ENERGIAFORRÁSOK ÉS ERŐMŰVEIK

ENERGIAFORRÁSOK ÉS ERŐMŰVEIK

GEVEE518-B elmélet

Őszi félév, nappali tagozat Oktató: Matusz-Kalász Dávid

NAPENERGIA HASZNOSÍTÁSA

4. előadás

A legnagyobb potenciállal bíró megújuló

A napsugárzás nem csak a földi élet egyik alappillére, hanem számos természeti jelenség mozgatórugója, kiinduló energiaforrása is. A szél, amely egy másik jelentős megújuló energiaforrásunkként van számon tartva a nap által különböző mértékben felmelegített és ebből adódóan eltérő nyomású területek közt kialakuló levegőáramlás. Hasonlóan a tengeráramlatok kialakulásában is jelentős a Nap szerepe.

A legnagyobb potenciállal bíró megújuló

A Föld atmoszférájának határára a Napból 1,37 kW/m² energiájú sugárzás érkezik, ezt nevezzük napállandónak. Manapság egyre több és szigorúbb méréseket végeznek a napállandó meghatározására vonatkozóan. A napállandó az a számérték, amely meg-adja, hogy átlagos Föld-Nap távolságban, a légkör felső határán, a sugárzás haladási irányára merőleges egységnyi felületre időegység alatt mennyi energia esik. Napjainkban az elfogadott átlagos értéke 1 353 W/m².

A legnagyobb potenciállal bíró megújuló

Mivel a Föld a Nap körül ellipszis pályán kering, − melynek gyújtópontjában a Nap van − ezért a Föld-Nap távolság folyamatosan változik, így a napállandó is 1 307 W/m² és 1 398 W/m² értékek között ingadozik az év során.

A legnagyobb potenciállal bíró megújuló

A Föld felszínét elérő sugárzás mennyisége nagymértékben változik a földrajzi szélesség és a felhőzet helyi eloszlása függvényében. A Térítők mentén erdőben szegény, száraz szubtrópusi területeken a sugárzás értéke 70% az átlagos 49%-kal szemben.

A legnagyobb potenciállal bíró megújuló

Az energia mennyiség mellett a sugárzás összetétele is nagy jelentőségű a földi élet szempontjából. A növényzet a kék és vörös fényt nagy értékben elnyeli, míg a zöld tartományban kismértékű a megkötés. Főleg az alacsonyabb tartományba esőt nem képes megkötni. Az el nem nyelt energia visszaverődik vagy áthatol a növényen. A szárazföldi növények a fotoszintézisre alkalmas sugárzás 50%-át hasznosítják. A fotoszintetizáló zöld növények (termelők) a megkötött fényenergia mintegy 1,0%-át képesek kémiai energiává átalakítani, azaz ennyi az energia hasznosulás átlagos földi értéke. Ennek egy részét saját anyagcsere- folyamataikhoz használják el, a másik részét pedig raktározzák, és ez a raktározott energia mennyiség jut be a táplálék láncba.

A napsugárzás szóródása

A napsugárzás energiája jelentős mértékben lecsökken mire a földfelszínre ér, így maximálisan 1.000 W/m² fényintenzitás tapasztalható szép, napos nyári időben.

A Napból érkező sugárzás a sztratoszféra külső határára érkezve a légkör egyre sűrűbb rétegeibe hatol. E folyamat közben számos fizikai jellemzője megváltozik. A Napból érkező, a felső légkört elérő energiát tekintve 100%-nak, a földfelszínt 33% direkt- és 18%

szórt sugárzás éri el. A kettő összege adja a globálsugárzás értékét, melynek a 10%-át a felszín visszaveri és ennek csak 5%-a nyelődik el a légkörben, a többi a világűrbe távozik.

Homályossági tényező

Az eddig elmondottak ideális, tiszta légkörre vonatkoztak. A valódi légkörben a természetes és civilizációs szennyeződés miatt a direkt sugárzás tovább csökken. A légkör sugárzáscsökkentő tulajdonságát a homályossági tényezővel (H_t) jellemzik, amely megadja, hogy a légkör a sugárzás mekkora részét engedi át.

Sajnos a homályossági tényező egyre romlik: Budapesten 1965-ben 0,4-et, 1993-ban viszont már csak 0,25-t mértek.

A homályossági tényező tapasztalati, tájékoztató értékei a következő:

• zavartalan természet, tenger H_t = 0,6 − 0,7;

• mezőgazdasági terület, falu H_t = 0,4 − 0,5;

• kis- és közepes város H_t = 0,3 − 0,4;

• ipari környezet H_t = 0,2 − 0,3.

Elnyelődés, veszteségek

Az ultraviola sugárzás nagy része a légkör felső rétegeiben szűrődik ki. Az alsóbb rétegekben lévő szilárd szemcsék (por, aeroszol, korom) hatására szóródik, visszaverődik és elnyelődik a sugárzás, ezzel energiája lecsökken és haladási iránya is megváltozik. Másrészről, a légkört alkotó egyes molekulák, a megfelelő hullámhosszokon elnyelik a sugárzás energiáját.

Rövidhullámú tartományban (ultraibolya-kék) az ózon és a vízgőz, míg hosszúhullámon (vörös-infravörös) a szén-dioxid, metán és a dinitrogén-oxid abszorbeálja (nyeli el) a fény egy részét. A meteorológiai képződményeket (felhőket) figyelmen kívül hagyva a teljes gyengülést a Beer-Bourget-Lambert- összefüggéssel adhatjuk meg.

Beer-Bourget-Lambert- összefüggés

ahol:

𝐼_𝜆 – spektrális intenzitás a felszínen,

𝐼_𝜆∞ – spektrális intenzitás a légkör külső határán, 𝜎_𝑆𝑅 – a Rayleigh-szórás optikai mélysége,

𝜎_𝑆𝐴 – az aeroszol-szórás optikai mélysége, m_o – optikai légtömeg = ¹

sin ℎ_𝑜 , h_o – napmagasság (óraszög).

𝐼

= 𝐼

𝑒

Elnyelődés, veszteségek

• Ha felhők is jelen vannak a légkörben, akkor azok széles hullámhossz tartományban visszaverik, elnyelik, illetve átengedik a sugárzást. Ezen értékek jelentősen függenek a légkör állapotától, a meteorológiai viszonyoktól. A direkt sugárzás arányának csökkenésével a napsugárzás hasznosítható energiája is csökken, de nem szabad megfeledkezni a szórt sugárzás energiatartalmáról, hisz az még egy borult téli napon is minimálisan 50 W/m2 nagyságú.

