Mi az a napelem?

A napelem egy az ember által létrehozott szilárd halmazállapotú eszköz, amely a rávetülő napfény energiáját elektromos árammá alakítja. Hogyan alakítja a napelem elektromos árammá a napfényt? A napelem cellája szilícium kristályokat tartalmaz, amely atomjait elektronok kötik össze. A fény hatására az elektronok magasabb energiaszintet érnek el, leválnak az atomokról, és elkezdenek mozogni a kristály belsejében. Ez a folyamat feszültséget eredményez, így keletkezik az áram.

A napelemes cella működése

 Különböző hatékonyságú napelemek léteznek. A tipikus napelem kristály szilíciumból készül, amely átlagosan 22-23%-os hatékonyságú. Ez annyit jelent, hogy a rávetődő fény 22-23%-át képesek elektromos árammá átalakítani. A legelterjedtebb viszont manapság az alternatív, kisebb kristályos réz-indium-gallium-szelenid összetételű napelem cellák, amelyek jobban megfizethetők az egyszerű halandók számára. Ezek átlagosan 15-18 százalékos hatékonysággal működnek. A jelenleg ismert leghatékonyabb napelemek mintegy 50%-os hatékonysággal konvertálják a nap fénysugarait elektromos árammá, ezekkel viszont a Földön nem nagyon találkozhatunk, ugyanis a leggyakoribb felhasználásuk az űrtechnológia terén történik, ahol szatelitek, és űrközpontok berendezéseit látják el elektromos árammal.

 

A napelemes rendszer

Most, hogy már tudjuk hogyan változtatja a napelem elektromos árammá a fényt, nézzük, hogyan néz ki az egész rendszer. Különböző napelemes rendszerek léteznek, mi most a mai legnépszerűbb házi betáplálós kiserőművet vesszük nagyító alá.

Amint azt az alul lévő ábra illusztrálja, a rendszer viszonylag egyszerű. A nap fénnyel árasztja el a napelemeket, amelyek ezúton elektromos áramot termelnek. Ez a kitermelt áram egyenáram, amilyet például a gépjárművek használnak. A háztartásban viszont váltóáram használatos, Így hát át kell alakítanunk a megtermelt egyenáramot váltóárammá, hogy használni tudjuk. Erre szolgál az úgynevezett inverter, vagyis áramátalakító. Ez után az átalakított áram a biztosítékszekrénybe utazik, majd onnan a vezetékeken keresztül ellátja a házunkat elektromos árammal. Ez általában a világítás, és az elektromos háztartási eszközök működtetését jelenti. Aha nem használjuk az áramot a házban, például napközben, gyerekek a suliban, mi pedig dolgozunk, akkor a napelemek által megtermelt áramot a rendszer egy kétirányú mérőórán keresztül betáplálja az áramszolgáltató rendszerébe (mintegy ott kerül tárolásra), majd este, amikor otthon vagyunk és anya főz, apa nézi a tévét, a gyerekek számítógépeznek (tehát áramra van szükségünk), visszavesszük a szolgáltatótól a kölcsönadott áramot. Megfelelő tervezéssel ezek a kiserőművek éppen annyi áramot fognak nekünk termelni, hogy a villanyszámlánk 0Ft lesz.