EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR KÖRNYEZETTAN MUNKACSOPORT

EÖTVÖS LORÁND TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR KÖRNYEZETTAN MUNKACSOPORT

A NAPENERGIA CSALÁDI HÁZAKBAN TÖRTÉNŐ FELHASZNÁLÁSI LEHETŐSÉGEINEK ÁTTEKINTÉSE

SZAKDOLGOZAT

Készítette: Szabó Zsuzsanna V. földrajz-környezettan szakos hallgató

Témavezető: Dr. Horváth Ákos egyetemi docens

Budapest 2005

Tartalomjegyzék Bevezetés……………………………………………………………………………...

3

1. Nap, napsugárzás, napenergia 1.1 A Nap……………………………………………………………………………... 1.1.1 A Nap szerkezete………………………………………………………. 1.2. A napsugárzás…………………………………………………………………… 1.2.1 Az elektromágneses sugárzás………………………………………….. 1.3. A napenergia…………………………………………………………………….. 1.3.1 A Föld energiaháztartása……………………………………………… 1.3.2 A napenergia mennyiségi jellemzői…………………………………… 1.4. A napenergia hasznosítás története……………………………………………. 1.5. A világ energiafogyasztásának változása………………………………………

4 4 7 8 10 10 11 12 15

2. Napenergia felhasználás technikai lehetőségei 2.1 Aktív napenergia-hasznosítás…………………………………………………… 2.1.1 Napkollektor…………………………………………………………… 2.1.1.1 Napkollektor részei………………………………………….. 2.1.1.2 Tároló berendezések…………………………………………. 2.1.1.3 Elektronika, vezérlőberendezés…………………………….. 2.1.2 Napkollektorok típusai………………………………………………… 2.1.3 Napkollektorok beszerelése…………………………………………… 2.1.4 Napkollektorok hatásfoka……………………………………………… 2.1.5 Napelem…………………………………………………………………. 2.1.5.1 Napelemek beszerelése, elhelyezése…………………………. 2.1.5.2 Napelemek hatásfoka………………………………………… 2.2 Passzív napenergia-hasznosítás 2.2.1 Passzív fűtés……………………………………………………………. 2.2.1.1 Hőveszteség…………………………………………………… 2.2.1.2 Hőnyereség…………………………………………………… 2.2.2 Passzív hűtés…………………………………………………………….

27 28 30 32

3. Napenergia hasznosítása családi házban 3.1 Magyarország földrajzi jellemzői………………………………………………. 3.2 A napsugárzás mérése hazánkban……………………………………………… 3.3 Napenergia hasznosító berendezések családi házban…………………………. 3.4 Esettanulmány …………………………………………………………………...

34 34 36 40

4. Szakdolgozat szakmódszertani fejezet 4.1 A napenergia tanításának lehetőségei középiskolában……………………….. 4.2 Napenergia feladatlapok- diákoknak …………………………………………. 4.3 Napenergia- tanári háttéranyag………………………………………………..

47 50 56

Összegzés……………………………………………………………………………. Köszönetnyilvánítás………………………………………………………………… Melléklet…………………………………………………………………………….. Irodalomjegyzék…………………………………………………………………….

62 63 64 67

16 17 17 19 19 20 23 23 25 26 27

2

BEVEZETÉS Iskolai tanulmányaink során minden tantárgyi órán szó esik az energiahordozókról, azok fajtáiról, és a rendelkezésre álló készletekről. Az energiahordozók kitermelésének mértéke korlátozott, mivel a készletek kimerülőben vannak, így új energiahordozók felhasználása felé kell fordulnunk. Ilyen energiahordozók az alternatív (nem fosszilis) energiaforrások (nap-, szél-, geotermikus-, árapály-, biomassza energia). Szakdolgozatom témájául egy széles, napjainkban aktualitását élő témakört választottam, a megújuló energiaforrásokon belül a napenergiát és ennek hasznosítási lehetőségeit családi házakban. A téma felkeltette érdeklődésem különösképpen azért, mert otthonunkban is van egy napkollektor és így saját tapasztalataimat, méréseimet is bele tudtam írni a dolgozatba. A dolgozat elején áttekintem a Földünket éltető Nap tulajdonságait, részeit, majd a napsugárzás és a napenergia kialakulásának lépéseit, melyek ismerete elengedhetetlen a hasznosító berendezések működésének megértéséhez. A

napenergia-hasznosító

berendezések

típusait

részletesen

elemzem,

illetve

csoportosítva mutatom be, majd a hazai viszonyok adta lehetőségek alapján egy családi ház példáján keresztül ismertetem a lehetőségeket. Saját példám egy napkollektoros rendszer méréseit, tapasztalatait tárja fel. Végül a szakdolgozatom egy szakmódszertani fejezettel zárul, melyben a környezeti nevelésről, és az erdei iskoláról esik szó. A napenergia tanításának lehetőségein belül egy egynapos erdei iskolai programot állítottam össze, kísérletekkel, feladatlapokkal. A munkafüzet első fele a diákok számára a feladatlapokat tartalmazza, második része a tanárok számára készült, a háttéranyagokat és a feladatok megoldásait foglalja magában.

3

1. Nap, napsugárzás, napenergia 1.1 A Nap A Naprendszer legnagyobb és egyben egyetlen csillaga, sugárzó, gáznemű gömb. A Naprendszer tömegének 99,87 %-a koncentrálódik benne, átmérője a Föld átmérőjének 109szerese. Óriási tömege révén a Nap hatalmas gravitációs erőt fejt ki, ez az erő tartja össze a Naprendszert, és irányítja valamennyi bolygó és kisebb égitest mozgását, meghatározza a rendszerben lejátszódó folyamatokat. „A Nap anyaga gáz halmazállapotú, plazma. Kémiai összetételét tekintve kb. 80 %-a hidrogén, és 20%-a hélium, valamint sok egyéb nehézelem nyomokban található benne. 1.1.1 A Nap szerkezete A Nap belseje A szemünkbe érkező napsugárzás 90 %-a a Nap vékony, külső rétegében keletkezik. Ezt a réteget fotoszférának nevezzük, 400 km vastag, ami elenyésző a Nap többi rétegéhez képest. A fotoszféra alatti tartományokat a Nap belsejének, a fotoszférát és a felette levő tartományokat a Nap légkörének nevezzük.”(GÁBRIS-MARIK-SZABÓ, 1998) A Nap belseje három részre tagolható: centrális mag, röntgensugárzási zóna, konvektív zóna. A centrális magban a hőmérséklet kb. 15 millió °K, itt zajlik a Nap energiatermelése. Az energia nagyenergiájú fotonok, így gamma- és röntgensugárzás, valamint mozgási energia formájában szabadul fel, a könnyebb elemek nehezebbekké való egyesülése közben. A Nap magjában lejátszódó fúziós folyamatban proton-proton reakció zajlik le, melynek során hidrogénatomok magjai (vagyis protonok) egyesülnek, s héliumatommagok jönnek létre. A protonok ütközése a taszítás miatt általában rugalmas, csak nagyon ritkán kerülnek annyira közel egymáshoz, hogy összetapadjanak. (Mivel a csillag belsejében hatalmas mennyiségű anyag található, egyetlen másodperc alatt is sok ilyen összekapcsolódás jön létre.) Ilyenkor egy deutérium-mag keletkezik, az egyik proton ugyanis egy pozitron és egy neutrínó kibocsátása közben neutronná alakul. Az eltávozó pozitron egyesül egy elektronnal és elektromágneses sugárzás keletkezik. (1. ábra)

4

1. ábra: Az elektromágneses sugárzás keletkezésének első lépése (Forrás: www.astronomija.co.yu alapján saját szerkesztés)

A következő lépésben a deutérium-mag egy harmadik protonnal találkozik, amelyet magába épít, és 3-as tömegszánú hélium-izotópot hoz létre elektromágneses sugárzás kibocsátása közben. Ezután általában egy ugyanolyan 3He izotóppal lép kölcsönhatásba, és egy négyes tömegszámú héliummag jön létre, két proton felszabadulásával.(2. ábra) Tehát a folyamat végére a hidrogénatomokból hélium lesz, emellett neutrínó részecske és elektromágneses sugárzás keletkezik.

2. ábra: Az elektromágneses sugárzás keletkezésének 2. és 3. lépése (Forrás: www.astronomija.co.yu alapján saját szerkesztés)

A csillag belsejében keletkező energia háromféle módon juthat a felszínre: sugárzás, konvekció vagy hővezetés útján. A sugárzással szállított energia mennyisége a csillag anyagának átlátszatlanságától függ. Ha a csillag relatíve átlátszó a sugárzás szempontjából, a fotonok centiméteres nagyságrendű utat tehetnek meg, azaz hatékonyan tudnak energiát szállítani - így a sugárzási áram nagy. Ha az anyag az elektromágneses sugárzásra nézve 5

eléggé átlátszatlan, a fotonok gyakran elnyelődnek, a sugárzási áram kicsi. A Nap központi részében az anyag ionizált állapotban van, a fotonok nem nyelődnek el, felszabaduló energia tehát sugárzás formájában terjed. (KERESZTÚRI Á.) A centrális magot veszi körül a röntgensugárzási zóna. Ebben a tartományban a fotonok gyakran ütköznek, elnyelődnek, majd véletlenszerűen kisugárzódnak. A nagy hőmérséklet miatt (kb. 5 millió °K) az energia röntgensugárzás formájában van jelen. Központi csillagunk külső tartományaiban a hőmérséklet már elég alacsony ahhoz, hogy az atommagok elektronokkal rendelkezhessenek, és itt abszorpciós folyamatok játszódnak le - a sugárzás gyakran elnyelődik. Az átlátszatlanság értéke olyan nagy lesz, hogy a keletkező sugárzási áram egymaga már nem tudja tovább a felszínre szállítani a bent felszabaduló energiát. A sugárzás elnyelődik, melegíteni kezdi az anyagot, a melegebb csomók pedig emelkedni kezdenek. A forró buborékok felemelkednek, majd amikor lehűlnek, visszasüllyednek - ezt nevezik konvekciónak. A konvekciós zóna nagysága és elhelyezkedése a csillag jellemzőitől függ, a benne található anyag a heves mozgás következtében teljes mértékben összekeveredik. Azokban a régiókban, ahol a sugárzásos energia transzport dominál, az anyag összetételében kialakuló különbség megőrződik - azaz a fúziós folyamatok reakciótermékei felhalmozódnak. A Nap légköre A Nap légköre szintén három részre osztható: fotoszférára, kromoszférára és a koronára. A fotoszféra 6000 °K hőmérsékletű. Ezt a felületet látjuk a Földről is, ezért ezt a Nap „felszínének” is nevezik. Mivel a Nap gáz halmazállapotú szigorú értelemben vett felszíne azonban nincs. A fotoszféra granulák (szemcsék) millióiból áll. A granulák olyan egységek, melyekben a forró gázok felfelé haladnak, majd a granulák közti sötét közökben süllyednek vissza. Átlagos élettartamuk 5-7 perc, ezután összekeverednek környezetükkel és eltűnnek. A fotoszféra különleges formái, a napfoltok. Környezetüknél sötétebb színűek és erősebb mágneses tér van bennük. Jellegzetes formájuk van, egy sötétebb umbrából (= árnyék), és egy világosabb, szálas szerkezetű penumbrából (=félárnyék) állnak. A napfoltok a Nap azon területein alakulnak ki, ahol igen erősen megnő a mágneses tér. A napfoltok általában csoportokban jelennek meg, átlagosan 11 évenként.

6

A kromoszféra egy átlátszó réteg a fotoszféra felett. Hőmérséklete 10 000 °K. Hőmérsékletét a konvektív zónában keletkező mágneses hullámoknak köszönheti. A kromoszféra jelenségei a protuberanciák, a fotoszféra fölé nyúló gázhidak (3. ábra). A kromoszféra legfontosabb jelenségei a napkitörések, más néven a flerek. A fler a kromoszféra hirtelen kifényesedése a napfoltcsoportok körül. Ez a kifényesedés néhány percig tart, és a kitörés alatt jelentősen megnő a Nap rádió, röntgen- és ultraibolya- sugárzása.

3. ábra: A Nap szerkezete (Forrás: www.berzsenyi.tvnet.hu) A korona a Nap légkörének legkülső tartománya. Változó alakú (maximális napfoltmennyiségnél nagyjából gömb alakú, egyébként kissé belapult), folyamatosan megy át bolygóközi anyagba, ezért pontos határa bizonytalan. Általánosságban a napfogyatkozáskor látható tartományt nevezik napkoronának. Hőmérséklete magas, 1-2 millió °K, melyet szintén a konvektív zónában kialakuló mágneses hullámok alakítanak ki. A koronalyukból indul ki az ún. napszél, mely nagy sebességű plazmaáramlás, a Napból kiáramló részecskék összefoglaló neve. Főleg protonokból és elektronokból áll, 400 km/s -os sebességgel halad. A Földön mágneses viharokat, illetve a sarki fény jelenségét okozza. 1.2 A napsugárzás „Minden anyag, amelynek hőmérséklete az abszolút 0° felett van, a környező térbe sugárzást bocsát ki elektromágneses hullámok alakjában és ezzel energiát ad le.”( PÉCZELY, 1998) A sugárzás tehát az energiaátadás egyik módja, mely a Nap és Földünk között is fennáll.

