Az ipari fejlődés óriási energia igényt hozott létre az elmúlt századokban. Az emberiség ennek kiszolgálására minden energiaforrást csatarendbe állított. Felhasználtuk erdeinket, folyóink energiáját, a földben lévő szénhidrogéneket, mindennek a kitermelését a végsőkig feszítve. Ma már tisztán látjuk, hogy a fejlődésért súlyos árat kell fizetnünk. Bolygónk mára súlyos károkat szenvedett, az élet sokszínűsége pedig letűnőben van. Azt már tudjuk, hogy  változtatnunk kell az eddigi gyakorlaton, ha szeretnénk megőrizni ezt a tökéletes élőhelyet az Univerzumban.
Az első lépés, hogy felhagyjunk azoknak az energiaforrásoknak a használatával, melyek tovább mérgezik a földet. Ezek helyett olyan forrásokat kell találnunk, melyek károsanyag kibocsátás nélkül tudják biztosítani az energiaellátást.
Ebben a változásban a legfontosabb energiaforrásunk a Nap, mely évmilliók óta sugározza energiáját földünkre és emberi léptékkel mérve kimeríthetetlen energiaforrásunk. Az utóbbi évtizedek vívmánya, hogy létrejött az a technológia, mely képes hasznosítani ezt a kimeríthetetlen energiaforrást.

A napenergia hasznosításának lényege, hogy egy pozitív és negatív típusú félvezető (szilícium) réteg kerül egymásra, melyek mindkét oldalára egy elektromos kivezetés kerül. Fény hatására a két szilícium réteg között elektromos áram kezd áramolni. A napelem belsejében a szilícium önmagában nem túl jó elektromos vezető. Ahhoz, hogy a napelem használható legyen, a szilíciumot módosítani kell más elemekkel, a napelem nagy hatásfokú működéséhez. A foszfor és a bór azok az elemek, melyek kiválóak a szilícium feljavítására. A napelem cellák legkülső rétegét bevonják szilícium és foszfor keverékével. A napelem ezen részén lép fel az elektron többlet. A napelem másik rétegében a bór atomoknak köszönhetően elektron hiány lép fel. Így tudnak mozogni a szabad elektronok a napelem töltéshordozóiban. A napelemben a két szilícium réteg is ellentétes töltésű, ez biztosítja a feszültséget, és így képes előállítani az áramot.
A szilícium kristályok természetes fényvisszaverők. Amikor a napelemben használják, akkor egy tükröződésmentes felületre helyezik ezeket a kristályokat, különben a napelemre érkező energia visszatükröződne anélkül, hogy villamos energiát termelne. A tükröződésmentes bevonat a legnagyobb befolyásoló tényező a napelem hatékonyságát illetően.
A napelem szilícium celláit egy speciális üveg védi a külső hatásoktól (esőtől, portól, jégveréstől..). Ennek köszönhetően a napelemek egyszeri beruházással képesek 30-40 évig is zavartalanul üzemelni, köszönhetően annak, hogy nem tartalmaznak olyan alkatrészeket, melyek az idők során meghibásodhatnak.

Magyarország adottságai megfelelőek a napenergia hasznosításához. Átlagosan kb. 2000 óra napsütéssel számolhatunk egy évben, melynek területi eloszlása nem egyenletes. Ebből a napelemek 1200 óra körüli napsugárzást tudnak felhasználni. A legnagyobb energia májustól augusztusig termelhető meg, ezek a leg ideálisabb időszakok ehhez. A Föld légkörén áthaladó sugárzás, egy szép napsütéses időben 1000W/nm energiát jelent. A technológia mai szintjén ennek az energiának a negyedét vagyunk képesek a napelemek segítségével hasznosítani. A felhasználás hatékonyságát jelentősen befolyásolja a felhőzet, de a magas hőmérséklet is ronthatja a hatásfokot. Az elmúlt évtizedek tapasztalatai azonban bebizonyították, hogy Magyarországon hatékonyan lehet áramot termelni a napenergia segítségével.

