A HKMER (ejtsd: hákámer) olyan, a napelemek és más megújuló energiatermelő eszközök

(szélturbina, mikro vízierőmű) által termelt villamos energia hasznosítására alkalmas berendezés, amely

- háztartási méretű (3,6 kW) villamos teljesítményű

- nem táplál a hálózatra

- a felhasznált megújuló energia mértékéig csökkenti a hálózatból vásárolt energia mennyiségét

- teljesítmény vezérelt módon készít HMV-t (használati melegvizet)

- automatikusan képes a közvetlen hálózati ellátásra visszaállni

- tartós megújuló energiahiány esetén a rendszer kikapcsolja magát és átáll közvetlen hálózati ellátásra, majd az újra megjelenő megújuló energia esetén automatikusan bekapcsol a rendszer

- a fogyasztók két megújuló energiaellátási csoportra oszthatók

- akkumulátorokkal bővíthető, ekkor UPS-ként is alkalmazható, megújuló energia hiányában is

- aggregátorral bővíthető, ekkor tartós megújuló energiahiány esetén is lesz ellátás

Felhasználási területe

Minden olyan felhasználási helyen alkalmazható, ahol a megújuló villamosenergia rendelkezésre állása idejében (napelemnél nappal) a villamosenergia igény folyamatosan jelentkezik és annak folyamatos felhasználása biztosított.

Napelemes megújuló energiaforrás esetén ilyenek:

- azok a háztartások, ahol nappal otthon tartózkodnak, így a villamosenergia igényük ebben az időszakban is folyamatos, ezen belül kiemelten:

    - a kisgyermekes családok otthonai

    - a több generációs családi otthonok

    - az egyben munkahelyet is jelentő otthonok (home office)

- a vendéglátás területén:

    - éttermek, kifőzdék

    - panziók

    - szálláshelyek

    - különösen ideális nyári szezonális vendéglátó egységeknek, cukrászdáknak

- egészségügyi és szociális intézmények, ahol a villamosenergia és használati melegvíz igény folyamatosan jelentkezik:

    - kórházi részlegek

    - rendelőintézetek

    - különféle ellátó otthonok

    - idősek otthonai

- vállalkozások területén:

    - folyamatos műszakban hétvégén is működő kisüzemek

    - kisboltok

    - benzinkutak

- mezőgazdaság területén:

    - állattartó telepek

A rendszer működése tömören

A rákötött fogyasztók ellátását elsődlegesen megújuló energiából fedezi

Amennyiben nem áll rendelkezésre elegendő megújuló energia, akkor a hiányzó energiát arányosan a hálózatból kiegészíti úgy, hogy a közben rendelkezésre álló kevesebb megújuló energiát is egyidejűleg hasznosítja

Képes a két megújuló energiaellátási csoportra osztott fogyasztók egyik csoportját megújuló  energiával ellátni, míg a másik csoportot a több megújuló energia hiányában hálózatról látja el

Amennyiben az igényt meghaladó mértékben áll rendelkezésre megújuló energia, úgy a többletet elsődlegesen HMV készítésre fordítja, majd annak telítettsége esetén, másodlagosan akkumulátorba táplálhatja (az akkumulátor nem szükségszerű eleme a rendszernek)

Minden általánosan használt egyfázisú háztartási fogyasztó ráköthető

Áramszünet esetén is működőképes marad (a megújuló energia és ha van akkumulátor, annak kapacitása mértékéig), ezzel megszüntethető a váratlan időjárás következtében előforduló, akár több órán át tartó fogyasztói ellátatlanság, legalább a legfontosabb fogyasztók (fűtési keringtető szivattyú, hűtőszekrény, fagyasztószekrény) esetén

Tartósan alacsony megújuló energiaszint esetén (pl. napelemnél tartós borulat) automatikusan áttér a hálózati ellátásra

Napelem esetén éjszakára automatikusan kikapcsolja önmagát az egész rendszer

Napelem esetén nappalra automatikusan üzembe helyezi önmagát az egész rendszer

Kiszűri a hálózati zavarokat (kivéve a közvetlen hálózati ellátásra kapcsolt állapotban)

Napelemek telepítési lehetőségei

A HKMER napelemeinek számában, azok tájolásában és dőlésében nincs műszaki megkötés, a választott teljesítmény határáig a felhasználó szabadon megválaszthatja az alkalmazni kívánt napelemek számát és azok telepítési irányát a felhasználásához leggazdaságosabb elrendezésben.

