Milyen napelemes rendszert válasszunk?
A környezeti és gazdasági hatásoknak köszönhetően napjainkban egyre fontosabbá válik a fenntartható alternatív energiaforrások alkalmazása. Ezek közül az egyik legelterjedtebb a napenergia hasznosítása, amelynek segítségével az addig kihasználatlan tetőfelületeket is új funkcióval láthatjuk el.
Ahhoz, hogy el tudjunk igazodni a napelemes rendszerek között, érdemes megismerni a legújabb tetősíkba integrált és az ún. mikroinverteres rendszerek legfontosabb tulajdonságait és előnyeit (1. kép).
A Nap energiáját többféle módon is hasznosíthatjuk. A napkollektorok esetében zárt csövekben áramló folyadékot vagy gázt melegítünk fel, de a napenergia hasznosítható úgy is, hogy abból közvetlenül elektromos áramot állítunk elő. Erre szolgálnak a napelemrendszerek, amelyekben (az ún. fotovoltaikus hatás révén) a szilícium félvezető cellák elektromos egyenáramot állítanak elő. Ez az áram változatosan felhasználható: világításra, elektronikai berendezések üzemeltetésére vagy akár hűtésre és fűtésre is, így egyre több épületen jelennek meg a napelemrendszerek.
TETŐSÍK FÖLÉ SZERELT ÉS TETŐSÍKBA INTEGRÁLT RENDSZEREK
A magastetőkön a fotovoltaikus cellákat tartalmazó napelemmodulokat jellemzően a tetőhéjazat fölé szerelik, a héjazaton átvezetett tartókonzolokra. Az ilyen rendszerek kevésbé esztétikusak, a hó és szél hatásának jobban kitett szerkezetek, a tartókonzolok átvezetései pedig sokszor komoly beázási kockázatot is jelentenek. Szerencsére léteznek olyan gyártói megoldások (pl. az öntött alumíniumból készült cserepekre szerelhető tartók), amelyek segítségével a tartókonzolok átvezetése biztonságosan megoldható a cserepek hornyainak átvágása nélkül (2. a-b. kép).
alumíniumból készült cserépre szerelt (jobbra) napelemtartó
A napelem által termelt áramot elvezető elektromos kábeleket is át kell vezetni a tető héjazatán, sőt egyúttal az alatta elhelyezkedő alátéthéjazaton is: az átvezetést ebben az esetben is úgy kell megoldani, hogy az később se jelenthessen potenciális beázási pontot.
A rögzítések és a kábelek héjazaton történő átvezetésének problémáit a tetősíkba integrált rendszerek megjelenése küszöbölte ki. A napelemmodulok tetősíkba integrálása egyúttal esztétikusabb, valamint a szélnek és a hó hatásának jobban ellenálló megoldást kínál. Az ilyen rendszerek ugyanakkor általában csak egy-egy cserépmodellhez illeszkedő hosszanti modulokból vagy a tetőcserépre ragasztott napelemcellákból állnak – mindkét megoldás esetén számolni kell a fajlagosan sok kábelcsatlakozás szükségességével, ami növeli az esetleges meghibásodások, így akár a tűzveszély kockázatát is (3 a-b. kép).
A tetősíkba integrált rendszerek speciális változata az alátétszerkezettel integrált napelemrendszer, amely lehetővé teszi a hagyományos méretű napelemmodulok héjazatba történő beépítését. Ennek köszönhetően minimalizálható a csatlakozók száma, jól megoldható a napelemmodulok hátoldali hűtése (így nagy melegben is elkerülhető a teljesítmény romlása, egyúttal növelhető a cellák élettartama is), továbbá lehetővé teszi a csatlakozást bármilyen tetőcserépmodellel (4. kép).
STRING INVERTER ÉS MIKROINVERTER
A napelemmodulok az elhelyezésüktől függetlenül mindig egyenáramot állítanak elő, amelyet váltakozó árammá kell alakítani, mielőtt az épület elektromos hálózatára csatlakoznánk. Erre szolgál az inverter nevű berendezés, ami a napelemes rendszerek egyik legfontosabb alkatrésze.
A hagyományos (ún. „string”) inverterekkel készülő rendszerekben a napelem-modulok egymáshoz sorosan csatlakoznak, az inverter pedig méretéből adódóan nem a tetőhéjazat rétegeiben, hanem az épület belsejében vagy a tetőtérben helyezkedik el.
Az ún. mikroinvertereket alkalmazó rendszerekben napelemmodulonként egy-egy mikroinverter felelős az átalakításért, amelyeket egymáshoz párhuzamosan csatlakoztatunk. Ennek egyik legnagyobb előnye, hogy az árnyékhatásból keletkező teljesítményvesztés csak lokálisan jelentkezik, így csak az árnyékba kerülő modul teljesítményromlásával kell számolni (1. ábra).
A mikroinverterek további előnye, hogy kis méretük miatt közvetlenül a napelemmodulok mögé is elhelyezhetők, az egyenáram átalakítása tehát már itt megtörténik, így a tetőszerkezeten nem szükséges átvezetni egy viszonylag magas feszültségű egyenáramú kábelt, csupán a váltakozó áramú kábel átvezetését kell megoldani. Ez tovább csökkenti a tűzveszély kockázatát olyannyira, hogy a mikroinverteres napelem-rendszerekhez nincs is szükség tűzeseti leválasztó beépítésére (2. ábra).
Az inverter típusának és minőségének megválasztása kiemelten fontos szempont, hiszen ezek élettartama nagyban befolyásolja a napelemrendszer megtérülési idejét. Ebből a szempontból is előnyös választás a mikroinverterek használata, hiszen ezeknél az egyszerű kialakítás és a kisebb terhelés miatt hosszabb élettartammal és csekély meghibásodási rátával lehet számolni.
A napelemmodulok és azok elhelyezkedése, valamint az inverterek típusa mellett további fontos szempont a rendszer bővíthetősége, fejleszthetősége, illetve az esetleges akkumulátoros kiegészítés lehetősége is. Mindezek figyelembevételével gondoskodhatunk arról, hogy az épület energiaellátásáért felelős napelemrendszer a jövőben is megbízható forrása legyen a környezetbarát megújuló energiának.
Zajácz András alkalmazástechnikus
CREATON South-East Europe Kft.
