A napenergia aktív hasznosítása fotovillamos napelemekkel. A napelemek felépítése és jellemzői. A fotovillamos napelem működése, jellemzői és hatásfoka ismerhető meg a cikkből. A napelem modulokhoz csatlakoztatható további rendszerelemek és egységek bemutatása után a folytatásból részletesen megismerhetjük azok jellegzetességeit a használat módjától függően autonóm vagy hálózatra csatolt felhasználói típusok szerint. A napelemek jellemző típusai és gyártási eljárásuk iránt érdeklődők számára is továbblépünk a cikk végén.
Napenergia fotovillamos hasznosítása
Air Mass, AM
A légkör hatását a Földünket érő sugárzás spektrumára és intenzitására megkísérelték leegyszerűsített módon figyelembe venni. Ebből a célból vezették be az optikai légréteg fogalmát (AM). A Föld légkörén kívül az optikai légréteg 0, és a sugárzást AM0-val jelöljük. A Föld felszínére a tengerszint magasságában merőlegesen tiszta időben beérkező sugárzást AM1-el jelöljük. Egyéb, tengerszint magasságában fekvő megfigyelési pontra, tiszta időben, AM x 1/cos alfa.
ahol az "alfa" a megfigyelési pontban a beérkező sugárzás és a függőleges által bezárt szög.
Fotovillamos energiaátalakítók felépítése, jellemzői
A napelem olyan fotovillamos elem, amely a Nap sugárzási energiáját közvetlenül alakítja át villamos energiává. A napelemek alapanyaga félvezető. Az energiaátalakítás a félvezető alapanyagban játszódik le. A félvezető anyagokat érő sugárzás azon része, amelynek Ef energiája nagyobb, mint a félvezető anyag Eg tiltottsáv-szélessége, a félvezető anyagokban villamos töltéshordozó lyuk-elektron párt generálhat, amennyiben az anyagok felületéről nem verődik vissza, illetőleg az abszorpcióhoz elegendő anyagvastagság áll rendelkezésre.
A fotovillamos elem többnyire félvezető p-n átmenet, amely az áram elvezetésére szolgáló p-, illetve n-réteghez csatlakozó kontaktussal rendelkezik.
A napelemek egyik alapvető jellemző az energiaátalakítási hatásfok. Az elvi elérhető hatásfok szobahőmérsékleten 27% körül van, de többrétegű konstrukcióval a 60% fölötti hatásfokot is elérhetőnek tartják. A hatásfokot számos anyag és villamos jellemző befolyásolja, továbbá a napelemjellemzők hőmérsékletfüggőek.
Az egyedi napelemeket a felhasználás igényeinek megfelelően nagyobb egységekbe, modulokba szerelik. Szokásos névleges feszültségük 12 vagy 24V.
A napelemes áramforrások általában az alábbi fő egységeket tartalmazzák:
- egy vagy több napelemmodul,
- csatlakozódoboz,
- szabályozó elektronika,
- akkumulátor vagy akkumulátorok (ha az energiát tárolni kell),
- áramátalakító (ha a fogyasztó váltakozó áramú).
Napelemes áramellátó rendszerek típusai, autonóm és hálózatra csatolt rendszerek►►►
A napelemek jellemző típusai és gyártási folyamataik►►►