Elhelyezésükre természetes megoldást nyújtanak a tagolt háztetők. Részleges beárnyékolás, az ún. „kéményhatás” esetén kizárólag az árnyékolt napelemek termelése csökken, a többi napelem termelése zavartalanul folytatódik úgy, hogy ehhez nem igényel külön napelem vezérlő optimalizálókat.

A HKMER biztosítja, hogy a felhasználó minden egyes napelem tábláját más-más pontra helyezheti el, egymástól különböző irányba fordítva és döntve, a napelemek termelését a saját felhasználási igényeihez igazítva. Amennyiben a felhasználó igénye egy alacsonyabb délelőtti teljesítményt és magasabb délutáni teljesítményt kíván, akkor kevesebb napelem DK-i és több DNy-i irányba való fordítása lesz gazdaságos. A dőlésszög az évszakoknak megfelelő optimalizálásra lesz hatással.

A napelemek párhuzamosan vannak összekötve, így nem jelenik meg a tetőn nagyfeszültség és bármikor tetszőleges darabszámmal bővíthető a napelemek száma.

Működési jellemzői

A HKMER egy időben hasznosítja a megújuló energiát és a hálózatról vételezett energiát, ugyanakkor energiát nem táplál a közcélú hálózatba, a rákötött fogyasztókat attól leválasztott módon képes ellátni. Ennek eredményeképpen működése a hálózat kimaradásakor is biztosított.

A hálózat és a HKMER közötti energia forgalom egyirányú, a hálózatból csak vételezés történik, így a felhasználónak nem szükséges:

- a szolgáltató felé igénybejelentést tennie

- csatlakozási tervet készíttetnie

- a szolgáltatóval fennálló szerződését módosítania

- a megtermelt energia mennyiségéről senkinek sem kell elszámolnia

- megfelel a 2022.10.31. után érvényes rendeletnek, amely szerint „csak az a háztartási méretű kiserőmű helyezhető üzembe, amely kizárólag saját villamosenergia fogyasztásának kielégítése érdekében termel villamos energiát”

Helyes méretezés esetén a megújuló energia termelése teljes mértékben hasznosítható.

Működése során:

- a rákötött fogyasztók ellátását elsődlegesen a megújuló energia fedezi

- amennyiben az nem elegendő, akkor a hiányzó energiát a hálózatból pótolja

- a fogyasztók két csoportra osztásának köszönhetően, kevés megújuló energiánál az egyik csoportot még megújulóról, a másikat hálózatról látja el

- amennyiben többlet keletkezne, azt HMV (használati melegvíz) készítésére, vagy fűtési melegvíz (puffer tároló) fűtésére fordítja

- minden általánosan használt fogyasztó ráköthető

- áramszünet esetén is működőképes marad (a rendelkezésre álló megújuló energia mértékéig)

- tartósan alacsony megújuló energiaszint esetén automatikusan áttér a hálózati ellátásra

- tartós megújuló energia hiány esetén (napelemnél éjszakára) automatikusan kikapcsolja önmagát az egész rendszer és hálózati ellátásra tér át

- tartós megújuló energia hiány megszűnése esetén (napelemnél nappalra) automatikusan üzembe helyezi önmagát az egész rendszer

- kiszűri a hálózati zavarokat (kivéve közvetlen hálózati ellátásra áttért állapotban)

- alkalmas az EV (villanyautó) megújuló energiából történő (lassú) töltésének hatékony elősegítésére

Opcionálisan akkumulátorral kiegészítve:

