A napelemek környezeti hatásai különös tekintettel az energiatermelő zsindelyekre Készítette:
Bathó Vivien
Környezettudományi szak
Amiről szó lesz • Témaválasztás indoklása – Magyarország tetőire (400 km2) kb. 2-szer több energia jut, mint az ország teljes energiafelhasználása évente
– Napelemes rendszer • megtérülése • hatása a környezetre
2
Napelemek hatásfoka, beépítése • Hatásfok • Mo-on: optimális dőlésszög • Tájolás
3
Napelemek fajtái • • • •
Monokristályos Si Polikristályos Si Amorf Si (Tegosolar) Vékonyréteg – CdTe – GaAs – CIGS
• • • •
Vastagréteg Eltemetett kontaktusú Foto-elektrokémiai Multikapcsolatos fotoelektromos elemek (Tegosolar) 4
Energiatermelő zsindely Tegosolar – Zsindely – UNI-SOLAR amorf Si napelemes fólia
• Előnyei: – Előállítása olcsóbb • alacsonyabb hőm., kevesebb energia
– Gyorsan felhelyezhető (tekercses) – Bármilyen tetőre: 5-90°-os hajlásszög – Nincs kiemelő és teherhordó szerkezet (nincs beázás veszély a tartólábaknál, nincs szélterhelés) – Nincs benne üveg, nincs tükröződés – Időjárásálló, UV-álló – Szórt fényben is üzemel – Piszkos v. leárnyékolt cella – mellékáramköri diódák 5
Tegosolar • Hátrányai (egyéb napelemek előnyei) • Drágább • Alacsonyabb hatásfok: 8-10% (labori 12-14%) • 1 kWp: maximális besugárzás mellett 1 kWh megtermeléséhez hány m2 kell – Tegosolar: 15 m2 – egyéb napelem: 10 m2
6
Működés lényege • A napelem cella rétegei: kék-cella (300-700 nm) zöld-cella (400-870 nm) vörös-cella (500-950 nm) fényvisszaverő fémréteg hajlékony, rozsdamentes acélréteg 6. Átlátszó csatlakozó 1. 2. 3. 4. 5.
6 1 2 3 4 5
7
Tegosolar méretei és ára • • • •
1 panel: 11 cella; 2,85x0,385 m; 1,1 m2 Névleges teljesítmény: 68 Wp Tömege: 2,2 kg/m2 1 panel: 112 000 Ft
8
A napelem hatásfokának mérése • Balatonfüreden – 44 db panel – 48 m2, 2992 Wp – déli tájolás, ~ 45°-os dőlésszög
• 9 hónapja, hálózatra nincs kötve, hőszivattyú • Inverter – SMA Sunny Boy 3000 • Veszteségek: – inverterből adódó átalakítási veszteség (5%), – kábel hossza elhanyagolható, – napelem veszteségével (ohmikus, optikai, reflexiós, transzmissziós, rekombinációs) – együtt 10-14%
9
Mérések • Ápr. 28., Máj. 7. • 3 órán át, 10 perces mérések • Inverter és napsugárzás mérő – digitális luxméter • 22°C, felhős idő (50-60% felhő)
10
Tegosolar által termelt energia Mérés időpontja
Eddig eltelt idő
Aznapi termelés
Pillanatnyi teljesítmény (W)
Pillanatnyi napsugárzás (mért)
(h)
(kWh)
(inverter)
(inverter)
1415
1800
10,18
549
1269
1425
1800
10,34
1269
1265
1435
1800
10,46
314
676
1445
1800
10,59
977
1757
1455
1800
10,77
359
854
1505
1801
10,84
582
1261
1515
1801
11,09
1524
1860
2010. 05. 07.
