Zöld Energia
Így lesz még hatékonyabb a napelem
Egy kis odafigyeléssel jelentősen mérsékelhetjük a napelemek energiaveszteségét.
Amikor napelemekbe ruházunk be, az egyik legfontosabb elvárásunk, hogy a rendszer a lehető legtöbb energiát állítsa elő, a termelésnek ugyanakkor megvannak a maga korlátai. Ezek kiszűrésében segít az amerikai Aurora Solar – számol be a PV Magazine. A vállalat a világ vezető napelemes tervezés- és teljesítménymonitorozó szoftverszolgáltatója. A cég a közelmúltban egy olyan útmutatót adott ki, amely segít megérteni és elkerülni a fotovoltaikus rendszerek energiaveszteségének fő okait.
A KWh Analytics klímabiztosító és megújuló energia kockázatkezelő cég nemrég közölte 2022-es napenergia-termelési indexét, ebből kiderül, hogy a napelemes eszközök a várakozások alatt teljesítenek világszerte. A 2015 óta telepített rendszerek nagyjából 7-15 százalékkal múlták alul az elvárásokat, az adatokra regionális eltérések jellemzőek. Ezen probléma orvoslásában segíthet az Aurora Solar kiadványa.
Ebben olyan alapvető teljesítményt befolyásoló faktorok szerepelnek, mint a dőlésszög, a tájolás és az árnyékolás. Az útmutató többek között bemutatja, hogy a nem megfelelő rendszerelemek miként okozhatnak veszteségeket, valamint felméri a beesési szög módosító hatásait.
Nem árt tisztán tartani a rendszert
Az Aurora megjegyzi, hogy a panelek Egyenlítő felé történő döntése fokozhatja a termelést, a nem megfelelő beesési szög pedig jellemzően 3-4,5 százalékos veszteséget idéz elő. A szög optimalizálása tehát önmagában sokat nyom a latba: emellett a szennyeződések jelentenek még komoly, ám viszonylag egyszerűen orvosolható gondot. Egyes térségekben a törmelékek és por felhalmozódásához köthető a legnagyobb veszteség, a hosszú száraz évszakokkal bíró területeken ennek aránya akár 5 százalék is lehet. A gyakori porlerakódások által érintett régiókban erre további 1-2, a nagy forgalmú helyszíneken újabb 1 százalék jöhet, az esős térségekben ezzel szemben a veszteség általában csupán 2 százalék körül mozog.
A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium (NREL) teljesítményparaméterei azt mutatják, hogy az Egyesült Államokban az 5 százalékos szennyezéshez kapcsolódó veszteség a gyakori. Egy NREL-modell szerint egy 1,9 százalékos veszteségű rendszer éves tisztítása körülbelül 1,5 százalékra csökkenti a kiesést; évi két takarítás után viszont 1,3; három takarítás mellett pedig 1,2 százalékra mérséklődik a veszteség.
Termelési problémát okozhatnak továbbá a madarak, ürülékük elzárhatja a cellákat, az anyagot ráadásul az eső sem mossa le minden esetben. Amennyiben a rendszer nem rendelkezik a szükséges bypass diódákkal, egy-két cella elvesztése az egész napelem leállásához vezethet. Az Aurora a madárürülék ellen a gyors kézi tisztítást javasolja. A hó szintén csökkentheti a termelést, az NREL szerint akár 10-30 százalékkal is. A hó szerepét éves alapon nehéz modellezni, az Aurora a havi formátumú mérést ajánl.
Kritikusan fontos szempont az árnyékoltság, a vállalat szerint egy árnyékolt napelem olyan, mint egy eldugult cső: ha egy cellára árnyék vetül, az áramlás a teljes cellasoron mérséklődik. A jelenség a már említett bypass diódákkal kerülhető ki, ezekkel viszont a rendszer lemond az érintett cella termeléséről. Az árnyékolás semlegesítésére az Aurora a modulszintű teljesítményelektronika (MLPE) vagy mikroinverterek használatát javasolja.