7

1.2.1 Az elektromágneses sugárzás Az elektromágneses sugárzás minden irányban terjed, hőenergiává csak anyagi természetű részecskék jelenlétében alakul át, a hőenergia átadása is csak anyagi közegben jöhet létre. Az elektromágneses sugárzás különböző hullámhosszúságú sugarakból áll. A Napból érkező elektromágneses sugárzás energiatartalma a hullámhossz (λ) és a sugárzó test hőmérsékletének (T) függvényében változik. A sugárzás energiaspektrumát a Planck- törvény (2. 1- 1) írja le: Eλ= f (λ , T)

(2.1- 1)

A 4/A ábrán a Napból érkező sugárzás energiaspektrumát (zöldre színezett terület) valamint a napsugárzás hullámhossz szerinti beosztását tanulmányozhatjuk. A görbe alatti terület (a teljes spektrumon kisugárzott összes energiamennyiség) annál nagyobb, minél magasabb a sugárzást kibocsátó test hőmérséklete. A kisugárzott teljes energiamennyiség a sugárzó test hőmérsékletének negyedik hatványával arányos. Ez az összefüggés a StefanBoltzmann törvény. (2. 2- 2) E= σ T4

(2. 2- 2)

( σ = Stefan- Boltzmann állandó, értéke: 59,7 nW/m2K4) A maximális sugárzás a Wien- törvény alapján számítható.(2.2-3) Egy felület által kibocsátott sugárzás intenzitása függ a felület hőmérsékletétől. A kisugárzott energiának egy bizonyos hullámhosszon energiamaximuma van. A Nap esetében az energiamaximum 483 nm-es hullámhossznál található (T: kb. 6000 °K) λmax = 2884 / T

(2.2-3)

8

4. ábra: Napból érkező sugárzás energiaspektruma illetve hullámhossz szerinti felosztása A- napsugárzás energiaspektruma a légkör felső határán B- napsugárzás energiaspektruma a földfelszínen (Forrás: www.sulinet.hu alapján saját szerkesztés)

A világűrből érkező sugárzás és a világűrbe távozó energia normál körülmények között egyensúlyban van. A földi élettel és az emberi tevékenységgel járó csekély hőáramok (technikai hőfejlesztés és a növények által hasznosított hő) azok, amelyekkel az egyensúlyt befolyásolni lehet. Ez történik jelenleg: a technológiai szén-dioxidtermelés határozottan befolyásolja a légkör sugárzás-átbocsátó képességét. A légkör így egyre több hőt tart vissza. Ezt a hővisszatartó-képességet üvegházhatásnak nevezzük. A Föld tengelye a Nap körüli pálya síkjához képest ferde. A tengelyferdeség 23,5°. Emiatt a napsugárzás beesési szöge változik az év folyamán. A Nap helyzete egy adott nap folyamán is változik. A gyakorlatban ezért a napenergia-hasznosító rendszerek nem vízszintes síkon helyezkednek el. A melléklet 1. ábrája a vízszintestől a függőlegesig terjedő felületekre érkező sugárzás intenzitását mutatja délben, ideális légkör esetén. Megállapíthatjuk, hogy a legnagyobb napsugárzás-intenzitást a 45°dőlésszögű felület kapja a tavaszi és őszi hónapokban (kb. 1240-1250 W/m2), míg legkisebb a napsugárzás intenzitás a 90°dőlésszögű felület esetén (júniusban kb.500 W/m2). A 5. ábra a 45° dőlésszögű felületre érkező sugárzást mutatja be a déli iránytól való eltérés függvényében. A legtöbb napsugárzást (kb. 1200 W/m2) a dél, délkelet irányú falak kapják a tavaszi és őszi hónapokban (mivel ekkor a napsugarak beesési szöge kisebb a mérsékelt övben), tehát a napsugárzás hasznosító berendezéseket ebbe az irányba érdemes elhelyezni.

9

5. ábra: 45° dőlésszögű, különböző irányú falakon mérhető sugárintenzitás (Forrás: www.kornyezetunk.hu) 1.3 A napenergia A Nap sugárzó energiája részint korpuszkuláris (részecske természetű), részint a már említett elektromágneses (hullám természetű) sugárzás formájában éri a Földet. A spektrumból hiányzik a röntgensugarak teljes tartománya, és az ultraibolya sugarak jelentős része, mert ezeket a Föld ózonrétege elnyeli (4/B ábra). A teljes sugárzás csupán 10%-a a rövid hullámhosszú (380 nm-ig) ultraibolya sugárzás (UV). A sugárzási energia 45%-a látható fényként (380-720 nm hullámhossz) éri el a földfelszínt. A fotoszintetikusan hasznosítható sugárzás hullámhossz tartománya 380-740 nm. A növényzet a kék és vörös fényt nagymértékben elnyeli, míg a zöld tartományban kismértékű a megkötés. A napsugárzás 45%-a a láthatatlan infravörös tartományba (720 nm felett) esik, ez melegíti a földfelszínt. Ebben a tartományban az egyes hullámhosszaknál bemélyedések (elnyelési sávok) figyelhetők meg, melyek energiacsökkenést jelentenek. A légkör vízgőze és szén- dioxidja bizonyos hullámhosszú sugarakat ugyanis elnyel. 1.3.1 A Föld energiaháztartása Reflexió és szóródás révén az atmoszférába bejutó napenergiának globális átlagban kb. 30,5%-a a világűrbe jut vissza. (6. ábra) A beeső napenergia reflektált hányada, az ún. albedó 85%-át az atmoszferikus albedó (reflexió, ill. szóródás a felhőkön, továbbá az atmoszféra gáz-halmazállapotú komponensein és az aeroszolokon), 15%-át pedig a földfelszínről visszavert energia teszi ki. A teljes besugárzott energia 45%-át az óceánok, a szárazföld és jégfelületek abszorbeálják, a fennmaradó részt (24,5% -ot) pedig az atmoszféra 10

komponensei nyelik el. Ez utóbbiakkal való kölcsönhatás (ózon, oxigén stb.) révén a 290 nm hullámhossznál kisebb, az élőlényekre veszélyes sugárzó energia teljes egészében elnyelődik.

6. ábra: A Föld energiaháztartása (Forrás: www.sulinet.hu) 1.3.2 A napenergia mennyiségi jellemzői A napállandó az a számérték, amely megadja, hogy átlagos Föld- Nap távolságban, a légkör felső határán, a sugárzás haladási irányára merőleges egységnyi felületre időegység alatt mennyi energia esik. Ma elfogadott átlagos értéke 1353 W/m2. Mivel a Föld a Nap körül ellipszispályán kering - melynek egyik gyújtópontjában a Nap áll - ezért a Nap- Föld távolság folyamatosan változik, így a napállandó is 1307 W/m2 és 1398 W/m2 között változik az év során. A légkör határáig párhuzamosnak tekinthető sugárnyalábok egy része a légkörben szórt (diffúz) sugárzássá alakul. A napenergia-hasznosító berendezéseknél általában a légkörön áthaladó közvetlen sugárzás és a szórt sugárzás összegével, a teljes sugárzással számolnak, amit globálsugárzásnak neveznek. A melléklet 1. táblázatában a légkör határához érkező, a légkörön áthaladó, a szórt és a teljes sugárzásintenzitás átlagos, hónaponkénti értékeit tekinthetjük át. Ezek az adatok tiszta légkörre vonatkoznak. A valódi légkörben a természetes és civilizációs szennyeződés miatt a direkt sugárzás csökken. A légkör sugárzáscsökkentő tulajdonságát a homályossági tényezővel jellemzik, amely megadja, hogy a légkör a sugárzás mekkora részét engedi át. Ennek átlagos értéke egy ipari környezetben 0,4-0,6 , míg egy tiszta, tengeri környezet esetén csupán 0,2. Budapesten ez az érték egyre nő (0,25-ös értéket is mértek már), ami a nagyfokú légszennyezésre vezethető vissza.

11

1.4. A napenergia hasznosítás története A napenergia hasznosítása nem modern kori találmány, már évezredek óta hasznosítjuk az ingyenes energiaforrást. Már az ókori görögök is tudatosan – a napsugárzást kihasználva – építették meg házaikat.

Miután a rendelkezésre álló faállomány – amit

energiatermelésre használtak – drasztikusan lecsökkent mind a szigeteken, mind a szárazföldön, csak drágán, messzi területekről tudták importálni. Ezért kényszerből, új, napenergia hasznosításon alapuló építészetet alakítottak ki. Egy tipikus görög lakóház ebben az időben déli tájolású volt, ezen az oldalon előreugró tetőszerkezettel, amelyet oszlopok támasztottak meg. A tetőszerkezet megakadályozta, hogy a nyári napsütés a belső helyiségeket melegítse, az alacsonyan járó téli nap viszont besütött az épületbe és melegítette az oszlopcsarnok mögötti helyiségeket. Az északi oldalon nem, vagy csak alig voltak nyílászárók, és a falat vastagra építették, ezáltal biztosítva a hőszigetelést a hideg évszak északi szelei ellen. A rómaiak - a görögökhöz hasonlóan - eleinte igen sok fát használtak fűtési célokra, de a fejlettebb építészeti technika miatt (sok gazdag polgár házában központi fűtés vagy padlófűtés volt) még nagyobb ütemben irtották az erdőket, mint a görögök. Miután az Appennini-félszigeten az erdők szinte teljesen eltűntek, Germániából, a Kaukázusból és más távoli helyekről kellett a fát importálni. A probléma megoldását itt is a napenergia építészeti alkalmazása jelentette, amely jelentős fejlődésnek indult az i.sz. 1. századtól. Mivel a birodalom kiterjedése igen nagy volt, a különböző klímájú területekre más-más építészeti megoldásokat dolgoztak ki. (Például Észak-Afrikában a házakat részben északi tájolásúra építették, a hűvösebb klímájú európai területeken viszont a görög minta szerint alakították ki az épületeket.) Igen komoly előrelépés volt a görögökhöz képest, hogy a rómaiak ismerték az üveget, és kiterjedten használták a csillámlemezt is a nyílászárók szigetelésére. Ezáltal az üvegházhatást is hasznosítani tudták az épületek hőtárolására. A görög és a római szoláris építészet eredményei a középkor és a reneszánsz időszakában szinte teljesen feledésbe merültek. A 16-18. században Flandriában és Hollandiában megjelentek az üvegházak, majd Franciaországban és Angliában is nagy népszerűségre tettek szert. Gyorsan terjedtek, nagy fejlődésen mentek keresztül. Ezen országokban egyre jobb hatásfokú üvegházakat fejlesztettek ki (pl. angol téli kertek, melyek a fűtést teljesen nélkülözték tavasszal és ősszel).

12

Az első világháború után a téli kertek azonban szinte teljesen kimentek a divatból, és az egész üvegházkultusz hanyatlásnak indult. 1767-ben egy francia-svájci természetbúvár, Horace de Saussure, merőben új dologgal rukkolt elő. Az ún. „forró dobozzal”, ami egy jó szigetelésű, nagy méretű fadoboz, amelyre több réteg üveglefedést lehetett rögzíteni. A készüléket napra helyezve a legbelső térrészben 88 °C- ra emelkedett a hőmérséklet. Kisebb további változtatással már 109 °C-t lehetett elérni. Samuel Langley kimutatta, hogy több rétegű üvegborítással ellátott forró dobozban mélyen a fagypont alatti külső hőmérsékleten, hó borította vidéken is 100 °C fölötti hőmérsékletet lehet elérni derült, napsütéses időszakokban. A forró dobozok tulajdonképpen a mai sík napkollektorok elődeinek tekinthetők. Napkollektornak a Nap energiáját hőenergiává átalakító berendezést nevezzük. A 19. század elején elindult ipari forradalom a napenergia hasznosítás területén is fejlődést hozott. Angliában, de főleg Franciaországban alkottak újszerű napenergia eszközöket. Augustin Mouchot, francia matematikaprofesszor napenergiával működő főző-, desztillálókészüléket és egy szivattyút készített. Mindhárom vályú alakú, koncentráló kollektorral üzemelt. Ezek még kisebb méretű berendezések voltak, Mouchot célja azonban olyan kazán építése volt, amely az akkor használatban lévő gőzgépek működtetésére is alkalmas. 1874-ben Tours-ban bemutatta napkövető óraművel ellátott, rézlemezből készült napkazánját (melléklet 1.kép), mely nagy nyomású gőzt állított elő, és egy 0,5 lóerős gőzgépet működtetett. Algériában (a jobb napsugárzási adottságok miatt ott munkálkodott) desztillálókészüléket, szivattyút épített, melyek mind a napsugárzást hasznosították. Az általa kifejlesztett eszközökkel sokféle módon bebizonyította, hogy a napenergia az emberiség energiaforrása lehet. Munkásságával megteremtette a modern szoláris technika alapjait. Ezzel egyidőben Amerikában is készültek szivattyúk, napenergiával működtetett kisebb erőművek. Az első világháború éveiben az olajipar gyors fejlődésen ment keresztül, az üzemanyagárak erősen lecsökkentek, és az általános érdeklődés ismét elfordult a napenergia alkalmazásától. Az 1920-as évektől kezdve ismételten fellendült a napkollektor iránti érdeklődés. Köszönhető ez az amerikai vízmelegítő és hőtároló rendszerek fejlesztésének, melyek nagy népszerűségnek örvendtek. Az 1930-as években a napkollektorgyártás virágzó iparág volt Kaliforniában és Floridában. Az akkori méretekhez képest nagy üzemekben folyt a gyártás, és 13

igen jelentős volt az üzleti forgalom. A kollektor-konstrukción további tökéletesítéseket végeztek: a vizet vékony csőkígyón vezették át a kollektordobozba és keringető szivattyút építettek be. Olyan területeken, ahol télen a hőmérséklet fagypont alá csökkent, kétkörös megoldást alkalmaztak. Ezeknél a háztetőn elhelyezett primer körben fagyálló folyadék keringett, amely hőjét egy hőcserélőn keresztül adta át a szekunder körben áramló víznek, ez egy tároló tartály közbeiktatásával már a használati melegvizet szolgáltatta. A 30-as évek végére a gyártó cégek között jelentős üzleti verseny alakult ki. A második világháború szintén törést hozott az amerikai napenergia iparban. Az energiahordozók ára lecsökkent, így a napkollektoros rendszerek építési költségei magasra ugrottak, háttérbe szorult a gyártás. Az energiahordozókban szegényebb országokban – mint lehetséges, és gazdaságosabb energiatermelési ág - mindinkább a napenergia ipar felé fordult a figyelem. Izraelben 1940ben megépült az első napkollektor üzem, Ausztráliában a vízkeringetős rendszerek gyártása lendült fel, Japánban a melegvíz előállító rendszerek kezdtek elterjedni. Napházak Az építészet terén is jelentős változások mentek végbe: előtérbe kerültek az ún. „napházak”, melyek építésénél a napenergia maximális kihasználására törekedtek. A napházak a tudatos tervezésnek köszönhetően megfelelő tájolás és borítás révén tudták a napenergiát kihasználni főleg épületfűtésre. A 40-es évek végére az érdeklődés azonban csökkent, mivel az épületek esztétikailag nem feleltek meg a kereslet igényeinek, valamint az építési költségek magasra rúgtak, nem szívesen invesztáltak tőkét ilyen típusú házakba. A 60-as években az Egyesült Államok egyik legnagyobb napenergia-programjának keretén belül 4 napház épült a MIT (Massachusetts Institute of Technology) építtetésében. (1.kép) A házakban a melegvíz előállítást és a fűtést biztosították napenergia-hasznosítás révén. Ezek kísérleti épületek voltak, az utolsónak megépült ház azonban már lakható volt, és energiaigényének 50 %-át napenergiából fedezte. A program legfontosabb eredménye az volt, hogy bebizonyította: a napenergiával történő lakóházfűtés hideg éghajlatú vidéken is megvalósítható, mivel a napenergia mennyisége nem függ a levegőhőmérséklettől.

14

1. kép: 4. MIT napház Massachusettsben Nemcsak a napkollektorok fejlesztése fejlődött azonban, hanem vele együtt a napelemek (napenergiát villamos energiává alakító berendezés) fejlesztése is. A 30-as évektől kezdve az Egyesült Államokban számos területen kísérleteztek napelemek használatával. 1954-ben a Bell Laboratóriumban három kutató: Gordon Pearson, Darryl Chapin és Calvin Fuller szilícium napelemekkel kezdett kísérletezni. Az első kísérletekben 4%-os hatásfokot értek el. Eredményeik nagy port vertek fel, a napelemeket sokan "a jövő tiszta energiaforrásának" tekintették. Hamarosan kiderült, hogy költségessége miatt a napelemek széleskörű alkalmazására nem kerülhet sor, de néhány speciális célra használható ilyen pl. az űrkutatás. Az USA űrprogramja során jelentős méretű napelemipart hoztak létre, az űreszközök működtetése népszerűvé tette a napelemeket kis energiaigényű elektronikai eszközökben is, például zsebszámológépekben, zsebrádiókban, zseblámpákban. 1.5 A világ energiafogyasztásának változása A világ energiahordozó felhasználását az utóbbi 35 évben és a jövőre nézve az 1.diagram ábrázolja. Megállapítható, hogy az összes energiaforrás fogyasztása valószínűleg növekedni fog, kivéve a nukleáris energiát. A megújuló energiaforrásnak 8 %-os növekedést jósolnak a kutatók.

