A napelemek vagy más néven fotovoltaikus elemek a nap sugárzási energiáját közvetlenül villamos energiává alakítják át. Magyarország adottságai rendkívül kedvezőek, hiszen a napsütéses órák száma 1900–2200 óra évente, ami 30–40 százalékkal több, mint például Németországban, a világ vezető napelem felhasználójánál. A napelemes rendszert a megújuló energiaforrást hasznosító berendezések között egyre szélesebb körben alkalmazzák, az igénybe vehető támogatásokkal a beruházás pedig a teljes élettartamon belül bőven megtérül.

Az áramtermelő rendszerek fő alkotóelemei a szilícium alapanyagú napelemek, a rozsdamentes acélból és alumíniumból készült tartószerkezet, az inverter (áramátalakító) és a szolárkábel. Abban az esetben, ha szigetüzemű a rendszerünk, azaz nem csatlakozik az elektromos hálózatra, az energia tárolását meg kell oldani. Ez esetben akkumulátorokat és a feltöltésüket optimalizáló töltésszabályozót is kell a rendszerhez csatlakoztatni. Az inverter a napelemekből érkező egyenáramot átalakítja át úgy, hogy az bármely háztartási elektromos berendezés számára felhasználható legyen, az időjárási viszonyoknak különösen ellenálló szolárkábel pedig a napelemek és az inverter között szállítja az áramot.

Rendszertípusok

A napelemes rendszerek hálózatra kapcsoltak (hálózatba visszatáplálósak) vagy szigetüzeműek lehetnek. A hálózatra kapcsoltaktól a helyi hálózat üzemeltetője – ha a rendszerünk műszakilag megfelelő – köteles átvenni a saját napelemünkkel megtermelt villamos energiát. Ez azért előnyös, mert így a napközben megtermelt áramot felveszi a villamos hálózat, tehát nem kell a tárolására szolgáló akkumulátorokról külön gondoskodnunk, míg a reggeli és esti fő fogyasztási időszakokban akkor is lesz elegendő áramunk, ha saját napelemünk épp nem termel eleget. Így nincs szükség akkumulátorokra, mivel az elektromos hálózat működik pufferként.
A napelemek modulokból épülnek fel. Egy napelem teljesítményétől függően több modulból állhat össze. Ezekben az áramtermelő cellákat tartalmazó modulokban a napfény közvetlenül árammá alakul át. A napelemes gyártók rendszerint 5 W és 200 W közötti névleges teljesítményű modulokat kínálnak. A modulok hatásfoka az alkalmazott technológiától, és a gyártótól is függ. A legelterjedtebb napelemes technológiákat eltérő hatásfok jellemzi: az amorf kristályos napelemek a napsugárzás 5–7 százalékát, a monokristályos és a polikristályos elemek 12–15 százalékát képesek árammá alakítani. Fontos tudni, hogy a napelemek felhős időben is termelnek villamos energiát, de a névlegesnél kisebb mennyiségben.
Az ár, az élettartam, a helykihasználás és a teljesítmény szempontjait figyelembe véve Magyarországon ma a polikristályos napelemekből épített rendszerek az optimálisak. A hálózatra kapcsolt rendszerek általában 100–200 W-os modulokból állnak. Az ennél kisebb modulok szigetüzemű rendszereknél, valamint egyedi (például közvilágítási, közlekedési jelző stb.) berendezések önálló áramforrásaiként alkalmazhatók.
A mérések azt mutatják, hogy a háztetőre szerelt, 2–3 kWh összteljesítményű rendszerrel már biztonságosan megoldható egy átlagos család áramellátása. Nem érdemes azonban túlméretezni a napelemeket, mert akkor már nem térül meg a beruházás. A 15–20 m2- nyi tetőfelületet igénylő, 2–3 kW-os rendszer használatával évente 2–3 tonnával kevesebb szén-dioxid kerül a légkörbe.

Tervezés

A rendszerek tervezését, az ügyfelek egyedi igényeit is figyelembe véve, célszoftverek segítik, hogy a rendszer a legjobb hatásfokon működjön, meghatározva a névleges teljesítményű modulok számát, és az azokkal optimálisan együttműködő invertert. Az elektromos hálózattal nem rendelkező területek – például tanyák, hétvégi házak, mezőgazdasági létesítmények,
átjátszótornyok – áramellátása szigetüzemű napelemes rendszerekkel jól megoldható. Az elektromos hálózat kiépítése a legtöbb esetben lényegesen drágább, mint egy napelemes rendszer telepítése. Ha a villamos hálózat 1 km-nél távolabb van, és az éves villamosenergia- fogyasztás 1000 kWh (ez a legalapvetőbb villamos fogyasztók, például világítás, kisebb hűtő, tévé áramellátásához elég), akkor – a villamos energia 2008. évi árát és az átlagos hálózatkiépítési költséget figyelembe véve – már megéri szigetüzemű napelemes rendszert kiépíteni.
A napelemes rendszereknek nincs mozgó, kopó alkatrésze, karbantartást nem igényelnek. A napelemek élettartama rendkívül hosszú, a gyártók általában garantálják, hogy a névleges teljesítmény legalább 80 százalékát 20 év múlva is leadják. A napelemes rendszerek nemcsak tetőre, hanem homlokzatra és földfelszínre is helyezhetők, sőt látványos építészeti megoldásként előtetőként is felszerelhetők.

Engedélyeztetés

Építési engedélyt ugyan nem kell kérnünk napelemek telepítéséhez, de ha a helyi villamosenergia-hálózatra szeretnénk termelni, szükségünk lesz a hálózat üzemeltetőjének engedélyére. Az engedélyeztetés során egyszerűsített eljárás keretében megvizsgálják, hogy a tervezett beruházás megfelel-e a műszaki követelményeknek, ezért már a beruházás tervezésekor tájékozódjunk a feltételekről. Az eljárás átfutási ideje általában 30–60 nap.