Amit a napelemrendszerekről tudnunk kell

A Nap immár több mint négy és fél milliárd éve ontja magából az energiát, s naperőművek, napkollektorok, illetve napelemek révén immár hasznosítani is tudjuk a világűrbe szétsugárzódó, és a Földet is elérő napfényt, bár még nem akkora hatásfokkal, mint a fosszilis energiahordozókban elraktározódott energiát. Ám a jövőbeli fejlesztéseknek köszönhetően remélhetőleg mind effektívebbekké válnak a napfényt hasznosító eszközök, köztük a napelemek.

Az utóbbiak köznyelvi megnevezése amúgy pontatlan. Helyesebb napelemrendszerekről (más néven: napelemes rendszerekről vagy fotovoltaikus rendszerekről) beszélni, melyek magukba foglalják a 60 vagy 120 cellából felépített, egymással összekötött napelemtáblákat (napelempaneleket), az invertert, a tartószerkezeteket, a kapcsolókat, a kábeleket, valamint a baleset- és tűzvédelmi egységeket. A cellák félvezető anyagot, a legtöbb esetben szilíciumot tartalmaznak, mivel ez az anyag strapabíró, így lehetővé teszi, hogy a cellák több évtizedig is működjenek. A napelemek vagy P típusú (pozitív), vagy N típusú (negatív) cellákból állnak. Az előbbiek a legelterjedtebbek, esetükben a cellákban lévő szilíciumot az egy elektronnal kevesebbel rendelkező bórral vegyítik, így azok pozitív töltésűek lesznek, míg az N típusú cellákban a szilíciumhoz egy elektronnal többet tartalmazó foszfort kevernek, így azok a cellák negatív töltéssel bírnak. S miért elterjedtebbek a P típusúak? Azért, mert korábban indult be a kifejlesztésük, majd a gyártásuk, és eredetileg az űrkutatásban használták fel őket, mivel jobban megfelelnek a világűr környezeti viszonyainak. Az N típusúak ezzel szemben a földi viszonyok mellett hasznosítják nagyobb hatásfokkal a napfényt, ám ezeket csak később fejlesztették ki. Használatuk révén meg lehet oldani a fűtést, illetve működtetni lehet a háztartási gépeket, valamint az összes többi elektromos eszközt, ám a legtöbb napelemes rendszer nem termel meg annyi áramot, hogy teljesen lekapcsoljuk a háztartásokat az elektromos hálózatról, csak az ún. szigetüzemű napelemrendszer révén lehet kizárólag napelempanelekkel biztosítani a lakások villamos­energia-szükségleteit. De miként is működnek a ház- vagy garázstetőre felszerelhető, kertes házak esetében pedig a kertekben is felállítható napelemrendszerek?

A napelemek a Napból érkező fényt, pontosabban az energiával rendelkező fényrészecskék, a fotonok energiáját használják fel: ha süt a Nap, akkor a fotonok átadják energiájukat a cellákban található elektronoknak, s ennek eredményeként villanyáram keletkezik a cellákban, ám ez még csak egyenáram, mely sem háztartásokban, sem irodákban nem hasznosítható. A hasznosulásához át kell alakítani 230 Volt feszültségű és mintegy 30 Herz frekvenciájú váltóárammá (minden elektromos berendezésünk ezzel működik), az átalakítást pedig az inverter végzi el.

A napelemes rendszer hatásfoka több körülménytől is függ. Az az ideális eset, ha déli tájolású, 35 fokos dőlésszögű, és nincs a közelében semmilyen árnyékoló tényező (fa, villany­oszlop, közeli épület), így a kertekben felállított napelemrendszerek általában jobban hasznosítják a rájuk eső napfényt – csak fa ne legyen a közelükben –, mint a tetőzetekre rászereltek. A tetők ugyanis nem mindig déli tájolásúak és 35 fokos dőlésszögűek, s ha plusz tartószerkezetekkel, esetleg a tetőzet átalakításával is csak néhány százalékos hatásfok-javulást lehet elérni, akkor mérlegelni kell, hogy a többlet ráfordítás megéri-e. Ugyancsak befolyásoló tényező az adott terület éghajlata, az időjárás, a légszennyezettség és a levegő páratartalma. Emellett, ha csak egyetlen napelemre is árnyék borul, az befolyásolja az egész rendszer hatásfokát, ugyanis a többi napelem is csak akkora hatásfokkal működik, mint a leggyengébb láncszem. A legmodernebb, ún. smart nap­elemes rendszer azonban már optimalizálja a teljesítményt, és csökkenti a negatív hatásokat.

Éjszaka a rendszerek természetesen nem működnek, ilyenkor az segít, ha a napközben az elektromos hálózatnak leadott többletáramot visszatérítik hozzánk a hálózatról. Kora hajnalban még kisebb teljesítménnyel működnek a panelek. Délelőtt nő, délben optimalizálódik, délután pedig csökken a teljesítményük, s mivel délután, kora este sok áramot fogyasztunk, ebben az esetben is a hálózatnak a déli órákban leadott, s most visszakapott elektromos áramot használjuk fel a hálózatról amúgy is érkező áram mellett.

Mint a cikk címében utaltam rá, már nálunk is kezdenek terjedni a napelemes rendszerek, így egy névtelenséget kérő kárpátaljai panelrendszer-tulajdonossal is elbeszélgettem a napelemek árával, felállításával, hatásfokával kapcsolatban. Mint a kertjében két napelemtábla-sorral rendelkező riport­alanytól megtudtam, egy nagyobb cég, a Solar nagyszőlősi alvállalkozójától vásárolták meg a paneleket, az ő alkalmazottjai állították fel és üzemelték be a napelemrendszert, a hivatalos dokumentumok elkészíttetése, a napelemek megvásárlása, felszerelése, beüzemelése pedig 50 ezer (!) dollárba került. A panelek optimális esetben összesen 60 kilowatt áramot képesek megtermelni, s az időjárástól függ, hogy ténylegesen mennyit állít elő a rendszer. Az általuk megtermelt villanyáramot aztán el kell adni az államnak, majd ugyanabban az árban kell visszavásárolni tőle. A hálózatról sem kapcsolódtak le, onnan is kapnak áramot, a napelemes rendszer pedig a háztartás villanyáram-szükségletének a 30 százalékát biztosítja. A háború miatt jelenleg nem fizetődik ki a működtetése. S hogy mikorra térül meg a panelek megvásárlásába, összeszerelésébe, beüzemelésébe beleölt összeg? Mint beszélgetőtársam kifejti: soha…

A napelemrendszerek megvásárlása, felállítása, beüzemelése tehát nálunk még nagyon drága dolog, csak a gazdagabbak vagy a kimondottan gazdagok engedhetik meg maguknak, hogy ne csak háztetőre felszerelt kicsiny panelek, hanem nagyobb napelem-rendszerek révén biztosítsák háztartásuk villany­áram-szükségletének egy részét, a kevésbé gazdagok számára pedig nem biztos, hogy megtérül a befektetett összeg. S mit hozhat a jövő? A háború miatt elképzelhetetlen, hogy jelenleg csökkenjenek az árak, s a háború utáni helyzetben sem biztos, hogy csökkenni fognak. Még sok víz folyik le vidékünk folyóin, mire alacsonyabbak lesznek az árak, s minél többen szereltessenek fel napelemrendszereket.

Lajos Mihály