Villanyszerelők Lapja

MegújulókNapenergia

Mikor térül meg a napelemes rendszerünk?

2016. november 5. | Boros Viktor |  6290 | szóljon hozzá!

Mikor térül meg a napelemes rendszerünk?

Annak ellenére, hogy 2016-ban százszámra engedélyeztettek napelemes erőműveket Magyarországon, kevesen vannak tisztában azzal, hogy milyen hozamot várhatnak el valójában a befektetett pénzükért. Hiába használjuk a legkifinomultabb matematikai képleteket a hozam modellezésére, és támaszkodunk az elmúlt 100 év meteorológiai adataira, számos olyan tényező van még, ami nagyban befolyásolhatja a jövőbeli profitunkat, amelyekkel még a banki kockázatelemzők vagy a befektető társaságok pénzügyi döntéshozói sincsenek tisztában.

Mivel hazánkban a napelemes piac még alig 3-4 éves múltra tekint vissza – az elmúlt pár évben érte el Magyarországon a napelemes rendszerek összes beépített kapacitása azt a kritikus határt, amiből már statisztikai következtetéseket lehetne levonni –, így nincs elegendő adatunk arra vonatkozólag, hogy mely napelem vagy inverter típusok és mely műszaki konfigurációk kínálják a legmegbízhatóbb megoldást a tervezett naperőművünk számára.

Mivel a KÁT (Kötelező Átvételi Tarifa) adott, így a profitmaximalizálás legjobb módját abban látják a befektetők, ha a napelemes rendszert a lehető legolcsóbban építtetik meg. Természetesen senki nem akar 10-20%-kal többet fizetni azért, amit olcsóbban is megkaphat, de nem minden műszaki megoldás azonos, és hiába alkudjuk le az egyes komponensek árát, ha nincs meg mögötte a kellő műszaki ismeretünk, hogy rendszerben és ne csak napelemben, inverterben vagy éppen trafóban tudjunk gondolkodni. Számtalan esetben találkozok olyan befektetőkkel, akik saját maguk választják ki a legolcsóbb alkatrészeket és „majd mi összeszereltetjük az építőiparos havercéggel” alapon kívánnak erőművet építeni. Gondoljunk csak bele, hogy megvesszük a legszebb autó karosszériát, a legjobb motort és beleültetjük a szerintünk legjobb sofőrt. Valóban ez lesz a leggyorsabb autó? Mi van, ha mégsem? Ki lesz a hibás? A karosszériagyártó, a motorgyártó vagy a sofőr?

Nem akarom megbántani a magyar villamosmérnököket, mert sokkal nagyobb tudással rendelkeznek a villamosságról, mint én magam, de nagyon sok mérnök a tankönyvet és a gyári tervezőszoftvereket követi, amikor naperőművet tervez. A tankönyvek sok esetben elavultak, míg a gyári méretező szoftverek úgy lettek megalkotva, hogy a napelemek lélektanáról mit sem sejtő egyszeri ember se tudjon olyan konfigurációt összeállítani, amivel a termékben kárt tudna okozni.

A profit nem úgy keletkezik, hogy a beruházási költségeket a legalacsonyabban tartjuk, hanem úgy, hogy a napelemes rendszerünket a lehető legoptimálisabb tartományban működtetjük. Ha példakép vesszük az invertereket, akkor azoknak meg van adva a Design range (tervezett működési tartomány), a Tolerance range (a működési tolerancia tartomány) és a Restricted range (a működési tartományon túli érték) értékei. A Design range, amivel a gyári méretező szoftverek számolnak, a Restricted range pedig az, ahova csak megfelelő szakismerettel és termékismerettel kalandozzunk el, ha kellően ismerjük a napelemek fizikáját. Az extra profit vagy megtakarítás ott keletkezik, ha a napelemes rendszerünket a lehető legoptimálisabban konfiguráljuk, ha kihasználjuk a toleranciatartomány adta lehetőségeket.

