Magyar English

Szélerőművek

Napenergia

A Földünkön fellelhető energia túlnyomó részének forrása a Nap. A napenergia egy része közvetlen napsugárzás formájában éri a Földet, és ez már önmagában is nagyon sok energiát hordoz: például Magyarország területét egy év alatt mintegy 4-10-szer több napenergia éri, mint az ország teljes éves energiafelhasználása. A napenergia közvetlen felhasználásának két leggyakoribb módja az elektromos áram előállítása napelemmel, valamint melegvíz készítés (fürdéshez vagy fűtéshez) napkollektorral. Közvetett módon napenergia a forrása a szélenergiának, a biomasszának és a vízenergiának.

A napenergia két kategóriáját különböztetjük meg, a hő- és fényenergiát. A napelemek félvezető alapú technológia segítségével közvetlenül át tudják alakítani a fényt elektromos árammá, ami azonnal felhasználható, vagy egy akkumulátorban is eltárolható a későbbi felhasználáshoz. Napelemeket egyre szélesebb körben használnak, mert sokoldalú felhasználásra alkalmasak, és könnyen felszerelhetők különböző épületekre, szerkezetekre. Tiszta, megújuló energiaforrást biztosítanak, ami kiegészíti, és ezáltal minimálisra csökkenti a vezetékes áram használatát. Azokban a régiókban, ahol nincs vezetékes áram, pl. elzárt falvakban vagy akár segélykérő telefonokban stb., a napenergia megbízható áramforrást biztosíthat. Hátránya azonban a napelemeknek, hogy drágák és viszonylag alacsony energiaátalakítási aránnyal működnek (mindössze 13-15 %). Ellenben a hő- és napenergia-hasznosító berendezések átlagos teljesítménye 4-5-szöröse a napelemekének, így egy egység energia előállítása sokkal olcsóbb.

A napkollektor melegvizet állít elő napenergia felhasználásával. A napkollektor által előállított melegvizet a háztartásokban többnyire fürdéshez és mosogatáshoz használják, de rá lehet vele segíteni a fűtésre is, és még az is előfordul, hogy uszoda vizét melegíti napkollektor.

A síkfelületű hő- és napkollektorok használata már több évtizede elterjedt, de viszonylag csak kis mértékben és főleg a nyugat-európai országokra jellemző. A vákuumos csöveket is több mint 20 éve használják, de mivel sokkal drágább volt, mint a síkkollektor, ezért főleg egy szűk réteg számára volt elérhető, illetve csak olyan helyen alkalmazták, ahol igény volt az állandó magas hőmérséklet.

Az elmúlt években robbanásszerűen megnőtt a legyártott vákuumos csövek mennyisége, ami jóval alacsonyabb előállítási és anyagköltséget eredményezett. Ez odavezetett, hogy mára a vákuumos csövek ára közelít a síkkollektorokéhoz, ezért cégünk emellett döntött a napenergia hasznosításában.

A vákuumcső

A vákuumcsőben levő vákuum szerepe a cső belsejének elszigetelése a környezeti hőmérséklettől. Ez olyannyira sikeres, hogy gyakorlatilag a vákuumcsöves kollektorok a környezeti hőmérséklettől függetlenül tudnak energiát termelni. Ennek jelentősége főleg a mérsékelt és a hideg égövön a téli és az átmeneti időszakokban van, persze nyáron is jelentős energiatöbbletet produkál, hiszen a szórt fény (diffúz sugárzás) is jelentős energiát szolgáltat. A vákuumcsövek átmérője 58 mm, a belső csőé 47 mm. Hosszuk 1800 mm. Fém-üveg kapcsolat  nincs, ennek megfelelően a vákuumvesztés kizárt, csak törés esetén lehetséges. A magas minőségű boroszilikát üveg nagyon jó mechanikai tulajdonságokat biztosít, akár 2,5 cm átmérőjű jégdarabnak is ellenáll. Az alábbi képen jól látható a két üvegcső, a belső cső külső felén az energiaelnyelő (abszorber) réteg, valamint a két üvegcső szájánál az üveg-üveg kapcsolat.
A vákuum nyomása kevesebb, mint 5*10-3 Pa. A cső alján látható sötét, tükrös felület a cső belsejében meglevő vákuumról ad információt, hiszen bárium elpárologtatásával érhető el a maradék gázmolekulák megkötése. A fémes felület megléte jelzi a vákuum meglétét, ha ez a réteg fehér, ködszerűre vált, a kettős vákuumcsőben mér nincs vákuum, hőszigetelése megszűnt, a csövet ki kell cserélni. Az egészséges cső végének képe itt látható.