Szórt és direkt sugárzás

Megfigyelhető, hogy a sugárzás legnagyobb része a nyári hónapokban érkezik a felszínre.

Magyarország globál-sugárzása

A legtöbb energiamennyiség a Balaton környékére és Dél-Magyarországra jut.

Azonban az Észak-Magyarországra jutó energiamennyiség is jelentős mértékű, így az ország szinte teljes területe alkalmas napenergiát hasznosító rendszerek telepítésére.

A sugárzás erőssége egységnyi, ha a sugárzás irányára merőlegesen állított felület 1 m²-én 1 másodperc alatt 1 joule sugárzási energia áramlik át.

Egysége a W/m². A besugárzást a sugárzás erősége és a sugárzás idejének szorzata adja J/m² egységben.

A globális sugárzás évi átlagos eloszlása (MJ m2) Európában

A globális sugárzás évi átlaga a Sarkkör vidékén 2900 MJ/m².

A Hága, Stockholm, Szentpétervár vonalon 3300, míg Portó, Marseille, Róma, Alföld (M.o.), Krím-félsziget vonalán 5000 MJ/m² évente az átlagos globális sugárzás.

Európa déli szegélye (a Földközi-tenger partvidékei) viszont már 6280 MJ meleget kap évente m²-enként.

Munkafelület elhelyezése

A munkafelület (napelem, napkollektor, fókuszáló tükör) akkor hasznosítja a napenergiát a legnagyobb hatásfokkal, ha ara merőlegesen érkezik a napsugárzás. Ez azt jelenti, hogy a munkafelületnek le kellene követnie a Nap járását. Ez azonban igen költséges megoldás lenne. Kielégítő eredmény érhető el a munkafelület megfelelő tájolásával, ha figyelembe vesszük az észak-déli irányt és a napsugárzás téli és nyári beesési szögeit. A déli tájolás feltétlenül fontos, a dőlésszöget pedig a napkollektor, vagy a nap-elem hatásfoka és a földrajzi szélesség határozza meg. Minél nagyobb a hatásfoka, annál kisebb dőlésszöget választhatunk, hogy a tavaszi és őszi napsütést is ki lehessen használni.

Magyarországon a napkollektorok és a napelemek dőlésszöge általában 40 − 70

° között változik.

A napsütötte órák száma Magyarországon

A sugárzás időtartama, vagy napfénytartam az a szám, amely megadja, hogy valamely időszak (óra, nap, hónap, vagy év) alatt hány órán át sütött a Nap. A napsütés küszöbértéke 200 W/m2 direkt sugárzás. A napsugárzás időtartamát a Campell-Stokes-féle napfénytartam-mérővel mérik. A besugárzás évi összege hazánkban 4.100 − 4.700 MJ/m2, a sugárzás időtartama 1.900 − 2.150 óra között változik. Ahogy a korábban vetített ábrákon láthattuk, Magyarország Déli területein magas a napsütéses órák száma, így ezeken a tájegységeken optimálisan lehetne üzemeltetni naperőművek.

A napfénytartam évi átlagos összegének (óra) eloszlása Európában

A napsütés időtartama két komponens mentén változik, egyrészt északról dél felé, valamint nyugatról kelet felé is növekszik. A napfénytartam ennek megfelelően Nyugat-Skóciában a legkevesebb, ahol évente alig 900 órát süt a nap, de a Brit szigetek sem kap több napsütést évi 1000-1400 óránál. Kelet felé Berlin-Prága vonalánál éri el az 1600 órát évente.

Skandináviában 1600 óráról dél felé 2000- re nő. Skandinávia központi kontinentális részén annyi a napfénytartam, mint a magyar alföldön. Kelet-Európában 2400 órára, Európa déli szegélyén 2800 órára növekszik a napsütéses órák száma. A legmagasabb évi napfénytartam az Ibériai- félsziget déli partjain tapasztalható, ahol eléri a 3400 órát.

A napsugárzás intenzitásának spektrális eloszlása

Az említett tényezők hatására nem csak a sugárzás összteljesítménye változik, ha- nem spektrumszerkezete is módosul. A Nap fotoszférája (a nap felszíni rétege) ideális, úgynevezett abszolút fekete sugárzónak tekinthető. Ilyen esetben a sugárzó test hőmérséklete egyértelműen meghatározza a kibocsátott sugárzás spektrális eloszlását, a kibocsátott energia maximumhoz tartozó hullámhosszt és a kisugárzott összteljesítményt. Ezeket rendre a Planck-függvény, a Wien-féle eltolódási és a Stefan-Boltzmann-törvény adja meg.

A napsugárzás intenzitásának spektrális eloszlása

• A Napból érkező hőmérsékleti sugárzás legnagyobb intenzitását ʎ=0,5 μm-nél talál- juk. Az ibolyakéktől (ʎ=0,4 𝜇𝑚) a bíborvörösig (ʎ=0,8 𝜇𝑚) tartó, legnagyobb intenzitású tartomány a látható fény tartománya. A ʎ=0,4 𝜇𝑚 alatti rész ultraibolya (UV), míg a ʎ=0,8 𝜇𝑚-nél nagyobb hullámhosszokhoz tartozó sugárzást infravörös (IR) sugárzásnak nevezzük.

Napszimulátorok

Napenergia hasznosításának módjai

• Passzív

• Aktív

I. Naperőművek (termikus)

a) hagyományos erőműveknél is alkalmazott körfolyamatot működtet

b) nap által felmelegített meleg levegő áramlási energiáját alakítja át

II. Napkollektorok

III. Napelemek

Napenergia passzív felhasználása

• az épületek tájolásában és kialakítása

• gyakorlatban legtöbbször alkalmazott megoldások a következők:

• nagy benapozott üvegfelületek, napterek,

• télikert és átrium kialakítása,

• transzparens hőszigetelés, tömegfal, vagy tromble-fal alkalmazása

Transzparens hőszigetelés

• A „hagyományos" transzparens hőszigetelő anyagok (TH) az átlátszatlan (opaque) hőszigetelésekhez hasonlóan jó hőszigetelők, de azoktól eltérően – fényáteresztő anyaguk, sajátos anyagszerkezetük révén – a felületükre eső napsugárzás passzív hasznosítását is biztosítják azáltal, hogy a mögöttes hőtároló épületszerkezetek felmelegedését lehetővé teszik, miközben egyenletes, káprázásmentes, szórt természetes megvilágítást is biztosítanak a belső térben.

