Napelem típusok – régi és új technológiák egy helyen

A napelem paneleket számos szempont alapján csoportosíthatjuk: hatásfok, szórt fénnyel szemben tanúsított érzékenység, méret, technológia, gyártási költség vagy éppen egyéb előnyös tulajdonságaik, például anyagtípus, hajlékonyság alapján. Összeszedtük egy helyen, amit az egyes napelem táblákról és a rendszer egészéről tudni érdemes. Ha napelem rendszer telepítésén gondolkodsz vagy egyszerűen csak érdekel a téma, vágj bele!

A legelterjedtebbek a kristályos napelemek

Ez a legrégebb óta elérhető technológia, melynek alapját (és nevét is) a benne található szilíciumkristályok adják. Kétféle kivitelezésben kapható:

Monokristályos napelem

Többnyire fekete színű, nyolcszögletű cellákból álló panelek készülnek ezzel az eljárással.  Ez a legrégebb óta jelenlévő típus, melyben a panel egyetlen nagy kiterjedésű szilícium tömbből épül fel. Hatásfoka meglehetősen magas, 15-17%, amely ebből a szempontból mindenképp a népszerűségi lista élére repíti a monokristályos napelemet. Emellett természetesen akadnak hátrányai is. A szórt fényt más típusokhoz képest kevésbé jól hasznosítja, így inkább az évi 2000 feletti napsütéses órával büszkélkedő területekre ajánljuk. Ugyanezen ok miatt fontos, hogy ez a monokristályos napelem mindenképp az ideálisnak tekintett 30-40 fokos dőlésszögben, déli vagy attól csak kis mértékben eltérő tájolás mellett kerüljön telepítésre, mert ily módon a napsugarak a legoptimálisabbnak tekintett kilencven fokos szögben érik a panelt.

Általában 25 év garanciát vállalnak rá a gyártók, de valós élettartama akár 30-40 év is lehet. További hátránya, hogy a gyártás során alkalmazott technológia magas költségvonzattal jár, így viszonylag drágának számít a piacon. Mellette szól, hogy ideális körülmények között igen nagy teljesítmény leadására képes, azaz a magas beruházási költségek ettől még gyorsabban megtérülhetnek, mint egy olcsóbb panelekből összeállított fotovoltaikus rendszer esetén. A napelemes rendszer általában véve is igen komplex, működésének gazdaságossága ezért számos tényező függvénye. Nem érdemes tisztán árérzékeny döntést hozni. A rendszer mélyebb összefüggéseit tekintve egy olcsóbb és egy drágább típus egyaránt előnyös lehet.

Polikristályos napelem

A polikristályos napelem ránézésre is könnyen beazonosítható. Jellegzetes kékes-lila színű panelről van szó, amely már nem egy, hanem több kristályból áll. A kristályokat ez esetben több tömbben növesztik, majd vékony szeletekre vágják fel. Előállításuk olcsóbb, így áruk is jóval kedvezőbb.

Hatásfokuk minimálisan marad csak el a monokristályos panelekétől, körülbelül 14-16%-ra tehető. A tájolást és dőlésszöget illetően kevésbé behatárolt a felhasználási köre, ugyanakkor a hőterhelést csak kisebb mértékben tolerálja, ami a gyakorlatban annyit tesz, hogy direkt napsütésben kisebb teljesítményre képesek, a szórt fény az ő világuk. Hazánkban csakúgy, mint számos más országban ez a típus a legelterjedtebb háztartási méretben, amely részben kedvező árának is köszönhető.

Vékonyrétegű, amorf napelemek

Az elmúlt néhány évben egyre gyakoribb a vékonyrétegű, azaz az amorf napelemek alkalmazása. Az alapanyag itt is a szilícium, de azt az adott felületre gőzölve, csupán egy vékony rétegben hordják fel.  Figyelemre méltó tulajdonság, hogy ennek a speciális eljárásmódnak köszönhetően akár hajlékony kivitelben is elérhető.

További előnye, hogy jól tűri a direkt napfényt, emiatt akár a forróbb éghajlatú térségekben is bevethető. Ára kedvezőbb, mint a hagyományos kristályos napelemeké, ám sajnos kevésbé időtálló, és a hatásfoka is alacsonyabb. Utóbbi miatt jóval több kell belőle a kívánt teljesítmény eléréséhez, így kimondottan helyigényesnek számít, amely tetőre telepítéskor lényeges szempont lehet.

A legújabb technológiák:

1.      Hibrid napelem

Ez esetben a napelem rendszer egyszerre termel elektromos áramot és hőt is, azaz egyesíti magában a napelem és a napkollektor előnyös tulajdonságait. Az elképzelés egyébként igen figyelemre méltó: a napelem mögött elhelyezett csőrendszerben keringő folyadék előbb a villamos energiát termelő napelem táblák hűtésére szolgál. Később, már felmelegedve pedig hőt termel, amelyet víz melegítésére, fűtésre, hűtésre egyaránt használhatunk.

