Napelem rendszerünk hatékonyságát számos tényező befolyásolhatja, a típustól kezdve a dőlésszögön, és tájoláson át, a területi és földrajzi viszonyokig. Bármi csökkentheti, vagy épp növelheti a napelem panelek hatásfokát. Vannak persze ezen kívül egyéb tényezők, amiket figyelembe kell venni – mint a direkt fény-szórt fény aránya, domborzat hatásai, árnyék hatásfoka, környezeti hőmérséklet, beeső napfény intenzitása és időtartama – de a tető dőlésszöge olyan adottság, ami nagyban meghatározza a rendszer hatékonyságát. A megfelelő tervezés emiatt hatványozottan fontos beszerelés előtt, mert így a rendszer megfelelő működése is biztosítva lehet, sok jövőbeni problémát elkerülhetünk és plusz költségekkel sem kell számolnunk. Az alábbiakban ezeket a szempontokat szedtük össze!

A magyarországi házak közül az a tetőfelület lenne az optimális napelemek felszerelésére, mely:

• elegendő méretű
• 30-35 fokos dőlésű
• pontosan déli irányba néző
• továbbá nagyon fontos, hogy ez a felület árnyékolásmentes legyen: ha csak egy kis árnyékfolt (akár egy kémény vagy egy magasabb fa árnyéka) is ráesik a panelek egy részére, az visszafoghatja akár az egész rendszer teljesítményét (hagyományos rendszer esetén)
• a legjobb, ha napelem paneljeink felületét merőlegesen éri a napfény, tehát a beesési szög 90 fokos

Napsütéses órák

A napsugárzás energiáját napelemes rendszerek segítségével villamos energiává alakíthatjuk. Magyarországon, ideális déli tájolás és 35°-os dőlésszög esetén, egy hálózatra kapcsolt 1 kW maximális teljesítményű napelemes rendszer évi 975-1200 kWh villamos energiát termel. A pontos hasznosítható napenergia mennyisége természetesen függ az országon belüli elhelyezkedéstől, valamint a napelemek dőlésszögétől és tájolásától. Gyakorlati becslésként azt lehet mondani, hogy 1 kW teljesítményű napelemes rendszerrel Magyarországon megközelítőleg 1100 kWh villamos energia állítható elő, ami délen akár 1200 felett is lehet. Szerencsére a napsütéses órák számában hazánk jó helyzetben van, ugyanis magas ez a száma, ami kedvez a napelemes befektetés megtérülésének. Jól megtervezett okos rendszerek esetében egyébként 1300 kWh éves energiatermelés felett teljesít a legtöbb referencia munkánk.

Gyakorlatias szemszögből, a napelemek számára szükséges tetőfelületet nézve is vizsgálhatjuk a kérdést. Az évi 1200 kWh energiamegtakarítást hozó 1 kW maximális teljesítményű napelemes rendszerhez 3 db, egyenként 400W-os, 2 m² felületű napelem modulra van szükség.

Mint a térképről is leolvasható a legnaposabb déli országrészekhez képest, az északi vidékeken 20%-kal kisebb éves energiahozamra számíthatunk. Az elérhető energiahozam azonban még itt is jelentős, csaknem 1000 kWh évente.

Árnyékolási tényezők

A napelem panelek működésének alapfeltétele, hogy napfelkeltétől napnyugtáig elegendő napsugárzásnak legyenek kitéve a minél hatékonyabb eredmény eléréséhez. Érdemes ügyelni arra, hogy lehetőség szerint sem reggel, sem késő délután ne legyenek árnyékot adó akadályok a napfény útjában (fák, épületek).

Egy fa, egy oszlop, egy kiugró tetőrész által a napelemekre vetett árnyék ugyanis, akár 20 vagy több százalékban is visszavetheti egy kör termelését, ami szintén rossz hatással van a rendszerünk megtérülési idejére, ezért érdemes figyelembe venni a zavaró tényező helyét és napjárás közbeni árnyékterületét. Egyes tetőfelületek nem csak részben, de akár egészben is árnyékba kerülhetnek a nap folyamán, ami kisebb felület-takarás esetén is 30-40%-kal csökkentheti a napelemek teljesítményét. A tetőn a nem azonos dőlésszögű és irányú tetőrészletek szintén árnyékolhatnak. Ebben az esetben leggyengébben teljesítő napelem határozza meg a többi napelem és így a teljes rendszer maximális teljesítményét egy hagyományos rendszer esetében.