(48 m2-en) (inverter)
(x.10 lux)
…
11
A mért pillanatnyi napsugárzás és a felhasznált pillanatnyi teljesítmény összefüggése
Napsugárzás erőssége függ a felhővándorlástól 12
Besugárzási intenzitás meghatározása • www.naplopo.hu adatai – május 7-i napsugárzás intenzitás adatai • ennek átlaga 14-17 óráig: 606 W/m2
13
Átlagos hatásfok kiszámítása Mérés ideje (h)
Inverter által mért pillanatnyi teljesítmény (W) (48 m2-en)
P= Pillanatnyi teljesítmény m2enként (W/m2)
S= Május 7-i naplopo.hu besugárzási adatok (W/m2)
Hatásfok (%) P/S (tíz percenként)
Átlagos besugárzással számolt hatásfok P/606 W/m2
1415
549
11,44
380
3,0
1,9
1425
1269
26,44
360
7,3
4,3
1435
314
6,54
260
2,5
1,1
1445
977
20,35
1000
2,0
3,3
1455
359
7,47
960
0,7
1,2
1505
582
12,93
970
1,3
2,1
1515
1524
31,75
930
3,4
0,6
…
5. Oszlop értékeinek átlaga: 4,7% 6. Oszlop értékeinek átlaga: 3,1% 14
Hatásfok és termelés • 4%-kal számolva: az éves áramtermelés a névleges 3100 kWh helyett 2304 kWh lesz • 1800 óra működési idő alatt 1195 kWh-t termelt a rendszer • Eddig megtermelt kevés energia oka: – hosszú tél, kevés napsütéses óra, felhőzöttség, sok csapadék, a napelemek esetleges letakarása, fa
• Még 3 nyári hónap 15
Megtérülés (névleges teljesítménnyel számolva) • 3 kWp-es névleges teljesítményű rendszer beruházásának költsége: ~ 5 169 000 Ft: • 44 db Tegosolar panel (4 148 000 Ft) • Inverter (540 000 Ft)
16
Megtérülés névleges teljesítménnyel Év
Éves áramtermelés (névleges teljesítmény) (kWh)
Áram egységár (Ft) (7%-os éves árnövekedéssel)
Maradvány érték (Ft)
1
3 600
47,19
4 998 866
2
3 568
50,49
4 818 726
3
3 535
54,03
4 627 711
17
3 115
139,31
360 117
18
3 087
149,06
-100 064
…
Teljesítmény: 25 év – 80%
17
Megtérülés (4%-os hatásfokkal számolva) • 23 év • Esetleges haszon • (feltételeztük, hogy a megtermelt áram teljes egészében felhasználásra kerül – visszatáplálás nincs)
18
A napelemes rendszerek környezeti hatásai • Életciklus-elemzés • Input: gyártáshoz használt víz, egyes napelemfajták alapanyagai, kvarchomok, bauxit, cink, réz • Output: gyártás során elhasznált víz, keletkezett hőmennyiség, nemezgázok • Si-modul (kibocsátás több mint fele) • Emissziók – – – –
SO2: az összes 40%-a 19-19% CO2 és NOX 14% porkibocsátás Nehézfém (As, Cd, Pb) 19
A napelemes rendszerek környezeti hatásai • Nagy területigény • Építkezés során az anyagszállítás • Néhány technológiánál (CdTe, GaAs) veszélyes anyag a levegőbe (tűz) • Vizuális hatások: esztétika, műemlékvédelmi terület • Zajártalom nincs • Hulladék: akkumulátor, vagy elhasznált napelem • Újrafelhasználás – üvegkinyerés • Újrahasznosítás – összetevők leolvasztása 20
Összefoglalás • • • • •
• • •
Bemutattam az energiatermelő zsindelyt Megmértem a hatásfokot és a konkrét megtérülési időt Elemeztem az életciklust A lehetőségek adottak Magyarországon, a megújuló energiákra való átállásra Napelem drágább ill. hosszabb a megtérülés – visszatartó erő Támogatási rendszert kell használni (Klímabarát Otthon pályázat, KEOP) Technológiákat tovább fejleszteni Környezettudatos nevelés 21
Köszönöm a figyelmet!