Szintén a javára írandó, hogy jelentősebb teljesítménycsökkenés nélkül vészeli át a forró nyári napokat. Sajnos az összetettsége egyben a hátránya is. Hibrid rendszerek esetén sokkal nagyobb az esély a meghibásodásra, és jelenlegi formájában igen magas az előállítási költsége, ezzel összefüggésben pedig a beszerzési ára is.

2.      Az organikus polimer napelemeké a jövő?

A technológia még fejlesztés alatt áll, tehát egyelőre sajnos nem dönthetsz a kipróbálása mellett, ugyanakkor vitathatatlan előnyei miatt folyamatosan zajlik a tökéletesítése, így hamarosan talán meg is jelenhet a piacon. Részben ezért foglalkozunk vele, részben pedig azért is, mert minden tekintetben újat mutat a napenergia felhasználásában.

Míg az eddig taglalt napelemek mindegyike szilíciumkristály alapú, addig az organikus napelemek új oldalról közelítenek a napelem gyártáshoz, ezáltal pedig a jelenleginél jóval környezetkímélőbb és olcsóbb napelem előállítást tennének lehetővé. A szilíciummentes technológia soha nem látott tulajdonságokkal ruházza fel a napelemek potenciális új generációját.  Lássuk, kik a tagjai:

Organikus polimer napelemek

A polimer napelemek esetén mesterségesen előállított molekulaláncokkal borítják a napelem felszínét, amelyek félvezető tulajdonságuk révén válnak alkalmassá elektromos áram előállítására.

Festett cellás napelemek

Ez az úgynevezett DSC-technológia, vagyis a fényérzékeny festett cellás napelem a természetes fotoszintézist igyekszik utánozni. Itt azonban a legtöbb esetben vöröses festékréteg nyeli el a fotonokat a természetben előforduló zöld klorofil helyett.

Energiatermelő ablak

Az egyelőre kevésbé ismert technológiával előállított felületek a tervek szerint nemcsak a napfényt, de a mesterséges fényt is képesek lesznek elektromos árammá alakítani. A részletek egyelőre homályosak, kevés publikáció lelhető fel a témában, de egyik felhasználási módja egyes feltételezések szerint az ezzel a speciális eljárással felületkezelt ablaküveg lehet. Ez esetben hidrogénből és szénből gyártott rendkívül vékony folyadékréteget visznek fel az üvegre, melynek révén az képessé válik elektromos áram előállítására.

Az organikus napelemek előnyei

• Az ideális dőlésszög kialakítása kevésbé lényeges.
• Déli tájolástól való eltérés esetén is működőképes.
• Számos anyagtípusra felvihető.
• Egyenetlen felületeken is alkalmazható.
• Színezhető, mintázható.
• A gyártási folyamat kellő kidolgozottsági fokán az előállítás költségei kifejezetten kedvezőek lehetnek.
• Széles skálán mozog az alkalmazhatósága, akár igen nagy felületeken is bevethető.

Az organikus napelem hátrányai

• Rövidebb élettartam (becslések szerint körülbelül 7-8 év).
• Alacsonyabb hatásfok (kb. 6-7%).
• Kiforratlan, félkész technológia.
• Nagyüzemi gyártása még megoldatlan.
• Egyelőre még túl magasak az előállítási költségek.

Napelem típusok: a megtermelt áram tárolása szerint

A napelem rendszereket nem csupán az alapján csoportosíthatjuk, hogy milyen táblákból állnak. Arra is több lehetőség nyílik, hogy az általunk megtermelt elektromos áramot elraktározzuk. A lakossági szegmensben ez leginkább kétféleképp valósul meg:

1.      Hálózatra csatlakoztatott rendszer

Ebben az esetben a megtermelt energiamennyiséget visszatápláljuk az áramszolgáltató hálózatába. Így lényegében egy kétirányú „áramforgalmazás” jön létre, ahol egyszerre fogyasztunk, azaz áramot veszünk és termelünk, azaz áramot táplálunk a már meglévő hálózatba.

2.      Sziget üzemű rendszer

Távoli tanyákon vagy olyan esetekben, amikor a beruházó valamilyen oknál fogva tényleg teljes mértékben függetlenedne az áramszolgáltatótól, akkumulátorokat is telepíthet a napelemes rendszer mellé, így biztosítva a tárolást és a zavartalan működéshez szükséges folyamatos energiaellátást. Bár a beruházás költségeit nagyban megnöveli, ez a módszer valóban autonóm rendszert épít ki. Amellett, hogy nem szükséges szerződéses viszonyban állni a helyi áramszolgáltatóval, a manapság sajnos egyre gyakoribb viharokkal szembeni kitettséget is csökkenti. Segítségével nincsenek váratlan üzemzavarok, áramkimaradások, áramellátásunk folyamatos.