• Télen a napsugárzás a transzparens hőszigetelésű üvegfalon keresztül áthaladva (a hőcsapdaelv alapján) hasznosul az üvegfal mögötti hasznosító térben.

• Nyáron, az üvegfal mögötti tér túlmelegedésének elkerülése érdekében hatékony külső mozgatható árnyékoló szerkezetekkel, vagy a külső üveglap és a transzparens hőszigetelés közötti légrésben elhelyezett közbenső mozgatható, fényvisszaverő bevonattal ellátott mozgatható ponyva, illetve zsaluzia alkalmazható. A mozgatható árnyékoló szerkezetek működtetésére gyakran alkalmaznak fotovillamos rendszerrel meghajtott csőmotorokat.

A tömegfal energetikai működési elve

A napsugárzás 15-20%-át az üvegfelület visszaveri. Az üvegezésen átjutott maradék hányad 80-90%-a tömegfal külső síkján elnyelődik. Az elnyelt hő egy része - a tömegnek megfelelő késleltetéssel a helyiségbe jut. A külső oldalon is felmelegedett tömegfal felülete konvekcióval melegíti az üveggel bezárt légréteget, illetve infra tartományban kifelé is sugároz. A tömegfal energetikai hatékonyságát jelentősen befolyásolja, hogy az infra tartományú hőt milyen hatékonyan lehet a nagy tömegű fal és üvegezés között tartani.

A tromble fal működése

• Indirekt napenergiát gyűjtő épületszerkezeti elem. A trombe fal egy jó hővezetőképességű, nagy tömegű fal, melynek nap felé néző oldala hőelnyelő felület, mely a hőveszteségek csökkentése érdekében üvegezéssel burkolt. A tömegfal és a fűtött tér között alul-felül zárható csappantyúkat helyeznek el.

• A tömegfal külső felületét nagy hőelnyelő képességű, sötét felületképzéssel látják el. Az ablakon átjutó napból érkező sugárzás jelentős részét ez a felület nyeli el. A nagy hőtároló- és hővezető-képességű fal az elnyelt energiát késleltetve jutatja a helyiségbe. Az átszellőzők, gravitációs hajtóerővel képesek a levegő segítségével jóval kisebb késleltetéssel a hőt a fűtendő helyiségbe szállítani.

• Az árnyékoló az éjszakai veszteségáramokat csökkenti télen, nyáron napközben a túlzott felmelegedés ellen véd. Az üvegfelület ellátható kiszellőztetést segítő szárnyakkal melynek célja a nyári hő-védelem. A csappantyúk éjszakai zárva tartásának páravédelmi okai is vannak.

Naperőművek - Napteknő

• A napteknő erőműveknél a teknő alakú homorú tükrök a nap mozgását lekövetik. A tükrök fókuszában egy cső található, benne hőátadó folyadék kering és veszi fel a hőt.

• A működése hasonló a kollektorokéhoz.

• Ez esetben nem csak használati melegvíz, hanem villamos energia előállítása is a cél.

• A tükrök egy speciális görbét írnak le, ami leginkább a parabolára hasonlít, így az alábbi képlettel írható le:

𝑦 = 𝐴 ∙ 𝑥

+ 𝐵 ∙ 𝑥 + 𝐶

Naperőművek - Napteknő

A parabola alakúra hajlított tükrök az összes rájuk vetülő fényt egy pontba a fókuszpontba koncentrálják. A hőgyűjtőt a fókuszpontba kell elhelyezni, mely abszorber (fényelnyelő) anyaggal van bevonva. Ami rendszerint egy cső, belsejében pedig hőátvevő folyadék kering. Az abszorber a napfény jelentős részét elnyeli és hővé alakítja, majd átadja a folyadéknak.

Ha az abszorberrel bevont csövet, vagy csöveket vákuumcsőben helyezzük el, a cső felületén keletkező hő csak a folyadék irányába tud elnyelődni, a hatásfok ez által tovább növelhető. Nagyobb mennyiségű hő esetén úgynevezett mikroturbinával, kisebb mennyiségnél pedig Stirling-motorral érdemes villamos energiát előállítani.

Naperőművek - Napteknő

A tükrök mozgatása, bár energiaigényes, de használata nélkülözhetetlen a hatásfok javítása érdekében. A Nap lekövetését egy automatika végzi, online adatgyűjtés segítségével.

Ilyen erőművek üzemelnek Egyiptomban, Marokkóban, Indiában, Dél-Afrikában, Mexikóban és többek között Iránban is. Jelenleg 15 MWp és 50 MWp csúcsteljesítmény közöttiek üzemelnek, viszont a hatásfokuk (6 - 12%) kisebb, mint a naptorony erőműveknél tapasztalt értékek (átlagosan fele-harmada).

Az erőműi technológiák a szárazgőzön alapulnak. A napenergia, vagy a gázkazán által megtermelt nagy nyomású (10 bar) és magas hőmérsékletű (395 °C) vízgőz hőcserélőkön keresztül meghajtja a turbinákat. A turbina egy, a hálózatra kapcsolt szinkrongenerátort forgat meg, ami háromfázisú villamos energiát termel. A turbinából a fáradt gőz egy kondenzátoron (hőcserélőn) keresztül halad, ahol a hűtővíz lehűti.

Naperőművek - Napteknő

• Hátrányuk a szakaszos üzemelés.

• Borús időszakokban általában földgázüzemre állnak át a folyamatos áramellátás érdekében.

• Bár egy naperőmű bekerülési költsége azonos teljesítmény mellett meglehetősen magas, sokszorosa is lehet egy hagyományos szén-, olaj- és földgáztüzelésű, vagy egy atomerőműnek.

Naperőművek - Naptorony

• Nagy felületű és napkövető síklap tükröket úgy helyeznek el koncentrikus körben, hogy azok a visszaverődő sugarakat egy magas betontoronyra gyűjtsék össze. Az ott elhelyezett vízzel telt csövekben nagynyomású gőz keletkezik, amivel áramfejlesztőket lehet működtetni.

• A naptorony erőművek tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökből áll.

