Alapadatok
Év, oldalszám:2011, 58 oldal
Nyelv:magyar
Letöltések száma:37
Feltöltve:2022. július 30.
Méret:2 MB
Intézmény:
-
Megjegyzés:
Csatolmány:-
Letöltés PDF-ben:Kérlek jelentkezz be!
Nincs még értékelés. Legyél Te az első!
Mit olvastak a többiek, ha ezzel végeztek?
Tartalmi kivonat
Nap - és szélenergia NAPENERGIA A napenergia hasznosítás története Archimedes (i.e 287–212) görög tudós: ie 212ben, amikor Siracusát a rómaiak hajóhadakkal támadták, egy tükörrel a Nap sugárzásának koncentrálásával a hajókat lángra lobbantotta. Plutarchos arról ír, hogy a Vesták Numa Pompilius idejében (i. e 714–671) a szent tüzet a nap segítségével fémpoharakkal koncentrálva gyújtották be. Az inkák napsugárzás visszaverő felületeket használtak a „szent ételek” elkészítéséhez. Athanasius Kircher (1601–1680) rekonstruálta Archimedes kísérletét (egy farakást milyen távolról tud kigyújtani). A firenzei Averani és Targioni 1694-ben gyémánton, A német matematikus, Ehrenfried Walter von Tschirnhaus (1651–1708) kerámián, Leibharzt Homberg 1699-ben aranyon és ezüstön, majd néhány évvel később Geoffroy vason, cinken, rézen, higanyon végzett sikeres kísérletet napenergia
segítségével. Georges Leclerc Buffon (1707–1788), francia természettudós 1747-ben egy 360 síktükröt tartalmazó berendezést épített. Plutarchos Archimedes Athanasius Kircher Georges Leclerc Buffon A napenergia hasznosítás története Egy berendezéssel (168 db 15×15 cm2-es síktükör) Buffon a Királyi Kertben 60 m-ről meggyújtott egy farakást. Ugyanezzel a berendezéssel 39 m-ről ólmot és 18 m-ről ezüstöt olvasztott meg A francia fizikus, Claude Servais Pouillet (179l–1868) mérte először a földre érkező sugárzást. A svájci tudós, Nicholas de Saussure 1770-ben az első hőgyűjtő dobozt kollektor elődje Laurent Lavoiser a napenergia segítségével vizsgálta a levegő összetételét és az oxigént. Lavoisier: (elsőként) hagyományos tüzelőanyagok egyszer elfogynak a Földön napsugárzás Sir Henry Bessemer az ismert angol acélgyártó 1868-ban egy 100 szegmensből álló, 3 m átmérőjű tükörrel napkohót
készített réz és horgany olvasztására Augustin Mouchot (francia fizikatanár) az 1878-as párizsi világkiállításra nyomdagép készített, amelyet napüzemű gőzgép hajtott. 1872–74-ben Észak-Chilében Las Salinásban kb. 5000 m felületen Carlos Wilson napi 22 500 l teljesítményű napenergiás vízdesztilláló berendezést épített. Nicholas de Saussure Claude Servais Pouillet Laurent Lavoiser Sir Henry Bessemer Augustin Mouchot A napenergia hasznosítás története C.G Abott F. Shuman 1902–1908 között H.EWillsie és John Boyle Kaliforniában 4 napenergiával működő motort épített. 1913-ban Kairó közelében az egyiptomi F. Shuman és C.V Boys 35 kW-nál nagyobb teljesítményű napenergiával működő gőzmotort készített vízszivattyúzási céllal. J.A Harrington, Új Mexikó: napenergiával működő gőzmotort készített. (6 m 3 magasságra egy kb. 20 m -es tartályba pumpálta vizet) A következő 30 évben C.G Abott
motor-és hőtároló kísérleteitől eltekintve nem volt lényeges új eredmény. A második világháborút követően, 1954-ben Chapin első fotovillamos elemeket, napelemeket. 1972 az ún. olajválság éve volt, tulajdonképpen a fordulat éve, amikor a világ figyelmét újból a napenergia felé fordította. Parabola öntöző készülék (Egyiptom, 1913) Bell-szolárcellái Abbot-féle szolárfőző Napkollektor-1930 Cigarettagyújtó Algareaktor A napenergia a napban lejátszódó magfúziós folyamatok során felszabaduló energia. Néhány adat: Napból Föld 70 - 80 MW/m2 energia Az energia sűrűség átl.: 1367 W/m2 Évenként 219 milliárd GWh sugárzási energia éri el a földfelszínt (2500-szorosa napjaink energia szükségletének) (három óra napsugárzás képes fedezni földünk éves energia szükségletét!!!!) A földfelszínt ténylegesen elérő sugárzási energia (vízpára és jég kristályok elnyelése végett) 1000 W/m2, sík
felszínen, a nap legmagasabb állásában. Európában a napi átlagos energia 2.2 - 48 kWh/m2 nap sugárzási Arkhimédész-gyűjtőtükrök Szókratész-féle napház elv (az épület déli oldalát magasabbra kell építeni- a téli napsugárzás hasznosítása miatt) A napsugárzásból nyerhető energia A sugárzás egy része direkt módon jut a Föld felszínére, másik része a légkör szennyezettsége miatt (por, vízgőz stb.) megtörik, részben visszaverődik, melyből kialakul a szórt (diffúz) sugárzási komponens. Energetikai hasznosítás szempontjából a két komponens összegével a teljes sugárzással számolunk: I tot=Idir+I dif A ténylegesen kinyerhető, hasznosítható napsugárzás függ az alkalmazás földrajzi helyétől, idejétől, beleértve az évszakot, napszakot, mely a napmagassággal magyarázható. Fontos még a levegő relatív nedvességtartalma, a felhősödés mértéke és az ún. homályosság A napsugárzás
spektrális eloszlása a hullámhossz függvényében A Föld felszínén mérhető napsugárzás értéke mintegy 1000 W/m2. a valódi sugárzás ennél kisebb értékű: a tényleges sugárzás nagy részét (58 %) a szárazföld, a növények, a tenger nyeli el, kisebb részét (42%) visszaverődik a légkör felé. A visszaverődést kifejező számot albedónak nevezzük. A felhasználható napsugárzás értékének számszerűsítése a Nap-Föld-geometria figyelembevételével lehetséges. Egy tetszőleges napmagasság (m) érték mellett a sugárzás nagysága vízszintes felületen: Ih= I sin m Direkt és szórt sugárzás Nem jeleníthető meg a k ép. Lehet, hogy nincs elegendő memória a megny itásához, de az sem k izárt, hogy sérült a k ép Indítsa újra a számítógépet, és ny issa meg újból a fájlt Ha tov ábbra is a piros x ik on jelenik meg, törölje a k épet, és szúrja be ismét A teljes napsugárzás évi átlagos összege