Egy SolarEdge inverternél ilyen probléma nincs, csak a leárnyékolt panel termelése romlik, a teljesítményoptimalizálóknak köszönhetően a többi panel ugyanolyan hatásfokkal tud működni. Az okos rendszer előnyeiről itt tudtok bővebben olvasni!

Tájolás

A napelem rendszer nem megfelelő tájolás esetén jóval kevesebb termelést eredményez. Ha nem rendelkezünk déli tájolású tetősíkkal, viszont délkeleti és délnyugati is van, akkor a délkeleti a kedvezőbb a termelés szempontjából, hiszen a reggeli hidegben hatékonyabbak a cellák, mint a délutáni melegben. A legjobb déli irányú tájoláshoz képest feltételezve az ideális dőlésszöget, a dél-kelet és dél-nyugat irányú telepítés kb. 5%-os veszteséget okoz. A nyugati vagy keleti tájolás megközelítőleg 15%-os veszteséget jelent. A lehető legrosszabb választás az északi tájolás lehet, ez esetben a veszteség még az előbbieknél is nagyobb mértékű. Ilyenkor érdemes más lehetőségeket számításba venni, hiszen lehet telepíteni a földre, garázs vagy egyéb más kiegészítő épület tetejére.

Az adatokból kitűnik, hogy egy nem déli tájolású tető esetén sem kell elvetnünk a háztartási naperőmű ötletét, mert az irányszög csak kisebb mértékben befolyásolja a hozamot. Az optimálishoz képest az éves hozamveszteség ebben a tájolási tartományban sem számottevő, az energiatermelő rendszer megtérülési ideje ilyen tetőknél még semmiképp nem nyúlik meg annyira, hogy gazdaságtalanná válna a beruházás. A napelemes rendszer megtérülési idejéről itt írtunk korábban.

Dőlésszög

Könnyen belátható, hogy nincs egy állandóan ideális dőlésszög, mivel a nap pályája télen laposabb a nyárihoz képest, így más szögben érik a sugarak a paneleket. Ezt kiküszöbölve a rendszereinket egész éves termelésre méretezzük.

A napelemek esetén tehát a tájolás mellett a dőlésszög is egy fontos tényező, ha valóban hatékonyan termelő napelemes rendszert szeretnénk üzemeltetni. Ennek eléréséhez szerencsére ma már számos innovatív és alternatív megoldás is rendelkezésünkre áll, így nem kell félnünk attól, hogy nem tudjuk az ideális dőlésszöget elérni.

Mi történik azonban akkor, ha a nem áll rendelkezésre ilyen tetőfelület? Ebben az esetben a napelemes rendszer energiahozama kevesebb lesz, mint az elérhető maximum. A csökkenés mértékéről ad tájékoztatást a következő ábra.

Vizsgáljuk meg egy konkrét példán keresztül, hogyan értelmezhető a fenti ábra! Tegyük fel, hogy az ország egy olyan területén szeretnénk napelemes rendszert telepíteni, ahol a várható éves energiahozam ideális feltételek esetén 1200 kWh. A rendelkezésre álló tetőfelület azonban keleti tájolású, dőlésszöge pedig 45°. Az ábrára rajzolt nyilakat követve, keressük meg e két érték által kijelölt pontot! Leolvasható, hogy a napelemes rendszer várható éves energiahozama a lehetséges maximum 75%-a, vagyis 900 kWh évente. Az eltérés számottevő, de nem annyira magas, hogy megkérdőjelezné a napelemes rendszer létjogosultságát. A 25%-kal alacsonyabb energiahozam úgy is kifejezhető, hogy 3 db 400 W-os napelemmodul helyett 4 db-ot kell felszerelni, (szinte) ugyanakkora energia megtakarításért.

A telepítés helyénél figyelembe kell venni, hogy egyáltalán van-e a tetőn elegendő terület a szükséges napelem mennyiséghez. Ha kevés az egybefüggő síkfelület, akkor akár két különböző irányba néző tetősíkra is helyezhetjük a paneleket, de ezt a többféle teljesítményszinten érkező egyenáramot csak a SolarEdge inverter tudja kezelni.

A napelemes rendszerek tervezése során sok mindent számításba kell venni, ezért fontos a helyszíni felmérés - ami a Hódszolár Kft-nél ingyenes - és a gondos tervezés a napelem rendszerek kivitelezése során, melyet szakképzett kollégáink biztosítanak. Fontos, hogy olyan napelem kivitelező cégre bízza a napelem rendszer telepítését, aki figyelembe veszi ezeket a tényezőket, és megfelelő referenciákkal rendelkezik a napelem rendszer kivitelezések terén.