Naptorony-erőművek működnek Amerikában (Kalifornia és Mexikó), Ázsiában (Izrael és Japán), valamint Európában (Franciaország és Németország) is. Az erőművek toronymagassága 60 és 450 m között változik. A tükrök száma 100 − 2.000 db. A tükröző felületek nagysága 1.000 m² − 1,6 km², teljesítményük 60 kWp-től 50 MWp-ig terjed. A napsugárzások kis energiasűrűsége miatt a naperőmű igen nagy területet foglal el, fajlagos területigényüket 30 − 90 m²/kW-ra becsülik.

Naperőművek - Naptorony

• Fejlődése:

80-as évek: ~10MWp és 25% hatásfok 90-as évek: ~10MWp és 35% hatásfok

ezredforduló után: >20MWp és 65% hatásfok is elérhető

• Tükrök mozgatása vezérlő elektronikával, jobb hőelnyelő közeg keresése (sóoldatok).

Naperőművek - Naptorony

Naperőművek - Naptányér

A naptányér első pillantásra úgy néz ki, mit egy parabolaantenna. A homorú tükör, ami szintén leginkább egy parabola egyenletével írható le, a fókuszvonalába koncentrálja a fényt. A nagyméretű (parabola)tükrök nehézkes kivitelezhetősége miatt gyakran több kisebb tükröt használnak.

A hőátadó pedig ilyenkor a közös fókuszpontban helyezkedik el. Az állványzat ebben az esetben is leköveti a Nap mozgását. Az egymagában álló naptányérok teljesítménye kicsi és hatásfokuk se mondható kiemelkedőnek. Azonban csoportos létesítésük teljesítménye és hatásfoka is a közepes kategóriába esik (8-20%). Ez annyit jelent, hogy a naptorony és a napteknő között helyezkednek el.

Naperőművek - Naptányér

Ismerve a parabola fókuszálási szabályait meg lehet határozni, hova kell elhelyezni a hőelnyelőt (abszorbert). Így a naptányér teljes felületére érkező napsugárzást egy pontba képes koncentrálni.

Naperőművek - Naptányér

A tartály hőközvetítő folyadékot (általában vizet, ritkábban thermo-olajat) tartalmaz, melyet közvetlenül fűtési célokra, vagy villamosenergia-termelésre alkalmaznak. A hő-kezelő berendezést rendszerint a berendezés hátuljára, mintegy ellensúlyként helyezik el. Ha villamosenergia-termelésre használjuk, akkor ebben a „dobozban” található a generátor egység. Erőműi alkalmazása nem nagyon ajánlott, így inkább csak kisebb közösségek energiaellátására alkalmas.

Naperőművek - Napkémény

A napkémény erőmű esetén egy viszonylag nagy területet borítanak be köralakban üveglapokkal, vagy műanyaggal. E szerkezet a közepe felé haladva emelkedik, és ott helyezkedik el egy kémény. A toronyban egy vagy több szélturbina található.

A földfelszín és a kör között a levegő képes cirkulálni. Napsütés hatására az üveg (vagy műanyag) alatt található levegő felmelegszik. A toronyban a meleg levegő felszáll, mozgásával a turbina la-pátjait megforgatja. A turbinához generátor csatlakozik, mely a mozgási energiát villa-mos energiává alakítja.

50 kWp esetén: 240 m átmérőjű kollektor felület, 200 m magas kémény, 10 m kéményátmérő (tesztüzem, Spanyolország)

5 MWp esetén: 1 100 m (kollektor), 450 m magas kémény, 27 m átmérővel

Naperőművek - Napkémény

Ahhoz, hogy egy kisebb nukleáris erőművi blokkot is képes legyen kiváltani:

200 MWp esetén: 5 000 m átmérőjű kollektor, 1 000 méter magas, és 150 méter átmérőjű kémény szükséges.

Naperőművek összehasonlítása

Kollektor típusa: Teknő Tányér Torony

Jellege: Farm Farm Torony

Koncentrálóképesség: 10 - 100 100 - 600 100 - 1000

Elnyelő hőmérséklet [C°]: 150 - 350 400 –900 450 - 1200

Hatásfok [%]: 6 - 12 8 - 20 15 –25

Teljesítményre vetített kollektorfelület

igény[m²/kW]:

20 - 10 16 - 6 8 –5

Telj. vet. beépített felület igény [m²/kW]:

80 - 40 60 - 25 40 - 20

Hűtőfolyadék: termo-olaj termo-olaj -

Munkaközeg: szerves foly., víz víz, gáz víz, levegő, hélium, nátrium Turbina típusa: gőzturb., Stirling-m. gőzturb., Stirling-m. gőz-, gázturbina

OTEC - Ocean Thermal Energy Conversion

• Napenergiát hasznosít – a Nap felmelegíti a felszíni vizeket

• Folyamatos energiaellátást biztosít

• Felszíni vízhőmérséklet miatt trópusi környezeteben üzemeltethető

• Az igen kis (20°C) hőmérséklet-lépcső miatt hatásfoka igen alacsony (1-3%).

• RC/ORC körfolyamat

OTEC típusok

• Telepítés helye:

➢ Szárazföldi

➢ Self-re telepített

➢ Úszó

• Körfolyamat típusa szerint:

➢ Zárt

➢ Nyitott

➢ Hibrid

OTEC - megvalósítása

Sóstavi-naperőművek

• A sós tavakban a felületen elnyelt sugárzás által felmelegített víz a tófenéken gyűlik össze, és a felszíni hőmérsékletnél 50-60°C-kal nagyobb hőmérsékletű lehet. Szerves gőz munkaközegű Rankine-körfolyamattal turbinagenerátor- rendszer működtethető.

• Több kísérleti rendszer üzemel.

Sóstavi-naperőművek működése

Napkollektorok

A napkollektorok melegvíz előállítására használatos eszközök, melyekkel a használati melegvíz (HMV) előállításának-, vagy éppen a fűtési rendszer energia- szükségletének egy részét lehet kiváltani.

Két fő típusú napkollektort különbözetünk meg, a síkkollektort és a vákuumcsöves napkollektort.

• A síkkollektor lemezes szerkezetű, hátlapja hőszigetelt, felső lapja üvegből készül, amely a hatásfok javítása érdekében gyakran szelektív üveg.

• A vákuumkollektor henger alakú hőelnyelő felületet rejt a kollektor ház. A vákuumcsöves napkollektorok lelke a vákuum, ami megközelítőleg 5 ∙ 10^-4 Pa. A közvetlen hőátadást megvalósító vákuumcsöves kollektorok két altípusa a koaxiális. Közvetett hűtésre a „Heat Pipe” típusú napkollektorokat alkalmazzák.