1.diagram

(Forrás: http://www.nyf.hu/others/html/kornyezettud/global)

15

Napjainkban a napenergia-hasznosítás fontossága világszerte növekszik. 2003-ban több mint 700 megawatt energiát állítottak elő világszerte napenergiából. Előreláthatóan ez a szám 2010-re eléri az 5000 megawattot, elegendő energiát szolgáltatva 7 millió embernek, és 46 millió hordó kőolajat fog a napenergia felhasználása évente kiváltani. (jelenleg évente kb. 80 millió hordó kőolajat termelnek ki a világon)1. „Az elsődleges energiaszükséglet kielégítésében a megújulók aránya a fejlett országokban ma mintegy 10%, az EU országaiban 4%, Kelet-Európában 3%. Az Unió és a tagországok energiapolitikájában megfogalmazódott elvek és az érvényesített intézkedések, támogatások, kedvezményes hitelek, valamint a szénre kivetett adó hatásaként 2010-re az EU elsődleges energiaszükségletének 15 százalékát fedezik megújuló energiaforrásból.” (MÓCZÁR, www.kornyezetunk.hu)

2. Napenergia felhasználás technikai lehetőségei A 21. század társadalma fokozódó energiaigényeit egyre nehezebben tudja kielégíteni. A fosszilis energiahordozók korlátozott mennyiségben állnak csak rendelkezésre, kinyerésük egyre költségesebb, nagyfokú környezetkárosító hatásuk mellett. Ezek helyett a megújuló energiaforrások elégíthetik ki igényeinket. A Nap energiája nagy mennyiségben egyelőre az évmilliók alatt felgyűlt fosszilis tüzelőanyagok, a biomassza formájában hasznosul. A Napból érkező energia összegyűjtése és tárolása azonban gondot okoz. A Napból érkező sugárzás látható és közeli ultraibolya tartományba eső része nagy energiatartalmú ezért fotokémiailag - illetve az infravörös sáv hőforrásként - felhasználható. Technikailag kétféleképpen hasznosíthatjuk ezt az erőforrást, aktív és passzív módon. 2.1 Aktív napenergia-hasznosítás Az aktív napenergia-hasznosításról beszélünk, ha erre a célra készített eszköz (napkollektor, napelem) segítségével alakítjuk át a Nap sugárzási energiáját hővé vagy villamos energiává.

1

Status Report on Solar Thermal Power Plants. Pilkington Solar International GmbH: Cologne, Germany,1996

16

2.1.1 Napkollektor A termikus hasznosítás eszköze a napkollektor. A napkollektor a napsugárzást hővé alakítva melegít fel egy adott közeget. Használata során használati melegvíz, fűtés kiegészítés, medencefűtés, illetve léghűtés is biztosítható. A napkollektor berendezések működési hőmérséklete a felhasználási céltól függően különböző lehet: 20°C és 200 °C között változik. A burkolat nélküli hőelnyelők fekete felületű műanyagból vagy fémből készülnek, megjelenési formájuk lehet lemez, szőnyeg, cső vagy tömlő. Ezek az olcsóbb, egyszerűbb berendezések legfeljebb 40 °C-ig alkalmasak a napenergia hasznosítására, és csak a nyári időszakban működőképesek. Igen jól használhatók például uszodavíz melegítésére, vagy hőszivattyúk energiagyűjtőjeként. A 40 °C hőmérséklet fölötti működést a hőelnyelő hőszigetelésével, jó minőségű fényelnyelő bevonatával és fényáteresztő takarással kell biztosítani, ezeket a berendezéseket nevezzük üvegezett síkkollektoroknak, melyek a napenergia-hasznosítás legáltalánosabban használt szerkezetei. 2.1.1.1 Napkollektor részei A napkollektoros- rendszer részei: elnyelő-szerkezet (maga a kollektor), tárolóberendezés (hálózat, hőhordozó közeg), és a működtető elektronikai berendezés. Egy átlagos napkollektor részeit a 7. ábra szemlélteti. (Forrás: www.naphalo.hu)

7. ábra: Napkollektor részei: 1. Üvegfedés, 2. Abszorber, 3. Csővezeték, 4.Hőszigetelés, 5. Kollektorház

17

Az üvegfedés A kollektor hatásosságát befolyásolja a fedőüveg tulajdonsága. Legelterjedtebb az alacsony vastartalmú, edzett üveg (4 mm vastag), mely jó fényáteresztő képességű, hosszú élettartamú, ellenáll jégverésnek, hóterhelésnek. Olcsóbb kivitelezésű kollektoroknál polikarbonát lappal fedik le a szerkezetet, mely így könnyebb, olcsóbb, jól szabható, de ezzel szemben rövid élettartamú. Az abszorber Az abszorber felület a napsugarakat elnyeli és hőjét átadja csőrendszerének. „Ezt a felületet a kisebb visszasugárzás érdekében szelektív bevonattal (8. ábra) látják el, melyek a rövid hullámhosszú napsugárzást elnyelik, míg a saját hosszú hullámhosszú sugárzásukat nem engedik át, azt visszaverik. Így a szelektív napkollektoroknak minimális a sugárzási veszteségük (kb. 5%, míg a nem-szelektív abszorberű kollektorok kb.45 %-os veszteségűek). Szelektív bevonatként általában feketekróm-, nikkel vagy titánium-oxid rétegeket alkalmaznak. A szelektív bevonat általában 1-2 mm vastagságú, fekete porózus réteg, tölcsérszerű járatokkal.”(www.naplopo.hu)

8. ábra: Nikkelpigmentes szelektív bevonat (Forrás: www.naplopo.hu) Az abszorber egyik fontos egysége a csőrendszer, melyben a sugárzás felmelegíti az adott közeget. A csőrendszereket általában vörösrézből készítik, mivel a keringésmentes időszakban a hőmérséklet 180- 200°C is lehet a rendszerben, és a vörösréz ellenáll a magas hőmérsékletnek. Csőkígyóban vagy oszloposan helyezik el a szerkezetben (9. ábra).

9. ábra: Csőkígyós és oszlopos csőrendszer 18

Hőszigetelés, és kollektorház Hőszigetelőnek ásvány- vagy üveggyapot lemezt használnak, maga a kollektorház alumíniumból készül. 2.1.1.2 Tároló berendezés A tároló berendezés (ek) a napsütésmentes időszakra kellenek, melyekben a nyert hőenergiát raktározni tudjuk. Létezik kémiai töltetű tároló (anyagok fagyás- ill. olvadáshőjével működik), illetve szilárd töltetű tároló is mely az amerikai földrészen elterjedt megoldás, mert ott gyakran alkalmaznak levegős hőhordozós hasznosítókat (főleg terményszárításhoz használják) Hazánkban a legelterjedtebb a folyadéktöltetű tároló, mert a folyadék fajhője nagy, a hő tárolása és hasznosítása egyszerű, továbbá a felhasználók többnyire melegvizet igényelnek, és az abszorberek nagy része is folyadéktöltetű. A

folyadékos-tárolók

belső

hőcserélő

csőkígyóval

készülnek,

melyben

a

kollektorokban felmelegedett hőátadó folyadék áramlik. Ennek a hőcserélőnek megfelelően nagy felülettel kell rendelkeznie. A hőátadó folyadék lehet víz, vagy ezzel egyenértékű fagyálló folyadék. A vizes rendszerek csak fagymentes időszakban használhatók, így kevésbé gyakoriak. Fagyállóként környezetkímélő zöld színű, átlátszó propilénglikolt használnak. A rendszer része egy úgynevezett tágulási tartály, mely a hőmérsékletkülönbségekből adódó nyomáskülönbségek kiegyenlítésére szolgál. 2.1.1.3 Elektronika, vezérlőberendezés A napkollektoros rendszer egységei a vezérlő és a biztonsági berendezések. A napkollektoron és a tárolóban beépített hőérzékelők vannak. A szolár szabályzó (az elektronikai egység) felelős a megfelelő működésért, a szivattyúk, és a keringtetés beindításáért. A szabályzó adott hőmérsékletre programozható, mely hőmérséklet elérésekor beindítja a hőhordozó folyadék keringtetését.

19

Egy teljes napkollektoros rendszer összeállítását és családi házba beszerelt képét az alábbi (10. ábra) szemlélteti:

10. ábra : Napkollektoros rendszer (Forrás: Naplopó Kft.) 1- Napkollektor, 2- digitális szabályozó, 3- szerelvények, 4- tágulási tartály, 5csővezetékrendszer, 6- tároló, 7- szivattyú 2.1.2 Napkollektorok típusai Az elnyelő-berendezéseket tekintve öt nagy csoportot különböztetünk meg. Az egyik csoport a fedetlen, hőszigetelés nélküli napkollektorok csoportja. Folyadékos (víz) hőhordozóval működik, kis fajlagos tömege és könnyű szerelhetősége miatt bárhol elhelyezhető, és előnyösen alkalmazható házilagos kivitelezés esetén. A legkorszerűbb az ún. EPDM gumiból készült csőjáratos szőnyeg (abszorber), amely földre, tetőre szerelhető, vegyszerek iránt érzéketlen (tehát pl. a medence kémiailag kezelt vize is átereszthető rajta), fagy nem károsítja, ezért télen sem kell leüríteni. Hasonló napkollektorként viselkedik a napra kitett vízzel töltött fekete hordó, vagy a vízzel teli locsoló-tömlő is, amelyek a napsugárzás hatására felmelegszenek. Hátrányuk azonban, hogy nagy a hőveszteségük és a napsütés elmúltával viszonylag gyorsan lehűlnek. A szelektív napkollektorok a már említett szelektív elnyelő felülettel rendelkeznek, ezért magas optikai hatásfokúak2. Egyszeres üvegezéssel kerülnek kereskedelmi forgalomba. A vákuumcsöves síkkollektor (melléklet 2.kép) kialakítása abban különbözik a normál síkkollektorétól, hogy az üvegfedése sűrűn alátámasztott, és a kollektorházból 2

optikai hatásfok: a kollektor szabad felületi hőmérséklete megegyezik a környezeti levegő hőmérsékletével

20

vákuumszivattyú időszakonként kiszívja a levegőt. A vákuumcsöves kollektor kör keresztmetszetű, tökéletesen zárt, üvegből készült vákuumcsövekbe helyezett abszorber (11. ábra), amelynek zárt csőjáratába elpárolgó közeget töltenek. A felmelegedő és így elpárolgó közeg a vákuumcső felső részén kialakított hőcserélőben kondenzál és felmelegíti a kollektor felső csövében keringetett hőátadó folyadékot.

11. ábra: Vákuumcső Léteznek ún. vákuumos síkkollektorok - magas optikai hatásfok és alacsony hőveszteség jellemzi őket - melyek tulajdonképpen a vákuumcsöves és a normál síkkollektorok tulajdonságait egyesítik. Érdekességük, hogy a vákuumot a kollektorház felszerelése után hozzák létre. A legrosszabb tulajdonságokkal a nem szelektív napkollektorok rendelkeznek. Ezek a többnyire házilag készített kollektorok üveg vagy polikarbonát fedésűek, abszorber felületükön nincs szelektív réteg, emiatt nagy a hőveszteségük.

A napkollektorokat a hőhordozó közeg alapján két csoportba oszthatjuk: levegős és folyadékos kollektorokra. A levegős napkollektorok általában mezőgazdasági célokat szolgálnak (pl. a terményszárítók, aszalóberendezések). A legtöbb forgalomba kerülő napkollektor folyadékos. Ezek lehetnek egykörös (a használati víz kering a rendszerben), illetve kétkörös rendszerűek, melyekben külön fagyálló folyadék kering a kollektorban, és ez adja át hőjét a használati melegvíz tároló hőcserélőjén keresztül. Munkaközeg szállítása szempontjából beszélhetünk gravitációs, vagy más néven termoszifonos napkollektorról (2. kép), ami szivattyú nélkül működik, és szivattyús kollektorrendszerekről.

21

A termoszifonos kollektor felett egy dupla falú tartály van, a belső tartályban van a melegítendő használati melegvíz, míg a külső tartályban a kollektor által felmelegített hőközvetítő közeg kering.

2. kép: Termoszifonos napkollektor (Forrás: www.nyf.hu) Működési elve a felmelegedő folyadék sűrűségváltozásán alapszik. A napkollektor által felmelegített folyadék kisebb sűrűségű lesz, így az felfelé fog áramlani a tartály irányába. A tartályt elérve hőjét átadja a tartályban található használati melegvíznek, ezáltal lehűl, sűrűsége nagyobb lesz, és lesüllyed, vissza a kollektor aljába, ahol majd újra felmelegszik. 12. ábra

12. ábra: Termoszifonos napkollektor működési elve (Forrás: www.volker-quashning.de alapján saját szerkesztés)

22

További napkollektor típus a parabolavályú alakú napkollektor (13. ábra). A kollektor anyaga visszaveri a napsugarakat, és egy tengely mentén elhelyezett üvegcsőre fókuszálja azokat, amiben

a

Hasonlóképpen

hőszállító

folyadék működik

kering. a

naptűzhely/napkemence (melléklet 3.kép) és a parabolatükrös napkollektor is.

13. ábra: Parabolavályú alakú napkollektor működési elve (Forrás:www.humboldt.edu, www.xsany.com)

2.1.3 Napkollektorok beszerelése A beszerelés iránya és szöge befolyásolja a napkollektor teljesítményét. A megfelelő irány és szög megválasztásával egész évben maximális sugárzás érheti a kollektort. Az északi földgömbön élőknek déli irányba, a déli félgömbön élőknek északi irányba kell elhelyezniük kollektorukat. A napkollektor maximális teljesítményt akkor ér el, ha a napsugarak merőlegesen érkeznek felületére. A szög kiválasztásánál figyelembe kell venni a ház földrajzi koordinátáit, azon belül is a földrajzi szélességet. A felszerelés szöge a földrajzi szélességtől +/- 10°-kal eltérhet. Magyarországon a megfelelő dőlésszög tehát kb. 45°, déli irányban. 2.1.4 Napkollektorok hatásfoka A napkollektor hatásfokát a hasznosított hőenergia és a kollektorfelületre érkező napsugárzás hányadosa adja meg. A napkollektor által hasznosított hőenergia az a hőenergia melyet a közvetítő közeggel elvezetünk. Ha a beérkező napsugárzást 100 %-nak tekintjük, akkor ennek kb. 16 %-a visszaverődési-, 2 %-a üveg elnyelési-, 13 %-a konvektív-, 6 %-a

23

sugárzási-, 3 %-a hőszigetelés veszteségeként veszik el. Így a teljes napsugárzás kb. 60 %-a hasznosul. (Ezek az adatok átlagértékek, kollektor-típus függőek) (www.naplopo.hu) Az értékek nagyban függnek a környezeti levegő és a kollektor hőmérsékletétől. A hatásfokot a következő képlettel számítják ki (2.1.3.- 1):

( 2.1.3 – 1) ahol: η = hatásfok, η0 = kollektor optikai hatásfoka, a1 = elsőfokú hőveszteségi együttható, a2 = másodfokú hőveszteségi együttható, ∆T = Tkollektor – Tlevegő, G = kollektor felületére érkező globál sugárzás.