- kereskedelmi forgalomban kapható akkumulátorok tetszés szerinti kapacitással csatlakoztathatók a HKMER-hez

- a többlet megújuló energiát azokban tárolja, így az önfelhasználás teljes mértékben megvalósítható

- így egyúttal UPS és korlátozott vészüzemi funkciók ellátására képes

Akkumulátorral bővített működése során:

Áramszünet esetén:

- az akkumulátor kapacitásának erejéig biztosítja a fogyasztók zavartalan energiaellátását

- az akkumulátora való átállás automatikusan létrejön

- az áttérés áttérési idő nélkül megvalósul meg

Az áramszünet megszűnése esetén:

- a normál üzemre történő visszaállás automatikusan létrejön

- az áttérés áttérési idő nélkül valósul meg

Az akkumulátor az áramszünet kivételével nem vesz részt az energiaforgalomban:

- így annak élettartama hosszú marad

- így annak töltöttsége mindig a maximumon lesz

Az akkumulátor töltése kizárólag megújuló energiáról történik.

Aggregátorral kiegészítve:

- tartós, korlátozás nélküli vészüzemi funkciók ellátására képes (az aggregátor üzemanyagkészletének mértékéig)

Egyedi igény esetén a hálózatba történő visszatáplálás szabályozott módja is kiépíthető.

Ilyen esetben, a szabályozott visszatáplálásnak köszönhetően, a hálózat üzemeltetője egy vezérelt jellel akár puffer tárolóként használhatja a fogyasztónál telepített akkumulátorokat, ha erre megállapodást köt a fogyasztóval. Jelenleg erre még nincs megvalósult eset Magyarországon, de a HKMER ilyen jellegű kibővítése a jövőben ennek lehetőségét tudja nyújtani.

A HKMER működése

Működési séma:

Működési funkciólista:

1. az inverterről és a hálózatról együttesen történő üzemelés
2. közvetlenül és egyedül az inverterről történő üzemelés
3. közvetlenül és egyedül a hálózatról történő üzemelés
4. a hálózat és az inverter kimenetei közötti automatikus és szünetmentes átváltás
5. éjszakai üzemállapot, az inverter kikapcsolt állapotban tartása
6. teljesítmény vezérelt HMV készítés

A funkciók részletes leírása:

1. az inverterről és a hálózatról együttesen történő üzemelés

A fogyasztók ellátása a relés átkapcsoló (ETM, Energy Transfer Manager) inverterről történő ellátásra állása üzemelő hálózat mellett történik, az inverter két irányú betáplálása folytán a kimenő teljesítményt a bejövő energiaszintek vezérlik.

Ennek az üzemmódnak két állapota lehetséges:

1.1 az inverter kimenetéről történő ellátás

Ekkor a megújuló energiaforrások teljesítménye elegendő az inverter fogyasztói kimenetén jelentkező igények kielégítésére, a pillanatnyi többletet a bojlerba irányítja, a pillanatnyi hiányt az AC/DC konverter (illesztő egység) a hálózatból pótolja.

1.2 a hálózatról történő közvetlen ellátás

Ekkor a megújuló források teljesítménye nem elegendő az inverter fogyasztói kimenetén jelentkező igények kielégítésére, a felesleges áttételes veszteségek csökkentése érdekében a rendszer a relés átkapcsolót (ETM-et) a hálózatról történő ellátásra kapcsolja és a fogyasztók ellátását közvetlenül a hálózatról biztosítja. A fogyasztói terhelést leveszi az inverter kimenetéről, a HMV készítési funkció érintetlenül hagyása mellett. Ekkor az invertert csak a HMV készítés teljesítményigénye terheli, ami a rendszer energiaszintje által az inverter kimenetén folyamatosan vezérelt.

1.3 az egyik fogyasztó csoport inverter kimenetéről történő ellátása mellett a másik fogyasztói csoport hálózatról történő közvetlen ellátása (egyidejűleg az 1.1 és 1.2 pontokban leírtak)

2. közvetlenül és egyedül az inverterről történő üzemelés

Ez a hálózat kimaradásakor léphet fel. A fogyasztók ellátása ilyenkor az inverter kimenetére irányítva történik, természetesen csak a pillanatnyilag rendelkezésre álló megújuló energia mértékéig.