Napkollektorok

Napkollektorok hatásfoka

• Síkkollektor esetén kb. 60 % számos veszteség miatt, - konvektív veszteség – 13%

- sugárzási veszteség – 6 %

- elnyelő lemez vesztesége – 8%

- üveg fényvisszaverése – 8%

- űveg elnyelése – 2%

- hőszigetelés vesztesége – 3%

Hőtermelés napon belüli megoszlása

CPC - Compound Parabolic Concentrator

Heat Pipe napkollektorok

Egy speciálisan kialakított és speciális folyadékkal töltött rézcső csatlakozik a hőgyűjtő - hőleadó fejbe.

A fűtőcsövek gyűjtik össze a nap melegét, azt átadják a hőgyűjtő idomban áramló fagyálló folyadéknak.

Ezt a felmelegített glikolos folyadékot vezetjük a puffertároló hőcserélőjébe. A hőcserélő leadja a hőenergiát a tartály vizének.

A napkollektorban mindig ugyanaz a folyadék kering, ezért nevezzük ezt a rendszert zárt rendszernek.

Heat Pipe napkollektorok

A hőgyűjtő cső egyszerű, de érdekes tulajdonsággal felruházott szerkezet, mégpedig a benne levő folyadék miatt.

Ebben a zárt csőben levő folyadék forráspontja alacsony. A fűtőcső és a benne levő folyadék felmelegszik, gázneművé alakul és felfelé törekszik a hőgyűjtő fejbe.

Itt a keringtetőszivattyú által áramoltatott glikolos folyadék lehűti a fejet, a gáznemű anyag cseppfolyóssá válik és visszacsorog a cső aljába.

A folyamat ismétlődik, újra meg újra.

Heat Pipe napkollektorok

A hőgyűjtő csőbe csatlakoznak a fűtőcsövek. A hőgyűjtő idomban lévő furat, melybe a fűtőcsövet kell beilleszteni, le van választva a kollektorban keringő hőszállító folyadéktól.

A fűtőcső meghibásodásakor (például az üveg eltörésekor) nem kell leengedni a fagyállós folyadékot, lényegesen egyszerűbb a csőcsere. A vákuumcső egyszerű kihúzással illetve betolással cserélhető.

Bár egyszerű javítani, mégis ajánlott szakembert megbízni a munkával, aki tudja hogy hol és hogyan kell megfogni a néha rendkívül felforrósodott vákuumcsövet, illetve a fűtő rézcsövet.

Ennél a megoldásnak kifejezeten az előnyére írható, hogy ha eltörik egy vákuumcső, akkor az nem hűti le a többi csövet, mint az U csöves kialakítás.

Napkollektorok hatásfoka

𝜂₀ [%] : optikai hatásfok

𝑎 [W/m²∙K], 𝑏 [W/m²∙K²] : méréssel meghatározott tényezők 𝐺_𝑘 [W/m²]: merőlegesen érkező globális napsugárzás

𝑇_𝑚 [C°,K]: a kollektorban keringő hőátadó folyadék közepes hőmérséklete 𝑇_𝑘 [C°,K]: a külső hőmérséklet

𝜂 = 𝜂

− 𝑎 ∙ 𝑋 − 𝑏 ∙ 𝐺

∙ 𝑋

𝑎ℎ𝑜𝑙 𝑋 = 𝑇

− 𝑇

𝐺

Kollektor hatásfoka és környezeti hatások

Számpéldák

Nyári, napos Nyári, felhős Téli, napos Átmeneti, borult

Alapadatok

𝜂₀ 0,79 𝜂₀ 0,79 𝜂₀ 0,79 𝜂₀ 0,79

a 4,19 a 4,19 a 4,19 a 4,19

b 0,011 b 0,011 b 0,011 b 0,011

Tk 34 Tk 28 Tk -15 Tk 10

Tm 60 Tm 60 Tm 30 Tm 30

Gk 1100 Gk 900 Gk 600 Gk 190

X 0,024 X 0,036 X 0,075 X 0,105

Hatásfok 𝜂 0,684 𝜂 0,629 𝜂 0,439 𝜂 0,326

Napkollektorok összehasonlítása

Napkollektoros rendszerek

http://www.zeroenergy.hu/

Napkollektoros melegvíz előállítás

Napelemes használati melegvíz

Napelemes használati melegvíz és

kazánrásegítés

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

ENERGIAFORRÁSOK ÉS ERŐMŰVEIK

GEVEE518-B elmélet

Őszi félév, nappali tagozat Oktató: Matusz-Kalász Dávid

A NAPELEMES ERŐMŰVEK ÉS RENDSZEREK

7. előadás

A napenergia hasznosítása a legelterjedtebb

• A megújuló energiák között a napenergia hasznosítása fejlődik a legdinamikusabban. Ezen belül pedig a napelemekkel való áramtermelés a legjellemzőbb. Áramra van a legnagyobb szükségünk, ennek megfelelően folyamatosan növekszik erre az igényünk. A napenergia különösen alkalmas arra, hogy az emberiség igényét kielégítse ezen a területen, ugyanis nem fogy el, és a környezetet sem károsítja.

• A naperőművek használata azért is kifizetődő, mert szakszerű telepítést követően gyakorlatilag nem jár költségekkel: nincsenek mozgó alkatrészek, amik elkophatnak, így csak minimális ellenőrző személyzetre van szükség. A minőségi anyagokból készült napelemek ellenállnak minden környezeti hatásnak, hidegnek, melegnek, hónak és a jégesőnek is.

Évenkénti megújuló energia potenciál

Nap

152 424 ∙ 10¹³ kWh/év

Fogyasztás 9,5 ∙ 10¹³ kWh/év

Víz

4,8 ∙ 10¹³ kWh/év Biomassza

152 ∙ 10¹³ kWh/év Óceán

762 ∙ 10¹³ kWh/év Szél

3084 ∙ 10¹³ kWh/év

Magyarország ideális a naperőműveknek

Magyarország számos olyan területtel rendelkezik, ahol kifejezetten érdemes naperőműveket létesíteni, ugyanis az ország adottságai lehetővé teszik, hogy az ilyen beruházások a lehető legrövidebb időn belül megtérüljenek. Miután az árát visszahozta, tiszta hasznot jelent.

Hazánkban átlagosan évi 1050-1200 óra üzemidővel lehet számolni, ami egy 0,5 MW-os naperőmű esetén 525-600 megawattóra (MWh) éves előállított villamos energiát jelent erőművenként. Ez körülbelül 250 háztartás éves villamosenergia- felhasználását fedezi.

