Napelem akár 3 MFt vissza nem térítendő támogatással. Jelentkezzen!
Cikkünkben a napelemek gyári adatlapjait vesszük alaposabb vizsgálat alá. Sok esetben ez az egyetlen „hitelesnek” tűnő dokumentum mely hozzánk eljut, és melyről azt hisszük, hogy számunkra hasznos és valós adatokat tartalmaznak. Sokan (kezdő tervezők is) számolásokat is végeznek az adatokkal (felület, hatásfok, teljesítmény, stb.,) és meglepődnek mikor furcsa, ellentmondó eredményeket kapnak. Sajnos azonban itt is vannak tévhitek, erősen félreértett dolgok, és valójában ezek okozzák a problémát. Kitérünk a közkedvelt TIER-1 lista rejtelmeire, és a gyári adatlapok adatainak hitelességére is.
A napelem kialakítása a cellákból
Kezdjük vizsgálódásunkat a cellával. Mint tudjuk, a cella a napelem alapvető villamos egysége, a „nagy –dióda”, mely a fényt árammá alakítja át. Egy cella feszültsége csekély (0,4—0,5 Vdc) és árama is kevés. Ahhoz, hogy nagyobb feszültséget kapjunk több cellát sorosan kell kapcsolnunk, a nagyobb áram érdekében pedig több cellát párhuzamosan kell kötni. Így alakul ki a napelem rendszerünk első „rendszer eleme” a „belső string”, mely sorosan és párhuzamosan kötött „egyforma” cellák halmazából áll. Villamos ismereteink alapján tudjuk, hogy a soros / párhuzamos kapcsolások „sikerességének” egy záloga, hogy a kapcsolt elemek egyformák legyenek.
Vajon a napelem gyárba csak egyforma cellák érkeznek? Mert akkor könnyű lenne a dolog. Minden cellagyártás valójában egy soklépéses, bonyolult folyamat, melynek, mint minden gyártásnak, van egy adott szórása (itt elsősorban a villamos paraméterekre gondolunk). A cellagyártó a kimeneti termékeket csoportokba rendezi (legjobb, közepes, gyenge, rossz, Grade-A, Grade-B, Grade-C, Grade-D) és ezek külön árazást is kapnak. A napelem gyártók - akik megvásárolják a cellákat – ezekből állítanak össze egy „mix” keveréket, mert csak így lesz költséghatékony a termelés. Így állhat elő az a helyzet, hogy ugyanazon külmérettel rendelkező cellák felhasználásával, és ugyanolyan külméretű napelemek, 240 W-osak, vagy akár 275 W-osak is lehetnek. Ez utóbbi nyilván „erősen válogatott cellákat jelent. Ugyanígy járnak el a „vertikális” gyártással rendelkező gyárak is, melyek maguk gyártják a cellát.
A „korrekt” gyártók a napelem „eredő hatásfokát” (module efficiency) közlik, a trükkösebb gyártók azonban a „cella” hatásfokot adják meg.
A napelemek gyártási folyamatában érdekes ellentmondást rejt a fémezés. Annak érdekében, hogy a felületi töltéseket minél hatékonyabban tudjuk összegyűjteni, kiterjedt felületű fémezés szükséges. Ekkor azonban a fény begyűjtő felületet jelentősen eltakarjuk. Részben ezért születtek meg a három / négy / öt „bus-bar”os megoldások. A 2. Ábra egy napelem celláinak belső kötési rendszerét mutatja két Bus-baros (2BB) megoldással.
A nagyobb teljesítmény elérése jelentős hajtóerő a gyártás fejlesztésében. További kutatások még érdekesebb eredményeket hoztak. Így alakultak ki azok a megoldások, amelyek során új fémezések jelentek meg. (például az 5BB, hátsó fémezés „PERC”, sokpászmás „Chello” fémezés, stb.). különös hangsúlyt kapott a cell-to-module (CTM) típusú veszteségek minimalizálása. Újabban bizonyos tematikus konferenciák (ITRPV, International Technology Roadmap of PV) figyelemmel kísérik a technológia fejlődését. (Új megoldások is - noha egyesek több tíz év óta ismeretesek - kezdenek teret hódítani. (Peano mintás fémezés, PERC, PERT, IBC, Heterojunction, HTJ, felezett cellák). Az egyik legérdekesebb megoldás a fraktál fémezésű cellák.
Effektív felület, tényleges felület
A technológia meghatározza a cellák méretét és alakját is. A napelemek befoglaló mérete többnyire téglalap, és a cellákat ebben a keretben kell elhelyezni. Ezáltal rögtön fontossá válik a cellák térkitöltési tényezője. (effektív felület). A régebbi (1970-1980—as évek) „kerek cellák” csak nagy veszteséggel töltik ki a teret. A négyzet alakú (vagy lecsapott sarkú un. „pseudo-square” cellák sokkal hatékonyabb térkitöltést adnak. Érdekességképpen kiszámoltuk egy négyzet kitöltésének veszteségét kör alakú elemekkel. (6. Ábra)
A katalógusok többsége a napelem külső méretét adja meg, mint befoglaló méretet. Ez azonban nem azonos a cellák által elfoglalt felülettel, ez lényegesen kisebb.