Fűtéscsövek

A fűtéscsövek működési elve valójában nagyon egyszerű. A fűtéscső belseje is légüres, majdnem olyan, mint a vákuumos cső. Ezúttal azonban nem a hőszigetelés, hanem sokkal inkább a belül lévő folyadék halmazállapotának megváltoztatása a cél. A fűtéscső belsejében ugyanis kis mennyiségű tiszta víz és egy kis speciális adalékanyag található. Tengerszint magasságban a víz 100 °C-on forr, de egy hegy tetején a forráshőmérséklet 100 °C alatt van. Ez a légnyomáskülönbségnek tudható be.

A fenti elvre alapozva, a fűtéscsövek légmentessé tételével, tehát a légnyomás csökkentésével, ugyanazt az eredményt érhetjük el, azaz alacsonyabb forráshőmérsékletet. A napkollektor fűtéscsöveiben a forráspont mindössze 30 °C. Tehát, amikor a fűtéscső hőmérséklete meghaladta a 30 °C-ot, a víz elpárolog. A keletkezett pára gyorsan felszáll a fűtéscső felső részébe, ami a hőátadást biztosítja. Amint a kondenzátorból (felső részből) továbbjut a hő, a pára folyadékká (vízzé) alakul és visszafolyik a fűtéscső aljára, hogy a folyamat újra kezdődhessen.

Minden egyes fűtéscső hőtovábbító teljesítményét letesztelik, és 300 °C-os hőmérsékletnek teszik ki, mielőtt használatra alkalmasnak nyilvánítják. Az ún. "üresjárati" állapotban - tehát amikor a víz nem kering a rendszerben - ezt a hőfokot is elérhetik a fűtéscsövek szondái.

Fűtőcső (heat-pipe)

A fűtőcsöves technológia egyik legnagyobb előnye, hogy a vákuumcsövekben nem a víz, vagy a fagyálló folyadék kering, ezért ha a vákuumcső sérül, a rendszer energiatermelése csökken ugyan, de működőképes marad.
A fűtőcső feladata, hogy a vákuumcsőben keletkező hőenergiát kiszállítsa abból és átadja egy hőcserélő hüvelyen keresztül a gyűjtőcsőnek, ill. az abban cirkuláló hőátadó közegnek (víz, fagyálló folyadék).

A fűtőcsőben víz-alkohol keverék van vákuumban, ennél fogva forráspontja igen alacsony. Ezen folyadék sűrűség-változása okozza a cső belsejében a cirkulációt, miáltal a vákuumcsőben termelődő hőenergia a fűtőcső felső végén levő kondenzátorban koncentrálódik. A fenti képen látható fűtőcső a vákuumcsővel együtt összeszerelve.

A rendszer installációja

A napkollektor csak egy része a szoláris fűtésrendszernek. Tároló tartályok, szivattyúk, csövek, szabályozók, szelepek és különböző alkatrészek alkotják a komplett rendszert.

Sok esetben a már meglévő vízmelegítő rendszer átalakításával kívánják kiépíteni a családi házak vagy kereskedelmi épületek szoláris rendszerét. A még valószínűleg jól működő, meglévő vízmelegítő berendezés lecserélése helyett, egy kiegészítő "szoláris tartály" felszerelésére is van lehetőség, amely tárolja a napkollektor által előállított hőt.

 

SUNRAIN napkollektorok részegységei:
Rögzítő keret Gyűjtőcső
Vákuumcsövek Tároló tartály
Vezérlőegység keringető szivattyú

 

Kollektor összeszerelése:

Mennyi idő alatt térül meg egy napkollektoros rendszerre fordított beruházás?

Tapasztalatunk szerint ez az egyik leggyakoribb és egyben legvitatottabb kérdés, amit fel szoktak tenni a napkollektoros rendszerek megvalósítása iránt érdeklődők.