A legelterjedtebb Magyarországon a fotovoltaikus elven működő napelemek alkalmazása, amelyek 2015 végén még 110 MW körüli, 2019-ben már 1144 MW őszkapacitással bírtak az országban.

A hazai napelemes csúcskapacitás változása

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2022

Csúcsteljesítmény [MW]

Év

Beépített erőművi HMKE Összteljesítmény 2016 előtt Terv 2022

Napelemes csúcskapacitás TOP10

Új kapacitások telepítése

Európai adottságok

Európai országok csúcskapacitása

Napelemparkok előnyei

• Helyben (a fogyasztás helyszínén, ill. annak közelében) termelnek villamos energiát, ezáltal csökkentve az import áramtól való függőséget.

• Károsanyag-kibocsátás nélkül üzemelne.

• Üzemeltetésük összekapcsolható állattartó vagy növénytermesztő (rét-legelő) gazdálkodással, így növelve a termőföld-használat hatékonyságát.

• A napelem panelek sorai között kialakuló zöld felület (gyep) pozitív hatással van a terület biodiverzitására.

• A talajtakaróra gyakorolt kedvező hatásuk alapján a napelemparkok a Föld biológiai sokféleségének megőrzését szolgáló win-win beruházások közé tartoznak.

Napelemparkok előnyei

• A napelemparkok részelemei életciklusuk végén közel 100%-ban újrahasznosíthatók.

• A napelemparkok fajlagos beruházási költsége az egyik legkedvezőbb a megújuló energiaforrást hasznosító rendszerek között.

• A napelemparkok tiszta villamosenergia-termeléséhez helyben (a termelés helyszínén) elérhető a megújuló energiaforrás (napenergia), emiatt nem kell számolni nyersanyag-beszerzési és nyersanyag-szállítási költséggel.

Napelemparkok hátrányai

• A napenergia időbeli eloszlása és intenzitása csak korlátozott mértékben tervezhető előre, ill. energiatárolókat igényel.

• Az időjárási viszonyok nagybanbefolyásolják az energiatermelés mennyiségét.

• Az energiatermelés csak napközben valósítható meg, éjszaka a napelempark nem üzemel.

• Megoszlása szezonális (legnagyobb mennyiségben nyáron áll rendelkezésre).

• A napenergia hasznosítása jelentős beruházásigénnyel jár, ami komoly megtérülési számításokat követel, úgy pénzügyi, mint környezetterhelési szempontból.

Környezetterhelés alatt értjük a) a felhasznált anyagok, szerkezetek gyártását és szállítását, valamint b) a beruházás kivitelezése, működtetése, leszerelése folyamán szükséges összes erőforrást, illetvekeletkező környezetszennyezést.

Hazai napelemes erőművi kapacitás

Magyarországon 2019-ben a napelemes erőművek beépített csúcsteljesítménye elérte a 1144 MW-ot.

Ez az érték közel áll a Mátrai Erőmű esetén megfogalmazott csúcs kapacitáshoz (a valóság már ettől messze áll). Amennyiben összehasonlításképp figyelembe veszünk egy azonos csúcsteljesítményű szénerőművet, a napelemes erőműveink éves energiatermelése az említett erőműnek csak a tizede lesz.

Ez azért lehetséges, mert egy széntüzelésű erőmű a karbantartási leállásokon kívül folyamatosan a névleges teljesítményén tud termelni, ezért az éves csúcsteljesítmény kihasználtsági tényezője 90%

felett van.

Hazai napelemes erőművi kapacitás

Ellenben a napelemes erőművek napi 1-2 órán keresztül tudnak a névleges teljesítményükön üzemelni, a köztes időszakban pedig Gauss- eloszlás jelleggel termelnek.

Emiatt az éves csúcsteljesítmény kihasználtsági tényezőjük átlagosan 10% körül alakul.

A hazai napelemes erőművi rendszerek

területi eloszlása

A magyarországi napenergia potenciál

A földrajzi adottságok alapján Magyarországon a legnagyobb kiaknázható potenciál a megújuló energiaforrásokon belül a napenergia hasznosításában rejlik.

Magyarország kedvező napsugárzási viszonyai lehetővé teszik a napenergia fokozottabb alkalmazását villamosenergia-termelési célra.

A Napból Magyarország területére érkező évi energiamennyiség közel 2900- szorosa az ország éves villamosenergia-felhasználásának. Magyarországon hozzávetőlegesen 405 ezer hektárnyi kedvezően beépíthető felület hasznosítható napelemek telepítésére, amelynek túlnyomó hányada (több mint 98%-a) gyep, legelő, szabad vagy felszabaduló földterület.

Paksi naperőmű

• Telepítés éve: 2019

• Csúcsteljesítménye: 20,6 MW

• CO2 kibocsátás csökkentése: 22 ezer tonna

• Területe: 45 hektár

• 8.120 darab 275W-os 46.240 darab 280W-os

összesen 74.360 darab napelemtábla

• MVM Csoport

Mátrai naperőmű (Bükkábrány)

• Telepítés éve: 2019

• Csúcsteljesítménye: 20 MW (22,6MW)

• CO2 kibocsátás csökkentése: 25 ezer tonna

• Területe: 32 hektár

• ~64 ezer db 355 Wp (polikristályos) napelemből áll

• Mátrai Erőmű Zrt.

Felsőzsolcai naperőmű

• Telepítés éve: 2018

• Csúcsteljesítménye: 20 MW

• CO2 kibocsátás csökkentése: 20 ezer tonna

• Területe: 45 hektár

• összesen ~74 000 darab (polikristályos) napelemtábla

• MVM Csoport

Százhalombattai naperőmű

• Telepítés éve: 2018

• Csúcsteljesítménye: 17,6 MW

• CO2 kibocsátás csökkentése: -

• Területe: 40 hektár

• összesen ~76 000 darab napelem panel

• MET Csoport (Mol)

• Terv: 50-100 MW-ra való növelése

Mátrai naperőmű (Visonta)

• Telepítés éve: 2015

• Csúcsteljesítménye: 16 MW

• CO2 kibocsátás csökkentése: 24 ezer tonna

• Területe: ?? hektár

• ~72 ezer db 255 Wp (polikristályos) napelemből áll

• Mátrai Erőmű Zrt.