Számítás kétféle módon
Próbáljuk kiszámítani a besugárzási adat (W/m2) és a napelem „felülete” (A x B) alapján, hogy mennyi sugárzást kap a napelem rendszerünk!
Ha a katalógus szerinti „külmérettel” számolunk egészen más adat jön ki, mintha csak a „cellák aktív felületét vesszük figyelembe! Az eltérés akár 10-12 % is lehet!
A katalógus és az NOCT (névleges működési hőmérséklet)
Emlékezzünk vissza az 1. Ábrára. Ott egy gyártó napelemének adatait adtuk meg. A katalógus egy további részében ugyanezen gyártó adatait látjuk. Kiderül, hogy a napelemünk valós viszonyok között átlagosan várhatóan nem 240 - és 275 W között teljesít, hanem csak 175 -201 W között. Ennek oka a Tk, a hőmérsékleti együttható. A korrekt hozam számolásoknál (STC, PTC adatok felhasználása esetén) ezt komolyan figyelembe kell venni.
Megjegyzés
Az NOCT helyett szokás használni az NMOT kifejezést is.
Under Nominal Module Operating Temperature (NMOT), irradiance of 800 W/m2, spectrum AM 1.5, ambient temperature 20 °C, wind speed 1 m/s.
Indiai példa
Bemutatunk egy érdekes példát mely egy valós (egy indiai) napelem erőmű adatait adja meg három esetben.
Az első oszlop a gyári adatok szerinti teljesítményt mutatja. A második oszlop a valódi mérési adatokat mutatja! A harmadik oszlop pedig azt az állapotot, amikor a gyártói adatlapokat korrigálták. Jelentősek az eltérések.
Az adatlapok mechanikai adatai között is találhatunk meglepetéseket. Például a kábeleket, vagy csatlakozókat illetően. A napelemek csatlakozóinak minősége kulcsfontosságú, pláne nagyobb rendszerek esetében. A bemutatott katalógus példában jelentős bizonytalanság van: MC4 kompatibilis. Ez valójában mit jelent? Ez akkor milyen minőség?
Tier-1 lista
A gyártói adatlapok többször állítják – megtévesztően – hogy ők „Tier 1 listás” napelemet árulnak, mintha ez, valami különlegesen kiemelkedő minőséget jelentene. Sajnos ez is megtévesztő, mert ilyen nincsen. A „Tier-1 list” kifejezést a Bloomberg találta ki elsősorban a cégek pénzügyi stabilitási jellemzőire. (Hasonló, mint az Altmann Z score minősítés). Csak azt jelzik, hogy az ide válogatott cégek gazdaságilag, pénzügyileg esetleg stabilabbak, mint a többiek. Gyakorlatilag semmi köze nincs a termék minőségéhez!
Valójában csak TIER-1 listás cégek léteznek, akik ilyen-olyan minőségben napelemeket gyártanak. Érdemes pontosabban megismerni, hogy mire vonatkozik a Tier—1 lista.
A TIER-1 lista szempontjai:
A gyártóra vonatkoznak, nem a gyártmány minőségére.
TIER-1 napelem nem létezik, csak TIER-1 gyártó!
- Experience - tapasztalat
- Financial position - pénzügyi helyzet
- Strategic and tactical position - stratégiai és taktikai helyzet
- Manufacturing scale - a gyártási paletta
- Deployment scale - fejlődési lehetőségek
- Durability & quality - tartósság, minőség
- Technical Performance - technikai jellemzők
- Brand bankability - a cég pénzügyi hitelképessége
- Vertical integration - vertikális integráció
- Insurance and backing - biztosítás
- Sustainability - fenntarthatság
- Service and support - szerviz és szállítás
- Price competitiveness - ár versenyképesség
- Innovation and R&D - innováció, fejlesztés
Mennyire megbízható a gyártók közlése?
Nos, ezek után nem csoda, ha a nemzetközi szakirodalom is foglalkozik olyan kérdésekkel, hogy mennyire megbízhatók a gyártói adatok és mérések?
Áttekintettük a gyári adatlapokat, és érdekes megállapításokra jutottunk. A napelem effektív felületét többféle módon is lehet értelmezni. A valóság sok esetben eltér az adatlapoktól.
Jótanácsok
- Alaposan nézzük meg, mit vásárolunk, akármilyen „listából is” kínálnak árukat nekünk.
- Tier-1 napelem nincsen, csak Tier-1 listába sorolt gyártó.
- Használjuk az Altmann Z Score minősítéseket is.
- A Bisnode minősítéssel rendelkező cégek megbízhatóak
- Kérjük be a napelemek adatlapját, és tanulmányozzuk ezeket részletesen.
- Ha gyanús adatokat találunk, mérjünk, számoljunk.
