A napelemekről

Mi az a napelem és hogyan működik?

A napelem olyan szilárdtest eszköz, amely a fény elektromágneses sugárzását (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, vagyis elektromos áram jön létre.
Érdekesség, hogy azt az energiát, amely az összes Földön található és kitermelhető kőolajkészletekben rejlik a Nap alig 1,5 nap alatt sugározza a Földre. Az emberiség jelenlegi, évi energiafogyasztását a Nap egy órányi energiakibocsátása teljes egészében fedezné.
Alapanyag szerint többféle napelemet különböztetünk meg: Az ú.n. mono-kristályos szilícium (Si) napelemek ugyan drágábbak, de hatékonyak. Hatásfokuk 18...20%. A poli-kristályos napelemek könnyebben előállíthatóak, olcsóbbak, de hatásfokuk alacsonyabb.
A napelemekből kinyerhető teljesítmény nagymértékben függ a fény beesési szögétől (optimális esetben a Nap sugárzása merőleges a napelem felületére), a megvilágítás intenzitásától (tiszta, felhőmentes égbolt, kültéren elhelyezett napelem), és a napelemre csatolt terheléstől, amit a napelemes eszközök tervezőinek kell megfelelően méretezni.

Mire kell figyelni a napelemek használatakor?

A napelem akkor tud optimálisan működni, ha kültéren, tiszta égbolt mellett a Nap irányába fordítjuk úgy, hogy a Nap sugarai közel merőlegesen érkezzenek a napelem felületére. A napelemek használatakor tehát a következőkre kell figyelni:

1. A Nap sugarainak beesési szöge
A napelem akkor működik a legnagyobb hatásfokkal, ha a napsugárzás merőlegesen éri a felületét.

2. A napszak
A napelem optimális működéséhez a legmegfelelőbb az intenzív, erős napfény. Ezért napfelkete után és naplemente előtt - általában reggel 9:00 és délután 15:00...16:00 óra között - működik a leghatékonyabban.

3. Tiszta égbolt
A napelemek kültéren, tiszta égbolt mellett működnek a legnagyobb hatásfokkal. A felhős, borult ég, rontja a hatékonyságot. A napelemeket célszerű kültéren elhelyezni. Az ablak mögé tett napelemes töltő nagyon lassan fog csak feltöltődni.
←

Képesek-e a napelemes töltők használat közben is energiát biztosítani, vagy csak a készülék kikapcsolt állapotában használhatom azokat?

Igen, a napelemes töltőket a mobil eszköz (telefon, tablet, számítógép, stb.) használata közben is rá lehet azokra csatlakoztatni, ugyanúgy, mint a szokványos hálózati töltőket. Közben pedig a mobil készüléket lehet használni, ettől a napelemes töltő a háttérben tölteni fogja készülékünk akkumulátorát. Sőt, eközben a napelemes töltőt kitehetjük a napra, vagy rácsatlakoztathatjuk egy USB áramforrásra és a Nap sugaraival, vagy az USB-ről önmagát is tölteni fogja.

Hogyan működnek a hajókhoz, lakókocsikhoz, kempingezéshez ajánlott napelemes rendszerek?

A napelem egy olyan eszköz, amely a Nap sugárzását elektromos árammá alakítja át a fényelektromos jelenség segítségével. A hajókon, lakókocsikban és minden olyan helyen, ahol az elektromos hálózat nem áll rendelkezésre, kiválóan használhatók a napelemek világításhoz és a hajó, lakókocsi elektromos fogyasztóinak működtetéséhez (pl. mosdó vízpumpája, TV, számítógép, stb.). Sok más helyen is hasznosan alkalmazhatók ezek a kisebb napelemes rendszerek: pl. úszó-házak, nomád kempingezés, weekendházak, vadász- és menedékházak, építkezési területek, lakó-konténerek, stb. elektromos energiaellátását is tudják biztosítani. (Teljesítménytől függően korlátozottan, vagy akár teljes körűen. A kisebb rendszerek általában a világításhoz és egy-két kisebb energiaigényű fogyasztó (TV, számítógép) működéséhez, de kiépíthetők olyan nagy rendszerek is, amelyek akár egy teljes családi ház energia-ellátását biztosítják - beleértve a légkondicionáló, hűtőgép, mosógép, stb. működtetését.