Pécsi naperőmű

• Telepítés éve: 2016

• Csúcsteljesítménye: 10MW

• CO2 kibocsátás csökkentése: évi 15 ezer tonna

• Területe: 10 hektár

• MVM

További jelentős kapacitású naperőművek

• Csepregi naperőmű 5,5 MW (2018)

• Vépi naperőmű 4,5 MW (2018)

• Sajóbábonyi naperőmű 0,5 MW (2016)

• Bojti naperőmű 0,499 MW (2015)

• Sellyei naperőmű 0,499 MW (2013)

• Szombathelyi naperőmű 0,385 MW (2016)

Tervezett naperőművek

• Nógrád megyében Szügy településen 16,5 MWp csúcsteljesítményű napelempark épül.

• Pellérden (Baranya, Pécs közelében) egy 18,2 MWp csúcsteljesítményű naperőmű épül.

• Kaposvár mellett Közép-Európa legnagyobb, 100 MWp csúcsteljesítményű naperőműve épül.

Prognózis:

• 2022-re tervezett hazai csúcskapacitás 2 000-3 000 MWp.

• 2030-re tervezett hazai csúcskapacitás 6 000 MWp.

• 2040-re tervezett hazai csúcskapacitás 12 000 MWp.

Európa legnagyobb naperőműve

• Spanyolország

Núñez de Balboa: 500 MWp (2020 április), 215 ezer tonna CO2 Mula PPP: 495 MWp (2019)

Épülőfélben: 590 MWp (????) 245 ezer tonna CO2

• Franciaország

Cestas Solar Park: 300 MWp (2015)

• Németország

Solarpark Meuro 166 MWp (2011)

Bhadla Solar Park – A legnagyobb a világon

• Telepítés éve: 2020

• Csúcsteljesítménye: 2 245 MWp

• Területe: 57 km² = 14 ezer ha (Miskolc területe: 236,67 km²)

• 1,3 milliárd USD = 397,8 milliárd HUF (2020.10.01)

TOP10 naperőmű a világon

Név Ország Csúcskapacitás MWp Területigény km² Átadás éve

Bhadla Solar Park India 2,245 57 2020

Pavagada Solar Park India 2,050 53 2019

Benban Solar Park Egyiptom 1,650 37 2019

Tengger Desert Solar Park Kína 1,547 43 2016

Noor Abu Dhabi EAE (UAE) 1,177 2019

Mohammed bin Rashid Al

Maktoum Solar Park EAE (UAE) 1,013 2020

Kurnool Ultra Mega Solar Park India 1,000 24 2017

Datong Solar Power Top Runner

Base Kína 1,000 2016

NP Kunta India 900 2020

Longyangxia Dam Solar Park Kína 850 23 2015

Környezeti hatások

Bár a napelemek alatt természetesen lehet gyep, ami jóval kevesebb szén-dioxidot von ki a légkörből, mint amennyit az adott területre esetlegesen telepíthető erdő tudna, ugyanakkor a különféle energiatermelési módok közül a karbonsemleges technológiák – például a napelemparkok – környezetbarát villamosenergia-termelése képes közvetetten csökkenti a teljes hazai szén-dioxid- és egyéb károsanyag-kibocsátást, ami környezeti hatását tekintve erdők telepítésével egyenértékű.

A globális éghajlatvédelem érdekében az Európai Bizottság szektorális megközelítést alkalmaz, melynek lényege, hogy minden energiaigényes ágazat meghatározott mértékben fokozatosan mérsékelje kibocsátását. Ennek eszközeként 7 fő stratégiai építőkövet

(1. energiahatékonyság, 2. megújuló energiaforrások, 3. tiszta közlekedés, 4. versenyképes, erőforrás-hatékony és körforgásos gazdaság, 5. intelligens hálózati infrastruktúra, 6.

körforgásos biogazdaság és szénelnyelők, 7. szén-dioxid-leválasztás és -tárolás)

határoz meg, amelyek komplex alkalmazásával kerülhetünk a legközelebb a nulla nettó üvegházhatásúgáz-kibocsátású gazdasághoz.

Környezeti hatások

Míg a kisméretű napelemes erőműveket tipikusan épületek tetejére, addig a nagy PV-erőműveket rendszerint a talajra telepítik, de napjainkban akadnak példák víz felszínén lebegő naperőművekre is.

Nemzetközi szinten a növénytakaróval nem fedett területek (pl. sivatagok) energetikai célú hasznosítása jelenthet megoldást, de ez Magyarország esetében nem releváns. Hazánkban a nyíltszíni bányászati területekre vagy meddőhányókra telepítés egy lehetséges – nem kizárólagos – alternatíva a PV- beruházásoknak. Ugyanakkor figyelmet érdemelnek a mezőgazdasági területek agro-fotovoltaikus hasznosítása kapcsán elvégzett kísérletek is, melyek a komplex területhasznosítási megoldásokban rejlő pozitív lehetőségeket veszik górcső alá.

Területigény

A napelemparkok területigényével kapcsolatos hazai kutatások szerint a fajlagos fotovoltaikus kapacitás telepítéséhez szükséges földterület nagysága megawattonként átlagosan 2,4-2,6 hektár. Túlbecsléssel számolva, ha a napelem modulokkal fedett terület csupán negyedét teszi ki a teljes napelempark területének, akkor a fotovoltaikus kiserőművekre ezidáig kiadott engedélyek alapján a napelemparkok fajlagos kapacitásának területigénye hazánkban megawattonként átlagosan 2,4 hektár. Ezen számítások alapján 3.000 és 7.000 megawatt közötti PV-kapacitás kiépítéséhez közel 7.000 és 17.000 hektárnyi földterületre lenne szükség hazánkban, ami például Magyarország teljes területének csupán a 0,08-0,18%-át jelenti, de az összes termőterület, mezőgazdasági terület vagy szántóföld esetében is csak minimális (0,1-0,39% közötti) hányadot képvisel. Napelemek telepítésére közel 405.000 hektárnyi kedvezően beépíthető felület található Magyarországon. Jellemzően a nagyobb napelemparkok fajlagos területfelhasználása a kisméretű napelemes erőművekhez képest kedvezőbben alakul.

A termőföld napelemparkokkal való hasznosítása

• A termőföld felelős és fenntartható módú hasznosításának egyik reális, a klímavédelmet is támogató alternatívája a napelemparkok telepítése.

• A napelemparkok érdemben növelhetik a földhasználat hatékonyságát, amivel hozzájárulnak az élelmiszerellátás biztonságának javulásához is.

