Olyan energiaforrás amelyet a természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll vagy újratermelődik.
Energiaforrások felosztása
- Nem kimeríthető energiaforrások
- mennyisége korlátlan (pl. vízenergia, napenergia, geotermikus energia)
- mennyisége korlátozott (pl. biomassza) - Kimeríthető energiaforrások:
ide soroljuk a fosszilis (kőolaj, földgáz, szén)
Napenergia
A nap energiája hő és fény formájában éri el a földet. A napból érkező energia hasznosításának két alapvető módja létezik, a passzív és az aktív energiatermelés. A nap hőenergiáját nálunk jellemzően napkollektorral lehet hasznosítani, a napfény energiáját pedig napelemek alakítják elektromos árammá. A napelem vagy fotovoltaikus villamos elem, olyan szilárd test, amely az elektromágneses sugárzást (foton befogadás) közvetlenül villamos energiára alakítja.
A napállandó:
hivatalos értéke 1366 W/m² azaz minden négyzetméterről megfelelő eszközzel, ideális esetben 1366 W teljesítményt lehet kinyerni. A földfelszint elérő sugárzás teljesítményét sok tényező befolyásolja (időjárás, nap-föld viszonya, beesési szög, tájolás). A napelemek kimenetén egyenfeszültségű villamos energiát nyerünk ki. A panel méretek viszonylag nagynak mondhatóak, fél négyzetmétertől 2-2 és fél négyzetméterig terjednek, félvezető anyagúak, fényre érzékeny energiaátalakító eszköz, amelyben a fény hatására a töltéshordozók szétválnak.
Polikristályos napelemek: kevésbé hatékony, hatásfoka kb. 15%, korábban jelentős mértékben elterjedt volt, mint szigetüzemű, mint hálózatra visszatápláló rendszereknél.
Amorf-szilícium napelem: olcsó régi technológia, hatásfoka 5-8 %.
Monokristályos napelem: a legkorszerűbb napelemek, hatásfoka 23-24%, manapság a legelterjedtebb típus, szigetüzemű és hálózatra visszatápláló rendszer esetén is.
Gallium-arzenid napelem: jelen pillanatban a legjobb minőségű, de egyben a legdrágább napelem, hatásfoka 44%, ezt úgy éri el, hogy több réteg félvezetőt helyeznek egymásra. Jellemzően az űrtechnológiában használják, többek között műholdak energiaellátására.
Rögzítési módok:
- tetősíkra szerelés (figyelembe kell venni a tető anyagát)
- tetősíkra szerelés (a héjazat síkjába szerelve)
- lapostetőre szerelés (állványrendszeren)
- földi állványra szerelés
- fix
- napkövetős - járműre szerelt
- épületbe integrálás (pl erkély napelem)
Szerelési szög (beesési szög):
- nyári energiahozam beesési szöge vízszinteshez képest 35-37°
- téli energiahozam beesési szöge 58-60°
Magyarországon az éves optimum megteremtéséhez 43-47° szükségeltetik.
Szerelési szempontok: biztos rögzítés, viharállóság, optimális pozíciók tartása, az árnyékhatások és koszolódás minimalizálása, vízzárás.
Szigetüzemű Off Grid rendszerek
Szigetüzemben a napelemrendszer nincs kapcsolatban a kisfeszültségű hálózattal, az így megtermelt energiát akkumulátorokban tároljuk és helyben használjuk fel. Tipikus felhasználási helyek: hétvégi házak, lakóautók, hajók és minden egyéb olyan hely ahol nincs hálózat kiépítve. A napelemek által megtermelt egyenfeszültséget egy töltésvezérlőn keresztül szolár akkumulátorokba juttatjuk, a vezérlő feladata a túltöltés és túlmerítés megakadályozása. A tárolt energiát egy inverter segítségével alakítjuk át váltakozó feszültségre.
On Grid rendszerek (hálózatra csatolt napelem rendszer)
A háztartási méretű kis erőmű (HMKE), olyan kis feszültségű hálózatra csatlakozó kiserőmű, amelynek csatlakozási teljesítménye egy csatlakozási ponton nem haladhatja meg az 50 kVA -t. On Grid rendszer működési elve a napelemek által megtermelt villamos energiát egy speciális inverter segítségével 230 V váltakozó feszültségre alakítja át, az inverter lakáselosztó kapcsára csatlakozik, így a megtermelt energiát a hálózaton belül elhasználhatjuk, a visszatápláló rendszer a kisfeszültségű hálózattal párhuzamosan működik, a megtermelt többlet energiát vagy adott esetben vételezett energiát egy úgynevezett oda-visszamérős villanyóra regisztrálja.
HMKE védelmek
A szolgáltató hálózat megszünése esetén az inverter automatikussan lekapcsol, a visszatáplálás utómatikusan megszűnik. A hálózati feszültség visszatérése után invertertől függően 10-15 perc biztonsági késleltetést követően a visszatáplálás automatikusan újraindul.
A HMKE (Háztartási Méretű Kis Erőmű) az alábbi védelmekből kell hogy áljon:
- rövidzár elleni védelem
- túlterhelés elleni védelem
- feszültség növekedése elleni védelem (254V fölött)
- feszültség csökkenése elleni védelem
- frekvencia növekedése elleni védelem
- frekvencia csökkenése elleni védelem
- sziget üzem elleni védelem
- földzárlat elleni védelem
- testzárlat elleni védelem
- AC és DC oldali túlfeszültség elleni védelem