Napelem rendszerek

Visszwatt védelemmel ellátott napelemes erőművek működése

A napelemekről általánosságban

A Nap, mint megújuló energiaforrás Magyarország felszínére vetítve 1200-1400 kWh energiát közvetít éves szinten, négyzetméterenként. Amennyiben a beérkező napsugarak közvetlenül merőlegesen érkeznének a felületre, ez az érték 1400-1600 kWh/m2/év lenne. Egy 100m2-es lapostetős épületet ~120.000 – 140.000 kWh/év besugárzás ér, ami egy átlagos családi ház esetén az éves villamos energia igénynek több, mint húszszorosa. Jelenleg 23-24%-os hatásfokkal rendelkező termékek is elérhetőek a napelem panelek körében, ami hatékony felhasználást eredményez a felhasználók számára, ezzel elősegítve a zöldenergia térnyerését és az energetikai önellátását. A napelem panelek technológiai fejlődésének és a világpiaci árak csökkenésének köszönhetően adott a lehetőség, hogy hosszú távon elérhető forrásból származó energiát állítson elő és használjon fel bárki, és mindezt olcsón.

A villamos energia versenypiaci ára a Covid időszak előtti ~40-50 €/MW árszintről 400 €/MW-ra is felugrott a járvány, valamint az Ukrajnai háború miatt. Ezzel szemben jelenleg egy napelemes rendszer jelentősen olcsóbban tudja az elektromos energiát előállítani a beruházás összköltségére és a termelési potenciálra vetítve. Az alacsonyabb költség mellett pedig nagyon fontos tényező még az is, hogy a folyamatosan változó piaci környezet negatív hatásait nagy részben ki tudja védeni, aki saját naperőmű segítségével állítja elő a felhasználásra kerülő villamos energia nagy részét. A 2050-re kitűzött klímasemlegesség elrése szempontjából is kifejezetten lényeges a megújuló energiák széles körű felhasználása a közlekedésben, épületüzemeltetésben, gyártásban, fűtés- és hűtéstechnikában.

Napelemes rendszer telepítéséhez teljesítménytől függően szabad területre, felületre van szükség. Ez a terület lehet ferde vagy lapostető, vagy akár szabadon álló földterület is, de lehetőség van gépjármű parkolását és árnyékolását elősegítő, ún. carport tartószerkezetre is telepíteni. Törekedni kell azonban arra, hogy a kiválasztott telepítési zóna lehetőleg minél napsütöttebb részen helyezkedjen el, így biztosítva a rendszer működését és a hatékony zöld energiatermelést.

Minden közcélú hálózattal összeköttetésben lévő termelő rendszert azonban áramszolgáltatói részről engedélyeztetni kell – még abban az esetben is, ha feltáplálás nem történik a hálózatra. Különböző szabályok vonatkoznak a hálózattal szinkronban működő napelemes rendszerek engedélyezésére, telepítésére és üzemeltetésére attól függően, hogy mekkora a teljesítményük, milyen feszültségszinten csatlakoznak a hálózatra, illetve milyen céllal jönnek létre.

Saját célra termelő erőműveknek, röviden SCTE-nek (hétköznapibb nevén visszwatt védelemmel ellátott kiserőműnek) nevezzük azokat a rendszereket, amelyek méretüktől függetlenül nem kisfeszültségen csatlakoznak a hálózatra, illetve azokat is, amelyeknek AC oldali inverter teljesítménye meghaladja az 50 kVA-es teljesítményt, csatlakozási feszültségüktől függetlenül.

Azokat az SCTE kiserőműveket, amiket azért hoznak létre, hogy egy-egy telephely zöld energia termelését támogassák, és ezáltal a közüzemi hálózatból felvett energiamennyiségét csökkentsék, ú.n. visszwatt védelemmel kell ellátni.

Viszwatt védelemmel ellátott napelemes rendszerek

A visszwatt védelemmel ellátott erőművek nem táplálhatnak be energiát a közüzemi hálózatba. Amennyiben a napelemes rendszer több energia előállítására lenne képes adott időszakban, mint amennyire a felhasználási helynek szüksége van, a betáplálás elleni visszwatt védelemnek le kell szabályoznia a fogyasztási igény mértékéig.

