energiahatékonysági korszerűsítése megújuló energiaforrások alkalmazásának kombinálásával - Távhő és hőellátó rendszerek energetikai fejlesztése, illetve megújuló alapra helyezése - Szemléletformálási programok - ZBR rendszer lakásokra/társasházakra Otthon Melege - Kötelező átvételi ár (KÁT) fenntartása (32,18 Ft/kWh) - METÁR bevezetése = Megújuló és alternatív energiaforrásokból előállított hő-és villamosenergia-átvételi támogatási rendszer
Napelemes rendszerek megtérülése Példák fajlagos beruházási költségekre: - Fő költségelemek: napelem rendszer, inverter, védelmi, monitoring rendszer, vezérlés, esetleges távfelügyelet, tartószerkezetek, ingatlan egyéb költségei, biztosítás 1 kwp bekerülési költsége = ~3 300 4 000 EUR (950 1050 e Ft) 2010-es évben 1 kwp bekerülési költsége = ~1 350 EUR ( 425 e Ft) 2015-ös évben 400 kwp rendszer bekerülési költsége = ~ 380 000 000 Ft 2010-es évben 400 kwp rendszer bekerülési költsége = ~ 170 000 000 Ft 2015-ös évben Megtérülés KÁT-tal 2014-ban (KÁT 32,18 Ft/kWh) = 600 000 kwh X 32,18 = 19 308 000 Ft/év Megtérülés 9,3 év (50%-os KEOP támogatással 4,5 év) Megtérülés METÁR számított 60 Ft/kWh-val 2014-től = 600 000 KWh x 60 = 36 000 000 Ft/év Tehát a megtérülés 5 év (50%-os támogatással 2,5 év) De a jelenlegi garantált élettartamok 20-25 év!
Napelemes rendszerek átalagos árai Magyarországon Az árak nettó rendszerárak, támogatás nélkül A fajlagos bekerülési költség növekedése kisebb, mint a leadott teljesítmény növekedés! A termelt energia/ár viszonyát az elhelyezkedés jelentősen nem befolyásolja!
A Császár, Karpatus-pusztán kiépített rendszer DC oldali villamos teljesítménye: 20,16 kw Inverter névleges AC oldali villamos teljesítménye: 20 kva Felülete: 84 db, 240 W-os tábla Tájolása: dél, dél-nyugat Bekerülési költsége kompletten: 9 960 000 Ft
A Császár, Karpatus-pusztán kiépített rendszer Pályázat előkészítése, benyújtása a LEADER HACS-nak: 2013.06.19. Értesítés a pozitív támogatási döntésről: 2013.12.18. LEADER pályázati támogatás keretében a nettó 9 960 000 Ft összegű napelemes rendszercsomag beszerzésére elnyert vissza nem térítendő támogatás 6 126 000 Ft (több mint 60%!) Megpályázott rendszer leszállítása a kivitelezés helyszínére: 2014.03.28. Rendszer teljes körű telepítés és üzembe helyezése (saját kivitelezésben): 2014.04.03. 2014.05.12. E-On engedélyezés, ügyintézés HMKE telepítésére: 2014.02.26 2014.05.25 A kiépített napelem telep villamos hálózatba történő kapcsolása/termelés kezdete: 2014.05.28.
Napelemes rendszerek terjedésének gátjai: - Rendszerek hatásfokának lassuló növekedése - Villamos energia hálózatok műszaki állapota - Smart Grid rendszerek nem épületek ki - Hálózati szolgáltatás biztonság időjárásfüggő befolyásolása - Hálózati veszteségek, távolsággal nőnek - Ösztönző rendszerek nem elég hatékonyak, alacsony költségvetési támogatás - Légköri szennyezés növekedése - Villamos energia tárolás nehézségei - Szénhidrogén lobbi ereje!
KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET! TOVÁBBI SZÉP NAPOT KÍVÁNOK! www.green-energie.hu és ne feledjék, a Nap nem küld számlát!