Tegyük fel, hogy ismerjük részleteiben a napelemek működését, a telepítési hely sajátosságait (földi vagy tetőtelepítés, dőlésszög, széljárás, terület mikroklímája stb.) és ezek figyelembevételével – gondos számításokkal alátámasztva – az inverterünkre 10-15 vagy akár 20%-kal több napelemet csatlakoztatunk, mint a gyártó által megadott névleges teljesítmény (ez nem azt jelenti, hogy automatikusan 20%-kal több napelemet szabad egy inverterre csatlakoztatni!). Amennyiben 15%-kal több napelem van egy inverterre csatlakoztatva, az inverterünk fajlagos költsége Wp-re vetítve 15%-kal alacsonyabb lesz.

Jobb a napelemes rendszerek tervezését és kivitelezését kellő referenciákkal rendelkező szakcégekre bízni, mint magunknak nekilátni „levadászni” minden komponensből a legolcsóbbat. Hiába választjuk a leghosszabb garanciát kínáló komponens-beszállítókat, hogyha nincs egy tapasztalt fővállalkozó, aki egyetemleges felelősséget vállal a teljes napelemes rendszer működésére. Ha nincs kellő áttekintéssel megtervezve a naperőművünk és nincsenek meg mögötte a fővállalkozó által vállalt garanciák, akkor a napelemgyártó vagy az inverter gyártója habozás nélkül ki fog hátrálni a garanciális kötelezettségei alól, mondván, hogy a terméke nem a tervezett működési körülmények között lett használva és elindul a komponensgyártók között az egymásra mutogatás.

Ellenben Magyarországgal a Nyugat-európai országokban, ahol már kellő adat halmozódott fel az évek során a napelemes rendszerek működésével kapcsolatban, a bankok a finanszírozást nem a projektgazdák profitszámításaira alapozva adják, hanem külsős szakcégek által készített „bankability study”-t követelnek meg. Az újabban alkalmazott bankability study módszertan már nem csak az egyes beépítendő komponensek minőségét értékeli külön-külön, hanem rendszerszinten vizsgálja a komponensek együttes működését, illetve napelemes rendszer kialakításából adódó kockázatokat.

Mennyi idő alatt térül meg egy napelemes rendszer Magyarországon?

A napelemes rendszerünk megtérülése nagyban függ annak méretétől és az energia elszámolás módjától. Egy családi házas napelemrendszer fajlagos bekerülési költsége 340-400 ezer forint+ÁFA között mozog ma Magyarországon. Ezen tipikusan 3-5 kWp teljesítményű napelemes rendszerek esetében az áramszolgáltatók nettó elszámolást alkalmaznak, vagyis a napelemes rendszer által éves szinten megtermelt energia és az épület által éves szinten elfogyasztott energia különbözetét kell a fogyasztónak megfizetnie. Jelenleg az egyetemes szolgáltatói ára a villamos energiának bruttó 37,76 Ft. Ideális tájolás esetében 1 kWp-es napelemes rendszer hazánkban 1150-1200 kWh energiát tud megtermelni éves szinten, azaz ha nem számolunk banki költségekkel, akkor ideális esetben 9,5-10 év a pénzügyi megtérülése.

Amennyiben megszűnne a villamos energia lakossági árazásának mesterséges befagyasztása és követnénk a Nyugat-európai tendenciákat (éves átlagos 5%-os energiaár növekedés), akkor a napelemes rendszerünk megtérülése 7-8 évre csökkenne. Minden esetben vegyük figyelembe, hogy a napelemek tervezett élettartama 25-30 év, és aki napelemek telepítésére szánja el magát az hosszú távon gondolkodjon. Ne csak a pénzügyi megtérülést tartsuk szem előtt, hanem a napelemek a környezetünkre gyakorolt pozitív hatását is mérlegeljük (üvegházhatású gázok csökkentése). Természetesen a napelemek előállításának is van ökológia lábnyoma, energiát használunk fel a gyártási folyamatok során, de egy napelem kb 3 év alatt megtermel annyi energiát amennyi az előállításához szükséges, vagyis a hasznos élettartama alatt 900%-os pozitív energiamérleget tud felmutatni.

A kisebb, kereskedelmi méretű napelemes rendszerek esetében (15-50 kWp) a fajlagos költségek már kedvezőbbek (290-330 ezer forint+ÁFA/kWp) és az energia egyetemes szolgáltatói ára is magasabb (bruttó 47,54 Ft/kWh), így ha megint csak nem számolunk a banki finanszírozás költségeivel, akkor a megtérülési idő már sokkal kedvezőbb, és mindössze 7 évet kell várnunk amíg a napelemes rendszerünk pénzügyileg megtérül.