A különböző napkollektoros vállalkozások erre a kérdésre igen eltérő, széles skálán mozgó választ szoktak adni. A leggyakoribb válasz szerint a megtérülési idő valahol 3 és 6 év között van. Ezt viszont nehéz pontosan megbecsülni. De támpontok adhatóak.

A pénzügyi megtérülés számításához szükséges adatok.

Ahhoz, hogy egy napkollektoros rendszer pénzügyi megtérülését ki lehessen számolni, az alábbi adatok ismerete szükséges:

  • Mennyi a napkollektoros rendszer beruházási költsége?
  • Mennyi hagyományos energia takarítható meg a napkollektoros rendszer segítségével?
  • Milyen energiahordozót váltanak ki a napkollektorok?
  • Mennyi a napkollektorokkal kiváltott hagyományos energiahordozó egységára?

A napkollektoros rendszer beruházási költsége.

Az általunk forgalmazott napkollektoros rendszerek beruházási költségét partnereink pontosan meg tudják adni. A végleges ár természetesen függ a rendszer céljától, nagyságától, a helyszín adottságaitól felszerelés költségeitől stb. A könnyebb választás érdekében ún, csomagokat állítottunk össze. Kiválasztás módja:

  • Használati meleg víz vagy fűtésrásegítés is?
  • Személyek száma?
  • Fűtendő terület nagysága? Épületgépészeti tervek alapján.
  • Esetleg úszómedence fűtése?

Ezen kérdésekre adott válaszok alapján a szakemberek javasolni tudnak csomagokat.

A napkollektoros rendszerrel megtakarítható hagyományos energia mennyisége:

Magyarország területén egy négyzetméter, a napenergia-hasznosítás szempontjából optimális elhelyezésű felületre egy évben megközelítőleg 1350 kWh energia érkezik a Napból. Ebből napkollektorokkal megközelítőleg 650-750 W/m2/h hasznosítható. A pontos hasznosítható napenergia mennyisége elsősorban a napkollektoros rendszer kihasználtságától függ.

Ha a napkollektor rendszerben az általunk forgalmazott panelt vesszük alapul, akkor annak ténylegesen használható felülete 2 m2 (bruttó felület 3 m2). Magyarországon az éves napsütéses órák száma hozzávetőlegesen 2100 óra.

2 m2 x 650W/m2 x 2100h = 2730 kW/év.
Ha ezt össze akarjuk vetni a gázmegtakarítással, akkor a következőképpen kell számolni:
1 kW = 3,6 MJ. A gáz fűtőértéke 34 MJ/m3.
2730kW=9828MJ 9828MJ=290 m3 gázzal.

 

Panelok száma

Tartály l

HMV személy

Éves hozam kW

1

1

150

2-4

2700

2

2

300

4-5

5400

3

3

500

5-7 + fűtés

8100

4

5

750

6-8 + fűtés

13.500

HMV esetén személyenként 40 liter 50°C-os vízzel számolhatunk naponta.

Fűtésrásegítés esetén az alábbi segédletet használhatjuk:

V=1m3=1000 dm3 = 1000 l -> m=1000 kg
?Eb=c . m . ?T
c=fajhő=4,2 kJ / kg.°C
m=1000kg

Példa:
65°C víz lehűl 55°C-ra, eközben mennyi energiát szabadít föl?
?Eb= 4,2 kJ / kg . °C . 1000kg . 10 °C
?Eb= 42000 kJ=42MJ 1 kW=3,6 MJ 42MJ=cca.11,6kW

 

Tájolás és dőlésszög

 

A hasznosítható napsugárzás mennyiségét természetesen befolyásolja a napkollektorok elhelyezése, vagyis dőlésszöge és tájolása. Az optimális tájolás általában mindig déli, de az optimális dőlésszög már függ a földrajzi helyzettől és a felhasználás időszakától. Magyarországon a legtöbb napsütés - megközelítőleg évi 1450 kW/m2/h déli tájolású és 40° körüli dőlésszögű felületre érkezik.