Magyarországon MJ/m2-ben 2004. évi napsütéses órák száma Magyarországon Napenergia potenciál Napsugárzás energia hozama 1265kWh/ m2,év = 4914 MJ/m2,év Magyarország területe 9,3 millió hektár = 93 x 109m2 Magyarország területére eső napenergia 457x103 PJ Magyarország energia felhasználása 1150 PJ Napenergia/energia felhasználás 400 szoros 1 m2 napkollektor ~ 500 kWh/év = 1800 MJ/év 4 PJ ~ 2,2 millió m2 kollektor (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) A napenergia előnyei és hátrányai megújuló energiaforrás vannak olyan napelemek is melyek a szűrt napfényből is képesek energiát előállítani a napenergia felhasználása nem jár vízkibocsátással vagy légszennyezéssel fenntartása és működtetése egyszerű megoszlása szezonális, azaz főleg nyáron termel energiát a napenergia hasznosítása jelentős beruházásigénnyel jár (drága) Napenergia hasznosítása Passzív hasznosítás Külön kiegészítő
berendezés nélkül napenergiát felhasználni eszköz, tudjuk a fűtésére Aktív hasznosítás megfelelő tájolás, Erre a célra készített eszköz segítségével alakítjuk át a Nap sugárzási energiáját hővé vagy villamos energiává. célszerű üvegezés, kollektor hatékony szigetelés, napelem alkalmas szerkezeti anyagok megválasztásával Passzív napenergia hasznosítás az épület hosszában minél nagyobb felülettel tekintsen dél felé, hogy több napsugárzás érje (D, DK, DNY fekvésűnek kell lennie) homlokzat kialakítás, homlokzat tagoltsága tájolásnak és a hőveszteség minimalizálásnak megfelelő alaprajz és tömegforma tervezése megfelelő szigetelés a hő visszatartására, a hőveszteség minimálisra csökkentése az üvegezett felületek nagyságának optimális méretezése lehetőség szerint kerülni kell, hogy egy másik épület leárnyékolja (üveg nyílászárók függőleges, ferde
sík) az épületszerkezetek anyagának kiválasztásánál a passzív hasznosítás figyelembe vétele (pl. a falak jó hőtároló anyagból készüljenek) fűtési rendszer (jó hatásfok, kis fogyasztás) a nyári túlmelegedés elkerülés (pl.: nagy üvegfelülettel rendelkező oldal elé lombhullató fákat ültetni) megfelelő mennyiségű természetes fény a világítás költségeinek csökkentése télikert építése hőtárolók (nyáron begyűjtött energia tárolható fűtési idényre- vízben vagy magában a talajban gyűjtik az energiát) légtechnika alkalmazása (Forrás: http://www.nimfeahu/programjaink/zold/napenergiahtm) A passzív napenergia-hasznosítás hatékonysága függ: az épület belső hőmérsékletétől, az átlagos külső hőmérséklettől, a napsütéses órák számától, az ablak irányától, árnyékoltságától, az ablak egyéb tulajdonságaitól. (Forrás: Móczár – Farkas:
NAPENERGIAHASZNOSÍTÁS) (Forrás: http://www.nimfeahu/programjaink/zold/napenergiahtm) Közvetlen hasznosítású épületek Vegyes passzív energiahasznosító rendszerek Üveg előterek A ház déli bejáratánál lévő fűtetlen üveg előterek, mint például az üvegezett terasz, veranda, szélfogó vagy üvegház, jelentősen hozzájárulnak a ház fűtéséhez. A hőmegtakarítás három ténnyel magyarázható: a bejáratnál lévő plusz réteg szigetel, a nap felmelegíti az üveg előteret, és ez tovább csökkenti az üveg mögötti homlokzat hőveszteségét, az üveg előtér levegőjét a ház levegőjének temperálására is hasznosíthatjuk. Ennek kialakítása történhet az épületeknél utólag, vagy új épületeknél az épülettel egységben tervezve. Tömegfalas épületek A tömegfal elválasztja a lakott teret a külső tértől, és hőtárolóként felvéve a napsugárzás energiáját közvetíti a hőt fűtött tér felé.
A tömegfal védelmet jelent a lakótérnek a hőszigetelésében, viszont a helyiség használata (külső térrel való kapcsolat, természetes világítás) szempontjából előnytelen. Ma már ilyen épületet nem építenek, de az elv tovább él a transzparens külső hőszigetelés, vagy az üveggel burkolt homlokzat formájában. Transzparens (átlátszó) hőszigetelés Ezt a berendezést az épületek napsütötte oldalfalain alkalmazzák. Fényáteresztő, ugyanakkor jó hőszigetelő, csökkenti a hőveszteséget. Kívülről üveggel borított doboz, melyben az üveg mögött a nyári túlmelegedés ellen mozgatható árnyékoló, légrés, kis keresztmetszetű, a falra merőleges elrendezésű, fényáteresztő csövecskék, majd a tulajdonképpeni külső fal rétegei helyezkednek el. A sugárzás- áteresztőképesség 90-95 % között van. Fototermikus rendszerek A fototermikus hasznosítása a Napból érkező elektromágnese sugárzás
hőhasznosítását jelenti. A beérkező napsugárzás a megfelelő felületen elnyelődik és hővé alakul. Ehhez a rendszerhez szükségeltetik: A sugárzás felfogására viszonylag nagy hasznosító felület szükséges; A nagy felület elhelyezése-főként a tájolás és az árnyékolásmentesség miatt- figyelmet igényel; A nagy elnyelőfelület ki van téve az időjárás viszontagságainak. A hőelnyelés mértéke függ a felület anyagától és a kialakításától, ezeket a tulajdonságokat az abszorpciós tényezővel szokás jellemezni. Az abszorpciós tényező az a szám, mely megmutatja a beérkező sugárzás hányad része nyelődik el, alakul hővé. Az elnyelő felületeket más néven abszorbereknek nevezzük. Hőhasznosítási módok hatásfoka: Passzív hasznosításánál: 15-30% Aktív hasznosításnál: 30-50% Aktív napenergia-hasznosító berendezések csoportosítása Alkalmazott hőhordozók szerint: folyadékos (víz,
fagyálló, korrózióvédelem, felforrás) vagy levegős A hasznosítás időszaka szerint: egész éves vagy szakaszos Hasznosítás célja szerint: kommunális rendszerek (használatimelegvíztermelők, fűtési, temperáló célú berendezések), technológiai célú rendszerek (ipar, mg.) A hasznosítás jellege szerint: közvetlen hasznosítású rendszerek (egyszerű felépítés, olcsó, karbantartást nem vagy alig igényel, kis teljesítményű, nyári rendszer), közvetett hasznosítású rendszerek (nagyobb beruházási költség, egész évben alkalmazható Alkalmazási területek: Vízmelegítés Medencevíz fűtés Fűtés Temperálás Levegős rendszerek: szárítási technológiák (gyógynövény, széna, termény, mag) Kondenzátorok A beérkező közvetlen sugárzást tükrök egy elnyelőszerkezet kombinációjával hasznosítja. Alkalmazása: sok a közvetlen sugárzás, tiszta levegő, kis páratartalom. Pl: sivatagok, fennsíkok
