Az, hogy hogyan használj kevesebb energiát otthonodban, szinte mindig költséghatékonyabb, mint egy nagyobb napelemes rendszer felállítása. Havi 1000 kilowattóra (kwh) fogyasztásból indultunk ki, ami nagyjából átlagos egy amerikai háztartás esetében. Ezt körülbelül 500 kwh-ra csökkentettük úgy, hogy valamivel több mint 1000 dollárt költöttünk hatékony lámpákra, kapcsolókkal ellátott hálózati csíkokra, egy új hűtőszekrényre és néhány más stratégiára (lásd: 8 egyszerű projekt az azonnali energiamegtakarításért). Hasonlítsuk ezt össze a PV-rendszerrel, amely havi 250 kwh-t takarít meg nekünk, de 6000 dollárba kerül – egyértelmű, hol a legjobb a megtérülés. Először a hatékonysági intézkedések, majd a PV-rendszer megvásárlása.
Egy olyan PV-rendszert terveztünk, amely körülbelül a felére csökkenti a jelenlegi fogyasztásunkat (azaz egy olyan rendszert, amely havonta körülbelül 250 kwh-t, vagy évente 3000 kwh-t termel). A National Renewable Energy Laboratory PVWatts kalkulátorát használtuk, hogy megbecsüljük egy olyan rendszer méretét, amely a mi területünkön évi 3000 kwh-t termelne. A PVWatts a rendszer méretét valamivel több mint 2 kilowattra becsülte. Az általunk végül telepített rendszer becsült termelése 2,15 kilowatt.
A mi rendszerünk Enphase mikro-invertereket használ, de más márkák is kaphatók. 10 darab, egyenként 215 wattos PV-panelünk van, és mindegyikhez egy 190 wattos inverter tartozik, amely a panelek által termelt egyenáramot váltakozó árammá alakítja, ami az Egyesült Államokban a háztartásokban a villamos energia szabványos rendszere. A rendszert készletként rendeltük meg, amely tartalmazta a PV-paneleket, a mikro-invertereket, a szerelősíneket és számos más alkatrészt. A készlet jó választás volt, de ne számítson egy “helyezze be az A lapot-A-ba-nyílás-B-be” típusú készletre. Alapvetően egy doboznyi alkatrészt kap. Hamarosan megismerkedik az alkatrészeket gyártó cégek weboldalaival – különösen a “kézikönyvek letöltése” területével.
A PV-tábla elhelyezése
A napelemek otthona számára ideális esetben délre néznek, és körülbelül a helyi szélességgel megegyező szögben dönthetők. Emellett teljes napfényben lennének, árnyékolás nélkül, körülbelül három órával a nap déli órák előtt (amikor a nap egy adott napon közvetlenül az égbolton vezető útjának közepén van) és három órával a nap déli órák után. A teljesítmény nem sokat fog szenvedni, ha nem tudja a paneleket egyenesen délre irányítani vagy éppen megfelelően megdönteni, de még egy kis árnyékolás is komoly negatív hatással lehet.
A napelemes helyszín felmérése megmutatja az esetleges árnyékolási problémákat az év bármely időszakában. A helyszíni felmérést többféleképpen is elvégezheti. Az egyik mód egy olyan eljárás, amelyben a területére vonatkozó “naptérképet” használ, és egyszerűen megnézi azokat a tárgyakat, amelyek árnyékot okozhatnak – ez egy szórakoztató családi esemény lehet, amelynek során mindenkit megtaníthat a nap útjáról az év folyamán. Egy másik egyszerű módszer az, hogy a Google SketchUp ingyenes rajzprogramban modellezi a PV-tömböt és a potenciális árnyékoló tárgyakat. A SketchUp rendelkezik egy olyan funkcióval, amely megmutatja az árnyékolási mintákat bármely napszakra és évszakra vonatkozóan.
A mikro-inverterek előnyt jelentenek a részleges árnyékolási helyzetekben, mivel ebben a rendszerben minden egyes PV-panelhez tartozik egy inverter, amely maximális teljesítménypontkövetést biztosít, hogy a lehető legnagyobb teljesítményt hozza ki az adott panelből, akár részlegesen árnyékban, akár teljes napsütésben van. A hagyományos string-inverteres rendszerek esetében a részleges árnyékolás a panelek feszültségének olyan mértékű csökkenését okozhatja, hogy az inverter leáll, és a kimenő teljesítmény nullára csökken – ez valóban nagy hatás. Ha komoly árnyékolási problémái vannak, amelyeken nem tud változtatni, a PV valószínűleg nem jó választás az Ön helyzetében.