Az 50-500 kW AC teljesítmény közötti, kereskedelmi méretű napelemes rendszerek esetében választhatunk két elszámolási módszer között: a) az energiát helyben elhasználjuk, és nem táplálunk vissza a közcélú villamos hálózatba, vagy b) az energiát értékesítjük az országos energia hálózatba a jelenleg érvényben lévő Kötelező Átvételi Tarifán (KÁT), amely jelenleg 31,77 forint/kWh. Itt a megtérülés számítás már bonyolultabb, függ az elszámolás módjától és attól, hogy a napelemes rendszer méretét az épületünk átlagos vagy csúcsidőbeli fogyasztására méretezzük. A megtérülési idő ilyen rendszerek esetében 9-12 év között mozog.

A napjainkra legmeghatározóbb erőműméret az 500 kW AC teljesítményű naperőmű lett, és a KÁT rendszer 2016. december 31-i megszűnése előtt a befektetők százszámra indították el ilyen erőművek engedélyeztetését, félve attól, hogy a 2017-ben a KÁT helyébe lépő METÁR rendszer kedvezőtlenebb feltételek mellett fogja a megtermelt zöldenergiát átvenni. Amennyiben kellő körültekintéssel került egy ilyen erőmű megtervezésre, a kulcsrakész kivitelezés költsége 280-300 ezer forint+ÁFA/kWp között mozog, beleértve a kerítéstől, a biztonsági rendszeren át, a transzformátorállomás és KÖF csatlakozási pont kiépítésének költségeit is. Ha csak a napelemek teljesítményvesztését és az általános kamatszintet vesszük alapul, akkor egy 500 kW-os naperőmű megtérülése kb. 8 év.

A meghibásodások jellege és azok hatásai

Amivel sokan nem számolnak – és itt térjünk vissza a kezdő gondolatmenethez –, az a nem kellő odafigyeléssel kiválasztott komponensek, vagy nem megfelelő tervezéssel összeállított erőmű termeléskieséséből adódó veszteségek. Mivel a zöldenergiát eleve egy viszonylag nyomott áron vásárolják fel, így viszonylag rövid idejű termeléskiesések is jelentős veszteségeket tudnak okozni, illetve akár évekkel is kitolhatják a tervezett megtérülést. Miután Magyarországon még nem állnak rendelkezésre statisztikák az eddig megépült naperőművek működésével kapcsolatban, így szeretnék az Európai Unió megbízásából készített tanulmány következtetéseire alapozva néhány tanácsot adni az erőműveket fejlesztő szakembereknek.

A tanulmány 450 MW-nyi naperőmű 3-4 évnyi működési adatait dolgozta fel, összesen 772 db naperőmű vett részt a felmérésben, amelyek földrajzilag 4 kontinensen helyezkednek el.

A tanulmány írói egy FMEA (failure modes and effect analysis), vagyis meghibásodás jellege és azok hatásai analízis végeztek el, ahol súlyozták az előfordult hibákat azok súlyossága, az elfordulásuk gyakorisága és a hibák kimutathatósága alapján. A céljuk az volt, hogy a jövőben megvalósításra kerülő erőművek esetében számszerűsíthetők és tervezhetők legyenek a naperőművek működési és karbantartási költségei (O&M – Operation and Maintenance).

Egyrészt vizsgálták azt, hogy egyes komponensek esetében milyen jellegű hibák, milyen valószínűséggel fordulnak elő, másrészt vizsgálták azt, hogy ezen hibák elhárítása milyen költséggel jár. A költségek közé tartoznak a meg nem termelt energiából adódó bevételkiesések, illetve a hiba kijavításához kapcsolódó hibakeresés, személyi jellegű kiadások, szállítási és munkadíjak. Hiába cseréli garanciában a gyártó a napelemünket vagy az inverterünket, az azok cseréjéhez kapcsolódó szállítási és szerelési költségek a naperőmű üzemeltetőjét terhelik (amennyiben a generálkivitelező arra külön garanciát nem vállal). Ezért is célszerűbb az erőművünk kivitelezését egy megfelelő biztosításokkal rendelkező generálkivitelezőre bízni (EPC – Engineering, Procurement and Construction), és nem külön-külön megvásárolni az egyes komponenseket, majd az ismerős villanyszerelővel összebarkácsoltatni az erőművet.