A hatásfokgörbét kétféleképp is megadhatják: az x = ∆T / G változó függvényében, vagy a kollektor hőmérséklet és a levegő hőmérsékletkülönbség függvényében (melléklet 1.diagram). Mivel a napkollektorok hatásfoka változó (a hőmérsékletek függvényében), ezért a hatásfokgörbe egy jellegzetes üzemmódra vonatkozó adatát szokták megadni, mint jellegzetes hatásfokot. Ez az üzemmód a 800 W/m2 sugárzásnál, és 40°C–os levegő és kollektorhőmérséklet-különbségnél van (2.diagram). Ekkor az x változó értéke:0,05.

2. diagram: Különböző típusú napkollektorok hatásfoka (Forrás: www.naplopo.hu) A napkollektorok hatásfoka akkor maximális, ha az X érték nulla, vagyis a kollektorok hőmérséklete megegyezik a környezeti levegő hőmérsékletével. Ezt a pontot nevezik optikai hatásfoknak, ilyenkor ugyanis csak optikai jellegű veszteségek vannak, hőveszteség nincs.

24

Az optikai jellegű veszteségek az üvegfedés fényáteresztő képességétől, és az elnyelő lemez elnyelő-képességétől függ. A jó minőségű kollektorok jellemző (teljes) hatásfoka kb. 60 %. 2.1.5 Napelem A napelemek, vagy más néven fotoelektromos elemek, a fotovillamos jelenséget hasznosítják. A Nap elektromágneses sugárzása a napelem alapanyagát képező félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, a fény fotonjai ugyanis kilökik a félvezető elektronjait a kötésekből, így elektron-lyuk párok keletkeznek. Ezt az elektrontöbbletet félvezetőkkel tudjuk elvezetni. 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. A napelem fény hatására működik, így közvetlen vagy közvetett (az égboltról érkező) napsugárzás, illetve egyéb fényforrás hatására is működésbe lép. A félvezetők tipikus alapanyaga a szilícium. A szilícium atomok kovalens kötéssel kapcsolódnak, két-két elektronjukat megosztva egymással. Ha a Si-atomokat foszforral "szennyezzük", egy elektron feleslegben marad, hiszen a foszfornak eggyel több van a kötéshez szükségesnél, így ez az egy elektron nem vesz részt a kötésben, "szabadon" marad, könnyen elmozdulhat. Ez a réteg a negatív (n) réteg. Ha veszünk egy másik, tisztán szilícium atomokból álló kötést és bórt adagolunk hozzá, egyel kevesebb elektron marad, mint amennyit a kötés megkívánna, tehát egy ún. "lyuk" keletkezik. Így jön létre az elektronhiányos, azaz pozitív (p) réteg. Ebből a két rétegből áll az általában használatos szolár cella, más néven fotodióda. (14. ábra)

14. ábra: Szolár cella felépítése (Forrás: Bérces Balázs)

25

Egy n és egy p réteg található egymáson, a rétegek külső felületén pedig elektromos (fémes) érintkezők. Az n oldali részen lévő elektródák igen vékonyak, hogy a beérkező napsugárzást minél kevésbé árnyékolják. A napsugárzással beérkező fotonok valamennyi energiával rendelkeznek. Amennyiben az energia kellőképpen nagy, az n rétegben egy elektron szabaddá válik, kilöki a helyéről, elektronfelesleg keletkezik. Ha az n réteg és a p réteg érintkezőit egy ellenálláson (fogyasztó) kapcsoljuk át, az elektronok elkezdenek áramlani az elektronfeleslegesből az elektronhiányos részbe. Ez maga az elektromos áram. Ez a folyamat addig folytatódik, amíg kellő energiával rendelkező fotonok érik el napelemünket. (15. ábra)

15. ábra: Napelem-cella működési elve

(Forrás: Australian CRC for Renewable Energy Ltd.)

Nem csak amorf szilícium alapú cellákat gyártanak, léteznek kadmium- tellurid, kadmium- szulfid, gallium –arzenid, indium- diréz- szelenid (CIS) cellák is. A napelemeknek is, csak úgy, mint a napkollektoroknak több változata ismeretes: amorf szilícium alapú, monokristályos és polikristályos napelemek, üveg típusú napelemek, melyek fényáteresztőek így ablakba, ajtóba, vagy nagy épületek üvegfalaiba beépítve is alkalmazhatók. (melléklet 4., 5., 6., 7. kép) 2.1.5.1 Napelemek beszerelése, elhelyezése A napelemes rendszer egységei a következők: napelem- modul (mérete 40 x 50 cm-től 1,2 x 1,5 m-ig terjedhet), szerelőkeret, inverter (hálózati betápláló készülék), akkumulátor, vezetékköteg, egyéb rögzítőkampók és elemek. 26

Sziget –üzemű („stand alone”) rendszer A sziget üzemű rendszerben felállított napelem nincs központi villamoshálózatra kapcsolva, az akkumulátor tárolja a megtermelt energiát. Ideális megoldás ez kis áramigényű hétvégi házakban, ahol a televíziót, világítást biztosíthatjuk a napelemmel. Több modul beépítésével több eszközt működtethetünk vele, akár az egész ház áramellátást is biztosíthatjuk. Hálózatra kapcsolódó rendszerek A villamos hálózatra kapcsolódó rendszerek nagyobb teljesítmény igényű családi házak és nyaralók áramellátására szolgáló rendszerek, tetőre vagy egyéb tartószerkezetre szerelve. A megtermelt áramot mérőórák mérik, a fel nem használt áramot a rendszer a hálózatba táplálja, melyet az áramszolgáltató megvesz. (16. ábra)

16. ábra: Hálózatra kapcsolt napelemes rendszer (Forrás: www.bps.hu) 2.1.5.2 Napelemek hatásfoka A napelemek hatásfokát a beérkező sugárzás és a megtermelt áram arányával fejezik ki. Laboratóriumban már 25 %-os hatásfokú napelemet is előállítottak, de a kereskedelemben egyelőre 5-15 % hatásfokú napelemek kaphatók. 2.2 Passzív napenergia hasznosítás 2.2.1 Passzív fűtés Az épületek hőháztartásának optimalizálását külön eszközök nélkül, a napenergia felhasználásával, pusztán építészeti eszközökkel is megvalósíthatjuk. Ezt passzív napenergia-hasznosításnak nevezzük. A napsugárzás passzív hasznosítása az épületek megfelelő szigetelőanyagain, tájolásán, szerkezetén keresztül valósítható meg. A passzív napenergia- hasznosítás elsődleges alkalmazási módja a fűtés segítése az energiahiányos

27

időszakokban. Mivel a mérsékelt övben télen kevés napenergia jut a felszínre, így passzív hasznosítás tekintetében az őszi és a tavaszi időszaknak van nagy jelentősége. Nyári időszakban, a megfelelően tervezett épület passzív hűtési funkcióval is rendelkezik. Az az épület, mely passzívan hasznosítja a napenergiát, egész évben három alapvető elvnek kell hogy megfeleljen: alkalmas arra, hogy igény szerint befogadja és visszaadja a hőenergiát, hőtechnikailag független a klímaviszonyoktól és aktívan bekapcsolható az épület energiaháztartásába. Az így felépítendő épületek gondos tervezést igényelnek, melyek fűtési és hűtési hőigénye matematikailag kiszámítható. A rendelkezésünkre álló energiaformák közül (termikus, elektromos, mechanikus, kémiai, sugárzási és atomenergia) passzív épületeknél a hő- és a sugárzó energiát használjuk fel komfortszükségleteink kielégítésére. Cél a rendelkezésre álló hő és az emberi szükségletek közti egyensúly megteremtése. Komfortérzetünk megteremtéséhez az igényeknek megfelelő hőmérsékletű fűtött teret kell biztosítanunk. Ehhez a levegőt kell felfűtenünk, vagy adott esetben lehűtenünk, ám minden esetben számolni kell a felmelegedő/ lehűlő levegő fizikai tulajdonságaival. A felmelegedő levegő felszáll, kitágul, míg az alacsonyabb hőmérsékletű légtömeg összehúzódik, lesüllyed, így hőmérsékleti rétegződés figyelhető meg egy adott légtérben. A rétegződés vizsgálata fontos szempont a passzív tervezésnél az egyes terek és a hőtároló funkciók kialakítása szempontjából, mivel a különböző emberi tevékenységek más - más hőmérsékletet igényelnek: pl. egy tornázó személy alacsonyabb hőmérsékletet igényel, mint egy olvasó személy. 2.2.1.1 Hőveszteség Minden épület rendelkezik egy jellemző felület-térfogat aránnyal. Ha kisebb a külső felület területe a térfogathoz viszonyítva, kis arányszámot kapunk, ez azt jelenti, hogy kisebb a lehűlő felület a közbezárt fűtött térhez képest. Mivel kis hőveszteségre törekszünk, a külső felületek csökkentésével érhetjük ezt el leginkább. Egy tagolt épület nagyobb hőveszteséget produkál a térfogathoz képest, mint egy egyszerűbb profilú épület, ahol kisebb a külső felületek összterülete. Az épület északi oldalát, ahol a Nap keveset süt, valamint a tetőformát az uralkodó szélirányra majdnem merőlegesen kell tervezni, hogy minimálisra csökkentsük az épület hőveszteségét. Csökkenthető az épület hővesztesége földbesüllyesztéssel (így szintén

28

csökken a külső felület, és kisebb lesz az ellenállása), és az északi oldalra telepített védőnövénysánccal is. A

hőszigetelő

anyagok

szigetelő

képessége

egyenes

arányban

áll

anyagvastagságukkal (minél vastagabb a hőszigetelő anyag rétegvastagsága, annál jobban szigetel), míg hővezető képességükkel fordítottan arányos (minél vastagabb a hőszigetelőréteg, annál kevésbé vezeti a hőt). A nyílászáróknál a hősugarak útjába mozgatható, szabályozható hőszigetelőket építenek, az erős hőveszteség megakadályozására, illetve a túlzott hőnyereség elkerülése érdekében. A változtatható szigetelés lehet kézi működtetésű vagy automatizált rendszer (pl. redőny, tolófal, csúsztatható tetőpanel). Minden épület legkényesebb részei a nyílászáró ajtók, ablakok, ahol az épület a legtöbb hőt veszti. Ablakoknál a már említett redőnyök, rolók alkalmazása jelenthet megoldást, míg az ajtóknál a kettős ajtórendszer, a légzsilip (úgynevezett szélfogó tér) csökkentheti a veszteséget. Nemcsak a meleg benntartását segíthetik a szélfogók, hanem a hűvös benntartását is a nyári időszakban. A hőszigetelés egyik módja az átlátszó szigetelők alkalmazása. Az átlátszó üvegréteg a beeső, rövid hullámhosszú sugárzás 80 %-át átengedi, míg a visszaverődő hosszúhullámú sugárzás mintegy 5-10 %-át engedi vissza, nagyobb részét visszatartja, mivel az üveg hőátbocsátással szembeni ellenállása alacsony. Több réteg alkalmazásával növelhető az ellenállás, tehát több hőt tud visszatartani a szigetelés, nem párásodik a felület. A hőátbocsátási tényező (k= 1/ rétegvastagság) a nappali és az éjszakai hőátbocsátási tényező számtani közepe. A nappali hőátbocsátást nyitott árnyékolójú szerkezet esetén tudjuk kiszámítani, míg az éjszakai hőátbocsátást csukott árnyékolók esetén. Minél több réteggel szigeteljük le nyílászáróinkat annál kisebb lesz a hőátbocsátási tényező, annál kevesebb hőt engednek át. (1. táblázat)

Kétszeres üvegezés k/W/m2 2

Kettős üvegezés k/W/m

2

Háromszoros üvegezés k/W/m

ablak

ablak + ablak + függöny redőny

ablak + függöny + redőny

ablak + hőszigetelt zsalu

3,0

2,2

1,9

1,5

0,5

2,8

2,1

1,82

1,45

0,49

2,2

1,74

1,54

1,27

0,47

1. táblázat: Kiegészítő szerkezetek hőtechnikai hatása a hőátbocsátási tényezőre (Forrás: www.foek.hu)

29

2.2.1.2 Hőnyereség Az épületek hőnyereségének nagy része az üvegházhatásból származik. A belső térbe jutó rövid hullámhosszú napsugarak a belső tér felületein elnyelődnek, illetve visszaverődnek hosszú hullámhosszú sugarakként, amik nem jutnak át az üvegfelületen, így a belső teret melegítik, a napsugár „csapdába” kerül. A hőnyereség mennyisége függ a sugárzási energia mennyiségétől, az épület tájolásától, szerkezetétől, a határoló felületek vastagságától. (17. ábra)

17. ábra: Üvegházhatás (Forrás: www.szolarhaz.hu)

A legegyszerűbb üvegházak a fóliasátrak, és a télikertek. Maga az üvegház, más néven a naptér olyan tér, melynek van külső térhatárolása, kapcsolódik az anyaépülethez (lehet az épülethez csatlakozó vagy beharapott), nincs mesterséges fűtése, és legalább egy fűtött térrel érintkezik. (18. ábra)

18. ábra: Napterek elhelyezési lehetőségei: A- átriumos naptér B- visszahúzott naptér C- sarok kialakítású naptér D- köztes kialakítású naptér E- teljesen kiugró naptér (Forrás: www.foek.hu) A fűtött térrel való érintkezési felület vastagsága befolyásolja az üvegház hőmérsékletét, fűtő-hűtő hatását. Legmelegebb üvegházat kettős külső és egyszeres belső üvegezéssel kaphatunk.(19. ábra) Nyári időszakban a túlmelegedést külső árnyékolókkal 30

érdemes meggátolni, mert így még kevesebb hő jut be a térbe, hűvösebb hőmérsékletet tudunk biztosítani az üvegházban.

