Mi az elektromos hatásfok és hol keletkeznek veszteségek?

Röviden

A hatásfok azt mutatja meg, hogy a bevitt energiából mennyi jelenik meg hasznos kimenetként. A különbség veszteség, amely többnyire hő formájában jelentkezik.

Napelemes rendszerben nincs 100 százalékos átalakítás. Veszteség keletkezik a panelen, a kábeleken, az MPPT-ben, az akkumulátorban és az inverterben is.

Mit jelent például a 95 százalékos hatásfok?

Ha egy eszköz 1 000 Wh energiát kap, és 950 Wh hasznos energiát ad tovább, a hatásfoka 95 százalék.

A maradék 50 Wh veszteség. Ez rendszerint melegedésként jelenik meg.

Hol keletkezik veszteség?

Napelem

A panel a rá érkező napfénynek csak egy részét alakítja villamos energiává. A többi visszaverődik vagy hővé alakul.

A panel teljesítményét csökkentheti:

• magas cellahőmérséklet;
• árnyékolás;
• koszolódás;
• kedvezőtlen tájolás;
• gyártási és öregedési eltérés.

Kábelek

A vezetéknek van ellenállása. Áram hatására melegszik, és feszültségesés keletkezik rajta.

A veszteség nagyobb lehet, ha:

• hosszú a kábel;
• kicsi a keresztmetszet;
• nagy az áram;
• rossz vagy laza a csatlakozás.

MPPT és inverter

Az elektronika átalakítja a feszültséget és az áramot. Az eszköz közben melegszik, ventilátort működtethet és saját elektronikát táplál.

Az inverternek akkor is lehet sajátfogyasztása, amikor kevés vagy semmilyen külső fogyasztó nem működik.

Akkumulátor

Az akkumulátor töltése és kisütése nem teljesen veszteségmentes. A vezetők, a cellák belső ellenállása, a BMS és a hőmérséklet is befolyásolja a visszanyerhető energiamennyiséget.

Készenléti és vezérlési fogyasztás

Inverter, BMS, rendszerfigyelés, relék, kommunikációs modulok és routerek folyamatosan fogyaszthatnak valamennyit. Egyenként kicsi értékek, de napi 24 órával megszorozva jelentőssé válhatnak.

A veszteségek összeadódnak

Fontos: ha több egymást követő eszköz hatásfoka 95 százalék, a teljes rendszer hatásfoka nem egyszerűen 100 mínusz a százalékok összege.

Például két egymást követő 95 százalékos lépés:

0,95 × 0,95 = 0,9025

vagyis körülbelül 90,25 százalék marad.

Egyszerű példa

Tegyük fel, hogy az akkumulátor 2 kWh energiát ad le, az inverter átlagos hatásfoka ebben a helyzetben 92 százalék.

A fogyasztókhoz elméletileg:

2 kWh × 0,92 = 1,84 kWh

jut el.

Ha közben a kábeleken és csatlakozásokon is veszteség van, a tényleges érték ennél kisebb lehet.

Miért nem elég a gyári csúcshatásfok?

Az adatlapokon gyakran a legjobb mérési ponton elért maximális hatásfok szerepel. A valós rendszer azonban nem mindig ezen a ponton működik.

Az inverter hatásfoka függhet:

• a terhelés nagyságától;
• az akkumulátorfeszültségtől;
• a hőmérséklettől;
• az üzemmódtól;
• a sajátfogyasztástól.

Kis terhelésnél a sajátfogyasztás aránya különösen nagy lehet.

Hogyan számolj a tervezésnél?

Ne méretezd úgy a rendszert, mintha minden veszteségmentes lenne.

A pontos tartalék a rendszer felépítésétől függ, ezért nem létezik minden esetre azonos százalék. A tervezésnél külön érdemes számolni:

• inverterveszteséggel;
• akkumulátor töltési-kisütési veszteségével;
• kábelveszteséggel;
• sajátfogyasztással;
• kedvezőtlen időjárással.

Mire utal a melegedés?

Minden működő elektromos eszköz termel valamennyi hőt. A szokatlanul erős vagy egyetlen csatlakozási ponton jelentkező melegedés azonban hibára utalhat:

• laza kötés;
• rossz krimpelés;
• túl kicsi kábel;
• túlterhelt csatlakozó;
• oxidáció;
• hibás eszköz.

Összefoglalva

A hatásfok azt mutatja meg, mennyire eredményesen jut át az energia a rendszeren. Minden átalakítás és vezeték veszteséget okoz.

A jó méretezés nem a névleges értékeket adja össze vakon, hanem tartalékot hagy a valódi működés veszteségeire is.