A környezeti tényezők közül a hőmérséklet sem megkerülhető, a felmelegedés szintén visszavetheti a rendszer teljesítményét. A tető anyaga és a panelek szöge egyaránt hat a hőmérsékletre, de a napelemek típusa is számít, ezen kívül a napsugárzás okozta degradációval is számolni kell.
Nem mindegy a belső szerkezet sem
A napelem működését az is negatívan befolyásolhatja, ha az elemei nem megfelelőek, a rosszul kiválasztott kábelezés például 1-2 százalékos veszteséghez vezethet. Számos egyéb összetevő feszültségesést okozhat az áramkörökben, beleértve a csatlakozásokat, biztosítékokat és ellenállásokat. Végezetül az inverter megválasztása is kulcsfontosságú, mivel ha a panelek egyenáram-kimenete nagyobb, mint az inverter által átalakítható egyenáram, veszteség lép fel.
Összességében megállapítható, hogy a hőtágulás és hőösszehúzódás, az UV-sugárzás, valamint a szélfútta részecskék által okozott károk idővel csökkentik a napelem termelését. A gyártói garanciák általában óvatos becslést adnak a degradálódott panelek teljesítményére.
Zöld Energia
Új típusú energiatárolót dolgoztak ki
A spanyol kutatók egyelőre egy prototípust hoztak létre az új technológia segítségével.
Spanyol kutatók olyan új hőenergia-tároló rendszert (TES) terveztek, amely termoelektromos hőszivattyút (TEHP) használ az áram hővé történő átalakításához – számol be a PV Magazine. A hőszivattyút a változó vezetőképességű hőcsövek alternatívájaként használják.
Az újszerű kialakítás négy fő komponenst tartalmaz, nevezetesen egy termoelektromos hőszivattyúrendszert, egy elektromos ellenállást, egy TES-ciklust, valamint egy nyílt hurkot, amelyben a levegő a hőátadó közeg. A rendszer levegőjét a termoelektromos hőszivattyú melegíti fel, amely termoelektromos modulokat használ, kiegészítve az elektromos ellenállással.
A berendezés termoelektromos része hat TEHP-blokkból épül fel. Az első három egyfokozatú termoelektromos hőszivattyú (OTEHP) konfigurációt alkalmaz, mindegyik egy-egy TEM-et használ, mindkét oldalon egy-egy hőcserélővel. A következő három blokk kétfokozatú hőelektromos hőszivattyú (TTEHP), piramis alakú konfigurációval. Ennek a köztes hőcserélőnek a kialakítása egy nagyhatékonyságú, négy hőcsőből álló rendszert használ, amelyben munkafolyadékként víz van. A hőátadás az első fokozatból a második fokozatba ezeken a csöveken keresztül, a víz halmazállapot-változása révén történik.
A kutatók egy rendszerprototípust is létrehoztak, amelyen 45 forgatókönyvet teszteltek különböző feszültségekkel, bemeneti hőmérsékletekkel, illetve és légáramlási sebességekkel. A feszültségek 4, 6, 8 vagy 10 volt, a bemeneti hőmérséklet 120, 160 vagy 200 Celsius-fok, a légáramlási sebesség pedig 13, 18 vagy 23 köbméter per óra volt, utóbbi esetén 655,5 wattnyi hőt termeltek 1,35 COP mellett.
A kifejlesztett TEHP-rendszer integrálása egy elektromos ellenálláson alapuló hőenergiatároló rendszer töltési folyamatába 15, illetve 30 százalékkal növeli az energiaátalakítás hatékonyságát 120 és 200 Celsius-fok közötti energiatárolási hőmérséklet esetén. A javasolt rendszerkonfiguráció 135 Celsius-fokon 112,6 százalékos hatásfokot érhet el. A csapat következő céljai között szerepel, hogy a rendszer viselkedését változó hidegforrás-hőmérséklet esetén is teszteljék.