E rendszerek mindegyike úgy működik, hogy napközben a napelem segítségével begyűjtjük az energiát és azt akkumulátorokban tároljuk. Az akkumulátor biztosítja, hogy egyenletesen, igény szerint rendelkezésünkre álljon az elektromos energia - akkor is, ha éppen nem süt a Nap, vagy este, sötétben. Ezek a napelemes rendszerek tehát tulajdonképpen nagyteljesítményű akkumulátor-töltők, amelyek a Nap energiájából állítják elő az akkumulátor töltéséhez szükséges elektromos energiát. Nem kell mást tenni, mint megfelelően csatlakoztatni őket a hajó, lakókocsi saját akkumulátorához, de külön akkumulátorok (akár több is) használhatók. (Az 5W-os és 10W-os napelemek közvetlenül hozzákapcsolhatók - megfelelően - 34Ah-nál, illetve 70Ah-nál nagyobb kapacitású akkumulátorokhoz. Ha ennél kisebb kapacitású akkumulátorhoz csatlakoztatja, akkor napelemes töltésvezérlőt kell használni, egyébként az akkumulátor túltöltődhet és károsodhat! Minden esetben napelemes töltésvezérlőt kell használni minden 10W-nál nagyobb teljesítményű napelem esetén, egyébként az akkumulátor túltöltődhet és károsodhat!)

Fontos, hogy az enerigafogyasztásnak megfelelően válasszuk ki a napelemes rendszer teljesítményét - megfelelően méretezzük - hogy biztosan pótolni tudják napról-napra azt az energia-mennyiséget, amit felhasználunk a világítás és más elektromos fogyasztók használatával.

Ezek a napelemes rendszerek lehetnek fixen telepített (a hajó, lakókocsi, hétvégi ház tetején megfelelően elhelyezett és rögzített - rendszerek, vagy hordozhatók, amelyeket kiválóan lehet használni kempingezésnél, csónaktúrákon, "nomád" hétvégeken. Ezek a napelemes rendszerek megbízhatóan és környezetbarát módon biztosítják, hogy tábori körülmények között se kelljen lemondani olyan - számunkra fontos - kényelmi dolgokról, mint például a világítás, a kapcsolat a világgal, ami mind-mind energiát igényel.

Milyen napelemet javasolnak a hajómra/lakókocsimra/lakóautómra, amelynek 100Ah-ás az akkumulátora?

Az optimális napelem-teljesítményt alapvetően nem az akkumulátor kapacitása határozza meg, hanem az energiaszükséglet. (Természetesen az akkumulátor kapacitása is fontos tényező, hiszen hiába termeli meg egy nagyteljesítményű napelem a sok energiát, ha azt nem képes az akkumulátor tárolni.) Ezért mindig először a hajó/lakókocsi/lakóautó általunk használt elektromos fogyasztóinak energiaigényét kell meghatározni és ehhez méretezni a napelemet és az akkumulátort.

Kiindulhatunk a tapasztalati tényekből is a napelemes rendszer kiválasztásakor: Általában egy ólom-, vagy ólomzselés akkumulátor a kapacitásának 2/3-át tudja leadni, ezután mondjuk azt, hogy lemerült. Ha tehát a gyakorlati tapasztalatunk az, hogy a 100Ah-ás akkumulátor 2 napig képes ellátni energiával a fogyasztókat és ezután merül le, akkor ez azt jelenti, hogy a napelemnek naponta az akkumulátor kapacitása 1/3-ának megfelelő energiát kell visszatáplálnia az akkuba. Egy 100Ah-ás akkumulátor esetén ez kb. 30...35 Ah naponta. Ezt nyári időszakban, napsütéses időben egy min. kb. 80...100Wp-os napelem tudja biztosítani. Ez azért van, mert veszteségekkel is számolnunk kell. Először a napelem elektromos energiáját alakítjuk át kémiai energiává, majd ebből a kémiai energiából állítunk elő elektromos energiát. Ezek együttes vesztesége a 30...40%-kot is elérheti.