Transcript A napelemek
Napelemek Készítette: Vincze István (JHKAXQ) Energetika BMEGEENMN01 Budapest, 2010. 10. 26. A napelemek működése Napsugárzás Fényelektromos jelenségElektromos áram Negatív elektróda n- típusú félvezető Szilícium kristály Pozitív elektróda p-n határfelület p-típusú félvezető A szolár cellák két fajta anyagot tartalmaznak, ezeket gyakran p-típiusú és n-típusú félvezetőknek nevezzük. Bizonyos hullámhosszú fény képes a félvezető atomjainak ionizációjára, ezáltal a beeső fotonok többlet töltéshordozókat keltenek. A pozitív töltéshordozók (lyukak) a p-rétegben, míg a negatív töltéshordozók (elektronok) az n-rétegben lesznek többségben. A két ellentétes töltésű réteg töltéshordozói habár vonzzák egymást csak egy külső áramkörön keresztül áramolva képesek rekombinálódni, a köztük lévő potenciál lépcső miatt. Napelemek fajtái Amorf napelem - Hatásfok: 4-6% (nagy felületigény) - Olcsó - Élettartam 10 év - Jól hasznosítja a szórt fényt Napelemek fajtái Polikristályos napelem Hatásfoka: 10-13% Élettartam: 25 év Napelemek fajtái Monokristályos napelem: Hatásfok: 15-17% (legjobb) A közvetlen napfényt hasznosítja jobban Élettartama 30 év Európára eső napsugarzás Magyarországra eső napsugárzás Napelemek tájolása Magyarországon déli tájolás és 40˚-os dőlési szöget szokás megadni. Napkövető rendszer: Bonyolult, drága, mindig optimális teljesítmény Áram-feszültség karakterisztika Az időjárás hatása a maximális teljesítményre MPP= Max Power Point A hőmérséklet hatása a maximális teljesítményre Szolár akkumulátor Napelemek alkalmazása Szigetelt üzemű Hálózati visszatáplálás A NAPELEMES VILLAMOSENERGIA TERMELÉS ELŐNYEI •Csúcsidőben termeli a legtöbb villamos energiát, amikor a hűtő rendszerek a legnagyobb terhelést jelentik a hálózat számára, •A tetőre szerelt napelemek árnyékoló hatása nyáron több °C-kal csökkenti az épület belső hőmérsékletét, •A rendszer mozgó alkatrészt nem tartalmaz, igen nagy megbízhatósággal, minimális karbantartási igénnyel termeli a villamos energiát, •Ha egyszer megépült, min. 25 évig napról–napra csendben, zaj nélkül villamos energiát termel nulla CO2 kibocsátás mellett, •Mérsékeli a hagyományos energiahordozóktól való függést, ezzel nemzeti jövedelmet tart itthon, •Gyorsan megépíthető, széles határok között 1 kW – 50 MW Magyarország lehetőségei Lépcsőházak fölötti lapos tető terület: 3.940.000m2 Családi házak kedvező irányú tetőfelülete:56.000.000m2 4 szintes társasházak kedvező irányú tetőfelülete: 7.000.000m2 Lapos tetős mezőgazdasági épületek tetőfelülete: 13.500.000m2 Nyeregtetős mezőgazdasági épületek kedvező irányú tetőfelülete: 10.125.000m2 Oktatási intézmények lapos tetőfelülete: 1.680.000m2 Oktatási intézmények nyeregtetős kedvező irányú tető felülete: 2.744.000m2 Önkormányzati épületek lapos tetőfelülete: 1.992.000m2 Önkormányzati épületek nyeregtetős kedvező irányú tető felülete: 3.253.600m2 Gyep-legelő terület: 10.610km2 EU tagként mezőgazdasági termelésre nem támogatott terület: 10.000km2 Vasútvonal mentén rendelkezésre álló terület: 47.388.000m2 Autópályák mentén rendelkezésre álló terület:1.005.130m2 Összesen: 10.758,6 km2 Magyarország területe: 93.030km2 Veszteségek •Takarás •A napelem felülete a ténylegesen rendelkezésre álló sík felületek csak legfeljebb 43,1%-a •Ahol nem megoldható a déli tájolás ott módosított beállítással 10%-az átlagveszteség •Napelem-modulok átlag hatásfoka: 10% •Csatolási, energia átalakítási veszteségek: 20% Eredmény Magyarországon potenciálisan telepíthető napelemes berendezések éves villamos energia termelése 486kWh, ami a jelenlegi fogyasztás 12 szerese Napelem gyártási korlátok gyakorlatilag nincsenek: Szilícium: Az oxigén után a földkéreg második leggyakoribb eleme Az üveg kiváltható teflon réteggel. Globális tervek • • • • • • • • • • Szahara 17.000km2 (ötöd Magyarország) Tükrökkel összegyűjtött napsugárzás Gőz turbinák Tárolók (folyamatos ellátás) Európa energiafogyasztásának 17%-a Költségvetés: 400 milliárd euro (EU GDP 3%-a) 240.000 munkahely Elkészül(het): 2050 Részleges termelés megkezdés: 2021 Magyar találmány, a napelemes cserép! Gyártás: 2010 júliustól, Harsányban Éghajlattól függően hűthető és fűthető Ára: 200eFt/m2 (olcsóbb mint a hagyományos, mo-n plusz kedvezmények) Energiatermelés: 200W/m2 (hagyományos napelem: 1000W/m2) Előnyük: Könnyű, 80%-ban újrahasznosítható, nagyon jól hasznosítja a szórt fényt, 60-70%-al nagyobb energiahozam (?), teflonos borítás, nincs szükség üvegre, kétszer hosszabb élettartam, beépített akkumulátorok, folyamatos ellátás