Hogyan működnek a napelemek?

Már mindenki hallott a napelemekről, de igazán kevesen értik, hogy hogyan is működnek a napelemek. Ebben a cikkben érthetően járjuk körbe a témát minden fontosabb információt bemutatva.

Hogyan működnek a napelemek?

Amikor a fotonok a napelembe csapódnak, elektronokat szabadítanak ki az atomokból. Ha a cella pozitív és negatív oldalához vezetőket csatlakoztatunk, akkor elektromos áramkör jön létre. Amikor az elektronok átáramlanak egy ilyen áramkörön, áramot termelnek. Több cella alkot egy napelemet, és több panel (modul) összekapcsolható, hogy napelemes tömböt alkossanak. Minél több panelt tud telepíteni, annál több energia előállítására számíthat.

Miből készülnek a napelemek?

A fotovoltaikus (PV) napelemek sok napelemből állnak. A napelemek szilíciumból készülnek, mint a félvezetők. Egy pozitív és egy negatív rétegből épülnek fel, amelyek együtt elektromos mezőt hoznak létre, akárcsak egy akkumulátorban.

Ajánljuk a Mi a napelem? és a Napelem jelentése című cikket is.

Hogyan termelnek a napelemek elektromos áramot?

A PV napelemek egyenáramú (DC) villamos energiát termelnek. Az egyenáramú elektromosság esetében az elektronok egy irányban áramlanak egy áramkörben. Ez a példa egy villanykörtét tápláló akkumulátort mutat. Az elektronok az akkumulátor negatív oldaláról a lámpán keresztül haladnak a lámpán keresztül, majd visszatérnek az akkumulátor pozitív oldalára.

A váltakozó áram (AC) esetén az elektronok tologatják és húzzák egymást, és az irányuk időszakosan megfordul, hasonlóan az autó motorjának hengeréhez. A generátorok váltakozó áramú áramot termelnek, amikor egy dróttekercset egy mágnes mellett megpörgetnek. Számos különböző energiaforrás “forgathatja” ennek a generátornak a fogantyúját, például gáz- vagy dízelüzemanyag, vízenergia, nukleáris energia, szén, szél vagy napenergia.

A váltakozó áramot elsősorban azért választották az amerikai elektromos hálózatba, mert olcsóbb a nagy távolságokra történő továbbítása. A napelemek azonban egyenáramú villamos energiát termelnek. Hogyan juttatjuk be az egyenáramú villamos energiát a váltakozó áramú hálózatba? Invertert használunk.

Mit csinál egy napelemes inverter?

A napelemes inverter a napelemes rendszerből származó egyenáramot váltakozó áram előállítására használja fel. Az inverterek olyanok, mint a rendszer agya. Az egyenáram váltakozó áramúvá alakítása mellett földzárlat-védelmet és rendszerstatisztikát is biztosítanak, beleértve az AC és DC áramkörök feszültségét és áramát, az energiatermelést és a maximális teljesítménypont követést.

A központi inverterek a kezdetektől fogva uralják a napenergia-ipart. A mikro-inverterek bevezetése az egyik legnagyobb technológiai váltás a PV-iparban. A mikro-inverterek minden egyes napelemre optimalizálnak, nem pedig a teljes napelemes rendszerre, mint a központi inverterek.

Ez lehetővé teszi, hogy minden napelem a maximális teljesítményt nyújtsa. Központi inverter használata esetén egy napelempanel problémája (esetleg árnyékban van, vagy elkoszolódott) az egész napelemrendszer teljesítményét ronthatja. A mikro-inverterek, mint például a SunPower Equinox otthoni napelemes rendszerében találhatóak, ezt a problémát kiküszöbölik. Ha az egyik napelemnek problémája van, a napelemes tömb többi része továbbra is hatékonyan működik.

Hogyan működik egy napelemes rendszer?

Íme egy példa arra, hogyan működik egy otthoni napenergia-berendezés. Először is, a napfény a tetőn lévő napelemet éri. A panelek az energiát egyenárammá alakítják, amely egy inverterhez áramlik. Az inverter az áramot egyenáramból váltóárammá alakítja, amelyet aztán otthonának energiaellátására használhat. Ez gyönyörűen egyszerű és tiszta, és egyre hatékonyabb és megfizethetőbb.

Mi történik azonban, ha Ön nincs otthon, hogy minden napsütéses napon felhasználja a napelemek által termelt villamos energiát? És mi történik éjszaka, amikor a napelemes rendszer nem termel valós időben áramot? Ne aggódjon, a “net metering” nevű rendszer segítségével még mindig részesülhet a támogatásból.

Egy tipikus, hálózatra kapcsolt PV-rendszer a nappali csúcsidőben gyakran több energiát termel, mint amennyire egy ügyfélnek szüksége van, így a felesleges energiát visszatáplálják a hálózatba máshol történő felhasználásra. A nettó mérésre jogosult ügyfél kreditet kaphat a megtermelt többletenergiáért, és ezt a kreditet felhasználhatja arra, hogy éjszaka vagy felhős napokon a hálózatból vegyen le energiát. A nettó fogyasztásmérő a hálózatból kapott energiához képest rögzíti az elküldött energiát. Olvassa el a nettó mérésről és működéséről szóló cikkünket.

A napelemes rendszerhez hozzáadott tároló még tovább növeli ezeket az előnyöket. Egy napelemes tárolórendszerrel az ügyfelek saját energiájukat tárolhatják a helyszínen, tovább csökkentve ezzel a hálózati villamos energiától való függőségüket, és megőrizve a képességüket, hogy áramkimaradás esetén is képesek legyenek ellátni otthonukat. Ha a tárolórendszer szoftveres felügyeletet is tartalmaz, akkor a szoftver figyeli a napenergia-termelést, az otthoni energiafelhasználást és a közüzemi díjakat, hogy meghatározza, melyik energiaforrást használja a nap folyamán – így maximalizálva a napenergia felhasználását, lehetőséget biztosítva az ügyfélnek a csúcsidőszaki díjak csökkentésére, valamint arra, hogy energiát tároljon későbbi felhasználásra egy áramkimaradás esetén.