Jellegzetességei: Legnagyobb üzemi hőmérséklet előállítására alkalmas Csak közvetlen sugárzással működik az optikai elvan működő koncentrálás Hőcserélő felület kisebb, mint a síkkollektoroké A berendezés napkövető A szerkezet érzékeny a szennyeződésekre A koncentrátorok lineáris (síktükör segítségével többszörözik és egy elnyelőre vetítik az érkező sugarakat) vagy parabolikus (beérkező sugarakat ponttá vagy vonallá koncentrálják) tükörrel készülnek Síkkollektorok Abszorbernek fémlemez (speciális bevonat) (folyamat végbemegy) Általában három réteget alkalmaznak (változó szemcsenagyság) Az abszorberlemez hátoldalára vékony csőhálózatot forrasztanakhőtovábbító folyadék (télen fagyálló koncentrátum+víz), elszállítja a kollektorban termelt hőt a víztartályba A kollektorban az abszorberlemez alatt hőszigetelést helyeznek el, amely megakadályozza a megtermelt hő
elvesztését. A napkollektort felülről egy speciális, biztonsági üveg védi, amely igen rugalmas, fémben szegény edzett üveg és nagy a fényáteresztő képessége. az abszorberre koncentrálatlan napsugárzás jut direkt és diffúz sugárzás hasznosítása (Forrás: http://www.napkollektornet) Mire jó egy napkollektor? • fűtés vagy melegvíz • Q= c·m·∆T= 11,3·106 J = 3 kWh/fő (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Abszorberek (hőelnyelő): a napkollektor legfontosabb része-ez szablya meg annak teljesítményét Az alábbi minőségi követelményeket kell kielégítenie: Magas hőelnyelő képesség Jó hőátadó képesség a hőhordozó folyadék felé Korróziómentesség Hőmérséklet-állandóság Alacsony belső áramlási ellenállás Rövid felfűtési idő Alacsony hővisszasugárzás A mattfekete szoláris lakkoknál az abszorpciós fok kb. 95%, emissziós fok is magas kb. 80%veszteség nagy Szelektív
bevonatok: Ni, vagy Cr oxidok, az abszorpciós fok kb. 90-95%, emissziós fok is magas kb. 10-20%sugárzási veszteség minimális Az abszorber vastagsága : 0,2-0,5 mm Anyag: acél, rozsdamentes acél, alumínium, vörösréz, alumínium+vörösréz, műanyag Fedés: az átlátszó fedés feladat, hogy átengedje a beeső napsugárzást és megakadályozza a hő-visszasugárzást valamint a hőveszteséget. A fedéssel szemben támasztott követelmények: Maximális napsugárzás-áteresztő képesség Minimális áteresztő képesség a hővisszasugárzással szemben Alacsony hővezető képesség Nagy ellenállóképesség az időjárással szemben Szolárüveg: áteresztő képessége:91% (ablaküveg: 85%) Az üveglapokat hőkezeléssel meg lehet edzeni (fokozódik a szilárdság, csökken sérülésveszély törés esetén). Edzett biztonsági üveg :vastagság: 4 mm, jó fényáteresztő képesség, hosszú élettartam, jégverésnek, hóterhelésnek
ellenáll Raszteres üveg-rücskösítik speciális feladatok Poilikarbonát: egy- vagy többrétegű, kamrás kivitelű. Kis súly, szabhatóság, jó hőszigetelő képesség, rövid élettartam • Hőszigetelés Hőálló anyag 100oC feletti hőt is bírja Leggyakrabb: ásványgyapot: 3-5 cm vastag Hőszigetelés pl.: alufóliával fokozható Vákuumcsöves kollektor A dupla üvegfal belső felére gőzöléses eljárással hordják fel az abszorberréteget. A külső üvegcső teljesen átlátszó. A beeső fény a belső üveg felületén hővé alakul, melyet az üvegcső belsejében elhelyezett fűtőcső továbbít a gyűjtőegységbe. Innen a rendszerben keringtetett folyadék a víztartályba szállítja az átvett hőt. A két üvegcső közötti teret vákuum tölti ki, amely a hőszigetelést biztosítja. (Forrás: http://www.napkollektornet) Vákuumcsöves kollektor Tárolók Napi energiamennyiségre szokás méretezni, de
nagyobb méretű rendszereket is lehet alkalmazni Víz, földföld alatti üregekbe, járatokba vezetik a felmelegedett folyadékot vagy levegőt, mely a járatokon áthaladva a hőt leadja, a környező talaj pedig a felvett hőt hosszú ideig képes tárolni. A hőtárolókkal szembeni követelmények: Jó hőrétegződési lehetőség (alul hidegvíz beáramlás, felül melegvíz elvétel) Kis hőveszteség Jó feltöltődési és leürítési tulajdonság Nagy korrózióállóság Belső felületvédő bevonat, magnézium vagy aktív anionos védelem Belső hőcserélő csőkígyó melyben a folyadék áramlik Fűtőköpeny Hőhordozó közeg Víz vagy fagyálló Fajhő nagyszállítandó folyadékáram kicsi, folyadék oldalon nagy a hőátadás, fagyás, felforrás veszélye, korróziós veszély Levegő: kisebb fajhő, hőszállítása kisebb, térfogata nagyobb vezetékek keresztmetszetét növeli, nincs forrás fagyás veszély
Működtető szerkezetek Keringetést közegtől függően: szivattyúk vagy ventillátorok végzik Biztonsági szerelvényektúlnyomás ellen (biztonsági lefúvató szelep, zárt vagy nyitott tágulási tartály, légtelenítő szelepüzembiztonság, egyenletes keringetés) Megfelelő üzemeléshez szükséges szerelvények: egyirányú áramlást biztosító visszacsapó, áramláskorlátozó szerelvények, töltés és ürítés szerelvényei, összekötő csövek Szabályozás A rendszer üzembiztos működtetése a napsugárzási viszonyok figyelembevételével. A napkollektorban áramló felmelegedett hőhordozó közeg hőmérsékletét érzékeli és összehasonlítja a tárolóban lévő hőmérséklettel (szivattyú működtetése, ha kell) A fototermikus rendszerek általános felépítése A kollektorok üvegfedése feladata átengedi a napsugárzást hőszigetelő hatás, csökkenti az abszorberlemez konvektív hőveszteségét.(nagy tisztaságú,
