Napelemek

Napelemek - napelemek, napkollektorok


A napelemek a napsugárzást elektromos energiává
alakító eszközök. Sokszor tévesztik
össze a napkollektorokkal, pedig attól jelentősen
eltérő hasznosításúak.
Bár mind a napelem, mind a napkollektor
napenergiát alakít át, a napelemmel elektromos,
míg a napkollektor hőenergia hasznosítás céljára
szolgál.
A napelem működése a félvezetőkhöz
hasonló. A Napból érkező fotonok, mint apró
részecskék a napelem anyagába hatolva olyan
fizikai változást hoznak létre, amely hatására
az anyagból levált elektronok hasznosíthatók
villamos energia felhasználására.

A napelem anyaga lehet kristályos szerkezetű, amely egyenletes belső térelrendezést mutat.
Jellemzően szilícium alapanyagot használnak a gyártáshoz, amely bonyolult technológiai láncolatok
folyamata végén válik használható végtermékké.

A kristályos napelemek jellemzően egykristályos ( monokristályos ) napelemek vagy polikristály
napelemek. A monokristályos napelemek előállítási költsége a legmagasabb, de ez a magas hatásfokuk miatt
kifizetődő. A polikristályos napelemeknél valamivel egyszerűbb így kissé olcsóbb előállítás technológia
áll rendelkezésre. Hatásfokuk jellemzően megegyező az egykristályos napelemekével, bár felületük valamivel
nagyobb az egyazon teljesítményre vetítve.

A legolcsóbban beszerezhető típus, egy merőben más eljárással készülő napelem. Ez a vékonyréteg vagy
más néven amorf szilícium napelem. E típusnak a legkisebb a felületegységre vetített teljesítménye
és hatásfoka. Ennek ellenére olcsó ára helyenként népszerűvé teszi. Leginkább épületbe integráltan vagy
olyan helyen használják, ahol nem okoz gondot a helyszűke és a kristályos típusokhoz képest egységnyi
felületre jutó harmada teljesítmény.

A napelemek által előállított villamos energia felhasználása történhet azonnal is, ha állandó
fogyasztókat üzemeltetünk. Ekkor a saját ház, üzem energiarendszerébe csatlakoztatva betápláljuk,
és egyből elfogyasztjuk. Amennyiben a fogyasztás időszaka nem esik egybe a napsütéses időszakkal,
vagy kevesebb a felhasználási igény az előállított energiánál, akkor a közcélú hálózatra is visszatermelhetjük
az energiát. Mindkét említett esetben olyan energia átalakító eszköz – inverter – rendszerbe állítása
szükséges, amely a hálózattal való együttműködésre képes, így hasonló minőségű villamos áramot szolgáltat,
mint a vezetékes ellátást biztosító villamos közszolgáltató. 


Van sok olyan felhasználói igény is, ahol nincs bevezetve az áramellátás, így ebben az esetben valamilyen formájú energiatárolás szükséges, hogy naplemente után az "elraktározott" energiát használhassuk. 
Akkumulátorok használatával jelentős mennyiségű villamos energiát tárolhatunk a későbbi felhasználási időszakra.
Csak speciális akkumulátorok alkalmasak a napelemes rendszerek jellemzően sok ciklusból (feltöltés-kisütés) álló használatra. Az ilyen akkumulátorokat a gyártók tipikusan ilyen célra fejlesztették ki.