Napelemes rendszerek optimális méretezése

A megújuló energiaforrások egyre széleskörűbb felhasználásának köszönhetően napról napra több technológia válik általánosan elérhetővé viszont a lehetőségek közül egyértelműen a napelemes energiatermelés emelkedik ki, mint a legmeghatározóbb és egyben legelterjedtebb opció. Ez egyben azzal is jár, hogy az eddig csak egyirányú energiaáramlásra tervezett villamos hálózatok kiemelt terhelésnek lettek kitéve a mostanra megváltozott fogyasztási környezetben ahol a napelemes rendszerek termelésének és az ellátott helyek fogyasztásának függvényében létrejöhet olyan állapot ahol a napelem több energiát termel, mint amit az adott fogyasztó el tud használni. Ilyen esetben három lehetőség áll rendelkezésre:

• 1. Visszatáplálás és tároló nélküli eset: A napelemes rendszer termelése és az ellátott hely fogyasztása között egyensúlyt kell teremteni.
• 2. Visszatáplálásos eset: A napelemes rendszer termelése meghaladja az ellátott hely fogyasztását és a hálózatba való visszatáplálás lehetősége adott.
• 3. Akkumulátoros tárolós rendszer: A napelemes rendszer termelése meghaladja az ellátott hely fogyasztását és a hálózatba való visszatáplálás nem lehetséges.

Mindezek alapján látható, hogy a napelemes rendszerek teljesítményének méretezése kritikus és egyben komplex lépés a hatékony és gazdaságos energiaellátás érdekében. A méretezés során figyelembe kell venni a háztartás vagy vállalkozás napi energiafogyasztását, az elérhető napsütéses órák számát és a napelemek hatékonyságát. Az akkumulátoros tárolás integrálása azonban kihívást jelent mivel az akkumulátorok kapacitása élettartama és költsége jelentős mértékben befolyásolja a rendszer költséghatékonyságát. Az akkumulátorok méretezésekor fontos szempont a várható áramfogyasztás ingadozása, valamint az, hogy a rendszer képes legyen elegendő energiát tárolni a napsütés nélküli időszakokra is ami gyakran költséges és technológiai korlátokba ütközhet.

Hogyan segít ebben a Panda?

A korábban említett problémák alapján látható, hogy egy jól működő napelemes rendszer megtervezése nem egyszerű és rengeteg adatot igényel. A Panda energiamenedzsment szoftver nagyban megkönnyíti ezt a folyamatot mivel a méretezéshez szükséges összes fogyasztási adatot automatikusan összegyűjti ezzel megspórolva az adatgyűjtési folyamat adminisztrációs terhét. Idősoros mérőórák esetén nem csak az energiafogyasztási adatok kerülnek be közvetlenül a szolgáltatótól a Pandába hanem ezen felül elérhetőek beépített elemzési funkciók is, amelyek átláthatóbbá teszik az rendelkezésre álló információkat. Szintén a könnyű kezelhetőséget és az átláthatóságot szolgálja, hogy a meglévő adatok és elemzések egy gombnyomásra exportálhatóak a szoftverből. A fogyasztás vizsgálatához az energiafelhasználás látható negyedórás, órás, napi, havi, negyedéves és éves bontásban így könnyen meghatározható hogyan néz ki az energiaigény lefutása és a fogyasztás ingadozása.

Ezek alapján számítható a napelem rendszer mérete is mivel így ennek kapacitását össze lehet hangolni a már látható fogyasztási tendenciákkal. Mindez azt is lehetővé teszi, hogy előzetesen el tudjuk dönteni, hogy lehetséges-e olyan rendszer telepíteni, ahol minden termelt energiát rögtön felhasználunk. Ellenkező esetben, ha a fogyasztási ingadozás ezt indokolja akkor becsülhető milyen mértékben szükséges a hálózatba visszatáplálni vagy pedig mekkora tárolós rendszert kell kialakítani. További információk a Panda energiamenedzsment szoftverről >>

Méretezési módszerek

1. Visszatáplálás és tároló nélküli eset

Új napelemes rendszer tervezésekor jó módszer lehet a Pandában látható napi vagy órás fogyasztási adatok alapján választani a rendszer teljesítményét. Vegyünk egy konkrét példát, amit az egyik partnerünk esetében valósítottunk meg.
Optimális egy tavaszi vagy nyári napot választani, mikor a napelem jellemzően a legtöbb energiát termeli majd megvizsgálni hogyan alakul a nap során a villamos fogyasztás. Példaképpen a jobboldali képen láthatóak egy tavalyi évre vonatkozó májustól szeptemberig tartó időszak napi fogyasztásai.