19. ábra: Kétszeres külső, egyszeres belső üvegezésű naptér (Forrás: www.foek.hu) Fontos a légrétegek hatása is. Például egy textilfüggöny esetében számolhatunk magának a textíliának a szigetelőképességével, a függöny és az üvegezés közötti légréteggel, valamint - elegendő redőzöttség esetén - az egymást átlapoló textíliafelületek közötti légrétegekkel. A függönyök szigetelő hatása függ a textíliától, fokozható az élek megvezetésével és rögzítésével (vagyis a függöny és az ablak közötti légréteg bezárásával). (lásd 1.táblázat) A naptér hőelnyelő, hőtároló része a padló. Hőelnyelés szempontjából a sötét padló a kedvezőbb, mivel jobban elnyeli a sugarakat, míg egy világos színű padló kevésbé, viszont a világos színű padló a természetes világítás szempontjából előnyösebb, a mögöttes helység több fényt kap. A naptér méretének megválasztása a mögöttes terek megvilágítását, hőmérsékletét befolyásolja. A mély, nagy vízszintes kiterjedésű üvegházak rosszabb energetikai mérlegűek, mintegy kisebb vízszintes, de nagy függőleges méretű üvegház. Nagy belmagasságú üvegházak előnye, hogy több fény jut a mögöttes helységekbe, nagyobb sugárzás melegíti fel a levegőt, a ház védett felülete nagyobb. Hátránya, hogy a nagy belmagasság miatt hőmérsékleti rétegződés indul meg a légtérben, így a magasabb hőmérsékletű levegőjű réteg levegőjét a tartózkodási zónába el kell juttatni. Ez kétféleképpen oldható meg: természetes légmozgatással (a naptérbe két szintről nyílnak a helységek), vagy ventillátorral. (20. ábra)

31

20. ábra: Nagy belmagasságú naptér légmozgatásának lehetőségei (Forrás:www.foek.hu) „A friss levegőt az épületben kell felfűteni. A naptér és a külvilág között légcsere nincs. A naptér és a mögötte lévő szoba közötti légcsere a hőmérsékletkülönbségtől függően alakul, egyaránt eredményezhet a szobából a naptérbe vagy a naptérből a szobába irányuló energiaáramot aszerint, hogy melyik a melegebb oldal.”(www.foek.hu) Szellőztetés szempontjából tehát a légáramlás iránya kérdéses. Ha a levegő az épület felől a naptér felé áramlik gazdaságtalanabb a naptér kihasználtsága, mivel a levegőt az épületben kell előre felmelegíteni (pl. központi fűtéssel), és a levegő a napteret fogja felfűteni. Ha a levegő a naptér felől az épület felé áramlik az adott szobát kevésbé kell központi fűtéssel fűteni, mert a naptérben felmelegedett levegő fűti majd azt. Problémát jelenthet az üvegházban elhelyezett növényzet, mivel ezek sok vizet párologtatnak, a penészképződéshez vizet biztosítva ezzel a mögöttes szoba falain. 2.2.2 Passzív hűtés Az épületek hőszigetelésének javulása, a nagy hőtároló képességű anyagok, szerkezetek alkalmazása, belső hőterhelő berendezések (irodagépek, háztartási berendezések) számának növekedése megnehezíti az épület, az életterek hőmérsékletének mérséklését, csökkentését a nyári időszakban. Leggyakrabban gépi hűtéssel próbáljuk csökkenteni, komfortossá tenni a szobák hőmérsékletét, de ehhez sok energiát használunk fel. A hűtés megoldható passzív módon is, külső gépek segítsége nélkül.

32

Az adott épületrész energiamérlegében3 passzív hűtés esetén is számolnunk kell hőveszteséggel, ami a nyári időszakban jelentéktelenek mondható. A légcsere-szám azonban nagyban befolyásolja a hőmérsékletet, mivel ennek növelésével csökkenthető leginkább a helység hőmérséklete (a felületvastagságon és a hőátbocsátási tényezőn kevésbé tudunk változtatni). Azon napszakokban, amikor a pillanatnyi külső hőmérséklet alacsonyabb a belső hőmérsékletnél, intenzív szellőztetésre kell törekednünk. Nagyobb mértékben hűtjük a helységet, ha a friss levegőt árnyékos, növényzettel borított területről (21. ábra) vagy vízfelület felől vezetjük be. A nyári hőérzeti feltételeket javíthatjuk intenzív éjszakai szellőztetéssel, mely során a falakat előhűthetjük (Dr. ZÖLD A,1995)

21. ábra

(Forrás: www.greenbuilder.com)

Passzív hűtés lehetséges módjai a következők: hőnyereség csökkentése, hőterhelés csillapítása vagy eltávolítása (természetes, gépi szellőztetés). Az épület hőnyereségét, hőterhelését árnyékvetőkkel, transzparens vagy opaque szerkezetekkel csökkenthetjük. Az árnyékvetők leggyakoribb formái az erkélylemezek, loggiák, párkányok. (melléklet 8.,9.,10. kép ) A transzparens testek teljes egészükben áteresztik a beérkező sugarakat, míg az opaque testek nagyobb vastagságukból adódóan nem engedik át a sugarakat. (22. ábra)

22. ábra: Hőterhelés csökkentő szerkezetek

3 Épület energiamérlege: transzmissziós hőveszteség + szellőzetési hőveszteség + szoláris hőnyereség + belső hőnyereség + fűtő/hűtő rendszerek teljesítménye = 0

33

Szellőztetés „Az épület és a környezet közötti légcsere két szempontból fontos. Egyrészt a szellőző levegővel szállítjuk el a helységben keletkező szennyezőanyagokat, nedvességet, másrészt a szellőző levegő felmelegítéséhez vagy lehűtéséhez szükséges energia és a távozó levegővel a környezetbe szállított energia az épület hőmérlegének fontos összetevője. A szándékolt légcserét nevezzük szellőztetésnek, melynek két fajtája van. Természetes szellőztetés esetén a levegő áramútjában nyitható ablakok, szellőzőrácsok, kürtők vannak, a levegő áramlását a sűrűségkülönbség és a szél hatása idézi elő. Gépi szellőztetéskor az áramláshoz szükséges nyomáskülönbséget ventilátor biztosítja.” (DR ZÖLD A, 1996)

3. Napenergia hasznosítás lehetőségei családi házban 3.1 Magyarország földrajzi jellemzése „Magyarország az Alpok, Kárpátok és a Dinári- hegység által keretezett Kárpátmedence középső és nyugati részén helyezkedik el. Területe 93 030 km2. Az é.sz. 45°48’é.sz.48°35’ és a k.h 16°5’- 22°58’ koordinátákkal határolt terület csaknem egyenlő távolságra van az Egyenlítőtől és az Északi- sarktól. Földrajzi fekvéséből adódik, hogy a mérsékelt éghajlati övbe tartozik, ahol az évszakok szabályosan elkülönülnek egymástól, mely a Nap delelési magasságából adódik. A Nap delelési magassága télen 19,5°- 21,5°, nyáron 64,5°67,5°. E hajlásszögekhez más- más sugárzási viszonyok és hőösszegek tartoznak, melyek az évszakok változásának alapvető okai.”(PERCZEL, 2003.) A medencejelleg fontos adottság, mely magasabb átlaghőmérsékletet és kevesebb csapadékot eredményez országunk területén, hasonló földrajzi fekvésű országokhoz képest. 3.2 A napsugárzás mérése hazánkban Hazánkban 1780-ban alapították Budán az első meteorológiai állomást, mely része lett az akkor 36 állomásból álló egységes európai megfigyelő-hálózatnak. A hazai megfigyelő hálózat kiépítésére és fenntartására 1870-ben alakult meg a Magyar Királyi Országos Meteorológiai és Földmágnességi Intézet. Ennek szervezésében 14 állomás jött létre az ország területén. Ma már országosan több mint 125 év mérési adatai állnak rendelkezésünkre. Meteorológiai állomásainkon a napsugárzás két tulajdonságát, a sugárzás erősségét

34

(intenzitását) és a napfénytartamot (sugárzás időtartamát) mérjük. A sugárzás erőssége egységnyi, ha a sugárzás irányára merőlegesen állított felület 1 négyzetméterén 1 másodperc alatt 1 joule sugárzási energia áramlik át. Egysége a W/m2. (1.térkép) A besugárzást a sugárzás erőssége és a sugárzás idejének szorzata adja J/m2 egységben. A besugárzás évi összege hazánkban 4100-4700 MJ/m2. Európai viszonylatban nagyon jó adottságokkal rendelkezünk napsugárzás szempontjából.

1. térkép: Magyarországra érkező éves globálsugárzás (kWh/m2) (Forrás: www.naplopo.hu)

A globálsugárzás térkép alapján megállapítható, hogy a legtöbb sugárzást az alföldi területek kapják az év folyamán, míg a legkevesebbet a hegyvidéki területek. Budapest és térsége viszonylag kevés energiát kap (kb.1200 kWh/m2-nyit átlagban). Napenergiahasznosítás szempontjából tehát az Alföld, Duna- Tisza köze és a Tiszántúl délkeleti része a legalkalmasabb. Az Alpokalja, és az Északi –középhegység térsége kicsit kedvezőtlenebb a napenergiát hasznosító berendezések szempontjából. A sugárzás időtartama vagy napfénytartam az a szám, amely megadja, hogy valamely időszak (óra, nap, hónap vagy év) alatt hány órán át sütött a Nap. A napsütés küszöbértéke 200 W/m2 direkt sugárzás. A napsugárzás időtartamát a Campell-Stokes-féle napfénytartam-mérővel (melléklet 11. kép) mérik. A napfénytartam 1900-2150 óra között változik. A napsütéses órák számának eloszlása hasonló képet mutat a globálsugárzás területi eloszlásával. Legmagasabb a napsütéses órák száma az Alföldön, (D- Alföld főleg), kb. 2150 óra, míg a hegységek területén csupán 1500 órán át süt a Nap egy évben. (2. térkép)

35

2. térkép: Napfénytartam Magyarországon éves, területi átlagban

3.3 Napenergia-hasznosító berendezések alkalmazása családi házakban A napenergia felhasználása drága beruházás, ezért sem olyan elterjedt még Magyarországon. Erőműi viszonylatban gazdaságosan lehetne működtetni egy ilyen rendszert, de ennek kiépítése számos akadályba ütközik: földrajzi adottságok nem megfelelőek – nincs megfelelő méretű beépítetlen sík terület, a globálsugárzás maximuma egy terültre koncentrálódik- viszont egyéni felhasználással a családi házak, és nagyobb létesítmények energiaköltségei csökkenthetők. Egy családi ház energiaigényeit nagymértékben tudja fedezni egy jól megtervezett hasznosító rendszer, legyen az akár napelemes, akár napkollektoros. A napenergia-hasznosító berendezéseket családi házakban négy célra alkalmazzák: áramtermelés, használati melegvíz készítés, fűtés (épület, uszoda, medence), épülethűtés. Gyakorta egy eszköz több funkciót is ellát egy-egy házban teljesítményétől illetve az igényektől függően. A következőkben ezek anyagi vonzatait illetve a szükséges méreteket, típusokat tekintem át. 3.3.1 Áramtermelés Áramtermelésre napelemes rendszereket szerelnek fel, miután felmérték az épület és berendezéseinek áramigényét. A napelemes rendszerek beruházási költségei teljesítményigény, valamint kiépítés függő (szigetes, vagy hálózatba visszatápláló). Egy 3-4 tagú család átlagos teljesítmény igénye kb. 3-5 kW. Ennek biztosításához több modulból álló napelem-rendszert építenek ki.

36

A sziget üzemmódú napelem-rendszer egységei: napelem (min. 2 modul), inverter (napelem felől érkező egyenáramot alakítja át váltóárammá), akkumulátor. (23. ábra) A hálózatba visszatápláló rendszerhez napelem, inverter, mérőórák, szükségesek. Az árak a teljesítményigénnyel arányosan nőnek. Egy kis teljesítményigényű (kb.100 – 300 W) nyaraló napelemes rendszere kb. 5-600 000 Ft-ba kerül (több cég árai alapján).

23. ábra: Napelemes rendszer családi házban, nyaralóban (Forrás: www.panelectron.hu) A napelemek árát a szilícium tartalma szabja meg, egy monokristályos napelem olcsóbb, mint egy polikristályos, azonos teljesítmény esetén. Átlagosan a 100 W teljesítményű napelemek több, mint 100 000 Ft-ba kerülnek. A legolcsóbbak a monokristályosak, kb. 15- 20 000 Ft. Forgalmazó cég

Napelem típusa

Teljesítmény

Ár

(W) Accusealed Kft.

GIA Hungária Kft.

Velocit Bt

U-5 monokristályos

5

15 400

DS-40 amorf Si

40

39 990

T-110

110

148 200

Polikristályos

50

57 400 Ft

75

80 300 Ft

100

109 900 Ft

BP 585 polikristályos

85

110.780

BP 5170polikristályos

170

214. 658

37

Egy komplett rendszer árlistáját az alábbi táblázat mutatja. Az árak a KLNSYS cég 2005-ös listaárai. Sziget üzemmódú rendszer Hálózatba visszatápláló rendszer

120 W

250 000 Ft

1000 W

1 690 000 Ft

800 W

1 099 000 Ft

1336 W

1 690 000 Ft

3.3.2 Használati melegvíz készítés Magyarország kiváló adottságai miatt, a melegvíz készítés legegyszerűbb módja a napkollektorok alkalmazása. A legegyszerűbb ilyen kollektorok a sötétre festett kerti zuhanytartályok. Családi házak esetén átlagos vízhasználathoz 2-3 (átl. 2 m2) napkollektor szükséges, melyek 200- 500 liter melegvíz készítését biztosíthatják.

Ez a megoldás több személy

ellátásánál kiegészítő szerepű lehet, az elektromosan fűtött tartály mellett. A

napkollektoros

rendszerek

gazdaságosabban

alkalmazhatók

nagyobb

létesítményeknél (óvodák, iskolák, kollégiumok, kórházak). A rendszer beruházási költségei alacsonyabbak, és a kisebb vízhasználat miatt a kollektorok jobb kihasználtságúak. Rendszerárakat a 2. táblázat tartalmazza. Az árak a Naplopó Kft. 2005- ös listaárai. Melegvíz

Kollekor

fogyasztók

felület (m2)

Bojlertérfogat

Bruttó anyagár

Rendszerár (kivitelezéssel együtt)

száma 2-3 személy

4 m2 (2 db)

200 liter

531 000 Ft

758 000 Ft

3-4 személy

4 m2 (2 db)

200 liter

570 000 Ft

797 000 Ft

6-10 személy

10 m2 (5 db)

500 liter

1 055 000 Ft

1 367 000 Ft

2. táblázat

3.3.3 Épületfűtés Az épületek legnagyobb költségét a fűtés jelenti, főleg a téli hónapokban. Napkollektoros rendszerrel azonban a hagyományos fűtésre rásegíthetünk. 1 m2 kollektorfelülettel kb. 4-5 m2 épület fűthető be. A március, áprilisi hónapokban illetve ősszel a 38

magas napsugárzás miatt akár a teljes fűtést tudják biztosítani a kollektorok. „Kisebb rendszereknél, főleg padló-, vagy falfűtés esetén puffertároló nélküli rendszerek valósíthatók meg. Ekkor a kollektorok a napsütés időtartama alatt közvetlenül a fűtési rendszerre dolgoznak, a hőtárolást az épület szerkezetei, a padló, vagy a falak biztosítják. A napkollektoros fűtés a hagyományos fűtési rendszerrel párhuzamosan üzemel, erre a célra a szoláris fűtési egység szolgál. Ez tartalmazza a kollektorköri hőcserélőt, valamint a fűtési köri szivattyút és termosztatikus keverőszelepet”(www.naplopo.hu) Egy ilyen rendszer átlagosan 1 millió Ft felett van, 2-4 tagú családi ház esetén kb. 1,5 millió Ft, 5-10 személy esetén kb. 2,5 millió Ft a teljes beruházási költség. 3.3.4 Medencefűtés A medencefűtés a legjobb a napkollektorok hatásfokát tekintve, mert itt viszonylag alacsony hőmérsékletű vizet kell melegítenünk. A veszteséget a párolgás jelenti, így a vízfelület nagyságához kell a kollektorokat megválasztani, a kollektorok felületének legalább akkorának kell lennie, mint a medence vízfelületének fele. Ha

beltéri

medencét

akarunk

fűteni,

kombinálható

a

medencefűtés

a

melegvízkészítéssel. Egy átlagos 10 m2 felületű medence fűtése 3 db kollektorral valósítható meg, mely 7,2 m2 kollektorfelületet jelent. Ez a rendszer átlagosan 600 000 Ft-ba kerül (több cég árai alapján). A kombinált rendszerek költsége ennél magasabb, 1- 1,5 millió Ft-ba kerülnek 2-4 személy esetén.

