Napelemek telepítésének hatása a kisfeszültségű hálózatok felharmonikus viszonyaira
Napjainkban már Magyarországon is egyre több napelemes rendszer található a kisfeszültségű hálózaton. A háztartási méretű kiserőművek (HMKE) elterjedése köszönhető az energiatudatosságnak, a fenntartható fejődésnek, illetve az Európai Uniós előírásoknak, melyek 2020-ig szeretnék, hogy 20%-kal csökkenjenek az üvegházhatást okozó gázok az 1990-es szinthez képest, 20%-ra növekedjen a megújuló energiaforrások részaránya és 20%-kal növekedjen az energiahatékonyság. Ennek okán az Európai Unió is nagymértékű támogatást biztosít hazánk számára, ezzel elősegítve a napelemes rendszerek terjedését.
A napelemes rendszerek azonban túlzott elterjedésükkel különböző problémákat okozhatnak a hálózaton. Ilyen problémát jelent pl. a hálózat megemelkedett üzemi feszültsége. Különösen a déli órákban, amikor a hálózaton napelemes rendszerek nélkül is magas a feszültség, - hiszen a fogyasztók kevesebb teljesítményt vesznek fel - ezt a napelemes rendszerek tovább növelik. A napelemes rendszerek számának növekedésével párhuzamosan, megfordul a teljesítményáramlás iránya a hálózaton. A korábbi évtizedekben kialakult és megszokott centralizált termeléssel ellentétben már nem a kisfeszültségű hálózat jelenti a hálózat azon részét, melyen a teljesítményt felveszik a fogyasztók, hanem már ez a hálózatrész is energiát állít elő és teljesítményt táplál a középfeszültségű hálózat felé.
A napelemes panelek félvezető technológiával egyenáramot képesek előállítani. Ahhoz, hogy ezt az energiát otthonaikban, otthoni eszközeinkhez könnyedén fel tudjuk használni, át kell alakítani váltakozó árammá. Ehhez az átalakításhoz szükség van az úgynevezett inverterre. A manapság forgalomban lévő inverterek működéséből adódóan azonban ezek az eszközök az átalakítás során úgynevezett felharmonikusokkal szennyezik a hálózatot. A felharmonikusok az alapjeltől (50 Hz-es szinuszos alakú jel) eltérő frekvenciájú szinuszos alakú jelek. Ezen eltérő frekvenciájú jelek, illetve az alapjel (alapharmonikus) szuperpozíciójából valamilyen torz jel jelenik meg a hálózaton, ez pedig különböző problémákhoz vezethet. Azonban nem csak a jel alakja torzul, hanem a jel fázis helyzete, szöge is. Ez természetesen függ az egyes felharmonikus fázisszögétől. Az egyes inverterek, illetve maguk az egyes háztartási eszközök felharmonikusai képesek lehetnek akár (eltérő szögeik révén) egymást kioltani. A napelemes rendszerek így képesek lehetnek egyfajta felharmonikus minőség javítására is a hálózaton.
Dolgozatomban a fent említett felharmonikus szögeket vizsgálom, illetve azok hatásait a kisfeszültségű hálózatra. Munkám során négy napelemes penetrációt különböztetek meg. 0%, 25% 50% és 75%-os penetrációt. A 0%-os penetrációt nem csak amiatt érdemes vizsgálni, hogy a felépített hálózat megállja-e a helyét a valóságban, megfelel-e szabványokban rögzítetteknek, hanem megvizsgálható így a fogyasztók napelemes rendszerek nélküli felharmonikus viszonyai is, hiszen a mai modern elektronikus eszközök nagymértékben képesek szennyezni felharmonikusan a hálózatot.
szerző
-
Csondor Bálint
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Hartmann Bálint
Egyetemi docens, Villamos Energetika Tanszék