A napelem piacon számos gyártó kínálja termékeit, gyorsan változó kínálat és sok típus jellemzi a piacot egyidejűleg, melyek között nehéz eligazodni. De nézzük meg, hogy melyek a fő eltérések ezek között. Három fajta napelem cellát különböztetünk meg, melyeknél a használt szilícium szerkezetében van az alapvető eltérés:

• Monokristályos napelem cella
• Polikristályos napelem cella
• Amorf (vékony rétegű) napelem cella

A kristályos napelemek terjedtek el napjainkban, ezek a legjobb hatásfokúak, ezek adják le jelenleg a legjobb teljesítményt. Hátrányként jelentkezik azonban ennél a technológiánál, hogy könnyen felmelegszenek és ebben az esetben csökken a hatásfokuk. A gyártástechnológia során a szilícium kristályokat tenyésztik, a monokristályos esetében egy nagy kristálytömböt hoznak létre és ezt szeletelik, míg a polikristályos technológiánál több tömbben tenyésztik kristályt és úgy szeletelik a használathoz. A különbség a két technológia között abban rejlik, hogy nem egyformán hasznosítják a direkt és a szórt fényt, így olyan területeken, ahol ebben jelentős eltérés mutatkozik, érdemes
figyelembe venni a hatásfok miatt. A monokristályos cella felhős időben rosszabb teljesítményt nyújt és erős napsugárzásnál pedig jobban felmelegszik, ezáltal csökken a teljesítménye. Mind ezek ellenére ez a
technológia jelenleg a legmagasabb hatásfokú. A polikristályos cella jobban tudja hasznosítani a szórt fényt és maga a technológia is olcsóbb.

A mi éghajlatunkon ezek a különbségek azonban nem meghatározók, így a technológia választását leginkább az ár határozza meg, mely a polikristályos technológia esetében valamivel alacsonyabb. Az amorf cella esetében nem kristály tömbökből szeletelnek, hanem egy hordozóra csapatják le a szilíciumot, így ez a technológia sokrétű felhasználást tesz lehetővé, mivel hajlítható és sokkal nehezebben melegszik fel. Ezért előszeretettel hasznosítják az egyenlítő térségében. Jelentős hátrány azonban, hogy alacsonyabb a hatákonysága (10%), ellenben olcsóbb a gyártása. Éllettartama viszont rövidebb a kristályos napelemhez képest.

Hagyományos napelem rendszer
Minden egyes napelem modul egy egyedi maximális teljesítménnyel rendelkezik. Egy hagyományos inverter kiválasztja a legalacsonyabb teljesítményű napelemet és azt határozza meg a sorba kötött napelemek maximum teljesítményeként. A többi modul teljesítményét a leggyengébben teljesítő modulhoz igazítja, így teljesítmény veszteség következik be. Okos napelem rendszer Minden egyes napelem a saját, valós teljesítményével kerül be a napelem rendszer össz teljesítményébe, az inverter a hagyományos rendszerrel ellentétben nem szabályozza le a
modulokat. Ennek köszönhető, hogy az okos rendszernek a teljesítménye magasabb lehet. Alacsonyabb teljesítmény okai Ahhoz, hogy a napelem rendszeren belül különbségek alakuljanak ki, néhány fizikai jelenségre kell figyelnünk:

• Árnyék
• Szennyeződés
• Hó
• Forró pontok

Árnyék. Ez egy olyan környezeti hatás, mely a telepítéskor már látható. Egy közelben lévő fa, egy nagyobb kémény a nap járásának megfelelően időszakosan árnyékot vethet részben vagy egészben egy napelemre, lecsökkentve annak teljesítményét. Az okos rendszer kezeli ezt a problémát, és nem korlátozza a többi napelem teljesítményét, így nem okoz többlet teljesítmény veszteséget.

Panel probléma. Ha az egyik napelem panel alacsonyabb teljesítményt ad le az életkorából adódóan, akkor tartósan képes korlátozni a többi, még jól működő napelem panel teljesítményét. Okos rendszer esetében ez a probléma is jól kezelhető.