39

3.4 Esettanulmány Az esettanulmány saját családi házunk napkollektoros rendszeréről készült. Egy 4 tagú, kertvárosi, emeletes családi ház napkollektoros rendszer által előállított használati melegvíz előállítását vizsgáltam meg. A rendszer 2004 augusztusában lett beszerelve, a méréseket 2005 januárjának és áprilisának

egy-egy

hetében

végeztem.

Becsléseket

végeztem

a

várható

éves

energiatermelésről, és annak anyagi vonzatáról, valamint a megtérülési időről. 3.4.1 A napkollektor A napkollektor egy folyadék munkaközegű, elsősorban használati melegvíz előállítására alkalmazható, HELIOSTAR 200-as típusú kollektor. Elnyelőfelületén szelektív bevonat van, belső csövezése vörösréz csőkígyóból áll. A kollektorház kőzetgyapot hőszigetelésű , az üvegfedés pedig edzett szolárüveg (ellenáll a jégverésnek). Csak szivattyús keringtetésben alkalmazzák, soros kapcsolásban. Mivel egész évben működik, ezért megfelelő minőségű fagyálló folyadékkal töltik fel a külön, zárt hidraulikai rendszerét. A napkollektor 2 db 1,8 m2-es modulból áll. A napkollektor tájolása az épület elhelyezkedése miatt délkeleti, dőlésszöge kb. 40°. 3.4.2 Tároló berendezések A rendszerben 2 db melegvíztároló van, egy 200 és egy 75 literes fali tartály. Mindkettő Hajdu gyártmányú villanybojler, zománcozott belsejű, a hőcserélője acélból készült. A beszerelt napkollektor kisegítő elem a melegvíz előállításához. 3.4.3 Egyéb egységek A napkollektor működéséhez szükséges további egységek: szoláris szerelési egység (mely tartalmazza a keringtető szivattyút, ellenőrző és biztonsági szerelvényeket), tágulási tartályt, szabályzót, és váltószelepet. A házunkba beépített rendszer felépítését a 24. ábra szemlélteti. A napkollektorban a hőátadó folyadék napsugárzás hatására melegszik. A folyadék keringtetése 25 °C-os kollektor-hőmérsékletnél indul meg abban az esetben, ha a földszinti tárolóban levő víz minimum 3 °C- kal hidegebb. A szivattyú bekapcsol, keringteti a folyadékot, ami átadja hőjét a földszinti tároló vizének a hőcserélőn keresztül. A földszinti tartály maximális vízhőmérséklete 45 °C (ez az érték beállítható), ezután a váltószelep átkapcsol, és az emeleti 40

tartály vize fog melegedni. Az emeleti tartálynál is beállítható egy maximális hőmérséklet (jelen esetben ez 30 °C). Ha a víz elérte a 30°C-ot az emeleten, a szelep visszavált és újra a földszinti tartályba fogja a hőt táplálni a rendszer.

24. ábra: Saját napkollektoros rendszer felépítésének sémája (Forrás: saját szerkesztés) /TKO, TBU, TKR, TKV, TPU: érzékelők/

3.4.4 A beruházás költségei Berendezés, tartozék neve Szelektív síkkolektor Szerelőkeretek normál szerelőkeret 2 db állókollektorhoz összekötő készlet szerelőkeretek egymás mellé sorolásához merevítőelem tetőkampó szélbiztosíték 20 db-os rozsdamentes csavarkészlet Szoláris szerelési egység Tágulási tartály Szabályzó Érzékelő(k) szabályzóhoz 5 db Térfogatáram mérő impulzusadó (1 liter/impulzus) Melegvíztárolók 200 literes 75 literes fali Váltószelep ÖSSZESEN

Típusa HELIOSTAR 200

Bruttó ára (Ft) 95 000 35 625 1 750

2080 mm-es Zprofil

M 6x16 SE-40 Grundfos 12 literes DC 21

ST 200 C2 IND 75 F VC-M

7 400 1 700 275 1 225 56 750 5 750 69 000 25 000 12 325 180 000 83 375 7 950 583 125

41

A beruházás összköltségéből 10 %-os kedvezményt kaptunk, így a teljes összeg bruttó 524 813 Ft volt. 2004-ben lehetőség volt állami támogatás igényelésére megújuló energiaforrás beruházásra. A támogatás maximális összege 250 000 Ft volt, sikeres pályázatunk után 157 444 Ft-ot kaptunk vissza, ami a befektetett összeg 30 %-a. 3.4.5 A mérés A szabályzó a pillanatnyi adatokat jelzi ki, adattároló funkciója nincs. Mérési adataimat 2x1 hétig jegyeztem. A kijelzett adatok mellett az időjárási körülményeket is rögzítettem. Az alábbi táblázatban foglaltam össze eredményeimet. (3-6. táblázat) Az adatokat délután 13 és 14 óra között olvastam le, amikor a kollektor teljesítménye általában a legnagyobb azon a napon. Az adatok a pillanatnyi állapotot jelentik.

Magyarázat a táblázat adataihoz: TKO: kollektor szabad felületi hőmérséklete (°C) TKV: kollektorból jövő melegág hőmérséklete (°C) TKR: kollektorba visszamenő hidegág hőmérséklete (°C) Földszinti tároló: a földszinti tartály vizének hőmérséklete (°C) Emeleti tároló: az emeleti tartály vizének hőmérséklete (°C) Teljesítmény: aktuális kollektor teljesítmény (kW) Hőmennyiség: a kollektor által termelt hőmennyiség (kWh, beüzemeléstől számítva) Átlag teljesítmény: szivattyú átlagos teljesítménye (%) Üzemidő: közepes szivattyú-üzemidő (%, beüzemeléstől számítva) Térfogatáram: térfogatáram mérő impulzusadó adatai (liter/óra) 3. táblázat: 2005. január 2. hetének adatai Dátum

2005.01.10 2005.01.11 2005.01.12 2005.01.13 2005.01.14 2005.01.15 2005.01.16

TKO (°C) 14,2 7,4 7,2 8 40 41,8 41,7

TKV (°C) 12 12,8 10,8 11 30 33 34

TKR (°C) 3 3,2 1 1 20 23 24

Földszinti Emeleti Pill. HőNapi Átl Üzem- Térfogattároló tároló Telj. menny termelt telj idő áram (°C) (°C) (kW) (kWh) hő (%) (l/h) (kWh) 17 13 0 713 0 0 280 0 19 15 0 713 0 0 280 0 12 15 0 713 0 0 280 0 17 15 0 713 0 0 280 0 26 25 0,5 718 5 82 289 125 27 28 0,7 722 4 96 298 133 28 23,2 0,5 726 4 80 306 123

42

4. táblázat: Időjárási jellemzők: Dátum Napsütés mértéke 2005.01.10 + 2005.01.11 2005.01.12 2005.01.13 + 2005.01.14 ++ 2005.01.15 ++ 2005.01.16 ++ Jelmagyarázat: + + ragyogó napsütés + enyhe napsütés - nincs napsütés

Felhőzöttség Csapadék ++ ++ köd ++ köd ++ eső + + teljes felhőborítás + van felhő - nincs felhő

A januári hét időjárása elég rossz volt, sokszor volt erősen felhős az ég, és nagy köd volt 2 napon keresztül. A hét második fele már napos volt, igazi tavaszi időjárás volt jellemző. Felhő és csapadék egyáltalán nem volt. A kollektor üzemidején is megfigyelhető, hogy amikor rossz idő volt (a hét első 4 napja) nem üzemelt a kollektor, a napsugárzás ereje nem melegítette fel eléggé a hőátadó folyadékot ahhoz, hogy huzamosabb ideig működjön a rendszer. A hét utolsó napjaiban viszont összesen 17 órát működött a kollektor (9+8 óra), és 13 kWhnyi energiát termelt, átlagosan 37 %-os teljesítménnyel. Ez pénzben kifejezve 416 Ft-ot jelent (1 kWh = 32 Ft). Tehát január 2. hetében a kollektor 416 Ft-ot spórolt meg nekünk. Bár ez így kis összeg, egy hónapra nézve, illetve ha ezt egész évre néznénk már kb. 30 000 Ft lenne az összeg, de természetesen ez valótlan, hiszen a napsugárzás erőssége egyenlőtlen egész évben. 5. táblázat: 2005. április 3. hetének adatai Dátum

2005.04.11 2005.04.12 2005.04.13 2005.04.14 2005.04.15 2005.04.16 2005.04.17

TKO (°C) 27,6 26,3 49 48 46 44 42,6

TKV (°C) 25 27 45 36,2 34,1 32,4 28,2

TKR (°C) 15 17 36 25 23 21 17

Föld- Emeleti Pill. Hőszinti tároló telj. menny tároló (°C) (kW) (kWh) (°C) 18 16 0,3 1051 45 16 0,1 1053 39,8 39,8 0,9 1058 45,1 20,1 0,5 1063 44,2 28,1 0,4 1070 40,2 27 0,3 1076 38,4 29,3 0,5 1083

napi termelt hő (kWh) 2 5 5 7 6 7

Átl telj (%) 75 16 100 99 98 95 15

Üzem- Térfogatidő áram (l/h) 766 773 779 786 791 798 808

1281 1160 1351 1281 1280 1275 1125

43

6. táblázat: Időjárási jellemzők: Dátum

Napsütés Felhőzöttség Csapadék mértéke 2005.04.11 ++ 2005.04.12 ++ 2005.04.13 ++ 2005.04.14 ++ 2005.04.15 ++ 2005.04.16 ++ 2005.04.17 ++ Jelmagyarázat: + + ragyogó napsütés + + teljes felhőborítás + enyhe napsütés + van felhő - nincs napsütés - nincs felhő Április harmadik hetében az időjárás nagyon kedvező volt, sok napsütéssel, kevés felhővel, csapadék egyáltalán nem volt azon a héten. A napkollektor az adott leolvasási időben csak egy napon nem üzemelt, április 13-án a szivattyú 100%-os teljesítménnyel üzemelt leolvasáskor! Azon a héten a kollektor összesen 42 órát üzemelt és 32 kWh energiát termelt, ami 1024 Ft megtakarítást jelent. (Ez az energia kb. 64%-a az ideális, teljes napsütéses héten termelhető energiának.) Ha egész évben ilyen teljesítménnyel működne akkor kb. 53 000 Fttal több maradna a családi kasszában. Ez jelentős pénztöbblet a januárihoz képest. 3.4.6 Éves becslés, megtérülési idő Az átlagos energiaigény nyári és téli időszakban eltérő. Nyári hónapokban 1 fő melegvíz ellátásának energiaigénye átlagosan 2,5 kWh naponta. Egy 4 fős család esetén ez 10 kWh/nap. Az öt legmelegebb nyári hónapot számba véve (áprilistól szeptemberig) kerekítve, 150 nap telik el. Tehát az 5 nyári hónap alatt egy 4 fős család összes napi energiaigénye 1500 kW, ami 32 Ft-os egységárral számolva 48 000 Ft-ot jelent. Az egy év alatt megtermelt melegvíz elektromos díja kb. 116 800 Ft a családnak. 1 fő

2,5 kWh/nap

4 fő

10 kWh

Æ

150 napra: 1500 kWh

1 kWh = 32 Ft Æ1500 kWh = 32 Ft x 1500 kWh = 48 000 Ft.

44

A napkollektor nyári hónapok alatti átlagosan hasznosítható napsugárzás 2-2,8 kWh/m2 naponta (3.diagram). Ez átlagosan 2,4 kWh/ m2. Saját kollektorunk felülete 3,7 m2, így naponta kb. 8,9 kWh-t termel a kollektor áprilistól szeptember végéig. Ez kb. 180 napot jelent, ami összesen tehát 1598 kWh, ami 51 136 Ft-ba kerül. 4 hónap folyamán a hasznosítható sugárzás mindössze kb. 0,5 kW, ami a mi esetünkben 1,85 kWh naponta. A 4 hónap (november, december, január és február), kb. 120 nap, az ezalatt megtermelt energia 222 kWh, azaz 7100 Ft. Márciusban és októberben valamivel több energia hasznosítható mint az előbb említett néy hónapban, de kevesebb mint a nyári időszakban. E két hónapban kb. 1,5 kWh/m2/nap a hasznosítható sugárzás, ami 5,55 kWh-t jelent a mi 3,7 m2-es kollektorunknál. Ez a 60 nap alatt 10 656 Ft-ba kerül.

3.diagram: Napkollektorral átlagos körülmények között hasznosítható napsugárzás mennyisége (Forrás: www.naplopo.hu) Összességében tehát: Időszak

Kollektor által megtermelt energia ára Ft-ban

Áprilistól szeptemberig

51 136

Novembertől januárig

7 100

Március és október

10 656

ÖSSZESEN

68 892

A kollektor egy év alatt kb. 68 892 Ft-nyi megtakarítást termel házunkban. A beruházás költsége 583 125 Ft volt. A megtérülés ideje: bekerülési összeg / éves megtakarítás = kb. 8,5 év A napkollektor energiatermelési hányada egyelőre nem kalkulálható, mivel a rendszer 2004 augusztusa óta üzemel csak. Így nem áll rendelkezésre egy teljes éves kollektorral

45

kiegészített energiatermeléses számla. Az éves megtakarítás 2005 augusztusában lesz kiszámítható. Ez a megtakarítás természetesen nem csak pénzben kifejezett előnyökhöz vezet. Azzal, hogy a Nap energiáját hasznosítottuk a melegvíz előállítására Magyarország elektromos áramfelhasználását is csökkentettük. Ezzel az ország szén-dioxid kibocsátását is csökkentettük, hiszen általában szénerőművekben termelik az elektromos áramot hazánkban. Egyszerűsített becslés alapján az áprilisi hét folyamán 6 kg szén-dioxid kibocsátást váltottunk ki el a napenergia segítségével. Ez a mennyiség az egész lakosságra és egy évre vetítve is elhanyagolható az ország szén-dioxid kibocsátásához képest (101 Mt/év).

