A napenergia hasznosítási lehetőségei a Válivölgy térségében
Simó Ágnes Biológiakörnyezettan 2008
A dolgozat szerkezete • A megújuló energiák áttekintése • A napenergia hasznosításának lehetőségei • A Válivölgy környezeti sajátságai – Tabajd természeti környezete
• Bélápai Lovas Centrum melegvíz felhasználásának kiváltása napkollektorokkal – energiaigény, napkollektoros rendszer tervezése, megtérülés
• Pedagógiai fejezet: Napenergia a tanítási gyakorlatban
Célkitűzések •
Hogyan lehet felhasználni a napenergiát a Lovascentrumban – napkollektor + melegvíz
•
Melegvízfelhasználási szokásokat, igényt felmérni A Bélápai Lovas Centrumban
•
A Naplopó Kft. ajánlatai alapján egy napkollektoros rendszer tervezése, ami a melegvíz igényt biztosítja
•
A napsugárzási és melegvíz felhasználási adatok alapján a rendszer megtérüléshez szükséges idő kiszámolása
Az energiaszámítás első lépése A melegvíz előállításához a víz hőmérsékletét 35°Ckal kell megemelni ahhoz, hogy 15°Cról a kívánt 50 °Ct elérje. Q= c *m *ΔT alapján Q= hőigény c= fajhő=4,18 kJ/kg*C° m= tömeg ΔT= hőmérsékletváltozás=35°C Egy fő napi vízigénye 50 liter, azaz 50 kg
Q = 4,18 kJ/(kg*C°) * 50kg * 35C° = 7315 kJ
Egy fő napi melegvíz igényének fedezéséhez szükséges energia: 7315 kJ
Éves energiaigény •
A nem főszezonban (októbertől áprilisig) kevesebb a vendég + család napi 20 fővel számolhatunk:
20 fő/nap*7,3 MJ/fő= 146 MJ/nap 146,3 MJ energia kell a 20 ember melegvíz ellátásához egy napon januárban.
•
A nyári hónapok (májustól szeptemberig) több a vendég és azok legalább egy hetet töltenek a szállóban családdal együtt napi 36 fővel számolhatunk: 36 fő/nap*7,3 MJ/fő= 263 MJ 263,34 MJ energia kell a 36 ember melegvíz ellátásához egy napon júliusban.
A 2007es év során összesen 172 500 MJ energiát fordítottak a melegvíz előállítására.
A hozzáférhető napenergia és az igény éves eloszlása
vízmelegítéshez használt energiamennyiség havi bontásban 2007ben 10000000 8000000 kJ
6000000 4000000 2000000 0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
hónapok
változó vendégszámmal, melegvízigény esetén egymáshoz hasonlító görbék Fűtésigény viszont teljesen ellentétes alakú
A napkollektoros rendszer tervezése •
Mekkora felületű kollektort használjunk?
• •
az igény 36 főre (nyár) 263 MJ/nap A júliusi átlag besugárzás = 5500 Wh/m2/nap ami kb. 20 MJ/m2/nap, ebből η=60%kal 11,8 MJ/m2/nap hasznosul A = 263 MJ / 11,8 MJ/m2 = 23m2 kollektorfelület = 24 m2 (mivel a kollektorok 2 m2 kiszerelésűek)
•
A berendezés részei
•
a berendezés anyagköltsége mintegy 3.344.000 Ft
– – – –
kollektor, szerelőkeret, csövek Hőcserélő folyadék Puffertároló, Szabályozó mechanizmus 2000 literes melegvíz tartály
Megtérülés (a kiváltott energia) Kiszámoltam az egy év alatt nyert energiát, valamint azt, hogy ezzel mennyi PropánBután (PB) gázt takaríthatunk meg, és ennek a mennyiségnek mennyi az ára. A besugárzási adatokat elemeztem: 5250 Wh/(m2*nap) energia feletti napból volt 135 db 2007ben az ennél kisebb energiájú napokat 500 Wh/(m 2*nap)os intervallumokba rendeztem és megnéztem hány van belőlük kiszámoltam a középértékhez tartozó 24m2es kollektorfelülettel kinyert energia mennyiségét
A kiváltott energia 60 729 MJ A 2007es adatok alapján 2007 augusztusi példa:
Megtérülési idő A kiváltott gáz ára = megtakarítás Ha a kapott energiamennyiséget megszoroztam a gáz jelenlegi (2008. május.) árával, megkaptam az év során nyert összeget, melyet nem kellett PB gázra költeni. 60 729 MJ * 8,16 Ft/MJ = 495 550 Ft A kollektor beruházási költsége/egy év alatti nyereség 3.344.000 Ft / 495.550 Ft/év = 6,8 év A rendszer megtérülésének ideje megközelítőleg 7 év, természetesen ezt, jelentősen befolyásolja a szálló vendégszámának, a következő évek időjárásának, és a földgáz világpiaci árának alakulása.
A napenergia kapcsolódása a biológia tanításához (pedagógiai fejezet) A napenergia témaköre kapcsolható a növényi anyagcsere a növényi fotoszintézis témaköréhez. A napsugárzás minden földi élet forrása, a növények azok az élőlények, melyek képesek a fényenergiát kötésben tárolt kémiai energiává alakítani. Az óra során a diákok differenciált csoportmunkában az energiaforrásokról szóló forrásokat elemeznek, és összehasonlítják egy napelem és a fotoszintetikus apparátus működését.
Összegzés A szakdolgozat elkészítése során megismerkedtem a megújuló energiák és a napenergia felhasználási lehetőségeivel. A Bélápai Lovas Centrumban szállórészlegének energiaigényének kiszámítása során megismerkedtem a vízfelhasználásra vonatkozó adatokkal. Kiszámoltam az energiaigények alapján legoptimálisabbnak vélt kollektorfelületet és a rendszer felszerelésének költségeit. A napsugárzási adatok tanulmányozása során megismerkedtem a sugárzás intenzitásának éves eloszlásával, az adatok alapján kiszámoltam a rendszer rásegítő képességét. A megtérülési idő megközelítőleg 7 év lett, természetesen ettől mindkét irányban várhatók eltérések. A 7 éves megtérülési időt kedvezőnek tartom, nem elhanyagolható szempont a kollektorok által kiváltott széndioxid sem. A szakmódszertani fejezetben a környezeti nevelésnek, a megújuló energiák kérdésének integrációs lehetőségét vizsgáltam a reál tantárgyak területén.
