Napkollektor kontra napelem

A napenergia hasznosításának e két módját nem versenytársaknak tekintjük, hanem sokkal inkább egymás kiegészítőjének. Két teljesen eltérő berendezésről, eltérő technológiáról van szó. A napkollektorban a napsugárzás hatására folyadék, vagy levegő melegszik fel, és az így keletkezett hőenergiát többnyire meleg víz készítésre és épületek, vagy medencék fűtésére használják fel. A napelem viszont félvezetőt tartalmazó berendezés, amelyben a napsugárzás hatására töltésszétválasztás, azaz villamos feszültség keletkezik. A napelem tehát egyenáramot állít elő, amelyet többnyire egy inverter a hálózati feszültséggel megegyező váltóárammá alakít át, így a napelemekkel termelt áram normál villamos fogyasztók működtetésére használható.

Teljesítmény és éves energiahozam

Energiatermelés szempontjából a két legfontosabb jellemző a teljesítmény és az éves energiahozam. A teljesítmény megadása elsősorban a napelemeknél jellemző. A manapság jellemzően alkalmazott 60 cellás polikristályos napelemek névleges teljesítménye 250-260 Wp. Fontos hangsúlyozni, hogy az ilyen módon megadott névleges teljesítményt a napelem csak az ideálisnak tekinthető teszt körülmények esetén, 1000 W/m² teljesítményű napsugárzás és 25 °C-os cellahőmérséklet esetén adja le.

A napkollektoroknál a névleges maximális teljesítmény megadása kevésbé használatos, inkább a hatásfokgörbét adják meg a gyártók. A hatásfok alapján azonban egyszerűen meghatározható a napelemekhez hasonló névleges maximális teljesítmény. 2 m² teljes felületű napkollektor maximális hatásfoka kb. 80%, hasznos felülete kb. 1,8 m², így a max. teljesítménye 1000 W/m2 napsugárzás esetén: 0,8x1,8x1000=1400 Wp.

A várható éves energiahozamot a napkollektoroknál egy négyzetméter felületre, a napelemeknél pedig 1 kWp névleges teljesítményre vonatkoztatva szokás megadni. A hasznosítható éves energia természetesen függ a földrajzi helytől, a dőlésszögtől és a tájolástól is, átlagos értéknek azonban hazánk területén napkollektoroknál kb. 550 kWh/m², napelemeknél kb. 1100 kWh/kWp fajlagos értékek fogadhatók el.

A napkollektor jobb hatásfokú, energetikailag hatékonyabb, mint a napelem. Azonos felületen napkollektorokkal 4,5-szer akkora névleges teljesítményt, és 3,2-szer nagyobb éves energiahozamot lehet elérni, mint napelemekkel.

Ár-érték

A napkollektorok és napelemek összehasonlítását célszerű elvégezni pénzügyi-gazdasági szempontok, azaz ár-érték alapján is. A napkollektorok felületre vetített egységára valamivel nagyobb, mint a napelemeké. Mind az egységnyi névleges teljesítményre, mind az egységnyi energiahozamra vetített ár a napkollektorok esetében lényegesen alacsonyabb, mint a napelemeknél. Tehát napkollektorokkal jelentősen olcsóbban lehet előállítani energiát, mint napelemekkel.

A napkollektoros és a napelemes rendszerek között jelentős különbséget eredményez azonban a napenergiával kiváltott energiahordozó fajtája, és ennek ára. A napkollektorok az esetek többségében vezetés földgázt, míg a napelemek hálózati villamos energiát váltanak ki.

Az általánosan használt lakossági A1 normál tarifájú nappali áram ára jelenleg bruttó 37,56 Ft/kWh, míg földgáz esetében a lakossági normál tarifájú vezetékes földgázból előállított hőenergia ára bruttó 14,95 Ft/kWh. A lakossági tarifák esetében tehát látható, hogy az áram ára kb. 2,5-szer magasabb, mint a gáz ára. Ez komoly versenyelőnyt jelent a napelemes rendszereknek a napkollektoros rendszerekkel szemben, hiszen a drágább energiahordozó kiváltása nagyobb megtakarítást és így rövidebb megtérülési időt eredményez.

A tároló szerepe

A napenergia-hasznosító rendszerek egyik legfontosabb eleme a tároló. Tárolóra szinte minden esetben szükség van, mivel a napenergia rendelkezésre állása és az energiafogyasztás időbeli lefolyása általában nem esik egybe. Ezért a megtermelt napenergiát valamilyen tárolóban kell összegyűjteni és eltárolni a fogyasztás idejére.

