RUGALMAS HÁZTÁJI ENERGIABIZTONSÁG

Alábbi cikkünket a Villanyszerelők Lapja áprilisi kiadványában is megtekintheti!

EZT TUDJÁK A HIBRID NAPELEMES RENDSZEREK

Magyarországon a 2001. évi villamosenergia-törvény nyitotta meg az utat a napelemes rendszerek elterjedése előtt. Ebben a törvényben szabályozták először a geotermikusan, a nap-, a szél-, a biomassza- és a víz segítségével, vagyis a megújuló energiával megtermelt villamosenergia átvételének szabályait. Az eltelt 22 évben a napelemek folyamatos fejlődésen mentek keresztül. A gyártástechnológia, a hatékonyság, a minőség, a kapacitás és az elérhetőség is egyre jobb lett. A lakossági felhasználás terjedését azonban nehezítette, az általában mindenhol könnyen elérhető, ezért megszokott olcsó energia, így rengeteg ösztönzésre volt szükség a Háztartási Méretű Kiserőművek piacának berobbanásához. Habár a technológia ára olyan ütemben zuhant, amilyen ütemben az fejlődött, a bőség, a kényelmes európai élet és a szinte hétköznapivá vált energiabiztonság azt a hamis látszatot keltette az emberekben, hogy nincs szükségük egyéni beruházásokra ezen a területen. 2020-ban viszont váratlanul beköszöntött a változások kora.

A hagyományos napelemes rendszertől eltérően a hibrid rendszerhez egy energiatároló – praktikusan egy akkumulátorcsomag – van csatlakoztatva, ami időjárástól függetlenül biztosít hozzáférést a rendszer által termelt energiához a beépített tároló kapacitásának mértékéig. De mégis miért van erre szükség? A válasz egyszerű. A hibrid rendszereket az keltette életre, hogy a legtöbb országban nincs, vagy nem is volt szaldó elszámolás, sőt, úgy általában az országok abban sem hasonlítanak hazánkra, hogy a lakossági fogyasztók – az ipari fogyasztókhoz hasonlóan – a piacról veszik az energiát, így abban érdekeltek, hogy a saját maguk által megtermelt energiával tudatosan gazdálkodjanak. Amikor a piacon energiatöbblet lép fel, akkor értelemszerűen az energia ára lecsökken, hiszen túlkínálat alakul ki. Amikor az igény megnő az energiára, akkor pedig jellemzően hiány lép fel, hiszen a napelemek nem termelnek éjjel-nappal. Tekintve, hogy sem az atomerőműveket, sem a gázerőműveket nem könnyű azonnal a pillanatnyi igényekhez igazítva szabályozni és a lakossági napelemes rendszerek terjedése is folyamatosan növeli a hálózatra táplált extra energia mennyiségét, egy-egy napsütéses időszakban egyre gyakrabban alakult ki energiatöbblet. Ezt nevezzük csúcsidőszaknak. Ebben az időszakban viszont nem feltétlenül használjuk is el, amit termelünk, mert arra inkább este nő meg az igénye egy lakossági fogyasztónak. Ekkor viszont a háztáji erőművek már nem tudnak többletenergiát biztosítani így kialakul a völgyidőszak, amelyben megnő az energia ára, hiszen arra jóval nagyobb a pillanatnyi kereslet.

A jövőben, a napelemes rendszerek folyamatos terjedése a hazai szolgáltatóknak is kihívásokat fog okozni, hiszen a szolgáltató erőművekkel nem képes hatékonyan kiegyensúlyozni a csúcs- és völgyidőszak közötti ingadozásokat, így szükség lesz új szabályozásokra, amelyek kialakítása jelenleg folyamatban van, így nem kérdés, hogy a hibrid rendszerekre hazánkban is egyre nagyobb igény lesz.

Természetesen egy ilyen rendszer kiépítési költsége az energiatároló miatt lényegesen magasabb, de a tiszta szigetüzeműeknél sokkal alacsonyabb, hiszen nincs szükség a teljes fogyasztásra méretezett energiatárolási kapacitás kiépítésére tekintve, hogy a rendszer továbbra is csatlakozik a villamosenergia-hálózatra.