Az említett 772 db naperőmű esetében 2 millió darab napelem és 12 000 darab inverter működésével kapcsolatos adatot vizsgáltak meg. A napelemek esetében a leggyakoribb meghibásodások az elszennyeződés, az árnyék, az EVA fólia elszíneződése, az üvegtörés és a PID effektus (Potential Induced Degradation) voltak, míg az inverterek esetében a hűtőventilátorok meghibásodásából eredő túlmelegedések, a földeléssel összefüggő hibák, a firmware-ből eredő hibák vagy a megégett kábelek és csatlakozók és inverter elszennyeződése voltak a legjellemzőbb meghibásodások. Az egyes hibák előfordulásának gyakoriságát az 1-2. táblázat részletezi.

Napelem meghibásodások leggyakoribb okai

Meghibásodások aránya

Elszennyeződés

23,4%

Beárnyékolódás

16,8%

EVA fólia elszíneződés

11,6%

Üvegtörés

6,5%

PID effektus okozta teljesítményvesztés

5%

1. táblázat: Leggyakoribb meghibásodási formák napelemek esetében.

Inverter meghibásodások leggyakoribb okai

Meghibásodások aránya

Hűtőventillátor meghibásodás és túlmelegedés

21,8%

Földelési hibából eredő meghibásodások

4,9%

Inverter Firmware hibák (MPPT)

3,8%

Elszennyeződött légszűrők

3,3%

Megégett kábelek és csatlakozók

2,2%

Inverter elszennyeződése

1,5%

2. táblázat: Leggyakoribb meghibásodási formák inverterek esetében.

A legmegdöbbentőbb adat a tanulmányban, hogy a fentebb említett hibákból eredő bevételkiesés és a javítással összefüggő költségek 60 Euro/kWp/évre rúgnak, ami az erőmű teljes bekerülési költségének 6%-ának felel meg évente. Ilyen mértékű pluszköltség az erőmű megtérülését 8-ról 13 évre tolja ki. Ezért is emeli ki a tanulmány a megelőző karbantartások és a távfelügyelet fontosságát, mert ezzel jelentős összegeket lehet spórolni hosszú távon.

A megelőző jellegű karbantartások akár milliós nagyságrendű megtakarítást eredményezhetnek a naperőművek esetében.

A javaslatok között szerepel többek között a megfelelő távfelügyeleti rendszer kiépítése (és az adatok rendszeres monitorozása), illetve az automatikus hibaüzenet küldés feltételeinek a megteremtése. Ilyen méretű erőművek esetében, miután akár 6-8-10 sztring is csatlakozik egy-egy inverterhez, a sztringenkénti monitoring funkció sem egy felesleges pénzkidobás: sokat segít a hiba felderítésében ha tudjuk, hogy mely sztringek teljesítményével van baj.

Vegyünk egy 25-30 kW teljesítményű invertert, amelyikre 100-130 db napelem van csatlakoztatva. Ha nincs sztring-szintű monitoring az inverterben, akkor pl. egy PID effektusból eredő teljesítményvesztést, ami csupán 1-2 sztringet érint, szinte lehetetlen időben felfedezni. Amikor a teljesítményvesztés eléri a kritikus szintet és az inverter összteljesítményét is jelentősen befolyásolja, addigra olyan szintű lehet a PID okozta károsodás a napelemeknél, hogy csak jelentős költségek árán javítható, a napelemek teljes cseréjével (sok esetben a napelemgyártók garanciája nem terjed ki a PID hibákra).

Egyszóval a „láttam már napelemet = értek hozzá” nem feltétlenül a legkifizetődőbb hozzáállás. Bízzuk a naperőművek tervezését és kivitelezését kellő tapasztalattal és referenciákkal rendelkező szakemberekre.

NapenergiaZöld energia



A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.