Különböző tájolások. Olyan ház esetén, ahol a megfelelő teljesítmény eléréséhez több féle tájolást kell alkalmazni, elengedhetetlen az okos rendszer, hogy a tájolásból fakadó teljesítmény különbségek maximálva legyenek és az egyik tájolás ne rontsa le a másik tájolás teljesítményét.

Bővítés. Abban az esetben, hogy ha a évekkel később kerül sor bővítésre egy nagyobb fogyasztó, mint pl. egy elektromos autó miatt, az új elemek magasabb teljesítménye nem fog elveszni a régebbi napelemek csökkenő teljesítmény korlátja miatt. Számos előnye miatt az okos rendszerek az elterjedtebbek annak ellenére, hogy áruk 10%-al magasabb. Hosszabb távon azonban jól gazdálkodnak a napelemek teljesítményével, így ez a többletköltség idővel megtérül. Olyan esetekben, ahol napelem parkot hoznak létre, ott ezek a szempontok a gyakori ellenőrzések miatt kevésbé fontosak.

Az egyik legtermészetesebb kérdés egy napelem rendszerbe történő befektetés esetén, hány kWh-t fog termelni a rendszerünk, hiszen ez alapján számolhatunk megtérülést.

Befolyásoló tényezők:

• Fény beesési szöge
• Megvilágítás intenzitása
• Napelem hatásfoka
• Cella hőmérséklete
• Napelemre csatolt terhelés

Egy átlagos napelem cella 100cm 2 felületen kb. 1,5W teljesítményt képes leadni az állandó, 0,5V egyenáramú feszültség mellett, standard tesztelési körülmények között (1000W/m 2 beeső teljesítménynél, 25 o C-os napelem hőmérséklettel, 1,5-ös abszorpciós szorzóval). Ekkora napelem cella kb. 3A egyenáram leadására képes. Ennek  értelmében a napfény intenzitása a napelem leadott áramerősségét, tehát teljesítményét befolyásolja. Teljesítmény számítás P=U*I, ahol a P=teljesítmény (Watt), U=feszültség (Volt) és I=áramerősség (Amper) Mivel a feszültség (U) állandó, a leadott teljesítmény (P) az áramerősség (I) függvénye, ami a napsütés intenzitásától függ. Alapvetően ez befolyásolja a napelem teljesítményét. Természetesen a különböző gyártók termékei között (a borító üveg fényvisszaverése, a szilícium ötvözése, stb.) vannak eltérések, melyek szintén befolyásolják a napelem által leadott teljesítményt. Míg a villamos teljesítményt kWh-ban mérjük, ami alatt az egy óra időtartamban termelt villamos energiát értjük, addig a napelem rendszer által leadott maximális teljesítményt kWp (kilowatt peak) mérik. Nézzük meg az egész évi villamos energiafogyasztásunkat! Ez alapján tudjuk kiszámítani a számunkra szükséges napelemes rendszer teljesítményét. Az éves kWh fogyasztásunk 85-90%-át kell vennünk, ezzel megkapjuk azt a kWh mennyiséget, ami megmutatja, mekkora teljesítményű rendszert kell terveznünk. Pl. egy átlagos családi ház esetén évi 4000kWh fogyasztás alapján ideális esetben kb. 3750-4000W teljesítményű napelemes rendszerre lesz szükségünk. Magyarországon átlagban 1kWp teljesítményű rendszer maximálisan 1200kWh energiát termel évente, ez az adat
változhat az időjárástól függően. Az áramszolgáltatóval kötött szerződés alapján kerül elszámolásra a két fél között az az
energia mennyiség, amely az év során megtermelésre illetve vételezésre került a rendszerünk által. Nyáron, amikor a rendszerünk több energiát termel, a többletet az áramszolgáltató mások felé értékesíti. Télen, amikor a rendszerünk teljesítménye alacsonyabb, mi vételezhetünk többlet energiát az áramszolgáltató rendszeréből és az éves
különbözet kerül elszámolásra a két fél között.

