A napelem töltésvezérlő nélkül nem létezhetnek a szigetüzemű vagy hibrid napelemes rendszerek, hiszen ez a berendezés biztosítja az akkumulátorok megfelelő töltését. Fontos azonban a megfelelő típus kiválasztása és a méretezés, különben az akkumulátorok idő előtt tönkre mehetnek, vagy a napelemek által megtermelt energia egy jelentős része elveszhet.
Ebben a bejegyzésben bemutatjuk, hogy mit érdemes tudni a töltésvezérlőről a napelem rendszer telepítése előtt.
A megújuló energiaforrás által táplált napelemes rendszerek többféle változatban épülhetnek ki:
Mindegyik típusnál a napelemes panelek állítják elő a villamos energiát. Ez egyenáram, és az akkumulátoros beruházásoknál a napelem töltésvezérlő gondoskodik a nap energiájának eljuttatásáról az akkuk irányába. Váltakozó árammá nem alakít, de van kimenete az egyenárammal működő fogyasztók kiszolgálására.
Az inverter a napelem egyenáramának átalakítását végzi váltakozó árammá, amit a háztartási készülékek is használhatnak, vagy amit a közműhálózat átvehet. Létezik olyan hibrid inverter is, ami elvégzi az áramátalakítást és gondoskodik az akkumulátor töltéséről.
A kiegészítő elemek között megtalálható még a napelemes tartószerkezet, amelynek részét képezik a sínek, a rögzítőkampók, a csavarok és a leszorítók.
A napelemek által termelt villamos energiát a szolár kábelek juttatják el az inverterhez, illetve a töltésvezérlőhöz, míg a törvényi előírásoknak megfelelően az inverterek elé a DC ágra tűzvédelmi kapcsoló beépítése is szükséges lehet. A kapcsolókat a kapcsolószekrény védi a portól, nedvességtől és a véletlen érintéstől.
Szigetüzemű vagy hibrid rendszereknél szintén elengedhetetlen az akkumulátorcsomag megléte, mely tárolja az el nem használt energiát.
A napelem töltésvezérlő a napelemes panelek és az akkumulátorok közé beépítve helyezkedik el a szigetüzemű vagy hibrid rendszerekben. Többféle funkciót lát el:
A töltésvezérlő folyamatosan figyeli az akkuk felszültségét, megnyitja az áramkört a töltéshez, majd lezárja azt, ha a feszültség elérte a maximális értéket. Kétféle típusa érhető el a piacon, a PWM és az MPPT.
Az akkumulátorok a rendszer egyik legsérülékenyebb és leggyorsabban tönkre menő részének számítanak, ezért védeni kell őket a túltöltéstől és a mélykisüléstől is.
A túltöltés során az akkukat hosszabb ideig a megengedettnél nagyobb árammal töltik, ezért a párolgás megnő, és túl sok elektrolit távozik. A hiba hatására károsodhatnak a belső elemek, ami az akkumulátor teljesítményének csökkenéséhez vagy teljes tönkre meneteléhez vezethet.
A mélykisülés során a névlegesnél nagyobb energiamennyiséget veszünk ki az akkumulátorokból, ami szintén használhatatlanná teheti ezt az energiatároló egységet. Mindkét probléma elkerüléséért a napelem töltésvezérlő a felelős, mely nem engedi sem túlzottan feltölteni, sem túlzottan lemeríteni az akkukat.
A napelem töltésvezérlők legegyszerűbb típusai mechanikus működésűek. Folyamatosan figyelik az akkumulátorok töltöttségét, majd, amikor az egy megadott érték alá zuhan, relék segítségével megindítják a töltés folyamatát. A megfelelő szint elérése után pedig lezárnak, így az akkuk nem lesznek túltöltve. Jelenleg mechanikus töltésvezérlőt már nem használnak az új beruházásoknál, hanem PWM vagy MPPT típusokat építenek be.
A Pulse With Modulation (PWM) töltésvezérlő figyeli az akkumulátorok töltöttségét, és ahogy azok egyre jobban megtelnek, fokozatosan csökkenti a betáplált villamos energia mennyiségét.
Mivel kisebb megterhelést jelent az akkumulátoroknak, ezért hosszabb ideig működnek megfelelően, és ritkábban kell cserélni őket.
Előnyei:
Hátrányai:
A Maximum Power Point Tracking (MPPT) töltésvezérlő egy még fejlettebb megoldást jelent az akkumulátorok és napelemek összekötésére, mivel az áramerősség növelésével kezelni tudja a túl nagy feszültséget. A legtöbb esetben ilyen típust használnak fel a modern fotovoltaikus rendszerek kiépítésekor.
A napelem panelek gyakran sokkal több áramot állítanak elő, mint amennyi az akkumulátorok töltéséhez szükséges. Hogy a túl nagy feszültség ne tegye tönkre az akkukat, az MPPT töltésvezérlő csökkenti a feszültséget, miközben megnő az áramerősség. Ennek hatására az akkumulátorok gyorsabban feltöltődnek, a napelemes rendszer pedig mindig az optimális hatásfokával tud működni.
Előnyei:
Hátrányai:
A napelemes panelekből a töltésvezérlőig vezető kábelekben jelentkezik valamennyi veszteség, mely csökkenthető a feszültség növelésével. Mivel az átlagos akkumulátorok egy napelemes rendszerben 12V-osak, így PWM töltésvezérlő használatakor a napelemekből is 12V-os egyenáramot tud fogadni a rendszer.