Ezek miatt nagyon fontos a napelemes kiserőmű megfelelő méretezése. Ahhoz, hogy az ideális rendszerméretet meg lehessen határozni, az adott fogyasztási hely 15 perces energiafelhasználási adataira és szezonális fogyasztási trendjeire van szükség. Szoftveres segítséggel lehet szimulálni már a telepítés előtt a telepítendő napelemes rendszert, aminek eredményeként 15 perces termelési adatok előállíthatók. A fogyasztás és a termelés 15 perces adatainak összevetésével megállapítható, hogy a rendszer által előállítható energiamennyiség mekkora része az, ami hasznosulhat a felhasználás során. A hasznosítható energiát a fogyasztási helyen üzemelő berendezések azonnal felhasználják, míg a fölös energia leszabályzásra kerül.

A leszabályzás 2 lépésben történik:

  • Első körben egy szoftveres, fokozatmentes korlátozás valósul meg, amely kapcsán egy „okos” eszköz figyeli a telephely villamos energia fogyasztását, és ahhoz igazítva ad parancsot a napelemes rendszer inverterének, hogy maximum mekkora teljesítménnyel üzemelhet. Az inverter ezt a parancsot követve biztosítja az optimális működést a fogyasztás-termelés függvényében.
  • A második lépcső egy ú.n. fedővédelem, mely egy egyszerű relés lekapcsolás, ami nem közvetlenül az invertert szabályozza. Ez a védelem figyeli az áramirányokat, és amennyiben úgy érzékeli, hogy a hálózat felé betáplálás indulna meg, beállítástól függően azonnal leválasztja a hálózatról a napelemes rendszert.

Ezzel a két védelmi funkcióval biztosítható, hogy a közcélú hálózatba ne legyen energiaáramlás a napelemes rendszer felől.

Az időjárástól függően a napelemes rendszerek pillanatnyi teljesítménye folyamatosan változik. Az adott telephely/ingatlan energiafelhasználása szintén folyamatosan változik attól függően, hogy éppen milyen összteljesítményű berendezéseket üzemeltetnek a felhasználók. Visszwatt védelemmel ellátott napelemes rendszerek esetén a pillanatnyi energiafelhasználást nem haladhatja meg a napelemes rendszer termelése, ezért a gyors és pontos szabályozás nagyon fontos. Ez a funkció automatikusan működik, azonban a fogyasztáshoz és egyéb műszaki körülményeknek megfelelő, üzembiztos beállítás megtalálása hosszadalmas, akár több hetet is igénybe vevő folyamat lehet. A szabályozásban részt vevő berendezéseknek időre van szükségük ahhoz, hogy a fogyasztásban vagy a termelésben bekövetkező változást érzékeljék, majd lekövessék. Ezen oknál fogva érdemes a visszwatt védelmet úgy beállítani, hogy a közcélú hálózat felől minden esetben legyen minimális energiavételezés még akkor is, ha a napelemes rendszer tudná fedezni a teljes fogyasztást.

Egy-egy telephelyen általában 1 és 3 fázisú berendezések is működnek egyszerre, melyek terhelés elosztása a fázisokon többnyire aszimmetrikus. Az 1 fázisú berendezések csak azt az adott fázist terhelik, amelyikről üzemeltetésre kerülnek, míg a 3 fázisú berendezések egyszerre mindhárom fázison generálnak kiegyensúlyozott terhelést. Mivel az 1 fázisú berendezések nem működnek minden időpillanatban teljes szinkronban (nem ugyanakkor és nem ugyanakkora teljesítménnyel kapcsolnak be külön-külön az adott fázisú áramkörökön), így az egyes fázisokon különböző mértékű lesz az energiaigény. Általánosságban elmondható, hogy az inverterek szimmetrikusan osztják el a 3 fázis között a megtermelt energiát, ugyanakkor a visszatáplálási korlátozást mindhárom fázison arra az értékre kell a védelemnek minden időpillanatban beállítania, amely fázison a legalacsonyabb fogyasztás jelentkezik, ezzel meggátolva, hogy túltermelés és betáplálás történhessen meg a további fázisokon keresztül.

