Napelem hatásfok érthetően

A hatásfok azt jelenti, hogy a készülék a napsütést milyen hatékonysággal alakítja át elektromos energiává. Ezt befolyásolják az éghajlati tényezők, a földrajzi fekvés és az aktuális évszak, vagyis a napsütéses órák száma. Tehát adott felületen a napelem hány Watt energiát képes termelni.

A napelem hatásfoka nem egyenlő a teljesítményével, ezért fontos ismerni és a megfelelő helyen kezelni. Például télen a teljesítménye természetesen lecsökken, de ezt nem szabad összekeverni a hatásfokkal — a hatásfok továbbra sem csökken jelentősen, csak az energiatermelés mennyisége lesz kevesebb.

A monokristályos – különösen a félcellás technológiával készült – napelemek egyetlen szilícium tömbből készülnek, így némileg drágábbak, de cserébe a legmagasabb hatásfokkal működnek. Ezek a panelek jellemzően 18% fölötti, akár 20–22%-os hatásfokkal is bírnak, tehát ugyanakkora felületen jelentősen több energiát tudnak termelni, mint más típusok.

A napelem hatásfok az egyik legfontosabb összetevő egy napelem rendszer megvásárlásakor. Több szempontból is meg kell vizsgálni, hogy a legjobb döntést hozzuk meg. Első pillantásra a különbségek nem tűnnek nagynak, de hosszú távon ezek a különbségek jelentős többlethozamot eredményezhetnek.

A hatásfok (η, „eta”) százalékosan fejezi ki, hogy a napelem mennyi napenergiát képes átalakítani elektromos energiává. A hatásfok kiszámításához az alábbi képletet lehet használni: η = Pm / E * Ac. Ez azt jelenti, hogy Pm a fényelem által leadott maximális teljesítmény, E a napsugárzás energiája (W/m2), Ac a napelem felülete (m2).

A hatásfokot elsősorban az korlátozza, hogy a Nap sugárzása széles hullámhosszspektrummal rendelkezik (300 nm–2500 nm), azonban a napelemet egy hullámhosszra lehet könnyen optimalizálni. A több hullámhosszra történő optimalizálást több félvezető p-n átmenet egymásra építésével valósítják meg, ami bonyolultabb napelem szerkezetet eredményez.

A vékonyrétegű napelemek hatásfoka jobban lecsökken télen, mint a kristályos napelem típusoké. Vannak napelem típusok, amik kevésbé jól reagálnak a hőmérséklet csökkenésre és vannak, amik jobban.

A napelem hatásfoka télen jelentősen függ attól, hogy milyen típusú napelemet választottunk. Ha hatékonyabb a felhős időben, akkor télen sem csökken jelentősen a hatásfoka. A teljesítménye természetesen lecsökken, de ezt nem szabad összekeverni a hatásfokkal. Ilyenkor sem áll meg az energiatermelés, csak jóval kevesebb lesz.

A napelemek hatásfokának növelését a „Smart” rendszerekkel lehet elérni. Ezek optimalizálják a rendszer működését, jelzik az esetleges hibákat. Nagy előnye, hogy a hagyományos rendszereknél, ha egy táblára árnyék vetült, akkor az egész rendszer hatásfoka csökkent. A Smart rendszerek a különböző dőlésszögű és elhelyezkedésű napelemek működését össze tudják hangolni és a lehető legtöbbet kihozni belőlük.

Egy napelem rendszer esetében 5–25%-os teljesítmény javulást is eredményezhet a Smart rendszer alkalmazása.

A napelemek hatásfokának csökkenése egyrészt természetes folyamat, másrészt különböző tényezők ronthatják. Ezek a tényezők: a napelem fényáteresztő képessége csökken idővel, szennyeződések és sérülés a napelemen, valamint árnyék vetül a napelemre. Ezeket érdemes kiküszöbölni, amennyire lehetséges.

Minden inverternek meg van határozva gyárilag egy hatásfok értéke. Ez a szám azt jelzi, hogy ideális körülmények (ami a valós életben nincs) között az inverter mennyi energiát képes előállítani a bejövő energiából. Más szemszögből megfogalmazva, mekkora veszteséggel dolgozik. Ez ideális esetben 97% körül mozog. A különböző gyártmányú inverterek között természetesen vannak különbségek.

A polikristályos és vékonyrétegű napelemekkel is találkozhatunk a szakirodalomban, de ezek Magyarországon jelenleg nem elérhetők vagy nem gazdaságosak, így telepítésre és hosszú távú beruházásra egyértelműen a monokristályos napelemek javasoltak.

A hatásfok „eta” (η) százalékosan fejezi ki, hogy a napelem mennyi napenergiát alakít át elektromos energiává.

Első pillantásra a különbségek nem tűnnek nagynak, de hosszú távon ezek a különbségek jelentős többlethozamot eredményezhetnek. A napelemek hatásfoka minden termék esetében más és más lehet, érdemes az összes többi tényezővel együtt megvizsgálni, melyek az előnyök és hátrányok.