Az MPPT töltésszabályozóknál nincs ilyen megkötés, így ott a napelemek és a vezérlő között nagyobb feszültségű egyenáram folyik. Emiatt kisebb veszteség keletkezik, és emelkedik a napelemek hatásfoka.
A napelem töltésvezérlő kiválasztásához mindenképpen érdemes igénybe venni olyan szakember segítségét, akinek gyakorlati tapasztalat van a szigetüzemű- vagy hibrid rendszerek tervezése, illetve kivitelezése során.
A megfelelő töltésvezérlő kiválasztásakor többféle szempontot is mérlegelni kell.
A töltésvezérlő méretezésekor a napelemek teljesítményével és nem a munkaponti áramerősséggel kell számolni. Ennek oka, hogy a vezérlő bemenetén és kimenetén ugyanaz a teljesítmény jelentkezik, míg a feszültségszintek eltérők.
Az akkumulátorok általában 12V-os feszültséggel rendelkeznek, a napelemek viszont ennél magasabbal. Ebből adódóan a töltésvezérlő kimenetén a panelek munkapontjánál jóval nagyobb áramerősség jelenik meg, mint a panelek munkapontján. A méretezésnél tehát a teljesítmény és az akkumulátorfeszültség értékéből kell kiszámolni a várható áramerősséget.
A napelemekből érkező, illetve az akkumulátorok feszültségének összehasonlításakor dől el, hogy melyik típusú töltésvezérlő az ideális. Ha nagyobb az eltérés, akkor mindenképpen MPPT típus szükséges, hogy a túlfeszültséget túlárammá alakítsa.
A PWM töltésszabályozó erre nem képes, így csak annyi áramot tud az akkumulátorok töltésére fordítani, amekkorát az általában 12 V-os kimeneti oldal elbír. Ilyenkor hiába érkezik nagyobb feszültségen áram a napelemek irányból, az energia jelentős mennyisége kárba megy.
A PWM és MPPT töltésvezérlők eltérő hatásfokkal rendelkeznek. Egy átlagos PWM a bemenetére érkező energia 85%-át tudja továbbítani az akkumulátorok irányába, ez az értéke az MPPT töltésszabályozónál elérheti a 96%-ot is.
Az MPPT vezérlés további előnye, hogy kezelni tudja, amikor a panelek nagy száma miatt a rendszer áramerőssége nagyobb a töltésvezérlő által fogadható áramerősségtől. Ilyenkor a paneleket csoportosítják, stringbe kötik, és mindegyikre külön töltésvezérlőt kötnek. A stringek vezérlése független egymástól, és nagyon precíz optimalizálást tesz lehetővé. Szintén ilyen kötegeket alakítanak ki, ha néhány panel tájolása más, vagy hatásfoka rosszabb, és lerontaná a többi napelem teljesítményét.
A töltésvezérlők megfelelő kiválasztásával a napelemek által termelt energiából a maximális teljesítmény hozható ki, miközben az akkumulátor élettartama is megnövekszik.
Mindezzel elkerülhetők a felesleges kiadások, kevesebb év alatt térül meg a beruházás, és a rendszerek működése is megbízhatóbbá válik. Érdemes tehát megfontolni, hogy milyen napelem töltésvezérlő kerüljön beszerelésre a beruházáskor.
Minden évben számolhatunk azzal, hogy emelkednek az energiaárak, az áram-, a gáz- és a vízdíjak, és egyre nagyobb terhet rónak a háztartásokra. Az előállításuk pedig jelentős ökológiai lábnyomot hagy a természetben, így mindenkinek érdeke az energiatakarékos életmód kialakítása.
Ebben a cikkben áttekintjük, hogy miért kell takarékoskodni az energiával, és a mindennapok során is felhasználható tippeket adunk az alacsonyabb összegű számlák eléréséhez. Nem csak az árammal való spóroláshoz mutatunk ötleteket, hanem a kisebb víz- és gázfogyasztáshoz, valamint a gazdaságosabb fűtéshez is.
Az áram ma már nélkülözhetetlen a mindennapjainkban, de az elektromos hálózattal kapcsolatban több probléma is felmerülhet fel. A leggyakoribb, hogy a feszültség minőséggel adódik gond: ide tartoznak a tranziensek, a gépek által generált nagyobb indítási áramlökés, a feszültség leesése vagy túl magas mértéke.
Kellemetlen helyzetet a fentieken kívül az áramkimaradás okozhat, hiszen ilyenkor egyáltalán nem működnek a gépek. Nagyvárosoktól távoli helyeken akár napokig is elhúzódhat a helyreállítás, ilyenkor hasznos lehet egy otthoni energiatároló egység vagy saját napelemes hálózat kiépítése.
A világ kőolaj-, földgáz- és uránkészletei kimerülőben vannak. A legoptimistább becslések szerint is maximum 100 év múlva egyik nem megújuló energiaforrás sem áll majd az emberiség rendelkezésére. A megújuló forrásokból származó energia ezzel szemben korlátlan lehetőségeket kínál, hiszen ezek emberi időléptékben képesek újratermelődni. Ebbe a csoportba tartozik többek között a napenergia, a biomassza, a szél- és a vízenergia.
A széndioxid kibocsátás csökkentését célzó törekvéseknek köszönhetően a megújuló energiák egyre elterjedtebbé váltak az elmúlt tíz évben szerte a világon, és persze az Európai Unióban is. Magyarország ebből a szempontból a közepesen fejlett országok közé tartozik, a zöld energia azonban nálunk is kezd utat törni magának. Cikkünkben megmutatjuk, miért van ez így, és milyen előnyökkel számolhat, ha környezetbarát és fenntartható megoldásokat választ.
Elérhetőségek