Az 1. ábrán egy telephely 3 fázisának fogyasztási adatait mutatjuk be. Megállapítható, hogy a 3 fázison lévő energiafelhasználás nem egyenlő, azok között eltérés tapasztalható. Mivel nem jellemző, hogy tökéletesen egyenlő mértékben fogyasztanak a berendezések minden időpillanatban mindhárom fázison, emiatt tapasztalható továbbá, hogy tökéletes napsütéses idő esetén sem lehetséges a teljes telephely fogyasztását csak a napelemes rendszer termeléséből fedezni.

1. ábra

1. ábra: Egy telephely 3 fázisának fogyasztási adatai

A 2. ábrán látható egy olyan visszwattos kiserőmű napi fogyasztási és termelési diagramja, amikor a fogyasztás folyamatosan magasabb volt, mint a termelés. Látható, hogy a kék görbén (a napelem rendszer termelése), nincsenek beszakadások, visszaszabályozás. A zöldenergia termelés tehát 100%-ban felhasználásra került.

2. ábra

2. ábra: Visszwattos kiserőművel ellátott üzem napi fogyasztási és termelési görbéje, fogyasztás>termelés

A következő, 3. ábrán látható egy olyan visszwattos kiserőmű fogyasztási és termelési diagramja, amely napon a fogyasztás bizonyos időpillanatokban kisebb volt, mint amennyi a napelemes rendszerben lévő potenciál. Jól látható, hogy a kék görbe (a napelem rendszer termelése) nem folyamatos, vannak benne beszakadások a visszaszabályozás miatt. Megállapítható továbbá, hogy a szabályozott termelés (kék görbe) megpróbálta lekövetni a fogyasztást (piros görbe), így elérve a napelemes rendszer által biztosított leghatékonyabb zöldenergia felhasználást, visszatáplálás nélkül. Bár a megtermelt energiából minimális (0,01 kWh) mennyiség így is visszatáplálásra került a közüzemi hálózat felé, ez gyakorlatilag a visszwatt védelmi berendezések működésbe lépésének késlekedéséből fakad toleranciahatáron belül.

3. ábra

3. ábra: Visszwattos kierőművel ellátott üzem napi fogyasztási és termelési görbéje, fogyasztás<termelés

Jogosan vetődhet fel a kérdés, hogy: miért nem támaszkodunk a fedővédelemre ilyen esetekben? Hiszen a fedővédelem gyakorlatilag késlekedés nélkül azonnal beavatkozik, és a szabályozáshoz képest gyorsabban le tudja választani a hálózatról a napelemes rendszert. Egy-egy ilyen kikapcsolás alkalmával az inverter leválik a hálózatról, és az újrakapcsolódáshoz minimum 5 perces szinkronizálási idő szükséges, ami alatt napelemes termelés nem indulhat el. Belátható, hogy ezen időszak alatt sokkal több, a napelemes rendszer által megtermelhető energia veszne el, mint pusztán a fedővédelem alkalmazásával.

Összegzés

A napelemes rendszerek olcsóbban képesek a villamos energiát előállítani, mint amilyen árak tapasztalhatók jelenleg a piacon. A CO2 kibocsátás csökkentése, a klímasemlegesség elérése miatt kifejezetten fontos a megújuló energiaforrások széles körű felhasználása. Nagy fogyasztók esetében a felhasználási szokásokhoz igazítva lehet olyan napelemes rendszert kialakítani, ami már rövid távon megtérülést eredményez, még akkor is, ha a visszatáplálási korlátozás miatt csökkenteni kell a napelemes rendszer termelését. Mivel a visszwatt védelmi berendezések késleltetve reagálnak a fogyasztási körülmények változására, a szabályozó eszközöket úgy szükséges beállítani, hogy a közcélú hálózat irányából minden esetben legyen egy minimális energiavételezés. A fogyasztási fázisaszimmetria egy visszwatt védelemmel ellátott napelemes rendszert üzemeltető számára azt eredményezi, hogy a hálózat felől valamekkora plusz energia vételezése szükséges lehet, mivel a védelmi egység a termelő berendezést azon küszöbértékig korlátozza le mindhárom fázis esetén egységesen, amely adott időpillanatban a legalacsonyabb a három fázison jelentkező terhelési értékek közül. Ez akkor is előfordulhat, ha egyébként a napelemes rendszer a termelési paraméterei alapján képes lenne fedezni a pillanatnyi összesített fogyasztást, hiszen a 3 fázison megjelenő termelések nem egyenlően és nem egyidőben jelennek meg a fogyasztási oldalon.