edzett üveget; antireflexiós szolárüveget) Kollektorház: feladata az abszorber, a lefedés és a hőszigetelés zárt egységben tartása, a kollektor lezárása, a nedvesség bejutásának megakadályozása (Forrás: munkacsy.webeltehu/energia ) Elnyelőlemez (Abszorber): feladata a napsugárzás elnyelése és hővé alakítása, valamint a keletkezett hő átadása a kollektorban keringő munkaközegnek. (Forrás: munkacsy.webeltehu/energia ) Napkollektor családi házban • Kis energiakoncentráció miatt – decentralizált felhasználás: családi házak (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Napelemek A Nap elektromágneses sugárzása a napelem alapanyagát képező félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, amelyek hatására a napelem fémelektródáin feszültségkülönbség keletkezik. Ha a fémelektródákat külső áramkörön keresztül összekapcsoljuk, akkor a napelem megvilágításának hatására a külső áramkörben azzal
arányos mértékű egyenáram folyik. Az áram nagyságát a keletkezett szabad töltéshordozók száma határozza meg, a feszültség pedig az alapanyag jellegétől függ. Energiaátalakítás hatásfoka 60% is lehet. Alapanyag általában szilicium, utána a kadmium-szulfid napelemek a legelterjedtebbek, van gallium-arzedit napelem, egyéb 1. Napelemek 1. Monokristályos legjobb hatásfok (15-17%) 30 év élettartam különféle teljesítményekkel A homokból szénnel történt kémiai reakció útján, majd különböző kémiai és termokémiai eljárások segítségével nyert tisztított szilícium alapanyagot egykristállyá húzzák, majd szeletelik. 2. 2. Polikristályos hatásfok: 13-15% kedvezőbb ár 25 év élettartam 5, 10, 20, 50, 75, 100, 120, 150 W, 180 W teljesítményű modulok 3. Amorf hatásfok: 4-6% vékonyréteg technológiákkal állítják elő legjobb ár/teljesítmény arány a hordozóanyag ált. üveg
hátrány: nagy felület szükséges ugyanazon teljesítmény előállításához 40 – 43 W teljesítmény, 17, 45 vagy 73 V egyenfeszültség kimenet (Forrás: GIA NAPENERGIA) 3. Töltésszabályozó:: Töltésszabályozó Biztosítja az akkumulátorok töltését a napelemek által előállított energiából, 12 vagy 24 V egyenfeszültséget előállítva a fogyasztók számára. 8, 12, 20, 30 A névleges teljesítményekkel Inverter+töltő:: Inverter+töltő Inverter: 230V váltakozófeszültséget állít elő a hagyományos háztartási fogyasztók számára, szigetüzemben akkumulátorok töltésére is alkalmas. 550 és 900W-os névleges teljesítményekkel. (hálózati betápláláshoz) 230V váltakozófeszültséget állít elő a hagyományos háztartási fogyasztók számára, a fel nem használt villamos energiát a vezetékes hálózatba táplálja vissza. 750, 1000, 1500, 2000W névleges teljesítményekkel. SzolárSzolár-akkumulátor: · Savas/ólom vagy
zselés 38-280Ah · Önkisülés <3% / hónap · 85% hatásfok (Forrás: GIA NAPENERGIA) Napelemek alkalmazási területei Villamos hálózattól távoleső lakóházak, hétvégi házak, üdülök, turistaházak, tanyák, gazdasági épületek, létesítmények áramellátása. Hírközlő berendezések áramellátása.( pl: mikrohullámú átjátszóállomás, TV relé állomás, stb) Vízszivattyúzás áramellátása. Közszükségleti cikkek áramforrása. (pl: órák, játékok) Szabad állattartásban vagy állatkertben alkalmazott villanypásztorok, villamos karámok áramforrása. Halastavak levegőztető és etető berendezésének áramellátása. Madár és vad riasztóberendezések áramellátása. Hajózási utak, jelzések, bóják, kikötői jelzőfények áramforrása. Vitorláshajók áramellátása. Villamos autók áramforrása. Villamos motorcsónakok és hajók áramforrása. Camping kocsik, lakókocsik,
mérőkocsik áramellátása. Vasúti jelzőberendezések, fénysorompók, távjelzők áramellátása. Szabadtéri, köztéri világítótestek áramellátása. Helyiségek klimatizálására, légkondicionálására áramforrás. Hidrogén előállítására áramforrás. Hütőberendezés áramforrása. Mobil villamos áramellátó egységek. Katonai berendezések áramellátása. Stb. Megújuló energiaforrások létesítmények Nagyobb napenergiás (napkollektoros) létesítmények Balatonfüred Hotel UNI Budapest Fiorentini Dunaújváros panel épület Kőkút-Gyöngyöspuszta Budapest Hélia Orosháza Önkorm. Int Zalaegerszeg lakóház Tordas Szoc. Otthon Szeged Korház Deszk Korház Kőkút-Gyöngyöspuszta Szentgotthárd 60 m2 64 m2 72 m2 84 m2 100 m2 240 m2 200 m2 61 m2 800 m2 300 m2 152 m2 120 m2 (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) Megújuló energiaforrások létesítmények Napelem üzemek (meglévő, épülő) SANYO Dorog 50 MW (145 MW)
termelés HelioGrid Rétság 50 MW tervezett Genesis Energy Környe 100 MW tervezett Nagyobb napenergiás (fotovillamos) létesítmények • Gödöllő Szent István Egyetem 10 kW • Debrecen Agrártudományi Egyetem 9 kW • M1 autópálya MOL benzinkút 10 kW • Sanyo Dorog 50 kW • VÁV Union Budaörs épület 16 kW • TESCO Sátoraljaújhely 4,8 kW • TESCO Gyál 20,75 kW (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) Fotovillamos rendszer (működési elv) A szolár cellák két rétegűek (pozitív és negatív). Amikor a fény fotonjai a félvezető kristály felületére érkeznek és elnyelődés után a kristály vegyérték elektronjait gerjesztik. Az elektronok magasabb energiaszintre (vezetési sávba) kerülnek, vagyis szabad töltéshordozók keletkeznek. A töltéshordozókat egy külső terhelésen átvezetve, zárt áramkört létrehozva, villamos áram keletkezik. A keletkezett feszültség nagysága függ a félvezető anyagától és független a félvezető
cella méretétől. Naperőművek A naperőművekben MW nagyságrendű teljesítményeket állítanak elő. Tükröket félkör alakban úgy helyeznek el, hogy azok a visszaverődő sugarakat egy magas betontoronyra gyűjtsék össze. Az ott elhelyezett vízzel telt csövekben nagynyomású gőz keletkezik, amivel áramfejlesztőket lehet működtetni. A naptorony-erőművek tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökből áll. Naptorony-erőművek működnek az USA-ban, Kaliforniában, Mexikóban, Izraelben, Franciaországban, Németországban és Japánban. Az erőművek toronymagassága 60-450 m között változik. A tükrök száma 100-2000. A tükröző felületek nagysága 1000 m2-1,6 km2, teljesítményük 60 kW-tól 500 MW-ig terjed. Vályú alakzatú, vonalfókusz-kollektorokkal az USA-ban és Kairóban 2,5-100 MW-os naperőműveket üzemeltetnek Naperőművek Napteknő Mojave sivatag 80 MWe (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.)