• A napelemparkok területén egy védett (aktív emberi beavatkozástól mentes) és egységes gyepterület alakulhat ki, amely alkalmas lehet állatok legeltetésére vagy kaszálóként történő hasznosításra is.

• A napelemparkok automatizált, zajmentes és károsanyag kibocsátása nélküli működése minimális karbantartást igényel, így az üzemelési terület kifogástalan védett közeget jelent „méhrezervátumok” kialakítására.

A termőföld napelemparkokkal való hasznosítása

• A napelemparkok negyedszázados üzemelési ideje alatt a területen egyfajta ugaroltatás valósul meg, ami fontos szerepet tölt be a termőföld rehabilitációjában.

• A napelemparkok elősegítik az üzemelési terület talajtisztulási folyamatát. A talajpihentetés és a kisarjadó, erősödő növényzet által javul a talaj szerkezeti stabilitása, vízáteresztő és vízmegtartó képessége, tápanyagellátottsága és az erózióval szembeni ellenálló képessége is.

• A napelem panelek telepítéséhez használt cölöpök vagy földcsavarok érintetlenül hagyják a termőföld humuszrétegét, emellett az üzemelési területen megtelepedő és/vagy ültetett növények folyamatos tápanyagutánpótlástjelentenek a talajnak.

• A napelemparkok környezettudatos üzemeltetése következtében garantáltan visszaállítható a művelés alól kivont termőföld eredeti művelési ága.

Vízre telepített naperőművek

1. Huainan City. 20 MW. China 2. Umenoki. 7.5 MW. Japan

3. Queen Elisabeth II Reservoir. 6.3 MW. United Kingdom 4. Otae Reservoir. 3 MW. South Korea

5. Jipyeong Reservoir. 3 MW. South Korea

6. Godley Reservoir floating Solar PV. 3 MW. United Kingdom 7. Kato-Shi. 2.8 MW. Japan

8. Tsuga IKE. 2.4 MW. Japan 9. Hara Ike. 2.4 MW. Japan

10. Sakasama Ike. 2.3 MW. Japan

Napkövető rendszerek - egytengelyű

• Az egytengelyes forgatással a fixen elhelyezett napelemhez képest a többlettermelés: 25-30%.

• A legintenzívebb fényt kétféle módon követhetjük:

asztronómikus és fényszenzoros követéssel.

• Az asztronómikus követéssel a Nap pályáját előre kiszámított nyomvonalon követi, óramű pontossággal, fokozatosan követve a Nap pályáját az égen.

• A fényszenzoros követéssel a cél a legfényesebb pont megtalálása az égen, és arra merőleges irányba fordítani a napelemes felületet. A fényszenzoros követés az asztronómikushoz képest akár 20%-al jobb hatásfokú.

Napkövető rendszerek - kéttengelyű

• Az egytengelyes forgatással a fixen elhelyezett napelemhez képest a többlettermelés: 35-45%.

• Az egytengelyű forgatáshoz képest 10-15%-al nagyobb.

Nem szilícium alapú napelemek

• Gallium-arzenid vegyületen alapú napelemek: Bár eddig főleg műholdakon használták, és egyetlen rétegben alkalmazva nem gazdaságosak, de akár 8 db réteget (p-n átmenetet) is építhetnek egymásra. Ígya hatásfok eléri a 46%-ot is koncentrált napfényben.

• Egyéb vegyület-félvezető alapú napelemek: A hatásfokuk kevesebb mint 15%. Példa:

kadmium-tellurid, a réz-indium-diszelenid (CIS) és a réz-indium-gallium-szelenid napelemek.

• Szerves festék alapúnapelemek és szervespolimerekből készült napelemek.

• Szerves-szervetlen perovszkitek alapján készült napelemek kísérleti teljesítménye elért 20%-ot, nagyon gyors fejlődéssel, alacsonygyártási költséget ígérve.

• Az Európai Unió által finanszírozott CPVMatch projekt: a fényt optikai lencsékkel kis napelemekre koncentrálják. A kísérleti rendszer két tengelyes napkövető mechanizmussal a Napra irányul. Hatásfoka 41,4%.

Szilícium alapú napelemek

•

Amorf típusú napelemek

•

Polikristályos típusú napelemek

•

Monokristályos típusú napelemek

Amorf típusú napelemek

• Mára már háttérbe kerültek e típusú napelemek, többek közt alacsonyabb hatásfokuknak köszönhetően (5 − 8%). Az amorf szilícium napelemek esetében a szilícium atomok kevésbé rendezetten helyezkednek el és az atomok kevésbé kötődnek szomszédiakhoz, mint a kristályos változatában.

• Az amorf szilíciumnapelemek előnyei közé tartozik:

- előállításuk olcsóbb, mint a kristályos szilícium elemeké,

- rétegeik vékonyabbak, így merev, vagy rugalmas keretekbe egyaránt helyezhetők,

- jobban abszorbeálják a fényt, tehát gyenge megvilágítás, felhős körülmények között kevésbé romlik a teljesítményük, mint a kristályos típusoknak.

• Hátrányként felróható még az öregedéssel tapasztalható hatásfok-degradáció. Ennek oka az amorf szilícium alacsonyabb stabilitásában keresendő.

Szilícium alapú – polikristályos

• Manapság a lakossági felhasználók körében a polikristályos napelemek használata a legjellemzőbb. Ez köszönhető annak, hogy a megtermelt energiára vetített költségük a legkedvezőbb.

• A kristályos Si-alapú napelemek fejlesztésénél igen fontos szerepet játszik az ár. A hordozó egykristály húzása meglehetősen költséges technológia. Ezen tény ösztönözte a polikristályos alapanyagú napelemek kifejlesztését. A polikristályos gyártási metódusának a lényege az, hogy az elektronikai tisztaságú szilícium alapanyagot megömlesztve egy grafittégelybe öntik, és szabályozott hűtés mellett kikristályosítják. A kristályosodás több gócpontból indul, és így amegszilárdult anyag polikristályoslesz.

• Hatásfokuk elérhetia 15%-ot is, és ezen érték kisebb mértékben függ a napelem korától. A gyártók általában 25 évre szavatolják a hatásfokromlás 20%-os határon belüli maradását.

A kristályos napelemeket könnyen felismerni a cellás felépítésükről lehet, mely cellák egymással galvanikus kapcsolatban állnak és együttesen termelt energiájuk adja egy napelemmodul villamos energiáját.