Letöltés (.pdf)

Telepítés lépései mérföldkövek alapján

01

A tervezéshez szükséges adatok az ingatlan tulajdonságai, a használó igényei és azok módjának megismerése, valamint az esetleges meglévő hibák felkutatása. A tervezéshez minden esetben helyszíni felmérés és nagyon alapos szakmai ismeretek szükségesek. A pontos felméréseket tehát szakértő kollégáink végzik, így precíz képet kapunk a rendszer tervezéséhez, odafigyelve a részletekre.

02

A szerződéskötés után minél előbb össze kell gyűjteni az engedélyezéshez szükséges iratokat. Ezekről részletes információt talál a területileg illetékes áramszolgáltató honlapján, illetve kollégáink is minden segítséget megadnak a dokumentumok összeállításában.

03

A szerződéskötést követően elindítjuk a napelemes rendszer engedélyezését a területileg illetékes villamos energiaszolgáltatónál.

04

A villamos energiaszolgáltató a benyújtott Igénybejelentésre egy ún. Műszaki Gazdasági Tájékoztatót (rövidítve: MGT) küldi meg a bejelentő/felhasználó részére. Az MGT tartalmazza, hogy mik azok a feltételek, amelyeknek teljesülnie kell ahhoz, hogy a szolgáltató hozzájáruljon a létesítéshez.

Az MGT tartalmazza az esetlegesen felmerülő, szükséges hálózat fejlesztés követelményeket és a hálózat fejlesztés díját, valamint a mérőóra cseréjének díját (a legtöbb esetben díjmentes). A meglévő mindennapszaki (nappali) mérőórát ad-vesz mérőórára kell cserélni, vagy ha ezzel már rendelkezik a felhasználó, akkor elég azt felprogramozni.

Cégünk elkészíti és a területileg illetékes áramszolgáltatónak benyújtja a Csatlakozási Dokumentációt. Ezen dokumentum áramszolgáltató által történő elfogadásra jelenti a napelemes rendszerszer tényleges engedélyét.

05

Az engedély meglétét követően elkezdjük a napelemes rendszerek kivitelezésének megtervezését:

  • időpontot egyeztetünk a kivitelezés időpontjára;
  • kiválasztjuk a kivitelező csapatot;
  • megrendeljük és a helyszínre szállítjuk a napelemes rendszerhez szükséges alkatrészeket
06

A napelemes rendszer telepítése után próbaüzemet tartunk. Amennyiben a folyamat sikerrel zárul, és igazolható, hogy a rendszer működésképes, a kivitelezési folyamat véget ér.

07

A beüzemelés végén elkészítjük, és az áramszolgáltató részére megküldjük a Kivitelezői Nyilatkozatot készre jelentéssel. Ezzel igazolható, hogy megfelelő szakértelemmel és képesítéssel rendelkező szakember végezte el a munkát és a telepített rendszer a kiadott engedélyben foglaltak alapján készült.

08

A területileg illetékes áramszolgáltató a beküldött készre jelentést követően felszereli a helyszínen a napelemes rendszer termelését regisztrálni tudó „ad-vesz” mérőórát a mindennapszaki (nappali) fogyasztásmérő helyett és felkapcsolja a napelemes áramtermelő rendszert (meglévő ad-vesz mérő esetén csak programozást végeznek a szolgáltató emberei). Amennyiben aktív a rendszer és van működő internet kapcsolat, kollégáink központilag beállítják a monitoring rendszert, mellyel nyomon követheti rendszere termelését applikáción keresztül.

Napelem rendszer elemei

Napelemek

01

Napelemek

A napelemek a rendszer lelke, a napfény hatására a napelemek rétegei között feszültség keletkezik, aminek hatására egyenáramú elektromos áram indul el. Méretük, teljesítményük igen széles skálán mozog. Minden esetben alapos tervezést igényel a megfelelő méret és teljesítmény meghatározása. Általában a 35 - 45 V tartományban generálnak áramot. Cégünk osztott cellás prémium panelekkel dolgozik, a legjobb hatásfok elérése érdekében.