A napkollektorok dőlésszögét és tájolását általában meghatározza a rendelkezésre álló tetőfelület, ami persze sokszor nem egyezik meg a kívánatossal. Az ábrán látható, hogy egész éves felhasználás esetén a hasznosítható napsugárzás hogyan csökken az optimális elhelyezéstől való eltérés függvényében. Jelentős csökkenés csak függőleges dőlés, és keleti vagy nyugati tájolás közelében tapasztalható. Ezért nem kell elkeseredni, ha a tetőfelület nem pont déli, és 40° körüli dőlésű, hiszen pl. délkeleti tájolás és 30°-os dőlés esetén a sugárzásjövedelem csökkenés mindössze 10%. Felmerülhet az a kérdés is, hogy célszerű-e a Nap irányába forgatni a kollektorokat. Mivel a napsugárzás jelentős része határozott irány nélküli szórt sugárzás, ezért a napkövetéssel elérhető teljesítmény növekedés általában nem áll arányban a forgatás miatti bonyolultság- és költségnövekedéssel.

Mire elegendő a Magyarországon hasznosítható napenergia? Ennek megválaszolásához azt is tudnunk kell, hogy mekkora az épületgépészeti hőigény. Nézzünk egy példát: családi ház, 120m2 fűtött alapterülettel. Egy ekkora épület fűtési hőszükséglete - ami azt mutatja meg, hogy a méretezési külső hőmérséklet (pl. -13°C) esetén mekkora teljesítményű fűtési rendszer szükséges - megközelítőleg 10-15 kW. A valóságban azonban ilyen hideg vagy egyáltalán nincs, vagy csak néhány napig tart, ezért a tényleges hőszükséglet a fűtési szezon legnagyobb részében alacsonyabb. A hőszükséglet éves alakulása számítógépes szimuláció alapján a 4. ábrán látható. A vizsgált épület fűtésének hőszükséglete a teljes fűtési időszakban megközelítőleg 13.500 kW/h. Az ábrán látható a melegvíz készítéséhez szükséges, 4 fő esetén megközelítőleg napi 10 kW/h nagyságú hőmennyiség is.

A kollektorok pillanatnyi hatásfoka tehát üzemállapottól függően nulla, és egy maximális, általában 80% körüli érték között mozog. Jellemzően egy derült napon, átlagos hőmérséklet viszonyok esetén a kollektorok hatásfoka 60% körüli érték. De vajon mekkora a kollektorok éves hatásfoka? Erre a kérdésre még nehezebb válaszolni, mert az éves hatásfok nem csak a kollektorok minőségétől, hanem a napkollektoros rendszer kihasználtságától is függ. Túlméretezett, magas szoláris részarányra törekvő rendszernél, az átlagosnál erősebb napsütés esetén a kollektorokkal hasznosítható napenergiát a rendszer már nem tudja fogadni, ezért a többlettermelés elveszik, az éves hatásfok alacsony. Ugyanakkor alulméretezett rendszernél mindig biztosított a kollektorokkal hasznosított napenergia felhasználása, ezért magas éves hatásfok érhető el. A szoláris részarány és az éves hatásfok összefüggése az alábbi ábrán látható.

Napsugárzási adatok 1967-2005

Magyarország meteorológiai adottságai mellett átlagos használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszert alapul véve reálisan elérhető 50-70 %-os szoláris részarány. Ekkor a kollektoros rendszer éves hatásfoka 30-40 vagyis a napkollektorok az érkező napsugárzás 30-40 %-át tudják hasznosítani. Magyarországon 1 m2 déli tájolású és 40° körüli dőlésszögű felületre megközelítőleg évi 1450 kWh energia érkezik a Napból. Az éves hatásfok figyelembevételével tehát kollektorokkal ebből átlagos esetben ~500 kWh hasznosítható. Ha a kollektoros rendszer csak időszakos kihasználtsággal üzemel, és a napkollektoroknak viszonylag magas hőmérsékletet kell előállítaniuk, akkor ez lecsökkenhet 300-400 kWh-ra is. Ha viszont a kollektorok egész évben, folyamatosan ki vannak használva, és viszonylag hideg vizet kell melegíteniük, a hasznosított éves napenergia elérheti a 800-900 kWh/m2-t is. Ez jelentős energiamennyiség. Gondoljunk például arra, hogy ugyanekkora energiát egy 20 kW-os kazán 40-45 órás üzemével tudnánk előállítani.

 

Rendelje meg termékeinket!

 

 

 

 

 

 

 


Effektív
mikroorganizmusok
a humán alkalmazásban