Következő lépésként innen választhatunk alacsony fogyasztású napokat, amelyek jellemzik az időszakot, ezzel biztosítva a túltermelés elkerülését. Jelen esetben a május 20-i, illetve a július 16-i fogyasztás megfelelő a fogyasztás bemutatására, ezeknek a napoknak a lefutása a következőképpen alakul:

Itt vehetünk egy napközbeni órára vonatkozó kWh dimenziójú fogyasztási értéket, amit egyben jó közelítéssel megegyeztethetünk a napelem tervezési csúcstermelésével, ezzel megkapjuk mekkora teljesítményű legyen a rendszer. Ilyen módon tervezhető olyan napelem telep, melynek termelése összhangban van az adott időbeli fogyasztással, így elkerülhető a hálózatba való visszatermelés, illetve a tárolós rendszer szükségessége, ami költséghatékonyabb kialakítást eredményez. Az eddig bemutatott példákon keresztül szemléltetve a nyári esetben a napi csúcs egy órára vonatkoztatva 12 kWh, tehát itt ideális elrendezés mellett egy maximum 12 kWp teljesítményű rendszer beépítése lenne optimális. Az ideális elrendezés a magyarországi viszonylatot tekintve déli tájolást jelent 30-40 fokos dőlésszöggel. A tavaszi példa szintén fontos szerepet játszik, mivel a májusi időjárási viszonyok mellett a napelem termelés statisztikailag nagyon jól közelíti a júliusi csúcsot, körülbelül 5-10% az eltérés. Ez megfigyelhető a következő ábrán is, amely a korábban meghatározott paraméterekkel rendelkező ideális napelem rendszer éves termelését szemlélteti (*: forrás)

Éppen ezért érdemes több hónapra is ellenőrizni a számítást, ebben az esetben a 12 kWp rendszer májusi csúcsa elérheti a 10,8-11,4 kW-ot is, amely egyben jóval meghaladja a tavaszi állapotra felvett 6 kWh napi órás fogyasztási értéket. Mindezek alapján látható, hogy ebben a példában a túltermelés elkerülése érdekében célszerűbb egy kisebb maximum 6 kWp csúcsteljesítményű rendszert választani.

2. Visszatáplálásos eset

Ilyen esetben sokkal kötöttebbek a lehetőségek mivel a jelenlegi jogi szabályozás mellett csak 50 kWp alatti teljesítményű napelemes rendszerek termelhetnek vissza a hálózatba. A 2024. januárjától érvényes bruttó elszámolás szerint a szolgáltató sokkal kedvezőtlenebb áron vásárolja vissza a betáplált áramot, mint ahogyan értékesíti azt (forrás). Egy ilyen rendszer esetén a Pandában található fogyasztási adatok és a vásárolt, valamint visszatáplált energiára vonatkozó árak alapján érdemes gazdasági optimum számítást végezni figyelembe véve a rendszer méretével változó beruházási költségeket.

3. Akkumulátoros tárolós rendszer

Amennyiben nagyobb napelem rendszert szeretnénk telepíteni, amely több villamos energiát termel, mint amit az épület elfogyaszt, valamint a hálózatba való visszatáplálásra sincs lehetőség akkor a legjobb megoldás egy akkumulátoros tároló rendszer kialakítása. A korábbiakhoz hasonlóan itt is a Pandában található fogyasztási adatok szolgáltatnak biztos alapot a méretezéshez viszont extra kiadást jelent a tároló rendszer integrálása így itt is a rendszer méretétől függő energia megtakarítás és az ezzel járó beruházási költség közötti gazdaságilag leginkább optimális pontot kell megtalálni.

Panda funkciók meglévő napelemes rendszer esetén

A Panda nem csak napelemes rendszerek tervezése esetén nagy segítség, hanem ezenfelül további hasznos funkciókkal rendelkezik a meglévő napelemes rendszerekhez. A napelemes rendszerhez tartozó inverterek integrálhatóak a szoftverbe, ami lehetővé teszi a termelés pontos lefolyásának és mértékének nyomon követését. Ezzel a kiegészítéssel a termelés egyben látható a fogyasztással, ami alapján a Panda meghatározza mekkora hányadot fedezett a napelem és emellett mennyi energiát kellett a hálózatból vételezni. A napelem által előállított energia vizsgálatakor a szoftverben megjeleníthetőek időjárási adatok is. A napi vagy annál nagyobb időintervallumú nézetben a napsütéses órák száma, illetve adott nap esetében az órás nézetben pedig a borultság mértéke látható. További funkció, hogy a Pandában azonnal megjelenik, ha leáll a napelemek termelése így könnyebben felfedezhető amennyiben probléma van a rendszerrel.