Napelem telepítés folyamata
Kapcsolatfelvétel és előzetes ajánlat A vevő tájékozódása alapján történik meg az első kapcsolatfelvétel telefonon, vagy emailen keresztül. Lényege, hogy olyan információkat gyűjtsön, amelyek alapján elképzelhetőnek tartja, hogy szívesen működne együtt a kivitelezővel. Előzetesen meg kell adnia az alap paramétereket, melyek alapján elkészülhet az előzetes ajánlat:

• Havi villanyszámla összege
• Ingatlan tájolása
• Tető dőlésszöge
• Héjazat típusa

Amennyiben a kivitelező által adott előzetes ajánlat megfelelő, akkor jöhet a következő lépés.

Helyszíni felmérés, egyeztetés Ez egy nagyon fontos lépés, hogy a helyszíni szemle során feltérképezzünk minden olyan
tényezőt, mely befolyásolhatja a kivitelezést.

• Tető szerkezete
• Statikai terhelhetőség
• Héjazat típusa és minősége
• Villanyóra helye
• Kapcsolótábla helye
• Inverter lehetséges helyei

Egyeztetjük még a jövőbeni elektromos fogyasztási igényeket annak érdekében, hogy atervezendő rendszer ezek figyelembevételével legyen kialakítva,

Árajánlat és szerződéskötés
A rendelkezésre álló információk alapján elkészül az írásos végleges ajánlat, mely elfogadás esetén a szerződés részévé válik. Amennyiben a felek elégedettek az ajánlattal és a feltételekkel, akkor az együttműködési szerződés aláírásra kerül.

Igénybejelentés
A helyi áramszolgáltató felé be kell nyújtani dokumentumokat, melyek alapján a szolgáltató megvizsgálja, hogy a hálózat alkalmas a Háztartási Kis Erőmű fogadására. Ehhez az alábbi dokumentumokat kell biztosítani:

• Meghatalmazás
• Megbízólevél
• Tulajdonilap
• Ingatlan térkép
• Igénybejelentő

A fenti dokumentumokat biztosítjuk, csak a tulajdonosnak kell ezeket aláírnia.

Igénybejelentés jóváhagyása

A helyi áramszolgáltató a benyújtott dokumentumok alapján jóváhagyja a fejlesztést, és ennek birtokában indulhat a kivitelezés.

Csatlakozási tervdokumentáció benyújtása

A rendelkezésre álló információk alapján elkészülnek a kiviteli tervek, melyek benyújtásra kerülnek az  áramszolgáltatóhoz.

Előlegszámla
A kivitelezés előtt az engedélyek megérkezését követően kerül kiállítása az előlegszámla, melynek kiegyenlítését követően indulhat a kivitelezés.

Kivitelezés
Első lépésként a tartószerkezet kerül felszerelésre, mely minden féle tetőhéjazathoz alkalmazható, esztétikus és időjárás álló. Második lépésben a napelemeket rögzítjük a tartószerkezethez, majd ezt követően kerül sor a rendszer összekötésére, vezetékelésére. Ezt követi az inverter felszerelése és bekötése a kapcsolószekrénybe.

Próbaüzem
Az érintésvédelmi tanúsítvány kiállítása, ellenőrzések és a beüzemelést követően a rendszer kész a hálózatra csatlakozásra.

Mérőóra csere
A helyi áramszolgáltató feladata az ad-vesz mérőóra beszerelése és a kis erőmű hálózatra csatlakoztatása, valamint az áramszolgáltatói szerződés módosítása és ennek aláírása.

Végszámla kiállítása
Az áramszolgáltató bekapcsolta a napelemes rendszert a hálózatba, ezt követően a rendszer alkalmas az áramtermelésre. A folyamat lezárásaként kerül kiállításra a végszámla.