A tetőre szerelés helyett a földi rögzítést választottuk, mert ez megkönnyítette a telepítést (és kevésbé ijesztő), és nem kell majd eltávolítani a paneleket, ha a tetőt valaha is cserélni kell.
Napelemek telepítése
Eljött a mókás rész – a rendszer telepítése! Sokféle PV-panel rögzítő rendszert építhet vagy vásárolhat, de a PV-panelek valószínűleg 30 évig tartanak majd, ezért olyan rögzítő rendszert válasszon, amely hosszú ideig bírja a szelet és az időjárást. Saját szerelőállványt készítettünk 4-by-4 kezelt faoszlopokból és betonalapokból, majd a paneleket kifejezetten a panelek alátámasztására tervezett alumínium sínekre szereltük a fakeretek fölé.
A szomszédok segítségével és egy kölcsönzött betonkeverővel viszonylag gyorsan felszereltük a tartókat. Fontos, hogy a tartók jól igazodjanak egymáshoz. A függőleges oszlopok mögött ideiglenes 2-by-6-os kereteket használtunk az összes tartókeret összehangolásához.
GYőződjön meg arról, hogy a fakeret illesztései fémlemezekkel vannak megerősítve, és hogy a talpazatok megfelelő méretűek. Vigyen fel egy extra réteg favédőszert a kezelt fa minden szemcsés végére és azokra a területekre, ahol a fa érintkezik a betonnal. A mi éghajlatunkon a kezelt fa sokáig kitart, de ha nedves éghajlaton él, érdemes lehet megfontolni a fémtartók használatát.
Miután a szerelőkeretek a földbe kerültek, felszereltük az alumínium tartósíneket. Ez könnyen elvégezhető volt a mellékelt L-konzolok segítségével. Ezután a sínekre szereltük a mikro-invertereket, amihez csak két rozsdamentes acélcsavarra volt szükség inverterenként.
A következő lépésként a PV-paneleket szereltük fel, az egyik végétől kezdve a síneken keresztül. Legyünk óvatosak! Egyetlen elcsúszás egy 600 dolláros PV panel árába kerülhet. A paneleket nehézkes kezelni, ezért fontos, hogy legyen segítségünk ennél a résznél. Ideiglenesen minden panel alá beszorítottunk egy 2-by-6-ot, hogy megtámasszuk, amíg az utolsó beállításokat végezzük. A rögzítő bilincsek egyszerűen becsúsznak a tartósíneken lévő nyílásokba. Miután a PV-panel a helyére került, a bilincseket meg lehet húzni a panel rögzítéséhez.
A panelek felszerelése közben gyakran ellenőrizze az igazítást. Az igazítás apró hibái összeadódnak, és általában észrevehetőek. Mi csak annyira húztuk meg a panelbilincseket, hogy a helyükön tartsuk őket, és később egy nyomatékkulcsot használtunk a végső meghúzáshoz.
PV rendszer bekötése
Az Enphase rendszer bekötése viszonylag egyszerű, de mindenképpen olvassa el az összes utasítást, és értse meg a biztonsági kérdéseket. Nagyfeszültséggel van dolga, és a PV panelek akkor is “forróvá” teszik a rendszert, ha nincs a hálózatra csatlakoztatva. Ha úgy gondolja, hogy ez több, mint amennyit meg akar oldani, összeállhat egy helyi villanyszerelővel, hogy elvégezze a vezetékezést. A vezetékezéssel járó tényleges munka nem sok, így ez nem növeli jelentősen a rendszer költségeit.
A kimeneti vezetékek minden egyes PV panelről csatlakoznak a mikro-inverterek párhuzamos vezetékeihez. A mikro-inverterek kimeneti kábelei egyszerűen egymáshoz vannak kapcsolva. A végső inverter kimenete először a PV-tömbnél lévő csatlakozódobozba, majd a ház mérőórája közelében található PV-tömb leválasztó kapcsolóhoz megy. A leválasztó kapcsolóról az áram a megszakító dobozban lévő, nem használt megszakítóhoz megy.
