Lapszámok

Az utóbbi években a napenergia energetikai célú hasznosításának területén lényeges változás következett be.

Régebben szinte kizárólag napkollektoros hőtermelő berendezések valósultak meg, manapság viszont egyre inkább a napelemes áramtermelő rendszerek rohamos terjedése a jellemző. Mi változott, indokolt-e a napkollektoros hőtermelés háttérbe szorulása és a napelemes áramtermelés előretörése?

Mostani írásunk első részében összehasonlítjuk a napkollektoros és a napelemes technológiát, majd a cikk második részében javaslatot teszünk a napkollektoros rendszerek hőenergia alapú támogatására.

Elöljáróban is hangsúlyozni kívánjuk azonban, hogy a napenergia hasznosításának e két módját nem versenytársaknak tekintjük, hanem sokkal inkább egymás kiegészítőjének.

Mivel még ma is gyakran előfordul, hogy összekeverik a napkollektort a napelemmel, ezért az egyértelműség kedvéért először tisztázzuk: két teljesen eltérő berendezésről, eltérő technológiáról van szó. A napkollektorban a napsugárzás hatására folyadék, vagy levegő melegszik fel, és az így keletkezett hőenergiát többnyire melegvíz készítésre és épületek, vagy medencék fűtésére használják fel. A napelem viszont félvezetőt tartalmazó berendezés, amelyben a napsugárzás hatására töltésszétválasztás, azaz villamos feszültség keletkezik. A napelem tehát egyenáramot állít elő, amelyet többnyire egy inverter a hálózati feszültséggel megegyező váltóárammá alakít át, így a napelemekkel termelt áram normál villamos fogyasztók működtetésére használható.

A napkollektorok és napelemek részletes működési elvével és szerkezeti kialakításával ebben a cikkben nem foglalkozunk, a két technológiát energetikai és pénzügyi-gazdaságossági szempontból hasonlítjuk össze. Az összehasonlításnál az 1. ábrán látható, leggyakrabban alkalmazott napelem és a napkollektor típusokat vettük alapul.

1. ábra. Az összehasonlításnál alapul vett napkollektor és napelem jellemzői

Energetikai jellemzők

Energiatermelés szempontjából a két legfontosabb jellemző a teljesítmény és az éves energiahozam. A teljesítmény megadása elsősorban a napelemeknél jellemző. A gyártók a standard teszt körülmények (STC) esetén mérhető maximális névleges teljesítményt adják meg. Ennek a jelölése PMAX, vagy PSTC, a mértékegysége pedig Wp ahol a „p” index az angol „peak” (csúcs) szó rövidítése.

A manapság jellemzően alkalmazott 60 cellás polikristályos napelemek névleges teljesítménye 250 – 260 Wp. Fontos hangsúlyozni, hogy az ilyen módon megadott névleges teljesítményt a napelem csak az ideálisnak tekinthető teszt körülmények esetén, 1000 W/m² teljesítményű napsugárzás és 25 °C-os cellahőmérséklet esetén adja le.

A napkollektoroknál a névleges maximális teljesítmény megadása kevésbé használatos, inkább a hatásfokgörbét adják meg a gyártók. A hatásfok alapján azonban egyszerűen meghatározható a napelemekhez hasonló névleges maximális teljesítmény. A példában felvett 2 m² teljes felületű napkollektor maximális hatásfoka kb. 80%, hasznos felülete kb. 1,8 m², így a maximális teljesítménye 1000 W/m² napsugárzás esetén: 0,8 x 1,8 x 1000 ≈= 1400 Wp.

A várható éves energiahozamot a napkollektoroknál egy négyzetméter felületre, a napelemeknél pedig 1 kWp névleges teljesítményre vonatkoztatva szokás megadni. A hasznosítható éves energia természetesen függ a földrajzi helytől, a dőlésszögtől és a tájolástól is, átlagos értéknek azonban hazánk területén napkollektoroknál kb. 550 kWh/m2, napelemeknél pedig kb. 1100 kWh/kWp fajlagos értékek fogadhatók el.

A napkollektorok és napelemek fentiek szerinti energetikai jellemzői a 2. ábrán láthatók.

2. ábra. Napkollektorok és napelemek energetikai jellemzői

Az ábra alapján az alábbi megállapítások tehetők:
• A napkollektor jobb hatásfokú, energetikailag
  hatékonyabb, mint a napelem. Azonos felületen
  napkollektorokkal 4,5-szer akkora névleges
  teljesítményt, és 3,2-szer nagyobb éves
  energiahozamot lehet elérni, mint napelemekkel.
• Fordítva nézve: azonos névleges teljesítmény
  eléréséhez 4,5-szer, azonos éves energiahozam
  eléréséhez pedig 3,2-szer nagyobb felület szükséges
  napelemből, mint napkollektorból.

Pénzügyi-gazdaságossági jellemzők

A napkollektorok és napelemek összehasonlítását célszerű elvégezni pénzügyi-gazdasági szempontok, azaz ár-érték alapján is.

További részletek lapunk 2015/5-ös számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll (regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).

A cikk az Épületgépész szaklap 2015/3. számában megjelenő írás másodközlése.