Naperőművek Napfarm napkövető tükrök, toronyban melegített folyadék gőzgépet hajt meg (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) 10 MW, Barstow, CA Naperőművek Napkémény Manzanares, Spanyolország, 50 kW (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Naptűzhely, napkohó A visszavert napsugarak összegyűjtött energiájával működik. A naptűzhely nagyságától és beeső sugárzási teljesítményétől függően főzésre, sütésre, a napkohó kohászati anyagmegmunkálásra alkalmas. Csak napsütésben használható (legegyszerűbb pl. vízforralásra). A naptűzhellyel végzett mérések alapján a tűzhely hatásfoka 40-45 % körüli. 1000 W/m2 sugárzási teljesítmény mellett a tűzhely 0,4-0,45 kW teljesítményű, a fókuszpontban elért legmagasabb hőmérséklet 625 °C volt (1999-es adat)
segítségével. Georges Leclerc Buffon (1707–1788), francia természettudós 1747-ben egy 360 síktükröt tartalmazó berendezést épített. Plutarchos Archimedes Athanasius Kircher Georges Leclerc Buffon A napenergia hasznosítás története Egy berendezéssel (168 db 15×15 cm2-es síktükör) Buffon a Királyi Kertben 60 m-ről meggyújtott egy farakást. Ugyanezzel a berendezéssel 39 m-ről ólmot és 18 m-ről ezüstöt olvasztott meg A francia fizikus, Claude Servais Pouillet (179l–1868) mérte először a földre érkező sugárzást. A svájci tudós, Nicholas de Saussure 1770-ben az első hőgyűjtő dobozt kollektor elődje Laurent Lavoiser a napenergia segítségével vizsgálta a levegő összetételét és az oxigént. Lavoisier: (elsőként) hagyományos tüzelőanyagok egyszer elfogynak a Földön napsugárzás Sir Henry Bessemer az ismert angol acélgyártó 1868-ban egy 100 szegmensből álló, 3 m átmérőjű tükörrel napkohót
készített réz és horgany olvasztására Augustin Mouchot (francia fizikatanár) az 1878-as párizsi világkiállításra nyomdagép készített, amelyet napüzemű gőzgép hajtott. 1872–74-ben Észak-Chilében Las Salinásban kb. 5000 m felületen Carlos Wilson napi 22 500 l teljesítményű napenergiás vízdesztilláló berendezést épített. Nicholas de Saussure Claude Servais Pouillet Laurent Lavoiser Sir Henry Bessemer Augustin Mouchot A napenergia hasznosítás története C.G Abott F. Shuman 1902–1908 között H.EWillsie és John Boyle Kaliforniában 4 napenergiával működő motort épített. 1913-ban Kairó közelében az egyiptomi F. Shuman és C.V Boys 35 kW-nál nagyobb teljesítményű napenergiával működő gőzmotort készített vízszivattyúzási céllal. J.A Harrington, Új Mexikó: napenergiával működő gőzmotort készített. (6 m 3 magasságra egy kb. 20 m -es tartályba pumpálta vizet) A következő 30 évben C.G Abott
motor-és hőtároló kísérleteitől eltekintve nem volt lényeges új eredmény. A második világháborút követően, 1954-ben Chapin első fotovillamos elemeket, napelemeket. 1972 az ún. olajválság éve volt, tulajdonképpen a fordulat éve, amikor a világ figyelmét újból a napenergia felé fordította. Parabola öntöző készülék (Egyiptom, 1913) Bell-szolárcellái Abbot-féle szolárfőző Napkollektor-1930 Cigarettagyújtó Algareaktor A napenergia a napban lejátszódó magfúziós folyamatok során felszabaduló energia. Néhány adat: Napból Föld 70 - 80 MW/m2 energia Az energia sűrűség átl.: 1367 W/m2 Évenként 219 milliárd GWh sugárzási energia éri el a földfelszínt (2500-szorosa napjaink energia szükségletének) (három óra napsugárzás képes fedezni földünk éves energia szükségletét!!!!) A földfelszínt ténylegesen elérő sugárzási energia (vízpára és jég kristályok elnyelése végett) 1000 W/m2, sík
felszínen, a nap legmagasabb állásában. Európában a napi átlagos energia 2.2 - 48 kWh/m2 nap sugárzási Arkhimédész-gyűjtőtükrök Szókratész-féle napház elv (az épület déli oldalát magasabbra kell építeni- a téli napsugárzás hasznosítása miatt) A napsugárzásból nyerhető energia A sugárzás egy része direkt módon jut a Föld felszínére, másik része a légkör szennyezettsége miatt (por, vízgőz stb.) megtörik, részben visszaverődik, melyből kialakul a szórt (diffúz) sugárzási komponens. Energetikai hasznosítás szempontjából a két komponens összegével a teljes sugárzással számolunk: I tot=Idir+I dif A ténylegesen kinyerhető, hasznosítható napsugárzás függ az alkalmazás földrajzi helyétől, idejétől, beleértve az évszakot, napszakot, mely a napmagassággal magyarázható. Fontos még a levegő relatív nedvességtartalma, a felhősödés mértéke és az ún. homályosság A napsugárzás
spektrális eloszlása a hullámhossz függvényében A Föld felszínén mérhető napsugárzás értéke mintegy 1000 W/m2. a valódi sugárzás ennél kisebb értékű: a tényleges sugárzás nagy részét (58 %) a szárazföld, a növények, a tenger nyeli el, kisebb részét (42%) visszaverődik a légkör felé. A visszaverődést kifejező számot albedónak nevezzük. A felhasználható napsugárzás értékének számszerűsítése a Nap-Föld-geometria figyelembevételével lehetséges. Egy tetszőleges napmagasság (m) érték mellett a sugárzás nagysága vízszintes felületen: Ih= I sin m Direkt és szórt sugárzás Nem jeleníthető meg a k ép. Lehet, hogy nincs elegendő memória a megny itásához, de az sem k izárt, hogy sérült a k ép Indítsa újra a számítógépet, és ny issa meg újból a fájlt Ha tov ábbra is a piros x ik on jelenik meg, törölje a k épet, és szúrja be ismét A teljes napsugárzás évi átlagos összege
Magyarországon MJ/m2-ben 2004. évi napsütéses órák száma Magyarországon Napenergia potenciál Napsugárzás energia hozama 1265kWh/ m2,év = 4914 MJ/m2,év Magyarország területe 9,3 millió hektár = 93 x 109m2 Magyarország területére eső napenergia 457x103 PJ Magyarország energia felhasználása 1150 PJ Napenergia/energia felhasználás 400 szoros 1 m2 napkollektor ~ 500 kWh/év = 1800 MJ/év 4 PJ ~ 2,2 millió m2 kollektor (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) A napenergia előnyei és hátrányai megújuló energiaforrás vannak olyan napelemek is melyek a szűrt napfényből is képesek energiát előállítani a napenergia felhasználása nem jár vízkibocsátással vagy légszennyezéssel fenntartása és működtetése egyszerű megoszlása szezonális, azaz főleg nyáron termel energiát a napenergia hasznosítása jelentős beruházásigénnyel jár (drága) Napenergia hasznosítása Passzív hasznosítás Külön kiegészítő
