Napelemmel és akkuval függetlenek lehetünk az áramszolgáltatótól?

Magyarországon az akkumulátoros energiatárolás házi méretekben egyelőre nem igazán terjedt el, melynek fő oka a pénz. Egyrészt nálunk túlságosan alacsony az elektromos energia ára, másrészt nagyon kedvező a napelemes rendszerekhez igénybe vehető szaldós elszámolási rendszer. Ez utóbbi azt jelenti, hogy gyakorlatilag korlátlan kapacitású akkut biztosít az áramszolgáltató a lakossági fogyasztóknak, amiben nem csak éjszakára, de télre is eltehetjük a napelemes rendszerünk nyári többlet termelését.

Vannak persze olyan országok, ahol nem ilyen kedvezőek az energiaárak, decemberben például beszámoltunk egy olyan amerikai házról, ahol a háztetőre szerelt napelemeknek és a pincében lévő Tesla Powerwall akkumulátoroknak köszönhetően tisztán megújuló energiával oldják meg nem csak a ház fenntartását, de a közlekedésüket, sőt, a szórakozásukat is, ugyanis a napelemek nem csupán a ház elektromos ellátását (a hűtést és fűtést is beleértve), de az elektromos autók töltését, sőt, még az elektromosra átalakított motorcsónak üzemanyagát is biztosítják.

Egy háztartás a jövőből, fűtés-, villanyszámla és benzinköltség nélkül

Magyarországon az akkumulátoros, sziget üzemű napelemes rendszereknek két tipikus felhasználója van. A távvezetéktől távol elhelyezkedő tanyák, ahol túlságosan költséges lenne az elektromos hálózat kiépítése, valamint a hobbi projektként ilyen rendszert választók. Bálint, a villanyautós közösség egyik aktív tagja ez utóbbi kategóriába tartozik. Bálinték napelemes rendszerének közeledik az első születésnapja, így elérkezettnek láttuk az időt, hogy beszámoljunk a rendszer paramétereiről, költségeiről, eredményeiről. Előre szólok, hogy egy ilyen projekt nem elsősorban a spórolásról szól, az elsődleges a környezetvédelem és a tanulás, tapasztalatszerzés. Persze az sem mellékes, hogy ez a rendszer akkor is hozza majd a jelenlegi megtakarítást, ha az áramszolgáltatók már nem tudják biztosítani a szaldós elszámolási rendszert.

A rendszer felépítése

• 4050 W napelem, tökéletesen délre néző, 45 fokos dőlésszögű tetőn
• 4 kW MPPT töltésvezérlő
• 5 kW inverter (PIP5048MS)
• bruttó 14,6 kWh (nettó 13 kWh) telepített li-ion akku
• akkumulátor kezelő rendszer (BMS)
• kb. 6 kWh kapacitású meleg víz tároló, természetesen elektromos fűtéssel
• két elektromos autó, összesen kb. 40 kWh akkukapacitással

A rendszer működése

A napelemekben semmi különleges nincs, éppen ugyanolyanok, mint amit – szerencsére – lassan minden utcában láthatunk, egyre több családi ház tetején. Az inverter már érdekesebb. A legtöbb napelemes háztartásban megtalálható hálózatba visszatápláló inverter egyszerre fogadja a napelemek egyenáramát és a külső elektromos hálózatról érkező áramot, ráhangolódik a külső hálózat frekvenciájára, így biztosítva a zavartalan kétirányú energiaáramlást. A hagyományos rendszereknél amikor a ház fogyasztása kevesebb, mint a napelemek termelése, akkor a termelés visszakerül az elektromos hálózatba, így a szomszédaink használják fel az áramot. Amikor a termelés kisebb, mint a fogyasztás, akkor kívülről kapjuk az áramot. Az kétirányú (ad-vesz) fogyasztásmérő pedig regisztrálja a termelt és elfogyasztott áramot, így csak a különbözetet kell kifizetnünk. A hálózatba visszatápláló rendszer kellemetlen velejárója, hogy áramszünet esetén az inverterünk biztonsági okokból lekapcsol, hiszen nem termelhet vissza a rendszer még véletlenül sem a külső hálózatra, ha azon épp javítást vagy karbantartást végeznek a szerelők.

Bálint sziget üzemű rendszere azonban egy akkumulátort is tartalmaz. A költséghatékonyság és a környezetvédelem jegyében ez használt elektromos autó akkumulátorok újrahasznosításával készült. A tároló két különálló csomagból áll, mindkettőben 21 db Nissan Leaf kazetta, azaz 42 db tasakos cella található, melyek 14s3p, azaz 14 soros, 3 párhuzamos konfigurációban csatlakoznak az akkumulátor kezelő rendszerhez (BMS). A két csomag kapacitása az azonos cellaszám ellenére – bontott akkuknál nem meglepő módon – eltérő, az egyik 75%, a másik 65% egészségi állapotnak örvend, így a jobb állapotú bruttó 7,8 kWh (nettó 7 kWh), a gyengébbik bruttó 6,8 kWh (nettó 6 kWh) kapacitású. A névleges rendszerfeszültség 48 V, a valós feszültség 51 – 57,4 V.

