2021 09 22

A napenergia hasznosítása a magastetőn

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 tudjuk ellátni. Ahhoz, hogy el tudjunk igazodni a napelemes rendszerek között, érdemes megismerni a legújabb tetősíkba integrált és az ún. mikroinverteres rendszerek legfontosabb tulajdonságait és előnyeit.

 

TM-2021-creaton-napelemrendszer-6 

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.

 

Napelemek a magastetőn: tetősík fölé szerelt és tetősíkba integrált rendszerek

A magastetőkön a fotovoltaikus cellákat tartalmazó napelem-modulokat 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.

 

1/6: A tetősík fölé szerelt napelemrendszer tartói: a szellőző cserép alatt kivezetett (balra) és az öntött alumíniumból készült cserépre szerelt (jobbra) napelemtartó1/6: A tetősík fölé szerelt napelemrendszer tartói: a szellőző cserép alatt kivezetett (balra) és az öntött 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.

 

2/6: Tetősíkba integrált napelemrendszerek: hosszanti modulok (balra) és tetőcserépre ragasztott modulok (jobbra)2/6: Tetősíkba integrált napelemrendszerek: hosszanti modulok (balra) és tetőcserépre ragasztott modulok (jobbra)

 

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 tetőcserép-modellel.

 

3/6: Alátétszerkezettel a tetősíkba integrált napelemrendszer3/6: Alátétszerkezettel a tetősíkba integrált napelemrendszer

 

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 napelemmodulok 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.

 

4/6: Árnyékhatás a string (balra) és a mikroinverteres (jobbra) rendszerekben4/6: Árnyékhatás a string (balra) és a mikroinverteres (jobbra) rendszerekben

 

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.

 

5/6: Elektromos feszültség a string (balra) és a mikroinverteres (jobbra) rendszerekben5/6: Elektromos feszültség a string (balra) és a mikroinverteres (jobbra) rendszerekben

 

Az inverter típusának és minőségének a 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.

...