46

4. Szakdolgozat szakmódszertani fejezet 4.1 A napenergia tanításának lehetőségei középiskolában Újságcikkekben,

híradásokban

szinte

nap,

mint

nap

foglalkoznak

a

környezetszennyezéssel, Földünkön jelen levő globális problémákkal. Ezek megoldásának kérdései számos kutatás kiindulópontjai. A globális problémák megoldásában ma már szerencsére nem csak a felsőfokú végzettségűek vehetnek részt, hanem a fiatal korosztályok is, gyerekek, diákok és tanáraik. Nekünk tanároknak fontos szerepünk van ebben a témában, hiszen a jövő nemzedékeit mi neveljük iskoláinkban, sok múlik rajtunk, hogy hogyan is látják a gyerekek a környezetüket. A környezeti nevelés napjaink pedagógiájának szerves részét kell hogy képezze. A középiskolák egyre nagyobb hangsúlyt fektetnek a diákok szemléletének formálásra, környezettel való kapcsolatuk javítására, melyek tanítói, segítői, formálói a környezeti nevelők. Maga a környezeti nevelés három tartalmat hordoz magában: neveljük a gyerekeket a környezetért, a környezetükről, a környezetükben. A környezetért való nevelés a gondoskodó, egyéni felelősség érzésének kialakulását szolgálja, fejleszti a viselkedést, az emberi felfogást, másokhoz való hozzáállást. A környezetről szóló nevelés az értékek, a problémák megismerését, azok megoldási lehetőségeit foglalja magában, míg a környezetben történő oktatás a kutatásra, saját tapasztalatszerzésre épül, mely a diákok kommunikációs és vizsgálódási készségeit fejleszti, és nem utolsó sorban önálló élményeket szerzési lehetőséget biztosít. „A környezeti nevelés célja a környezettudatos magatartás, a környezetért felelős életvitel elősegítése. Távolabbról nézve a környezeti nevelés a természet – s benne az emberi társadalom – harmóniájának megőrzését, fenntartását célozza. Célja az épített és társadalmi környezet, az embert tisztelő szokásrendszer érzelmi, értelmi, esztétikai és erkölcsi megalapozása.” (Nemzeti Környezeti Nevelési Stratégia, OM segédlet) A környezeti nevelés színtere lehet az iskola, de folyhat az iskolán kívül is. Az iskola falain belül szinte minden tantárgy része lehet környezeti témájú anyag, tanórán kívüli tevékenység keretén belül témanapot, vetélkedőket, kiállításokat szervezhetünk a diákokkal együtt. Az iskolán kívüli környezeti nevelés a lehetőségek szintén széles skáláját adja nekünk. Időtartamot tekintve szervezhetünk egy- egy órás elfoglaltságot (pl. állatkerti óra, múzeumlátogatás, üzemlátogatás, terepséta), de akár több napos nyári tábort, erdei iskolát is. A szervezéshez segítséget adhatnak nemzeti park igazgatóságok, civil szervezetek, oktatóközpontok. 47

A környezeti nevelés módszerei rendkívül sokrétűek. A készségeket, melyek által a diákok környezettudatos polgárokká válhatnak, számos módszerrel fejleszthetjük. Ezek közül néhány: saját mérés, szituációs játékok, cikkelemzés, házidolgozat-írás, internethasználat, modellkészítés, csoportmunka, önálló munka. (SCHRÓTH Á. 2004) Szakdolgozatomban az egyik legsokrétűbb témakört, megújuló energiaforrásokon belül, a napenergia-hasznosítás lehetőségeit dolgoztam fel, ennek pedagógia lehetőségeit világítom meg a következőkben. A megújuló energiaforrásokkal, a napenergiával sokszor találkozhatnak a diákok tanulmányaik során, de mivel ez a témakör nagy, sokszor nincs mód az egyes erőforrásokról teljes tanítási órát, 45 percet tartani. A napenergia kérdésköre kiegészítő anyagrész lehet szinte minden évfolyam tananyagában, a megfelelő életkori sajátosságok figyelembe vételével, illetve iskolán kívüli nevelés keretében foglalkozhatunk a témával részletesebben pl. erdei iskolai programokon. Tanórákon kiindulási pontként mindig az energia témakörével érdemes kezdeni a diákok megközelítését, amire sok lehetőségünk adódik, hiszen már 7. évfolyamtól kezdve találkoznak az energetika egyes témáival. Fontosnak tartom tisztázni a téma legelején, hogy mi a különbség napsugárzás, napenergia között, hiszen sokszor nagyvonalúan használjuk ezeket a kifejezéseket. A pontos fogalomismeret lényeges mindennapi beszélgetéseinkhez, vitáinkhoz, így a diákokat is a pontos fogalmazásra, pontos ismeretekre kell ösztönözni. A következő részben évfolyamonként megvizsgáltam melyik órán, melyik nagyobb témakörön belül tanulhatnak a diákok a megújuló energiaforrásokról, illetve a napenergiáról. Napenergia kérdéskörének előfordulása az egyes évfolyamokon: 7. évfolyamon, fizika órán az energia-megmaradás témakörén belül említhető meg a megújuló energiaforrások szerepköre, valamint kémia órán az energiahordozókról (megújuló energiaforrásokról) tanulhatnak a diákok 8. évfolyamon szintén fizika órán adódik lehetőségünk a témával foglalkozni az elektromágneses indukció, váltakozó áram témakörén belül, energiatakarékossági formák tanításakor. A 9. évfolyamosok csak érintőlegesen találkozhatnak a témával, reáltárgyaik tananyaga nem teszi lehetővé a téma részletesebb tárgyalását.

48

10.-ben kémia és Földünk és környezetünk (azaz földrajz) órán energiagazdálkodás és környezetvédelmi részek tanításakor kerül szóba a megújuló források közül a Nap és a napenergia. 11. évfolyamosok ismét fizikából az elektromos hullámok témakörénél találkozhatnak a napenergiával, a fény kettős természete kapcsán, illetve biológiából a bőr témakörénél (UV sugárzás hatásai). (SCHRÓTH Á. 2004)

A következőkben néhány napenergiával kapcsolatos feladatlapot tekintek át, illetve azok felhasználási lehetőségeit vizsgálom meg. A feladatlapok egy erdei iskola napi programjába építhetők be. Az erdei iskola kiváló lehetőségeket biztosít a gyerekek és a tanárok számára a Nap és a napenergia tanulmányozására. Az erdei iskola a saját tapasztalatszerzésre épül, közvetlen a természetben próbálhatják ki a gyerekek a műszereket, ismerkedhetnek az erőforrásokkal, az egyszerű de hatékony felhasználási technikákkal. Az erdei iskola, az iskolán kívüli környezeti nevelés egyik módja. Általában egy hetes, kötelező elfoglaltságot jelent az iskolásoknak. Az ország területén számos kiépített erdei iskolai táborhely várja a diákokat és tanáraikat, ahol szervezett programok állnak rendelkezésre, de lehetőség van saját programok lebonyolítására is. A napenergia hasznosítás kérdése a gyerekek számára könnyen megérthető téma lehet, ha a megfelelő feladatokon keresztül közelítjük meg őket. Fontos a korosztályi jellemzők figyelembe vétele. A kisebb korosztályoknak főleg rajzos, játékos feladatokon keresztül taníthatjuk meg, hogy hogyan lehet egyszerűen hasznosítani a Nap energiáját, míg egy nagyobb korosztálynál már komolyabb, gondolkodtató kérdéseket is feladhatunk, vagy vitafórumot is szervezhetünk. Legegyszerűbb megközelítés a saját mérés, kísérlet. A feladatlapokon szerepelnek ilyen jellegű feladatok is. Ezek a kísérletek könnyen kivitelezhetőek, kevés eszköz kell hozzájuk. A feladatokat két csoportra osztottam. A munkafüzet első része a gyerekek számára tartalmazza a kísérleteket, feladatokat, a második része pedig a tanári háttéranyagot, magyarázatokat tartalmazza a pedagógusok számára.

49

4.2 Napenergia feladatlapok - diákoknak NAPENERGIA FELADATLAPOK KÍSÉRLETEK: A következő kísérletekben a napenergia- hasznosítás formáit nézzük meg. 1. A Napból áramló hő vizsgálata 1. Szükséges eszközök, tárgyak: nylon zacskók, jégkockák, mérőedény, színes kartonlapok 2. Kísérlet menete: nylon zacskókba tegyünk 1-2 jégkockát, majd a zacskókat helyezzük különböző színű, világosabb, sötétebb színű kartonlapokra. Tegyük ki napsütötte helyre a lapokat, majd kis idő elteltével mérőedényben mérjük meg melyik zacskóban keletkezett több víz. 3. Tapasztalataidat jegyezd fel füzetedbe!

2. Készíts napkollektort! 1. Szükséges eszközök: ½ literes műanyag flakonok, vízfesték, ecset, hőmérő. 2. Kísérlet menete: az egyik műanyag flakont feketére festjük be, míg a másikat fehérre. Azonos mennyiségű vízzel feltöltjük mindkettőt, majd adott időközönként megmérjük a vizek hőmérsékletét. 3. Készíts táblázatot mérési eredményeidről!

3. Fűts a fénnyel! 1. Szükséges eszközök: fekete, fehér színű kartonlap, alufólia, hőmérő, olló, ceruza, ragasztó. 2. Kísérlet menete: kartonlapokból kockákat hajtogatunk, ragasztunk. Az egyik fehér színű, a másik fekete színű legyen. A harmadik burkoljuk be alufóliával. Tegyük ki őket a napra, majd egyes időközönként mérjük meg hőmérsékletüket. 3. Mérési eredményeidet, tapasztalataidat jegyezd fel!

50

4. Hogyan működik a napkollektor és napelem? 1. Olvasd el az alábbi szöveget, majd tanulmányozd az ábrát! Nevezd meg a napkollektor és napelem részeit! „A napenergia- hasznosításnak többféle módja van. Ezek közül leggyakrabban aktív módon –napkollektorral és napelemmel hasznosítjuk a Napból származó megújuló energiát. A napkollektor a napenergiát hőenergiává alakítja át. A beeső napsugárzás felmelegíti a napkollektorban keringő folyadékot, és az átadja hőjét a bojlerben található víznek, amit fürdésre, mosásra, mosogatásra használunk. A napkollektorok üvegborításúak, bennük csőkígyó található amit fagyálló folyadékkal töltenek fel. A napkollektorok doboza általában alumíniumból készül, és nagyon jó hőszigetelővel látják, hogy kicsi legyen a hővesztesége. A napelem a napenergiát elektromos energiává, árammá alakítja át. A napelem több kis cellából áll. A cellák 2 rétegűek, van egy pozitív és egy negatív rétegük. A beeső napsugárzás a félvezetők elektronjait kilöki a helyéről, így töltéskülönbség alakul ki, áram keletkezik. Az áramot fogyasztókhoz kapcsolják (televízió, ventillátor, mosógép)”

1

2

3

1234-

51

ABCDE-

FELADATOK 1. sz. feladatlap: Mit gondolsz… 1. …mennyi idő alatt sugároz a Nap annyi energiát a Földre, amennyi a Föld népességének egy évre elegendő lenne? a) 5 óra b) 3 nap c) 20 perc 2. …hány óra napsugárzással egyenértékű a Földön jelenleg rendelkezésre álló kőolaj- és tőzegkészlet, valamint az összes erdő fűtőértéke? a) 155 óra b) 510 óra c) 72 óra 3. …az atmoszféra által megszűrt napsugárzás hány százaléka verődik vissza a Föld felszínéről? a) 70% b) 44% c) 22% 4. …az alábbi, már átalakult napenergia fajták közül melyiket sorolhatjuk a megújuló energiaforrások közé? a) kőolaj b) szén c) fa 5. …a Földünket érő napenergia az energiák mely formája? a) kémiailag kötött energia b) sugárzási és hőenergia c) elektromos energia

52

6. …mennyi az a maximális sugárzásteljesítmény a Föld felszínén, amit hővé alakíthatunk például kollektorokkal? a) 400 W/m2 b) 1000 W/m2 c) 3000 W/m2 7. …melyik területen terjedtek el legjobban a napkollektorok? a) fűtés b) melegvíz-előállítás c) villamosáram-előállítás 8. …miért festik feketére a napkollektorok hőelnyelő felületét (abszorbert)? Azért,… a) hogy ne csillogjon zavaróan a háztetőn. b) hogy ne korrodáljon olyan gyorsan a hőelnyelő lemez. c) mert a fekete szín a fénysugarak egy részét elnyeli, a másik részét átalakítja rövidhullámú fénysugarakból hosszúhullámú hősugarakká. 9. …miért fedik le a napkollektorokat üveglappal? Azért,… a) mert a fedő üveglap visszaveri (csapdázza) a hősugarakat. b) hogy az elnyelő-lemezt megvédjék az időjárástól (eső, szél, fagy). c) hogy az elnyelő-lemezt megvédjék a Nap UV- sugárzásától. 10. ... mennyi oxigént termel egy 30 éves fa, ha 1000 m2 a lombfelülete? a) 550 kg b) 7300 kg c) 14 600 kg

2.sz feladatlap : Megújuló energiaforrások 1. Hol hasznosíthatók leghatékonyabban Magyarországon a megújuló energiaforrások?

mezőgazdaság, háztartás

2. Szerinted hány órát süt a nap évente Magyarországon? a) 1000 órát b) 2000 órát c) 8000 órát 3. Van-e a környéketeken megújuló energiaforrást hasznosító üzem, berendezés?

53

4. Tanulmányozd a megújuló energiaforrásokat jelölő térképet! Hol van lehetőségünk megújuló energia hasznosítására? 1.térkép

GONDOLKODTATÓ KÉRDÉSEK 1. Mit gondolsz, a világ mely részén, milyen területein érdemes nagy napelemes, illetve tükrös naperőműveket építeni? 2. Mire használják a növények a napfény energiáját? 3. Vannak olyan állatok, amelyek utódaikat a Nap melegével keltik ki. Tudsz ilyen állatot? Hogyan használják ki a napsugárzást? 4. Egy átlagos magyar lakás éves energiafogyasztása 85 GJ (85 000 000 000 J). Átlagos nyári napon – négyzetméterenként 1000 W-os (J/s) teljesítményű napsugárzással számolva – mennyi idő alatt vehetné fel a 80 négyzetméteres lakás ezt az energiát?

MEGFIGYELÉSES FELADATOK Mennyire figyelsz környezetedre? 1. Naplemente : Naplemente előtt menjetek ki egy magasabban fekvő helyre, és a kiadott táblázatot töltsétek ki saját megfigyelésetek alapján!

54

Esemény

Hányadikként figyeltem meg?

Első bolygó, csillag feltűnik Elnyúló árnyékok Denevérek a levegőben Minden keletre lévő tárgy bíborszínű lesz A nyugatra lévő tárgyak elvesztik nappali fényüket és színüket A madarak nem csiripelnek A dombok, hegyek színt váltanak Éjjeli madárhangot hallok A város, kocsiút fényei láthatóvá válnak A felhők színt váltanak A Nap eltűnik a látóhatár mögött Az árnyékok összemosódnak mellettem Éjszakai rovarok felélednek Az égbolt rózsaszín lesz A felhők eltűnnek A Hold feltűnik az égen A hőmérséklet leesik A szélirány megváltozik 2. A növényeknek szükségük van napfényre! Tegyetek vödröt egy nyíló gyermekláncfűre, tartsátok rajta kis ideig, majd vegyétek le a vödröt. Mit tapasztaltatok?