Ennek feltétele, hogy a BACKUP funkcióval ellátott inverterekhez ki kell építeni egy külön hálózatot, vagy – bizonyos inverterek esetén – egy extra leválasztó kört, ami képes meggátolni a hálózatra történő visszatáplálást. Ilyenkor a rendszer a hálózattól teljesen függetlenül működik tovább, így biztosítva nagyfokú energiabiztonságot ott, ahol arra szükség van. Képzeljük el, hogy a hálózati hiba éppen a termelési időszakban következik be. Hagyományos rendszer esetén ilyenkor az inverterek biztonsági okokból automatikusan lekapcsolnak, vagyis megszűnik a termelés és visszatáplálás. Ez azt jelenti, hogy az ingatlanunkban semmilyen fogyasztót nem tudunk ellátni villamosenergiával, amíg a hálózati hibát a szolgáltató helyre nem állítja. Ez ugyanúgy igaz a BACKUP funkció nélküli hibrid rendszerekre is, vagyis ilyen esetben a napelemek által megtermelt energiát sem visszatölteni, sem eltárolni nem tudjuk, így azt elveszítjük, de ami ennél is bosszantóbb, hogy felhasználni sem tudjuk még akkor sem, ha az akkumulátoraink egyébként tele vannak. Ez igen nagy luxus! A BACKUP funkcióval ellátott hibrid inverter azonban hálózati hiba esetén automatikusan EPS módba kapcsol, így 30-45 másodperc után a rendszerünk folytatja a termelést, amit eltárolhatunk, vagy elhasználhatunk.

A hagyományos napelemes rendszerek előnyei, hogy a piacon tapasztalható áremelkedések ellenére mára viszonylag alacsony beruházás mellett csökkentik, vagy szűntetik meg a villamosenergia költségeket. Megtérülésük a folyamatosan emelkedő energiaárak okán egyre gyorsabb. Telepítésük egyszerű, megfelelő inverter kiválasztásával, valamint optimalizálók használatával pedig a termelési hatékonyság és a telepített táblák kapacitása a lehető legmagasabb mértékben kihasználható.

A hagyományos rendszerek gyártótól és méretezéstől függően csak korlátozottan bővíthetőek, ám ez tudatos tervezéssel és előrelátással enyhíthető hátrány. Bizonyos inverterek esetén lehetséges a bővítésük, energiatárolót azonban nem tudnak fogadni. Kizárólag hálózatra tápláló üzemmódban képesek működni, szolgáltatói hiba, tervezett karbantartás, vagy áramszünet esetén viszont azonnal lekapcsolnak.

Hátrányuk azonban, hogy a hagyományos rendszerekhez hasonlóan kizárólag akkor használhatóak és tölthetőek a rendszerbe kötött akkumulátorok, ha a villamosenergia-hálózat is üzemel. Szolgáltatói hiba, vagy áramszünet esetén az inverter lekapcsol. Habár erről nem maga a hibrid rendszer tehet, de meg kell jegyezni, hogy Magyországon jelenleg csak hálózatra tápláló üzemmódban használható, tekintve, hogy a szabályozás még kidolgozás alatt áll. Alap hibrid rendszert csak akkor optimális telepíteni, ha a lokális hálózat stabilan és megbízhatóan működik és a magasabb beruházási költség mellett azzal is számolni kell, hogy a jelenlegi technológia korlátai miatt az akkumulátorokat a használattól függően körülbelül tíz évente cserélni kell.

Hátrányként említhetjük a hagyományos és az alap hibrid rendszerekhez képest is magasabb beruházási költséget, hiszen – invertertől függően – az EPS hálózatot, vagy extra leválasztó kört ki kell építeni a visszatáplálás gátlására, ugyanakkor ez a rendszer használati ideje alatt bőven megtérül. Hibrid rendszernél ugyan nem tekinthető hátránynak, de érdemes tudni, hogy akkumulátorok nélkül nem, vagy csak bizonyos esetekben képes működni. Néhány gyártó kínálatában szerepelnek ugyan akkumulátorok nélküli EPS funkcióval ellátott inverterek, de nem ez a jellemző. Az akkutechnológiai korlátokkal viszont itt is számolni kell, csakúgy, mint a szabályozás hiányosságaival, vagyis jelenleg a BACKUP funkcióval ellátott rendszerek is kizárólag hálózatra tápláló üzemmódban használhatóak.