Napkollektoros rendszerek esetében tárolás céljára többnyire egy víztartályt, használati-melegvíz tárolót, vagy fűtési puffertárolót alkalmaznak. Ezek általában csak napi ciklusú tárolást tesznek lehetővé, segítségükkel, a napkollektorokkal napközben megtermelt hőenergia eltárolható, így fedezhető belőle a következő napi napsütés kezdetéig jelentkező fogyasztás. Napkollektoros rendszereknél, napi ciklusnál hosszabb tárolás azonban már nem, vagy csak nagyon nagy helyigénnyel és irreálisan magas költséggel valósítható meg. Szezonális tárolás, tehát a nyári napenergia télire történő eltárolása pedig szinte lehetetlen.

A hálózatra visszatápláló napelemes rendszereknél azonban a tárolás szempontjából gyökeresen más a helyzet, hiszen tárolás céljára felhasználható a villamos hálózat. Magyarországon törvény rendelkezik arról, hogy az 50 kW teljesítmény alatti, ún. háztartási méretű kiserőművek által termelt villamos energiát az adott csatlakozási ponton értékesítő villamosenergia-kereskedő köteles átvenni, és annak méréséről gondoskodni. Ráadásul a napelemes kiserőmű tulajdonosa kérheti a szolgáltatótól a hálózatba összesen betáplált és vételezett villamos energia éves szaldó szerinti elszámolását.

A hálózatra csatlakozás lehetősége, a kötelező átvétel és az éves szaldós elszámolás összességében azt jelenti, hogy a napelemes rendszerek tulajdonosai az országos villamos hálózat formájában egy olyan ingyenes energiatároló eszközhöz (akkumulátorhoz) jutnak hozzá, ami korlátlan kapacitású, 100%-os hatásfokú, és hosszú ideig (egy évig) tud tárolni. Ez pedig nem más, mint az ideális szezonális tároló, melynek segítségével nem csak a napközben megtermelt energiát tehetjük el éjjelre, hanem a nyáron előállított energiát is eltárolhatjuk télire. A szezonális tárolóként működő villamos hálózat így lehetővé teszi, hogy egy adott létesítmény éves villamos energia szükségletét akár 100%-ban is fedezni lehessen a napelemes rendszerrel. Ez pedig további komoly versenyelőnyt jelent a napelemes rendszereknek a napkollektoros rendszerekkel szemben.

Megtérülési idők

Az ábrán azonos, megközelítőleg évi 3300 kWh energiahozamú napkollektoros és napelemes rendszer összehasonlítása látható. Ehhez napkollektorból 6 m2-nyi felület szükséges, míg napelemekből ugyanezt az éves energiahozamot 3 kWp névleges teljesítmény, és 19,2 négyzetméter felület tudja biztosítani. A kisebb elnyelő felület ellenére a napkollektoros rendszer névleges teljesítménye nagyobb, 4,2 kW, szemben a napelemes rendszer 3 kW teljesítményével. A napkollektoros rendszer ráadásul olcsóbb is, bruttó beruházási költsége kb. 1,2 millió forint, míg a napelemes rendszer ára kb. 1,75 millió forint.

Hiába azonos tehát a két rendszer éves energiahozama, ha a napkollektorok vezetékes földgázt váltanak ki, akkor ez a jelenlegi lakossági árakon csak évi 49 ezer forint megtakarítást jelent, míg a napelemes rendszer, ami áramot vált ki, évi 124 ezer forint megtakarítást produkál. A lényegesen magasabb megtakarítás miatt a napelemes rendszer megtérülési ideje sokkal rövidebb, kb. 14 év, mint a napkollektoros rendszeré, ami kb. 24 év.

A komplett rendszerek összehasonlításából látszik, hogy a napkollektoros rendszerek pénzügyi megtérülés szempontjából nem tudják felvenni a versenyt a napelemes rendszerekkel. Ennek az oka pedig nem a napkollektoros rendszerben keresendő, hanem a jelenlegi jogi és gazdasági környezetben. Míg a lakossági, családi házas napkollektoros rendszerek semmilyen támogatásban nem részesülnek, addig a napelemes háztartási méretű kiserőművek jelentős támogatást kapnak, hiszen a kötelező átvétel és az éves szaldós elszámolás magas átvételi árat és az ingyenes szezonális tárolás lehetőségét is biztosítja.

A lakosság jelentős része hajlandó tisztán önerőből, beruházási támogatás nélkül is megvalósítani hálózatra kapcsolt napelemes rendszereket. A sok kis háztartási méretű, decentralizált elhelyezkedésű naperőmű megvalósulása pedig az országos energiaellátás szempontjából is egyértelműen kedvező. Messze még az a határ, amikor a napelemes rendszerek teljesítményét nem tudja majd gond nélkül fogadni az országos hálózat. Addig is minden új naperőmű megvalósulása ingyen és tisztán, környezetszennyezés nélkül megtermelt villamos energiát jelent – nemcsak a konkrét beruházónak, az egész országnak.

3300 kWh éves energiahozamú napkollektoros és napelemes rendszer jellemzői

Napkollektorok és napelemek energetikai jellemzői

Napkollektorok és napelemek ár-érték jellemzői

Napkollektoros és napelemes rendszerek jellemző kialakítása