Elindult az új Otthonfelújítási program! Minősítsen elő!
Valóban egy bonyolult rendszerről van szó vagy csupán nem ismerjük, hogyan működik?
Mint körülöttünk minden más nagyobb egység, így a napelemes rendszerek is alapegységekből épülnek fel, melyek mellett kiegészítő egységek állnak. A villamos energiatárolás alapegysége a cella, így a napelemek is cellák sokaságából épülnek fel, melyek az energiagyűjtésért felelősek.
Mi alapján jön létre elektromos áram a cellában?
Fény hatására exciton kötés jön létre, mely elektron és elektronlyuk között alakul ki. Amikor ezek a részecskék elmozdulnak, elektromos töltés alakul ki, mely a külső vezetéken, áram formájában jelenik meg. A cellák jelleggörbéje - mely hasonló a diódához - és teljesítménye megvilágított és sötét esetben eltérő.
Az egyszerűség kedvéért a továbbiakban a megvilágított dióda jelleggörbéjével foglalkozunk, hisz a fény elemi részecskéje, a foton szükséges ahhoz, hogy a napelem celláiban létrejöjjön az exciton.
Hogyan lesz az alapegységből egy összetett rendszer?
A napelem tehát cellákból épül fel. Sorosan és párhuzamosan is kapcsolódhatnak egymáshoz. A soros kapcsolatok a feszültségért felelősek, az áramot pedig a párhuzamos kapcsolatok határozzák meg. A jelenlegi technikák általában 60 vagy 72 napelem cellát kapcsolnak össze sorosan. Ezt - cellák számától függően - három vagy négy füzérbe szervezik, ennek megfelelően minden füzérhez egy bypass dióda tartozik, melyek a túlmelegedés ellen védenek.
A füzérek szorosan összetartoznak. Bármelyik elemének sérülése esetén megváltozik a füzér jelleggörbéje. A napelem jelleggörbéje összetett, de alapvetően hasonló az alegység, tehát a cella jelleggörbéjéhez. A füzérek - sorosan kapcsolt cellák - hasonlítanak legjobban a cellákhoz. Feszültségük megegyezik az egyes cellák feszültségeinek összegével. Áramuk egyenlő a sorosan kapcsolt napelemek közül a legkisebb értékű árammal. Ha a füzér helytelenül működik, akkor az a jelleggörbén is látszik.
Akkor beszélhetünk napelem csoportról, napelem tömbről ha több füzért párhuzamosan kapcsolunk egymással. A jelleggörbe itt is az alkotóelemek tulajdonságaitól függ. A feszültség a füzérek feszültségétől függ, a napelem csoport árama pedig megegyezik az egyes füzérek áramainak összességével.
Ha a tömböket összekapcsoljuk egymással - többnyire párhozamos kapcsolódással - napelem mezőket kapunk. Az összekapcsolódások növekedésével az áramok és sokszor a feszültségek is növekednek, ez a kapcsolódási módtól függ.
A végső egység a napelem erőmű, mely minden alap és kiegészítő egységet tartalmaz. Többnyire a végfelhasználói hálózathoz kapcsolódik. Ez hálózati inverterrel vagy transzformátorral lehetséges. A földre telepített naperőművek esetében figyelni kell a lépésfeszültség (földben található kóbor áram) kialakulására, hiszen az erőművekben több helyen áramforrások találhatók.
Nézzük meg, hogyan működik ez a gyakorlatban!
https://www.youtube.com/watch?v=xKxrkht7CpY
Forrás: Véghely Tamás: A napelemes rendszerek megértése