• A nap fényenergiája ingyenes, és korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre.
• A napelemnek nincsenek forgó alkatrészei, melyek meghibásodhatnak.
• Moduláris rendszerű, az igények növekedésével bővíthető.
• Egyszeri befektetést igényel, nincs karbantartási költség.
• Akár generációkon keresztül tart az élettartama.
• Háztetőkön jól elhelyezhető, nem foglal el hasznos területet.
• Jól tűrik a mostoha időjárás körülményeket, ellenállnak a jégesőnek, magas hőnek.
• Az országos energiahálózat egy nagy akkumulátorként működik, amibe betáplálunk.
• Zöldebbé teszi környezetünket.
• Pozitív ökológiai lábnyomot eredményez.
• Nem terheli a környezetet, nincs zaj- és károsanyag kibocsátás.
• Felhasználása nem limitált, nincsenek ismert korlátai ennek elterjedésének.
• Szórt fényt is jól hasznosítják, Magyarországon ideális a napsütötte órák száma.
• Kiszámítható áramtermelést biztosít.
• A ma telepített rendszer közel ugyan annyi áramot fog termelni 30 év múlva is.
• Passzív jövedelmet eredményez.
• Növeli az ingatlan értékét egy értékesítés során.
• Pályázati lehetőségek gyors megtérülést biztosítanak.
• Az első 7-8 évben megtérül, a következő 20-30 évben ingyen energiát biztosít.
• Éves szaldó elszámolás: nyáron megtermelt energiát télen fogyasztjuk el.
• Előnyös jogszabályi környezet, szaldó elszámolás.

A szilícium alapú technológia már hosszú évek óta piacvezető, az iparági trendeket figyelve úgy tűnik, hogy nem várható jelentősebb áttörés ezen a területen. A szilícium alapú celláknál van egy korlát, hogy egy egységnyi napfényből mennyi energiát tud hasznosítani. A jelenlegi napelemek közel állnak ehhez a határhoz, ami a hatásfok javulásának lassulását eredményezi. Az egységnyi területre vetített energiatermelés már most elegendő a legtöbb
ház esetében. A másik fontos elem, az inverter esetében pedig a fejlődés már elérte a 99%-ot. Mind ezek figyelembe vételével megállapítható, hogy a napjainkban rendelkezésre álló technológia hosszútávon alkalmas háztartásunk áramellátására, így nincsenek olyan érvek melyek alapján várni kellene a egy fejlettebb technológiára.

Az áram megtermelése Egy napelemes rendszer nem egyenletesen termel az év során, vagy a hónapok során, de még egy napon belül sem. A napelemes rendszer nappal termel, és a nappali termelés mennyisége akár 400%-kal magasabb lehet nyáron, mint télen.

Az áram felhasználása Mi azonban nemcsak napközben és nyáron fogyasztunk áramot, hanem folyamatosan, esténként és éjszakánként is, és télen is. A nyári napi termelést pedig nem fogyasztjuk el mindet azonnal. Amit nem fogyasztunk el, azt a rendszerünk feltáplálja a hálózatba, az áramszolgáltató máshol hasznosítja ezt az áramot, amit pedig olyankor fogyasztunk, amikor nem termel a rendszerünk, pl. éjszaka, azt a hálózatból vesszük az áramszolgáltatótól. Így különbséget tehetünk 3 különböző módon felhasznált energia között:

1. megtermelt és azonnal el is fogyasztott
2. megtermelt és azonnal el nem fogyasztott (hálózatba feltáplált)
3. a hálózatból vett energia (amikor nem, vagy nem eleget termel a rendszerünk éppen)

A tapasztalatok alapján egy átlagos felhasználónál a megtermelt energia 40%-a kerül azonnal helyben felhasználásra, míg a fennmaradó 60% energiát pedig a hálózatból vásárolja vissza. Ahhoz, hogy igazságos legyen a rendszer, szükséges egy éves elszámolás, amely összesíti ezeket, és kiszámolja, hogy mi tartozunk az áramszolgáltatónak, vagy az áramszolgáltató nekünk.