A fix akkumulátorok mellett a használati meleg víz tárolót is bevonják az energia tárolásába, a család fürdéséhez szükséges meleg vizet szintén a napelemek biztosítják. A HMV tartály kapacitása körülbelül 6 kWh. A család két elektromos autót használ, összesen kb. 40 kWh kapacitással. Mivel Bálint gyakran otthonról dolgozik, az egyik autó sokat van otthon nap közben, így ezt közvetlenül a napelemekről tudják tölteni, a másik autó töltését éjszaka intézik, a fix akkuból „átfejtve” az áramot.

Bálinték két elektromos autóval közlekednek, melyek akkumulátora hozzájárul a napelemes áramtermelés magas hasznosítási arányához is

Miért jobb ez a rendszer, mint a hálózatra visszatápláló?

Mivel Bálint családja nem tanyán él, egyelőre nem volt cél, hogy leválasszák a házat az elektromos hálózatról, csupán szerették volna a fogyasztásuk jelentős részét garantáltan napelemekkel megtermelni. A rendszer adataiból azonban jól lehet következtetni arra is, hogy mennyivel nagyobb tárolókapacitásra és napelemes rendszerre lenne szükségük ahhoz, hogy a téli, kisebb termelést biztosító hónapokban is tisztán a nap energiájával működhessen a háztartás.

Bálinték termelési és fogyasztási adatai elérhetők a pvoutput.org honlapon. A rendszer első éves adatait elemezve láthatjuk, hogy a helyben megtermelt energia aránya 65%. Akkumulátor nélkül ez az arány csupán 39% lett volna. A nap közben általában otthon parkoló és töltődő elektromos autó nélkül csupán 25% körüli lenne a helyben hasznosított napelemes termelés. Ennél is rosszabb lenne az arány egy olyan tipikus háztartásban, ahol nap közben senki sincs otthon, így épp akkor a legkisebb az otthon fogyasztása, amikor a legjobban termelnek a napelemeink.

2020-ban még csak a téli hónapokon vagyunk túl, ezért alacsony a termelés aránya.

Ha a célunk nem a villanyszámla nullázása, hanem a környezetbarát áramtermelés, ha hosszú távon szeretnénk elérni, hogy a széntüzelésű erőművek lekapcsolhatók legyenek a hálózatból, ahhoz ilyen rendszerekre lenne szükség. A nagyméretű napelemes rendszer, hatalmas nyári túltermeléssel, amit télen visszakérünk, például egy elektromos padlófűtés üzemeltetéséhez kissé „álzöld” megoldás, hiszen bár nyáron megtermeljük a fűtésünkhöz szükséges áramot, télen miattunk is működtetni kell a szénerőműveket, amikor a napelemek nem termelnek.

Az akkus, sziget üzemű rendszer további előnye, hogy itt a külső hálózat tulajdonképpen csak egy biztonsági áramforrást jelenti, a rendszer alapvetően a napelemek termelésével és az akku kapacitásával próbálja ellátni a házon belüli fogyasztást, azaz mellékesen kapunk egy szünetmentes áramforrást is, persze amíg bírja az akku.

Sajnos a napelemek termelése épp azokban a hónapokban a leggyengébb, amikor a legmagasabb a fogyasztás a háztartások többségében

A rendszer ára

A 2019-es telepítéskor az alábbi összegekbe kerültek az egyes összetevők:

• 15 db napelem 580 000 Ft
• sínek, konzolok, kábelek 150 000 Ft
• inverter 195 000 Ft
• 2 db BMS 40 000 Ft
• 42 db bontott Leaf cella: 420 000 Ft

Az összes költség tehát 1,385 millió forint volt, munkadíj nélkül, mivel a rendszer saját megvalósításban készült. Összehasonlításképp, egy hasonló kapacitású, hálózatba visszatápláló napelemes rendszer ma körülbelül 1,5 millió forintba kerül, készre szerelve, tehát hasonló nagyságrendű beruházásról beszélünk.

Megtérül?

Szűcs Gábor

2017 óta aktív villanyautós, a Villanyautósok Közösségének oszlopos tagja, a miskolci találkozók szervezője. Környezettudatos családapaként nem csak az autó üzemanyagát, de a háztartás fogyasztását is igyekszik otthon, a háztetőn (áram) és a kertben (zöldség, gyümölcs) megtermelni. Mert nem mindegy, hogy mit eszünk meg és milyen levegőt szívunk be.