Page 24 - Épületgépész 2020 október

Energiahatékonyság és komfort

Hibrid, PVT-napelem-napkollektorok alkalmazása

A napsugárzás energiájából napele- Másik érv a hibrid technológia alkal- mérsékletének növekedésével a tel-
mekkel áramot, napkollektorokkal mazása mellett, hogy a hagyományos jesítmény csökken. A gyártók a nap-
pedig hőenergiát tudunk előállítani. napelemek teljesítménye a cellahő- elemek teljesítményének hőmérsék-
De létezik olyan berendezés is, ami mérséklet növekedésével csökken, te- letfüggését az ún. hőmérsékleti
egyidejűleg hőenergiát és villamos hát a napelemek hatékonyságát a együtthatóval adják meg. Az általá-
energiát is előállít. Ráadásul a hibrid, visszahűtéssel növelni lehet. A nap- nosan használt, kristályosszilícium-
úgynevezett PVT (PhotoVoltaic Ther- sugárzás hatására a napelemek fe- napelemek teljesítményre vonatkozó
mal) napelem-napkollektorok már lülete akár 60-80 °C-ra is felmelegszik. hőmérsékleti együtthatója kb.
régóta gyártott, beszerezhető ter- A hagyományos, szilíciumkristályos -0,36 %/°C. Ebből kiszámítható, hogy
mékek. Ezek alkalmazása azonban a napelemeknél a cellák hőmérsékle- ha a napelem a napsugárzás hatására
mai napig marginális maradt, alig- tének növekedése az üresjárati fe- 65 °C-ra melegszik, akkor annak tel-
alig hallani ilyen rendszerek megvaló- szültség jelentős csökkenését és a jesítménye a névleges, 25 °C-ra meg-
sulásáról. Cikkünkben annak próbálunk rövidzárlati áram kisebb mértékű nö- adott értékhez képest 14,4%-kal csök-
meg utánajárni, hogy vajon indokolt vekedését eredményezi (2. ábra). ken. Vagyis pl. egy 320 Wp névleges
lenne-e a PVT-technológia nagyobb A két hatás közül a feszültség csök- teljesítményű napelem 65 °C-os cel-
mértékű alkalmazása? kenése a domináns, és mivel a telje- lahőmérséklet esetén már csak kb.
sítmény a feszültség és az árame- 274 W teljesítmény leadására képes
2
Érvek a hibrid napelem-nap- rősség szorzata, ezért a cellák hő- (1000 W/m napsugárzás esetén).
kollektorok alkalmazása mel-
lett 3.5
A hibrid, PVT-napelem-napkollektorok
kifejlesztésének legfontosabb moti- 3
vációja valószínűleg a napelemek vi-
szonylag alacsony energiaátalakítási 2.5 =
hatásfokának javítása volt. A jelenleg 2
alkalmazott napelemek az elnyelt nap- Cella áramerősség [A] =
sugárzásnak csak kb. 17-21%-át ala- 1.5
kítják át villamos energiává, a napsu- =
gárzás nagyobb része a napelem fe- 1 =
lületén hővé alakul. A keletkezett hő-
energia nem hasznosul, hanem a kör- 0.5 =−
nyezet felé távozik (1. ábra). A hagyo-
mányos napelemek esetében így a 0
villamosenergia-termelés több mint 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
négyszerese megy veszendőbe hő- Cella feszültség [V]
energia formájában. Kézenfekvő gon-
2. ábra – Kristályosszilícium-napelemcella jelleggörbéi különböző cel-
dolat, hogy megpróbáljuk a keletkezett
2
lahőmérsékleteken és állandó napsugárzás-intenzitás (1000 W/m ) mellett
hőenergiát is hasznosítani.
Mekkora energiahozam-
Spketrális napsugárzás [W/m 2 /nm] Visszaverődés A 3. ábra egy hagyományos napelem
többlet érhető el a napelemek
visszahűtésével?

(PV) és egy hibrid napelem (PVT) telje-
sítményét és hátoldali hőmérsékletét
Hő
mutatja be egy átlagos nyári napon.
Villamosenergia
A napsugárzás a derült napokra jel-
lemző haranggörbe szerint alakul, dél-
2
ben kb. 1000 W/m csúccsal (sárga
görbe). A napelemcellák hőmérsékletét
a szaggatott vonallal jelzett görbék
mutatják. Jól látható, hogy a vissza-
Napsugárzás hullámhossza [nm]
hűtéssel rendelkező PVT-napelem cel-
1. ábra – A hagyományos, szilikonkristályos napelemcella energiaátalakítása lahőmérséklete alacsonyabb, mint a

24 Épületgépész IX. évfolyam – 2020. október