A napelemek tartószerkezete

02

A napelemek tartószerkezete

A napelem táblák nem közvetlenül a héjazatra kerülnek felszerelésre. A tetőre, amely lehet cserép, zsindely, lemez fedésű vagy akár lapostetős kialakítású, a napelemek fogadására alkalmas tartószerkezetet szerelünk, amelyhez rögzítésre kerülnek a napelem panelek. Földre telepítés külön tartókonzollal sem jelent akadályt cégünk számára, minden eshetőségre van megoldási koncepciónk.

Inverter

03

Inverter

Az inverter feladata, hogy a napelemek által generált egyenáramú elektromos áramot egy (230V) vagy három fázisú (400V) 50 Hz-es váltó árammá alakítsa át. Célszerű az invertert esőtől és direkt napsugárzástól védett helyen elhelyezni.

Tárolás

04

Tárolás

Az elektromos energiát vagy tárolni kell, vagy azonnal felhasználni. A tároló feladata, hogy a termelés és a felhasználás közti időközt áthidalja. Tároló beépítése esetén, annak fogadására alkalmas inverterre van szükség. Ezt a rendszer tervezés és engedélyeztetés során már érdemes számításba venni.

Kábelezés és csatlakozás a belső hálózatra

05

Kábelezés és csatlakozás a belső hálózatra

A napelemeket megfelelő vezetékezés köti össze soros kapcsolással. A napelem panelektől az inverterig nagy áramerősségű egyenáram folyik, ez megfelelő kábelezést igényel, vastagabb, mint a házban használt megszokott elektromos vezetékek. Az egyenáramú vezetéket az inverter és a napelemek távolsága, valamint a tervezett áramerősség alapján méretezni kell. Az invertertől a lakás vagy ház meglévő elektromos hálózatáig váltóáram folyik, ez általában nem igényel speciális anyagot vagy technológiát. A csatlakozás a belső hálózatra mindig kismegszakítók közbeiktatásával történik.

Védelmi dobozok

06

Védelmi dobozok

Az inverter drága berendezés, érdemes megvédeni mind a tetőről, egyenáramú oldal – DC, mind a hálózat felől váltakozó áramú oldal- AC érkező feszültség túlterheléssel szemben. Az inverterek többsége rendelkezik DC védelemmel, azonban a beépített eszközök mindegyike olvadó biztosítékkal van megoldva, azaz a villámcsapás esetén a védelem leold, és az inverter kikapcsolva marad a védelmi egység cseréjéig. A cserét a garanciális időben csak szakszervíz cserélheti, ami akár hosszú időre inaktívvá teheti a napelemes rendszerünket, így érdemes megfelelő védelemmel ellátni. Az általunk ajánlott és szerelt rendszerek mindegyike tartalmaz külső védelmi berendezésekel.

Optimalizálók

07

Optimalizálók

Nem kötelező, de sokszor elkerülhetetlen részei a napelemes rendszernek. A tetőn a napelem panelek alapesetben sorba vannak kötve. Emiatt az összes panelen azonos erősségű áram folyik át. Egy adott panelen átfolyó áram mennyisége az adott panel termelésétől függ, azaz, ha egy panel például részlegesen árnyékba kerül, akkor az általa termelt áram erőssége lesz a teljes áramkör árama. Ennek a hatásnak a kiküszöbölésére szolgálnak az optimalizáló berendezések. Az optimalizáló berendezéseket a részleges árnyékhatással terhelt áramkörök napelem paneljeire kell szerelni. Ez azonban megdrágítja a beruházást, de ha a rendszer átszervezésével nem lehet a problémát megoldani, akkor sajnos be kell építeni őket. Az optimalizálókkal ellátott panelek egyenként is megjeleníthetőek a monitoring platformon, így akár panel szinten is láthatjuk azok működési paramétereit.

