Megújulók

A napkövető berendezések mellett

2012/9. lapszám | Szálkai Antal |  18 295 |

Figylem! Ez a cikk 12 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Kezdésnek leszögezhetjük: bármely szolár modullal követjük a nap járását, több, esetenként lényegesen több energiát nyerünk, mintha lerögzítenénk csak déli irányban. Azonban megéri-e a napkövetés? Mindenekelőtt vizsgáljuk meg, hogy megéri-e napkövető rendszereket energiatermelési céllal telepíteni, helyesebben: miért éri meg?

Ma Magyarországon háztartási méretű kiserőmű 50 kWp beépített teljesítményig engedélyezhető, naperőművekre ugyanaz 500 kWp-ig érvényes. Ennyi és nem több! Hiába van a beruházónak pénze és helye több modulra. Mivel támogatás nyerhető ezekhez a projektekhez akár 65-85% mértékben is, rövid meggondolás elég hozzá, hogy lássuk, a beruházónak nagyon nem mindegy, hogy a maximálisan engedélyezett rendszer napkövetővel felépítve 40%-kal többet termelhet egy fix rendszernél. Ugyanakkor egy megnyert 85%-os támogatottságú pályázat hiányzó 15%-ának összege önmagában véve – forgatós rendszer esetén, ismerve a leendő előnyöket – viszonylag könnyen megfizethető többletet jelent. 20 éves élettartamot alapul véve jelentősen több bevétel várható a napkövetős rendszer esetén, amely sokszorosan fedezi a 15% saját tőke stabil rendszerhez viszonyított többletét. Ha elméletileg eltekintünk a támogatástól, akkor is megéri a többletmunka: egy napkövetős rendszer – a nagy átlagot tekintve –, 20-35%-kal kerül többe a hasonló méretű fix rendszernél (az extrém eseteket figyelmen kívül hagyva).

A követős rendszer ugyanannyi idő alatt térül meg, mint a fixen telepített, hiszen 20-40%-kal több energiát termel. (Ez jelenleg Magyarországon 9-11 év, szaldó átvételi árat tekintve.) Megtérülése után azonban a követős rendszer működése idején (élettartam még 10-15 év) újfent 20-40%- kal több energiát fog termelni a fix rendszerhez képest, ugyancsak „ingyen”. (Itt nagyvonalúan eltekintve a karbantartási költségektől, ami nagyságrendileg nem befolyásolná az eredményt, de napkövetős rendszer esetében mégiscsak magasabb összeg.) A fix rendszer előnye a lényegesen egyszerűbb és gyorsabb telepítés, a kevesebb karbantartási igény, de összhasznát tekintve alulmarad a követős rendszerekhez képest.

A napelem

Gazdasági megfontolások alapján nem mindenfajta szolármodult érdemes forgatni. Nagyméretű, nehéz és alacsony hatásfokú modulok nem alkalmasak jó hatásfokú napkövető rendszerek kiépítésére. Ezek tipikusan az amorf technológiájú szolárpanelek, amelyekkel egyébként kiváló fix rendszerek építhetők. A poli- és monokristályos modulok közül inkább a valamivel kisebb méretű mono ajánlott: a napkövető behatárolt felületéről (pl. 60 m²) mono modullal 6-7%-kal több energia nyerhető, de valamivel többe is kerül a rendszer.

Egytengelyes vagy kéttengelyes?

A táblaszerűen összerakott napelemeket valamilyen forgató mechanikával kell a nap irányába tartani. A legegyszerűbb megoldás az egytengelyes napkövető, amely egy három lábon álló, forgó tengelyre szerelt napelem-rendszer. Közép-európai alkalmazásban a vízszinteshez 30 fokos dőlésű tengellyel, amely tavasz végétől ősz elejéig kiváló hatásfokkal dolgozik. Ezt a megoldást gyakran alkalmazzák szivattyúállomások napelemes áramellátóihoz: ugyanaz a szivattyú akár dupla mennyiségű vizet is felszív egy derült napon, mintha csak rögzített napelemekkel táplálnák. Az ilyen háromlábú forgatóknak a lapostetős épületeken is van létjogosultsága: mindössze egy tolómotoros irányba állító elemet tartalmaz, karbantartási igénye minimális, az elérhető nyereség éves szinten kb. 25-28%.

Kéttengelyes napkövetők

A kéttengelyes forgatókkal minden pillanatban lehetőség van arra, hogy a napelemeket a legerősebb fény irányába forgassuk. Fontos kiemelni, hogy ez különösen a nagy felhőjárású, esetenként havas, mérsékelt égövi időjárás esetén sokszor nem esik egybe a nap valódi irányával! A kéttengelyes forgató mozgatáshoz csigakerekes hajtóművet, illetve a műholdvételnél is ismert aktuátorokat (tolómotorok) alkalmaznak, egyenáramú, soros, 12-24 V-os motorokkal. A soros motorok nagy indítónyomatéka garantálja a könnyed mozgatást, forgórészük rövidre zárása pedig a pontos leállítást és befékezést. Néhány gyártó olcsóbb, egy- vagy háromfázisú 230 V-os motort alkalmaz, esetleg kódadóval kiegészítve: ezek pontatlanabb rendszerek, áramszünet esetén a forgatók vészmozgatása (vihar) alig lehetséges. Ugyanezt a feladatot egy 24 V-os egyenáramú motor esetén egy egyszerű akkumulátor ellátja. Kéttengelyes forgató alkalmazása esetén, a telepítési környezettől függően az elérhető nyereség 35-42%-os is lehet.