3. közvetlenül és egyedül a hálózatról történő üzemelés

Ekkor a fogyasztókat a relés átkapcsoló (ETM) közvetlenül a hálózattal köti össze, az inverter fogyasztók felé kiépített kimenete üres, azon energiaforgalom nincs. Amennyiben az inverter üzemel, azaz van egy csekély bejövő megújuló energia, akkor az csak a bojlerbe táplálódik.

4. a hálózat és az inverter kimenetei küzütti automatikus és szünetmentes átváltás

Az átkapcsoló (ETM) kizárólag relékkel megoldott gyors átkapcsoló, a hálózat és az inverter egymástól mindig galvanikusan leválasztottak, az inverter kimenetéről a hálózatba áram nem juthat. A fogyasztók ellátása alternatív módon valósul meg, a kettős AC betáplálás kizárt.

Az 1.1 üzemmódból az 1.2 üzemmódba történő áttérés akkor aktivizálódik, amikor a rendszer számára biztosított megújuló energiaforrások teljesítménye legalább 2 percig alatta marad az inverter kimenetén jelentkező teljesítmény igénynek.

Az 1.2 üzemmódból az 1.1 üzemmódba történő áttérés akkor aktivizálódik, amikor a rendszer számára biztosított megújuló energiaforrások teljesítménye legalább 2 percig meghaladja az inverter kimenetén jelentkező teljesítmény igényeket. A további teljesítmény többleteket a rendszer a teljesítmény vezérelt HMV készítésére fordítja.

5. éjszakai üzemállapot, az egész rendszer kikapcsolt állapotban tartása

Időjárásfüggő megújuló energiák esetén (nap, szél), pont azok időjárástól való függőségük miatt, nem lehet előre meghatározni a rendelkezésre álló megújuló energia mértékét. Ez alól azonban egy kivétel van, a napenergia rendelkezésre állásának az az időszaka, amelyről biztosan kimondhatjuk, hogy az éjszakai sötét időszakban biztosan nem fog rendelkezésre állni.

Napelemek esetén éjszakára értelmetlen az invertert és vezérlést üzemeltetni, ugyanis a megújuló energia teljes hiányában a rendszer biztosan a hálózati ellátás módban marad, valamint a HMV készítési funkció is megszűnik. A rendelkezésre álló 0 megújuló energia teljesítménye a HMV készítési küszöb alá kerül, a teljesítményszabályozás 0-ra szabályoz. Az éjszakai üzemállapot beállása akkor történik meg, ha a rendszer számára a megújuló energia teljesítménye 10 percig egy adott szint alá csökken. Ekkor a rendszer vezérlése az egész rendszert kikapcsolja. Az alvó állapotból a felkelő nap ébreszti fel a rendszert, az érzékeli a megújuló energia növekvő teljesítményét, aminek hatására a teljes rendszer automatikusan bekapcsol és felkészül a nappali terhelés kiszolgálására. Ennek köszönhetően a rendszer éjszakai fogyasztása 0.

6. teljesítmény vezérelt HMV készítés

Ez a funkció a rendszer fontos eleme. Alapelve, hogy egy adott energiaszint fölött aktivizálódik és annak mértékétől függő teljesítménnyel készíti a használati melegvizet (HMV-t). Az inverter kimenetére a relés átkapcsoló (ETM) elé kötötten működik, ebből következik az, hogy mindig üzemel, a fogyasztók hálózatról történő ellátása esetén is aktív, lehetővé teszi a megtermelt megújuló energia teljes mértékben történő hasznosítását.

Ez a leírás egy rövidített, kivonatos tartalommal bíró leírás.

A rendszer automatikus és probléma mentes üzemelésének feltételeit és annak további részleteit nem tartalmazza, azok ismertetése meghaladja ennek a rövid bemutatónak a kereteit.