Szaldós elszámolás A jelenlegi, szaldós elszámolás azt jelenti, hogy az áramszolgáltató évente megnézi, mennyit termelt a napelemes rendszerünk, valamint mennyit fogyasztottunk az adott évben, és a kettő különbözetét vagy nekünk kell rendeznünk az áramszolgáltató felé (amennyiben többet fogyasztottunk, mint termeltünk), vagy az áramszolgáltatótól igényelhető vissza egy bizonyos összeg, ha többet termeltünk, mint amennyit fogyasztottunk. A ma is használt éves szaldós elszámolási rendszerben az áram ára minden esetben nagyjából 38Ft/kWh (áramdíj + rendszerhasználati díj + ÁFA). Amit pedig feltáplálunk a rendszerbe, azt az áramszolgáltató ugyan ezen az áron vásárolja meg, mint amin mi megvásároljuk, amikor nem termel a rendszerünk.

Példa egy családra A család 5kW-os napelemes rendszere éves termelésének (6 250 kWh) 40%-át, azaz 2500 kWh-t fogyaszt el azonnal éves termelésének (6 250 kWh) 60%-át, tehát 3750 kWh-t táplál fel a hálózatba majd vásárolja az előbbit (3 750 kWh) vissza olyankor, amikor a rendszere nem termel. Mivel az áramszolgáltató is 38 Ft-ért veszi a feltáplált energiát kWh-nként, és a Minta család is 38 Ft-ért veszi vissza ezt az áramot, a végső elszámolásban kiderül, hogy a család nem tartozik az áramszolgáltatónak, tehát a villanyszámla nulla Ft.

Szaldós túltermelés Ha a Minta család az adott évben nem fogyasztja el a napelemes rendszer által megtermelt 6250 kWh energiát, hanem kevesebbet fogyaszt, tegyük fel 1000 kWh-val, akkor túltermelésről beszélünk. Ez az egyetlen olyan eset jelenleg, amikor az ár nem 38 Ft / kWh, hanem csak nagyjából 15 Ft. Így a példában szereplő család év végén visszaigényelhet 1000 * 15 Ft-ot, azaz 15 000 Ft-ot. Igy érthető, hogy nem éri meg túltervezni a napelemes rendszert, hiszen az áramszolgáltató jóval alacsonyabb áron veszi meg a túltermelést, mint amennyi egyébként az áram ára.

Szaldós alultermelés Ha azonban a család az adott évben nem kevesebbet, hanem többet fogyasztott annál, amit a napelemes rendszere termelt, mondjuk szintén 1000 kWh-val, akkor év végén az áramszolgáltató benyújtja a számlát a szokásos 38 Ft-os árral számolva, így a család 1000 *38 = 38 000 Ft-ot fizet az év végén. Ez a szaldós rendszer a 2023 végéig telepített napelemes rendszereknél érvényes, és ezek esetében a szaldós elszámolás megmarad 2024 után is.

Bruttó elszámolás Azt jelenti, hogy 2024-től telepített napelemes rendszerek esetében, az áramszolgáltató más áron fogja megvásárolni az általunk a hálózatba feltáplált energiát, mint amennyiért mi vásároljuk vissza az áramot a hálózatból. Az ár, amit az áramszolgáltató fog fizetni a hálózatba feltáplált energiáért még nem ismert, ezt a későbbiekben fogja meghatározni, így egyelőre egy lehetséges ár (25Ft/kWh) alapján lehet ezt az elszámolást bemutatni.

A szaldós elszámolás a 2024 előtt telepített rendszerek esetében mindaddig marad, amig nincs szükség új hálózati csatlakozási szerződésre. Ezért kiemelten fontos, hogy a tervezett telepítés megkezdése előtt alaposan gondoljuk át az előttünk álló 10-15 fejlesztési terveit, és ennek megfelelő méretű invertert szereltessünk be, mert így hosszú távon elkerülhető lesz a hálózati csatlakozási szerződés módosítása, és élvezhetjük a szaldó elszámolás előnyeit.