Vezérlőrendszerek

A vezérlőrendszer a napkövetők legfontosabb része, ugyanis egy strapabíró mozgató mechanikát viszonylag könnyen megtervez minden gyártó, de nem mindegy, hogyan állítja irányba. Kétfajta vezérlőrendszer terjedt el a gyakorlatban: az aszronómikus, azaz a nap pályáját előre kiszámított nyomvonalon követő, illetve a fényszenzoros eljárás, amely mindig a legfényesebb pontot keresi az égbolton. Joggal kérdezhetjük, hogy nem ott van a legfényesebb pont, ahol éppen a Nap van? Nem bizony! A legegyszerűbb példa, amikor a Nap elé megy egy felhő: a felhő széle fog ragyogni, az égbolt legfényesebb pontja akár 3-5 fokkal eltér a Nap tényleges pozíciójától. Miután számtalan ilyen eset van, a megoldás éves szinten akár 20%-ot is meghaladó többletenergiát jelenthet a tulajdonosnak, az asztronómikus vezérléssel szemben. (Közép és nyugat-európai mérés, a tipikus nem több mint 4-6 %.)

1. Egytengelyes napkövető A legegyszerűbb megoldás a három lábon álló forgó tengelyre szerelt napelemrendszer.

2. Kéttengelyes napkövető A kéttengelyes forgatókkal minden időpillanatban lehetőség van arra, hogy a napelemeket legerősebb fény irányába forgassuk.

Nyugodtan kijelenthetjük: egy napkövető rendszer energianyeresége, ezzel megtérülése legnagyobb mértékben a precíz vezérlésen, ezen belül a legnagyobb nyereséget biztosító vezérlésen múlik. Az asztronómikus vezérlés lényege a Nap pályájának előre kiszámíthatóságán alapul, mégpedig az adott szerelési ponthoz igazítva. Tény, hogy ez a mai mikroprocesszoros világunkban nem jelent problémát, sőt egyre olcsóbban és pontosabban állíthatók elő ilyen célprogramozott áramkörök.

A látszatra tetszetős megoldás azonban bonyolult gépészeti berendezéseket igényel: kódadós (enco-deres) motorvezérlőket, pozíció-visszajelző áramköröket, összességében egy bonyolultnak tekinthető pozicionáló rendszert. Ha központi számítógéppel vezérlik, annak kiesése az egész követőrendszer lebénulását eredményezheti. A fényszenzoros követési rendszernél ez mindösz-sze egy követő javítását, cseréjét jelenti, és a beállításához nem kell szakember. A vezérlőrendszer minden esetben el van látva „keletre visszaállító” programmal, melynek feladata a másnapi keleti irányú indítás, valamint az éjszakai vihar és a lopásbiztonságot adó „vízszintesbe állító” lehetőség kezelése. Összefoglalva: a mi szélességi fokunkon mérhető előnnyel, nagyobb biztonsággal rendelkezik a fényszenzoros napkövető vezérlés.

Telepítés, üzemeltetés

A legegyszerűbb, „háromlábú” napkövetőket elég akár a földön összeszelni, úgy is stabilak, ezekhez nem szükséges alapozás sem. Nem úgy, mint a hatalmas, 6x11 méteres panelrendszert forgató követők esetében, amelyekhez igen komoly, 3-6 köbméter betont tartalmazó ellensúlyos alapozás szükséges. A gyártók ezek kivitelezéséhez pontos terveket és statikai számításokat biztosítanak. Azonban a talaj helyszíni vizsgálata minden esetben szükséges. Természetesen „gödörbe helyezett” alapozás is lehetséges, ezt minden esetben hozzáértő statikus szakemberrel kell megterveztetni. Mivel a forgatók többféle oszlopmagassággal szállíthatók, az alapozásnak is igazodni kell a nagyobb terheléshez. Fontos eleme a telepítésnek a napkövetők egymáshoz viszonyított távolsága: kerülni kell, hogy egymást leárnyékolják, illetve minimalizálni kell ezt az időszakot. Azonban nem kell feltétlenül a téli időszakra érvényes, túlzóan nagy bázistávolságokat betartani. Ha tudjuk, hogy minimális a decemberi energianyereség, telepítsünk többet inkább nyári időszakra optimalizálva. Ezen tervezési meggondolások mindig az adott projekttől függenek, és alapos mérlegelést igényelnek, amelyben nagy segítségünkre lehetnek a gyártói tapasztalatok.

Villám- és túlfeszültség-védelem

A napkövetőkkel üzemelő szolárparkokban nem célszerű a szokásos, magas oszlopokra helyezett villámhárító használata: ha megnézzük a világ számos pontján telepített rendszereket, ilyennel nem találkozunk. Az ok egyszerű: egy-egy ilyen oszlop napkövetőbe „lógó” árnyéka jelentősen csökkenti, estenként akár 50-70%-kal is a panelek energiatermelését. A megfelelő megoldást már Magyarországon is engedélyezi a szabvány: maga a napkövető fémfelülete adja a felfogó rendszert, ezt kell földelő hálózatba kötni: így a villám energiája nagyobb károkozás nélkül levezethető. A másodlagos „induktív” villámcsapás okozta károkat, melyek az átalakító elektromos rendszert károsíthatják, az inverterbe, annak környezetébe helyezett, megfelelően méretezett túlfeszültség-levezetőkkel lehet kiküszöbölni.

NapelemNapenergia

---