berendezés nélkül napenergiát felhasználni eszköz, tudjuk a fűtésére Aktív hasznosítás megfelelő tájolás, Erre a célra készített eszköz segítségével alakítjuk át a Nap sugárzási energiáját hővé vagy villamos energiává. célszerű üvegezés, kollektor hatékony szigetelés, napelem alkalmas szerkezeti anyagok megválasztásával Passzív napenergia hasznosítás az épület hosszában minél nagyobb felülettel tekintsen dél felé, hogy több napsugárzás érje (D, DK, DNY fekvésűnek kell lennie) homlokzat kialakítás, homlokzat tagoltsága tájolásnak és a hőveszteség minimalizálásnak megfelelő alaprajz és tömegforma tervezése megfelelő szigetelés a hő visszatartására, a hőveszteség minimálisra csökkentése az üvegezett felületek nagyságának optimális méretezése lehetőség szerint kerülni kell, hogy egy másik épület leárnyékolja (üveg nyílászárók függőleges, ferde
sík) az épületszerkezetek anyagának kiválasztásánál a passzív hasznosítás figyelembe vétele (pl. a falak jó hőtároló anyagból készüljenek) fűtési rendszer (jó hatásfok, kis fogyasztás) a nyári túlmelegedés elkerülés (pl.: nagy üvegfelülettel rendelkező oldal elé lombhullató fákat ültetni) megfelelő mennyiségű természetes fény a világítás költségeinek csökkentése télikert építése hőtárolók (nyáron begyűjtött energia tárolható fűtési idényre- vízben vagy magában a talajban gyűjtik az energiát) légtechnika alkalmazása (Forrás: http://www.nimfeahu/programjaink/zold/napenergiahtm) A passzív napenergia-hasznosítás hatékonysága függ: az épület belső hőmérsékletétől, az átlagos külső hőmérséklettől, a napsütéses órák számától, az ablak irányától, árnyékoltságától, az ablak egyéb tulajdonságaitól. (Forrás: Móczár – Farkas:
NAPENERGIAHASZNOSÍTÁS) (Forrás: http://www.nimfeahu/programjaink/zold/napenergiahtm) Közvetlen hasznosítású épületek Vegyes passzív energiahasznosító rendszerek Üveg előterek A ház déli bejáratánál lévő fűtetlen üveg előterek, mint például az üvegezett terasz, veranda, szélfogó vagy üvegház, jelentősen hozzájárulnak a ház fűtéséhez. A hőmegtakarítás három ténnyel magyarázható: a bejáratnál lévő plusz réteg szigetel, a nap felmelegíti az üveg előteret, és ez tovább csökkenti az üveg mögötti homlokzat hőveszteségét, az üveg előtér levegőjét a ház levegőjének temperálására is hasznosíthatjuk. Ennek kialakítása történhet az épületeknél utólag, vagy új épületeknél az épülettel egységben tervezve. Tömegfalas épületek A tömegfal elválasztja a lakott teret a külső tértől, és hőtárolóként felvéve a napsugárzás energiáját közvetíti a hőt fűtött tér felé.
A tömegfal védelmet jelent a lakótérnek a hőszigetelésében, viszont a helyiség használata (külső térrel való kapcsolat, természetes világítás) szempontjából előnytelen. Ma már ilyen épületet nem építenek, de az elv tovább él a transzparens külső hőszigetelés, vagy az üveggel burkolt homlokzat formájában. Transzparens (átlátszó) hőszigetelés Ezt a berendezést az épületek napsütötte oldalfalain alkalmazzák. Fényáteresztő, ugyanakkor jó hőszigetelő, csökkenti a hőveszteséget. Kívülről üveggel borított doboz, melyben az üveg mögött a nyári túlmelegedés ellen mozgatható árnyékoló, légrés, kis keresztmetszetű, a falra merőleges elrendezésű, fényáteresztő csövecskék, majd a tulajdonképpeni külső fal rétegei helyezkednek el. A sugárzás- áteresztőképesség 90-95 % között van. Fototermikus rendszerek A fototermikus hasznosítása a Napból érkező elektromágnese sugárzás
hőhasznosítását jelenti. A beérkező napsugárzás a megfelelő felületen elnyelődik és hővé alakul. Ehhez a rendszerhez szükségeltetik: A sugárzás felfogására viszonylag nagy hasznosító felület szükséges; A nagy felület elhelyezése-főként a tájolás és az árnyékolásmentesség miatt- figyelmet igényel; A nagy elnyelőfelület ki van téve az időjárás viszontagságainak. A hőelnyelés mértéke függ a felület anyagától és a kialakításától, ezeket a tulajdonságokat az abszorpciós tényezővel szokás jellemezni. Az abszorpciós tényező az a szám, mely megmutatja a beérkező sugárzás hányad része nyelődik el, alakul hővé. Az elnyelő felületeket más néven abszorbereknek nevezzük. Hőhasznosítási módok hatásfoka: Passzív hasznosításánál: 15-30% Aktív hasznosításnál: 30-50% Aktív napenergia-hasznosító berendezések csoportosítása Alkalmazott hőhordozók szerint: folyadékos (víz,
fagyálló, korrózióvédelem, felforrás) vagy levegős A hasznosítás időszaka szerint: egész éves vagy szakaszos Hasznosítás célja szerint: kommunális rendszerek (használatimelegvíztermelők, fűtési, temperáló célú berendezések), technológiai célú rendszerek (ipar, mg.) A hasznosítás jellege szerint: közvetlen hasznosítású rendszerek (egyszerű felépítés, olcsó, karbantartást nem vagy alig igényel, kis teljesítményű, nyári rendszer), közvetett hasznosítású rendszerek (nagyobb beruházási költség, egész évben alkalmazható Alkalmazási területek: Vízmelegítés Medencevíz fűtés Fűtés Temperálás Levegős rendszerek: szárítási technológiák (gyógynövény, széna, termény, mag) Kondenzátorok A beérkező közvetlen sugárzást tükrök egy elnyelőszerkezet kombinációjával hasznosítja. Alkalmazása: sok a közvetlen sugárzás, tiszta levegő, kis páratartalom. Pl: sivatagok, fennsíkok
Jellegzetességei: Legnagyobb üzemi hőmérséklet előállítására alkalmas Csak közvetlen sugárzással működik az optikai elvan működő koncentrálás Hőcserélő felület kisebb, mint a síkkollektoroké A berendezés napkövető A szerkezet érzékeny a szennyeződésekre A koncentrátorok lineáris (síktükör segítségével többszörözik és egy elnyelőre vetítik az érkező sugarakat) vagy parabolikus (beérkező sugarakat ponttá vagy vonallá koncentrálják) tükörrel készülnek Síkkollektorok Abszorbernek fémlemez (speciális bevonat) (folyamat végbemegy) Általában három réteget alkalmaznak (változó szemcsenagyság) Az abszorberlemez hátoldalára vékony csőhálózatot forrasztanakhőtovábbító folyadék (télen fagyálló koncentrátum+víz), elszállítja a kollektorban termelt hőt a víztartályba A kollektorban az abszorberlemez alatt hőszigetelést helyeznek el, amely megakadályozza a megtermelt hő