Teljesen szolgáltató-független működést biztosít, ezzel megszüntetve a villamosenergia számlákat és az energiaszolgáltatótól való függést, habár leginkább ott van létjogosultsága, ahol eleve nincs szolgáltatás, vagy egészen egyszerűen azt nem éri meg kiépíteni. A hálózattól való teljes, vagy végleges függetlenedésnek azonban ára van.

A villamosenergia-hálózattal alapvetően semmi gond nincs Magyarországon. Természetesen ettől még lokálisan előfordulhatnak áramszünetek, gyakoribb karbantartások és néhány példát arra is találni, ahol a megszaporodott, visszatápláló háztáji napelemes rendszerek által okozott termelés az inverterek tűrési határértéke fölé növeli a hálózati feszültséget, ami indokolt, ugyanakkor nem kívánt inverterlekapcsolásokhoz vezet. Az elmúlt időszak rezsipolitikája sok háztartásnak simította ki az emelkedő energiaárak okozta terheket, azonban a hálózat üzemeltetőjének komoly kihívást jelentett, hogy a megemelkedett költségeket fedeznie kellett, miközben a bevétele csökkent, így a hálózat karbantartása, fejlesztése, a régi trafók cseréje nem mindenhol tudott lépést tartani a fejlődés ütemével. Ilyen és ehhez hasonló helyzetekben nem az a megoldás, hogy nem telepítünk napelemes rendszert, hanem az, ha olyan rendszert választunk, ami lokálisan kiküszöböli a hálózat hiányosságaiból fakadó kockázatokat és megteremti számunkra a háztáji energiabiztonságot. A BACKUP funkcióval rendelkező inverterekkel szerelt rendszerek segíthetnek áthidalni ezeket a problémákat. Természetesen a magasabb beruházási költség nehézséget okozhat a telepítéskor, de a borítékolhatóan folyamatosan növekvő energiaárak gyorsítani fogják ezen rendszerek megtérülését.

Sokan aggódnak amiatt, hogy az akkumulátorok veszélyes anyagokat, nehézfémeket tartalmaznak, amiket drágán és környezetszennyező módon bányásznak a világban. Ezekre a sokszor jogos hangokra folyamatosan keresik és találják meg a válaszokat a mérnökök. A ritkaföldfémeket csak egyszer kell kibányászni, azok az akkumulátorokból bányászat nélkül is visszanyerhetőek. Az LFP (Lítium-Vas-Foszfát) akkumulátorok terjedése elhozta azt a korszakot, ahol már sem a drága Nikkelt, sem a nehezen bányászható Kobaltot nem szükséges alkalmazni az akkumulátorokban, néhány hete pedig felkapta a sajtó a Nátrium alapú akkumulátorokat, amelyekbe már Lítium sem kell. Ezeknek az akkumulátoroknak az energiasűrűsége ugyan még nem közelíti meg a jelenlegi Lítiumos akkumulátorokét, de gondoljunk csak bele, hol voltak a ma hatékonynak mondott és használt akkumulátorok energiasűrűségben 10-15 évvel ezelőtt. A fejlődés pedig nem csak ebben exponenciális, hanem az újrahasznosítás területén is így aggodalomra nincs ok.

Mindezt úgy, hogy közben nem kell tartani az olyan külső tényezők, mint a szolgáltató üzemeltetési-, és/vagy karbantartási hiányosságaiból fakadó kockázatoktól, vagyis egy EPS-képes hibrid rendszer bárki számára képes olyan energiabiztonságot nyújtani, ami néhány éve még nehezen elképzelhető és szinte megfizethetetlen volt. Igaz ugyan, hogy magasabb beruházási és üzemeltetési költségekkel kell számolni az akkumulátorok miatt, de látva az energiaárak és az energiaigény folyamatos növekedését ez szinte biztosan meg fog térülni. A kérdés csupán az, hogy mennyire gyorsan. Ez egy több dimenziós játszma, ami sokféleképpen alakulhat és számos dolog befolyásolhatja. Ezekből, ha csupán egyet, az akkumulátorok fejlődésének ütemét veszünk alapul az máris változtat a matekon, hiszen szinte borítékolható, hogy aki most telepít hibrid rendszert és nagyjából 10 év múlva találkozik az energiatárolók cseréjének dilemmájával, addigra olyan olcsó, nagy energiasűrűségű és talán teljesen más – a maiaktól akár gyökeresen eltérő kémiájú – akkumulátorokból válogathat majd, ami pozitívan befolyásolhatja a rendszere megtérülését.