Ad-vesz mérő

08

Ad-vesz mérő

Az ad-vesz mérő végzi el a hálózatból felvett és a hálózatra feltöltött elektromos energia mennyiségének mérését külön-külön. Az ad-vesz mérőt minden esetben a villamos energiaszolgáltató szereli fel/programozza be, a korábbi standard mindennapszaki (nappali) mérőóra lecserélése után. Az ad-vesz mérő felszerelésének felmerülő díját Önnek kell közvetlenül a szolgáltató részére megfizetnie. Legtöbb esetben a mérőóra cseréje/programozása ingyenes, a Műszaki Gazdasági Tájékoztató (MGT) tartalmazza ennek várható költségét az engedélyeztetési eljárás során.

HUAWEI inverterek

10 éves garanciával + akkumulátor csatlakozási lehetőséggel

  • Általános telepítési helyszínekre alkalmazható megoldás
  • Hosszútávú garancia, akár optimalizálókkal kiegészíthető
  • Költséghatékony
  • Akkumulátor tárolós egységekkel kompatibilis
HUAWEI SUN2000-2-6KTL-L1

HUAWEI SUN2000-2-6KTL-L1

Fázis: EGYFÁZISÚ
Teljesítménye: 2-5 kW
Maximális hatásfok: 96-98%
HUAWEI SUN2000 3-10KTL-M1

HUAWEI SUN2000 3-10KTL-M1

Fázis: HÁROMFÁZISÚ
Teljesítménye: 3-10 kW
Maximális hatásfok: 97-98%
HUAWEI SUN2000 12-20KTL-M2

HUAWEI SUN2000 12-20KTL-M2

Fázis: HÁROMFÁZISÚ
Teljesítménye: 12-20 kW
Maximális hatásfok: 98%
HUAWEI optimalizáló

HUAWEI optimalizáló

Típus: OPTIMALIZÁLÓ

Solplanet inverterek

10 éves garanciával

  • Kevésbé komplex telepítés esetén javasolt, amennyiben legfeljebb 2 tetőfelületre történik telepítés. Ennek köszönhetően kedvezőbb az ára.
  • Kevesebb panel esetén hatékonyabban működik, mint más inverter termékcsaládok.
Solplanet ASW T Széria

Solplanet ASW T Széria

Fázis: HÁROMFÁZISÚ
Teljesítménye: 3-4-5-6 kW
Maximális hatásfok: 97-98%
Solplanet ASW LT-G2 Széria

Solplanet ASW LT-G2 Széria

Fázis: HÁROMFÁZISÚ
Teljesítménye: 8-20 kW
Maximális hatásfok: 97-98%
Solplanet ASW LT-G2 Pro Széria

Solplanet ASW LT-G2 Pro Széria

Fázis: HÁROMFÁZISÚ
Teljesítménye: 8-20 kW
Maximális hatásfok: 97-98%
TIGO optimalizáló

TIGO optimalizáló

Típus: OPTIMALIZÁLÓ

Panelek

  • Az osztott cellás kialakításnak köszönhetően a panel képes a beérkező fényt nagyobb részben energiatermelésre fordítani.
  • Az árnyékoló hatások befolyása kevesebb, a „hot-spot”-ok kialakulásának kockázata alacsonyabb, mely növeli az élettartamot.
  • A mechanikus terhelhetőség mértéke is nőtt, a hatásfok magasabb, mint a "hagyományos" panelek esetén.
  • A terméket jellemzi a 12 éves gyártói- és 25 éves teljesítménygarancia, amely tükrözi a termék időtálló, megbízható értékét.
  • Az osztott cellás kialakításnak köszönhetően kisebb áramok kerülnek elvezetésre, a cellahőmérséklet csökkenthető, így csökken az ebből fakadó veszteség is (Egy 35℃-os hagyományos napelemhez képest a félcellás panel hőmérséklete 2,5℃-kal alacsonyabb ugyanazon körülmények alapján. Ennek köszönhetően a panel áramtermelő képessége akár 4,64%-kal nagyobb lehet!)
  • Emellett amíg a hagyományos napelemek esetében a panelbe épített 3 db úgynevezett bypass dióda egyenként 2 sorba kötött cellasort véd, addig a félcellás napelemek esetében minden dióda egy-egy párhuzamosan kötött cellasort véd. Ez szintén megakadályozza a hot spotok kialakulásának lehetőségét.
Napelem panelek
Kérjen ingyenes ajánlatot!
Ajánlatkérés