elvesztését. A napkollektort felülről egy speciális, biztonsági üveg védi, amely igen rugalmas, fémben szegény edzett üveg és nagy a fényáteresztő képessége. az abszorberre koncentrálatlan napsugárzás jut direkt és diffúz sugárzás hasznosítása (Forrás: http://www.napkollektornet) Mire jó egy napkollektor? • fűtés vagy melegvíz • Q= c·m·∆T= 11,3·106 J = 3 kWh/fő (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Abszorberek (hőelnyelő): a napkollektor legfontosabb része-ez szablya meg annak teljesítményét Az alábbi minőségi követelményeket kell kielégítenie: Magas hőelnyelő képesség Jó hőátadó képesség a hőhordozó folyadék felé Korróziómentesség Hőmérséklet-állandóság Alacsony belső áramlási ellenállás Rövid felfűtési idő Alacsony hővisszasugárzás A mattfekete szoláris lakkoknál az abszorpciós fok kb. 95%, emissziós fok is magas kb. 80%veszteség nagy Szelektív
bevonatok: Ni, vagy Cr oxidok, az abszorpciós fok kb. 90-95%, emissziós fok is magas kb. 10-20%sugárzási veszteség minimális Az abszorber vastagsága : 0,2-0,5 mm Anyag: acél, rozsdamentes acél, alumínium, vörösréz, alumínium+vörösréz, műanyag Fedés: az átlátszó fedés feladat, hogy átengedje a beeső napsugárzást és megakadályozza a hő-visszasugárzást valamint a hőveszteséget. A fedéssel szemben támasztott követelmények: Maximális napsugárzás-áteresztő képesség Minimális áteresztő képesség a hővisszasugárzással szemben Alacsony hővezető képesség Nagy ellenállóképesség az időjárással szemben Szolárüveg: áteresztő képessége:91% (ablaküveg: 85%) Az üveglapokat hőkezeléssel meg lehet edzeni (fokozódik a szilárdság, csökken sérülésveszély törés esetén). Edzett biztonsági üveg :vastagság: 4 mm, jó fényáteresztő képesség, hosszú élettartam, jégverésnek, hóterhelésnek
ellenáll Raszteres üveg-rücskösítik speciális feladatok Poilikarbonát: egy- vagy többrétegű, kamrás kivitelű. Kis súly, szabhatóság, jó hőszigetelő képesség, rövid élettartam • Hőszigetelés Hőálló anyag 100oC feletti hőt is bírja Leggyakrabb: ásványgyapot: 3-5 cm vastag Hőszigetelés pl.: alufóliával fokozható Vákuumcsöves kollektor A dupla üvegfal belső felére gőzöléses eljárással hordják fel az abszorberréteget. A külső üvegcső teljesen átlátszó. A beeső fény a belső üveg felületén hővé alakul, melyet az üvegcső belsejében elhelyezett fűtőcső továbbít a gyűjtőegységbe. Innen a rendszerben keringtetett folyadék a víztartályba szállítja az átvett hőt. A két üvegcső közötti teret vákuum tölti ki, amely a hőszigetelést biztosítja. (Forrás: http://www.napkollektornet) Vákuumcsöves kollektor Tárolók Napi energiamennyiségre szokás méretezni, de
nagyobb méretű rendszereket is lehet alkalmazni Víz, földföld alatti üregekbe, járatokba vezetik a felmelegedett folyadékot vagy levegőt, mely a járatokon áthaladva a hőt leadja, a környező talaj pedig a felvett hőt hosszú ideig képes tárolni. A hőtárolókkal szembeni követelmények: Jó hőrétegződési lehetőség (alul hidegvíz beáramlás, felül melegvíz elvétel) Kis hőveszteség Jó feltöltődési és leürítési tulajdonság Nagy korrózióállóság Belső felületvédő bevonat, magnézium vagy aktív anionos védelem Belső hőcserélő csőkígyó melyben a folyadék áramlik Fűtőköpeny Hőhordozó közeg Víz vagy fagyálló Fajhő nagyszállítandó folyadékáram kicsi, folyadék oldalon nagy a hőátadás, fagyás, felforrás veszélye, korróziós veszély Levegő: kisebb fajhő, hőszállítása kisebb, térfogata nagyobb vezetékek keresztmetszetét növeli, nincs forrás fagyás veszély
Működtető szerkezetek Keringetést közegtől függően: szivattyúk vagy ventillátorok végzik Biztonsági szerelvényektúlnyomás ellen (biztonsági lefúvató szelep, zárt vagy nyitott tágulási tartály, légtelenítő szelepüzembiztonság, egyenletes keringetés) Megfelelő üzemeléshez szükséges szerelvények: egyirányú áramlást biztosító visszacsapó, áramláskorlátozó szerelvények, töltés és ürítés szerelvényei, összekötő csövek Szabályozás A rendszer üzembiztos működtetése a napsugárzási viszonyok figyelembevételével. A napkollektorban áramló felmelegedett hőhordozó közeg hőmérsékletét érzékeli és összehasonlítja a tárolóban lévő hőmérséklettel (szivattyú működtetése, ha kell) A fototermikus rendszerek általános felépítése A kollektorok üvegfedése feladata átengedi a napsugárzást hőszigetelő hatás, csökkenti az abszorberlemez konvektív hőveszteségét.(nagy tisztaságú,
edzett üveget; antireflexiós szolárüveget) Kollektorház: feladata az abszorber, a lefedés és a hőszigetelés zárt egységben tartása, a kollektor lezárása, a nedvesség bejutásának megakadályozása (Forrás: munkacsy.webeltehu/energia ) Elnyelőlemez (Abszorber): feladata a napsugárzás elnyelése és hővé alakítása, valamint a keletkezett hő átadása a kollektorban keringő munkaközegnek. (Forrás: munkacsy.webeltehu/energia ) Napkollektor családi házban • Kis energiakoncentráció miatt – decentralizált felhasználás: családi házak (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Napelemek A Nap elektromágneses sugárzása a napelem alapanyagát képező félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, amelyek hatására a napelem fémelektródáin feszültségkülönbség keletkezik. Ha a fémelektródákat külső áramkörön keresztül összekapcsoljuk, akkor a napelem megvilágításának hatására a külső áramkörben azzal