A PV-mező leválasztó kapcsolója lehetővé teszi a közműszolgáltató dolgozóinak, hogy leválasszák a PV-mezőt a hálózatról. A kapcsolónak zárhatónak kell lennie, a ház főmérőjének közelében kell lennie, és egyértelműen fel kell címkézni. A megszakítót, amely a PV-áramot a megszakító dobozba táplálja, szintén fel kell címkézni.
A PV-paneleket és az új megszakítót utoljára csatlakoztattam, így szinte az összes vezetékezést egy “halott” rendszeren végeztem.
A rendszer földelése
Ellenőrizze az összes vezetékezését, és győződjön meg róla, hogy mindent az előírásoknak megfelelően földelt. Az összes ilyen alkatrészt (PV-panelkeretek, PV-panel-tartósínek, mikro-inverterházak, PV-tömb csatlakozódobozok és a leválasztó kapcsoló) jóváhagyott földelési módszerrel kell földelni.
Még ha például a PV-panelek a földelt sínekhez vannak csavarozva, ez nem egy jóváhagyott földelési kapcsolat. A legtöbb esetben a Weeb földelési rendszert használtuk, és ez jól működött.
A biztonsági kérdéseken kívül az ellenőrök a megfelelő földelést is vizsgálják. Ha újra kellene csinálnom, mindenhol a Weeb-rendszert használnám, mert olyan egyszerű.
Bővebb építési információk a Build It Solar webhelyen találhatók.
Inverter indítása
Az Enphase rendszerek esetében egy EMU nevű egység kommunikál az összes inverterrel, jeleket küldve a hálózati vonalon keresztül. Az EMU információt szolgáltat a rendszer működéséről, ellenőrzi az inverterek állapotát és állapotát, és az adatokat az otthoni internetkapcsolaton keresztül elküldi az Enphase szerverre.
Miután az ellenőr jóváhagyta a rendszert, és a közüzemi szolgáltató felszerelte a hálózati mérőt, bekapcsolhatja a rendszert, és az EMU-t bedughatja egy hagyományos konnektorba. Az EMU megtalálja az invertereit, és elkezdi a jelentést. Ekkor a rendszer már energiát termel, és az EMU megadja az alapvető statisztikákat. Dőljön hátra, igyon egy sört, és nézze, ahogy az áram beáramlik.
PV teljesítmény és megtakarítás
Rendszerünk 2009 novembere óta működik, és a teljesítménye jó. Nem tapasztaltunk meghibásodást, és a rendszer nem igényelt karbantartást. Eddig az energiatermelés körülbelül 10 százalékkal haladta meg a PVWatts kalkulátor becslését. Nézze meg a rendszerünk valós idejű teljesítményét bármikor.
A rendszerünk költsége 9.960 dollár volt, azaz 4,63 dollár wattonként – az árak most egy kicsit alacsonyabbak lehetnek. A 30 százalékos szövetségi visszatérítés plusz egy 500 dolláros állami visszatérítés 6.470 dollárra, azaz 3,01 dollárra csökkentette a költségeket wattonként. Egyes államokban a kedvezmények sokkal nagyobbak, mint Montanában.
A szakszerűen telepített ilyen méretű rendszereket gyakran 7,50 dollár/watt áron jegyzik, ami azt jelentené, hogy körülbelül 6000 dollárt takarítottunk meg. Ha a költség a fő motiváció a rendszer saját maga általi összeszereléséhez, javaslom, hogy szerezzen be ajánlatokat a telepített rendszerekről, és hasonlítsa össze őket a hasonló rendszerhez szükséges összes alkatrész költségével.
A villanyszámlánk megtakarítása az első évben 332 dollár volt (kb. 10 cent/kwh alapján), plusz 4700 kilóval csökkentettük a CO2-kibocsátásunkat. A befektetett 6000 dollár egyszerű megtérülési ideje 18 év lenne, de szerintem sokkal rövidebb lesz, ha a villamos energia ára tovább emelkedik. Ha például az árak évente 10%-kal emelkednek, a teljes megtérülési idő csak 11 év lesz.
Napenergiaforrások
Konstrukció részletei
PVWatts kalkulátor
Real Time Performance
Solar Site Survey
Database of State Incentives for Renewables and Efficiency
Weeb Grounding System
Solar Unbound