arányos mértékű egyenáram folyik. Az áram nagyságát a keletkezett szabad töltéshordozók száma határozza meg, a feszültség pedig az alapanyag jellegétől függ. Energiaátalakítás hatásfoka 60% is lehet. Alapanyag általában szilicium, utána a kadmium-szulfid napelemek a legelterjedtebbek, van gallium-arzedit napelem, egyéb 1. Napelemek 1. Monokristályos legjobb hatásfok (15-17%) 30 év élettartam különféle teljesítményekkel A homokból szénnel történt kémiai reakció útján, majd különböző kémiai és termokémiai eljárások segítségével nyert tisztított szilícium alapanyagot egykristállyá húzzák, majd szeletelik. 2. 2. Polikristályos hatásfok: 13-15% kedvezőbb ár 25 év élettartam 5, 10, 20, 50, 75, 100, 120, 150 W, 180 W teljesítményű modulok 3. Amorf hatásfok: 4-6% vékonyréteg technológiákkal állítják elő legjobb ár/teljesítmény arány a hordozóanyag ált. üveg
hátrány: nagy felület szükséges ugyanazon teljesítmény előállításához 40 – 43 W teljesítmény, 17, 45 vagy 73 V egyenfeszültség kimenet (Forrás: GIA NAPENERGIA) 3. Töltésszabályozó:: Töltésszabályozó Biztosítja az akkumulátorok töltését a napelemek által előállított energiából, 12 vagy 24 V egyenfeszültséget előállítva a fogyasztók számára. 8, 12, 20, 30 A névleges teljesítményekkel Inverter+töltő:: Inverter+töltő Inverter: 230V váltakozófeszültséget állít elő a hagyományos háztartási fogyasztók számára, szigetüzemben akkumulátorok töltésére is alkalmas. 550 és 900W-os névleges teljesítményekkel. (hálózati betápláláshoz) 230V váltakozófeszültséget állít elő a hagyományos háztartási fogyasztók számára, a fel nem használt villamos energiát a vezetékes hálózatba táplálja vissza. 750, 1000, 1500, 2000W névleges teljesítményekkel. SzolárSzolár-akkumulátor: · Savas/ólom vagy
zselés 38-280Ah · Önkisülés <3% / hónap · 85% hatásfok (Forrás: GIA NAPENERGIA) Napelemek alkalmazási területei Villamos hálózattól távoleső lakóházak, hétvégi házak, üdülök, turistaházak, tanyák, gazdasági épületek, létesítmények áramellátása. Hírközlő berendezések áramellátása.( pl: mikrohullámú átjátszóállomás, TV relé állomás, stb) Vízszivattyúzás áramellátása. Közszükségleti cikkek áramforrása. (pl: órák, játékok) Szabad állattartásban vagy állatkertben alkalmazott villanypásztorok, villamos karámok áramforrása. Halastavak levegőztető és etető berendezésének áramellátása. Madár és vad riasztóberendezések áramellátása. Hajózási utak, jelzések, bóják, kikötői jelzőfények áramforrása. Vitorláshajók áramellátása. Villamos autók áramforrása. Villamos motorcsónakok és hajók áramforrása. Camping kocsik, lakókocsik,
mérőkocsik áramellátása. Vasúti jelzőberendezések, fénysorompók, távjelzők áramellátása. Szabadtéri, köztéri világítótestek áramellátása. Helyiségek klimatizálására, légkondicionálására áramforrás. Hidrogén előállítására áramforrás. Hütőberendezés áramforrása. Mobil villamos áramellátó egységek. Katonai berendezések áramellátása. Stb. Megújuló energiaforrások létesítmények Nagyobb napenergiás (napkollektoros) létesítmények Balatonfüred Hotel UNI Budapest Fiorentini Dunaújváros panel épület Kőkút-Gyöngyöspuszta Budapest Hélia Orosháza Önkorm. Int Zalaegerszeg lakóház Tordas Szoc. Otthon Szeged Korház Deszk Korház Kőkút-Gyöngyöspuszta Szentgotthárd 60 m2 64 m2 72 m2 84 m2 100 m2 240 m2 200 m2 61 m2 800 m2 300 m2 152 m2 120 m2 (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) Megújuló energiaforrások létesítmények Napelem üzemek (meglévő, épülő) SANYO Dorog 50 MW (145 MW)
termelés HelioGrid Rétság 50 MW tervezett Genesis Energy Környe 100 MW tervezett Nagyobb napenergiás (fotovillamos) létesítmények • Gödöllő Szent István Egyetem 10 kW • Debrecen Agrártudományi Egyetem 9 kW • M1 autópálya MOL benzinkút 10 kW • Sanyo Dorog 50 kW • VÁV Union Budaörs épület 16 kW • TESCO Sátoraljaújhely 4,8 kW • TESCO Gyál 20,75 kW (Forrás: Bohoczky, MTA, 2008.) Fotovillamos rendszer (működési elv) A szolár cellák két rétegűek (pozitív és negatív). Amikor a fény fotonjai a félvezető kristály felületére érkeznek és elnyelődés után a kristály vegyérték elektronjait gerjesztik. Az elektronok magasabb energiaszintre (vezetési sávba) kerülnek, vagyis szabad töltéshordozók keletkeznek. A töltéshordozókat egy külső terhelésen átvezetve, zárt áramkört létrehozva, villamos áram keletkezik. A keletkezett feszültség nagysága függ a félvezető anyagától és független a félvezető
cella méretétől. Naperőművek A naperőművekben MW nagyságrendű teljesítményeket állítanak elő. Tükröket félkör alakban úgy helyeznek el, hogy azok a visszaverődő sugarakat egy magas betontoronyra gyűjtsék össze. Az ott elhelyezett vízzel telt csövekben nagynyomású gőz keletkezik, amivel áramfejlesztőket lehet működtetni. A naptorony-erőművek tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökből áll. Naptorony-erőművek működnek az USA-ban, Kaliforniában, Mexikóban, Izraelben, Franciaországban, Németországban és Japánban. Az erőművek toronymagassága 60-450 m között változik. A tükrök száma 100-2000. A tükröző felületek nagysága 1000 m2-1,6 km2, teljesítményük 60 kW-tól 500 MW-ig terjed. Vályú alakzatú, vonalfókusz-kollektorokkal az USA-ban és Kairóban 2,5-100 MW-os naperőműveket üzemeltetnek Naperőművek Napteknő Mojave sivatag 80 MWe (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.)
Naperőművek Napfarm napkövető tükrök, toronyban melegített folyadék gőzgépet hajt meg (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) 10 MW, Barstow, CA Naperőművek Napkémény Manzanares, Spanyolország, 50 kW (Forrás: Horváth Ákos, ELTE, 2007.) Naptűzhely, napkohó A visszavert napsugarak összegyűjtött energiájával működik. A naptűzhely nagyságától és beeső sugárzási teljesítményétől függően főzésre, sütésre, a napkohó kohászati anyagmegmunkálásra alkalmas. Csak napsütésben használható (legegyszerűbb pl. vízforralásra). A naptűzhellyel végzett mérések alapján a tűzhely hatásfoka 40-45 % körüli. 1000 W/m2 sugárzási teljesítmény mellett a tűzhely 0,4-0,45 kW teljesítményű, a fókuszpontban elért legmagasabb hőmérséklet 625 °C volt (1999-es adat)