55

4.3 Napenergia- tanári háttéranyag NAPENERGIA – TANÁRI HÁTTÉRANYAG Ebben a fejezetben a diákok által elvégzendő kísérletek magyarázatait, a feladatlapok megoldásait tekinthetjük meg. A feladatokat csoportmunkára terveztem, a létszám független a feladatoktól. A csoportok, csapatok beosztását a diákok bízom, így elkerülhetőek a nem kívánt konfliktusok (ki- kit szeret, nem szeret). Az erdei iskola tervezett napi programja: Időpont

Program

8:30

Ébresztő

9:00- 9:30

Reggeli

9:30- 10:00

Körlettakarítás, rendrakás

10:00- 11:30

Délelőtti foglalkozások: -

2. sz. feladatlap : Megújuló energiaforrások

-

Megfigyeléses feladat: A növényeknek szükségük van fényre!

-

A megújuló energiaforrások (előadás)

11:30- 12:00

Készülődés ebédhez

12:00- 13:00

Ebéd

13:00-13:30

Mosogatás, ejtőzés

13:30- 16:00

Délutáni foglalkozások: -

Kísérletek: 1,2,3,4

-

1. sz. feladatlap: Mit gondolsz…?

-

Gondolkodtató feladatok

-

Megfigyeléses feladat: Naplemente (ezt a feladatot későbbre tegyük, egészen sötétedéskor adjuk ki a gyerekeknek!)

16:00- 18:00

Szabad foglalkozás

18:00-19:00

Vacsora

19:00- 20:30

Naplemente c. feladat

56

A kísérleteket az erdei iskola napi programján belül ebéd után érdemes elvégezni, ekkor a legerősebb a napsütés, és a mérések így könnyebben kivitelezhetőek. A feladatlapok közül a 2. sz. feladatlappal nyithatjuk meg a napi foglalkozást, ez ugyanis általános, megújuló energiaforrásokhoz kapcsolódó kérdéseket tartalmaz. A diákoknak valószínű nincs előismerete ezen kérdésekhez, így tippelnek majd, ezt játékos formában

is

levezényelhetjük

pl.

csapatmunkában.

A

csapatok

versenyezhetnek,

eredményhirdetést este vacsora után tarthatunk, jutalmazzuk is a gyerekeket! Feladatlapok megoldásai, magyarázatai: KÍSÉRLETEK Céljuk: A Nap emberi mértékben kimeríthetetlen energiaforrás. A belőle származó fény és hőenergia a földi élet alapja, nélküle az élet elképzelhetetlen. Ezek a kísérletek a napenergiát alakítják át, hasznosítják. A diákok megismerhetik a napenergia- hasznosítás eszközeit, azok működési elvét (napkollektor, napelem) Források:

1. Napból áramló hő vizsgálata: www.sulinet.hu 2. Készíts napkollektort: www.energiaklub.hu 3. Fűts a fénnyel: www.energiaklub.hu 4. Hogyan működik a napkollektor és a napelem: saját szerkesztés

Magyarázatok: az első három kísérlet magyarázata ugyanaz, az eltérő színű testek fény- és hőelnyelő képessége más és más. A sötétebb színű testek több hőt nyelnek el, így ezek jobban felmelegszenek, melegítve ezzel környezetüket is, míg a világosabb színűek kevesebb hőt nyelnek el, így kevésbé melegszenek fel. A negyedik „kísérlet” a diákok szövegelemző képességét teszteli. Kiadott szöveg alapján kell az ábra részeit megnevezni. Így világossá válik számukra, hogy az előző kísérletek hogyan néznek ki nagyobb méretekben, komoly eszközök által. Háttéranyag, elméleti kiegészítés: A napenergia biztonságos, periodikus és a legkevésbé szennyező energiaforrás. Földünk felszínét a Nap teljes energiájának csupán 0,01%-a éri el, mégis mi mindent tud éltetni, táplálni, működtetni! Évente olyan mennyiségű energia érkezik a Napból a Földre, amennyit 60 milliárd tonna kőolaj elégetésével nyernénk. Ha ennek csak 1 százalékát hasznosítanánk, csupán 5 százalékos hatékonysággal, akkor a világon minden ember annyi energiát fogyaszthatna, mint ma egy amerikai állampolgár. A

57

Nap első számú energiaforrássá válhatna. Közép-Európa kihasználható területeit véve számításba, nyolcvanszor több energiát lehetne befogni, mint amennyire szükség van. A napenergiát aktív és passzív módon egyaránt hasznosíthatjuk, fontos szempont megválasztásuknál a földrajzi fekvés, domborzati adottság, a besugárzás mértéke. Az aktív hasznosítás alapvető jellegzetessége a közvetítő közeg használata, ahol a jó elnyelőképességű besugárzott felületen a sugárzási energia hővé vagy elektromos árammá alakul. A napkollektorok a sötét színű felületek nagy abszorpciós képességét használják ki, amelyek az energiát hősugárzás formájában adják le újra. Képesek a háztartások melegvízszükségletének 50-70 százalékát is biztosítani. Bár a nagy előállítási és beépítési költségek elterjedésüket, gazdaságosságukat meglehetősen korlátozzák, több helyen használatosak fűtésre is. A fotovillamos hasznosítás (napelem) – mely az aktív napenergia-hasznosítás másik fajtája – a félvezetők azon képességén alapul, hogy fény hatására áramtermelésre képesek. A Nap energiáját elektromos energiává alakító napelemek gyors elterjedését jelentős előállítási költségük lassítja. Egyelőre igen drágák, bár áruk gyorsan csökken: 1976 és 1986 között áruk a nyolcadára esett vissza. A napelemek használata helyi jellegű (!), kisebb energiaigények kielégítésére (például villanypásztor, tanya villamosítása, autópálya segélykérő telefonja stb.) eredményes lehet. A napsugárzásból nyerhető energia hasznosításának másik fontos területe a passzív napenergia-hasznosítás. Az épületek fűtési igényeinek csökkentését (például a nappali hőmennyiség konzerválása a hideg éjszaka kiegyenlítésére) elsősorban az épületek megfelelő tájolásával érhetjük el, valamint az épületszerkezet és a fűtőberendezés jó kialakításával. A lakóházak melegvíz-ellátását Cipruson 90%- ban, Izraelben 60%-ban napenergiából fedezik, főleg napkollektorok segítségével. Japánban több millió napenergia-hasznosító létesítmény van. (Forrás:www.energiaklub.hu alapján saját szerkesztés)

FELADATLAPOK 1. sz. feladatlap megoldásai: 1-c

2-c

3- b

4- c

5- b

6-b

7-b

8- c

9-a

10- c

2. sz. feladatlap megoldásai: 1- mezőgazdaságban, háztartásokban 2- 2000 óra 3- Kisalföld, Alpokalja, Duna- Tisza köze: szélenergia Duna, Tisza: vízenergia, Dél- Alföld: napenergia, biomassza

58

Háttéranyag, elméleti kiegészítés: A megújuló energiaforrások a napenergiának valamilyen átalakított vagy átalakult formái, melyek lehetnek: a napenergia átalakított formái (hőenergia, villamos energia), a napenergia kémiai átalakulása révén a biomassza, a víz-, a szél- és a geotermikus energia. Energiahordozóként, illetve üzemanyagként való felhasználását gazdaságossági és környezetvédelmi tényezők egyaránt motiválják. A megújuló energiaforrások folyamatosan rendelkezésünkre állnak. A Nap közvetlenül kisugárzott energiájának mennyiségét a Földre jutó átlagos sugárzásintenzitásnak (egységnyi felületre érkező napenergia mennyisége)és a napsütéses időszakok hosszának (általában órában adják meg) figyelembevételével határozhatjuk meg. A mi éghajlati viszonyaink között elsősorban arra kell törekednünk, hogy ne hagyjuk figyelmen kívül ezt a lehetőséget, törekedjünk felhasználására, raktározására az épületek tájolásában, építészeti kialakításában. A vízenergia mennyiségét a víz helyzeti energiájának mennyiségével szokták megadni országonként, a be- és kilépések közötti szintkülönbségek és vízmennyiségek szorzatából adódóan. Nagy esésű folyószakaszokon és kis erőművekkel lehet hatékonyan energiát termelni. Síkföldi vízerőműveket már nem építenek, mert hatásfokuk nem kielégítő, és veszélyt jelentenek a környezetre. Ha a világon az összes, vízturbinák által termelt villamos energiát fosszilis energiaforrásokból állítanánk elő, évente 2 milliárd tonnával több szén-dioxidot bocsátanánk ki. A tengeri árapályerőművek a jövő energiatermelői. Angol számítások szerint a Severn folyó torkolatánál olyan árapályerőművet építhetnének, amely a királyság összes villamosenergiaigényének 5 százalékát fedezné. A szélenergia szintén megújuló energiaforrás, de kihasználás erősen korlátozott földrajzi szempontból. Az 1973-as olajválság óta több mint 50 ezer villamos energiát termelő szélerőművet helyeztek üzembe. Tengerpartokon, magas hegyeken, ahol az állandó szélsebesség nagyobb, mint 25 km/h, érdemes szélmalmokat telepíteni. A Nap után a második legnagyobb energiaforrás maga a Föld. A viszonylag vékony földkéreg alatt bolygónk izzó magmából áll. A geotermikus energiát legkönnyebben termálvíz formájában hasznosíthatjuk. Izlandon majdnem minden házat termálvízzel fűtenek. Ha a termálvíz elég forró, villamos energiát is elő lehet állítani vele. Közép-Amerikában a felhasznált energia 6 százaléka hőforrásokból ered. Geotermikus energia szempontjából Magyarország kedvező adottságú térség, mivel a felszín szilárd rétege vékonyabb, mint a környező területeké. A Föld belseje felé haladva a geotermikus gradiens (földmelegségi lépcső) értéke 100 méterenként átlagosan 3°C-kal 59

emelkedik, Magyarországon ez az érték 6-8°C 100 méterenként. Így több energia nyerhető ki 1 négyzetméternyi területről, mint egy vastagabb kőzetburkú területről. A napenergia közvetett hasznosításai közül a legjelentősebb a biomassza energetikai felhasználása, melyben a Nap sugárzása a klorofillal rendelkező, élő szervezetekben szerves anyaggá alakul. Az ily módon tárolt energia kinyerésének legegyszerűbb módja a közvetlen eltüzelés. Nyugat-Európa-szerte előtérbe került a folyékony energiahordozók előállítása különböző eljárásokkal (préseléssel gyártott biodízel és alkoholos eljárások). Szerves anyagokból keletkezik a metántermelő baktériumok anyagcsere-termékeként a biogáz. Ez a gázkeverék elsősorban metánból (CH4) és szén-dioxidból (CO2) áll. A metángáz a természetben is előfordul, mocsarakban, szarvasmarha bendőjében is keletkezhet, feltétele a szerves anyag levegőtől elzárt jelenléte. A mezőgazdaságban keletkező biomassza összegyűjtése és hasznosítása gázenergiaként többszörösen is kíméli a környezetet. Ugyanis a szerves trágya és egyéb mezőgazdasági termékfeleslegek elhelyezéséről így nem kell gondoskodni, mert azokat a környezetet nem terhelő módon feldolgozzák, másrészről pedig az ismételt hasznosításuk révén termelt energiát nem kell primer energiaforrások kitermelésével, a környezetet szennyezve előállítani. Ezek az energiaforrások az emberi szükségleteknél nagyobb mennyiségben állnak rendelkezésre. További előnyük, hogy önmagukban egyáltalán nem szennyezik a környezetet. (Forrás:www.energiaklub.hu alapján saját szerkesztés)

GONDOLKODTATÓ KÉRDÉSEK 1. Azokban az országokban, ahol nagy a napsütéses órák száma, tehát viszonylag nagy mennyiségű napenergia érkezik az év folyamán szinte folyamatosan, magas napi átlagban (például Dél-Európa, Izrael, Szahara, USA, Ausztrália). 2. A fotoszintézis során vízből és szén-dioxidból napfény felhasználásával szerves anyagokat (szőlőcukor, keményítő, fehérjék) és oxigént állítanak elő. Szervetlen anyagokból szervest, ezért olyan kiemelten fontosak az élet szempontjából. 3. A nap energiáját használja fel például a teknős és a krokodil is, mikor tojásaikat a homokba ássák. Az elásott tojások körül a nap felmelegíti a homokot, ami éjszakánként nem engedi kihűlni a tojásokat.

60

4. Egy átlagos magyar lakás éves energiafogyasztása 85 GJ (85 000 000 000 J). Átlagos nyári napon – négyzetméterenként 1000 W-os (J/s) teljesítményű napsugárzással számolva – mennyi idő alatt vehetné fel a 80 négyzetméteres lakás ezt az energiát? t = W/p = 85 000 000 000 J/(80 x 1000 J/s) = 1 062 500 s 1 062 500/(60 x 60 x 24) = kb. 12,3 nap (ha éjjel-nappal sütne a Nap) Napi 8 órás napsütéssel számolva kb. 37 nap. MEGFIGYELÉSES FELADATOK A Naplemente c. feladat megoldásai egyéniek, a megfigyeléstől függenek, így minden gyereknek más megoldása lesz valószínűleg. 2. Növénymegfigyelés tapasztalata: a vödör levétele utána virágot összecsukódott állapotban találjuk, de ha újra fényt kap kinyílik.

61

ÖSSZEGZÉS Szakdolgozatomban a napenergia-hasznosítás fizikai hátterét (a Nap részei, energiatermelő folyamatai, a napsugárzás, napenergia) és technikai megoldásait elemeztem, különös kitekintéssel a családi házakban történő alkalmazási lehetőségekre. A hasznosító berendezések részletes felépítését, illetve a hasznosító-rendszer anyagi vonzatait vizsgáltam. Saját mérési tapasztalataimmal vizsgálom meg a családi házakban működtethető napkollektoros rendszer tulajdonságait, hasznosságát. Az a véleményem alakult ki az irodalom vizsgálata és saját méréseim alapján, hogy a napenergia jelenlegi technikai szinten történő felhasználásának beruházási költsége Magyarországi viszonylatban elég magas. A saját példámon vizsgált megtérülési idő kb. 8,5 évnek adódott. Ennek ellenére a környezettudatos életszemlélet szerint minden tonna széndioxid kibocsátás kiváltása hasznos a Föld globális környezeti állapotának. Ezért a napenergia felhasználó rendszerek is hasznosak a fenntartható fejlődés érdekében, de napjainkban vagy más alternatív energiahordozót kell előtérbe helyezni, vagy a napenergiai technológiák kutatását kell felgyorsítani, hogy kisebb költségek mellett tudjuk hasznosítani ezt az energiaformát. A dolgozat pedagógiai, szakmódszertani fejezete a napenergia témakörének középiskolai tanítási lehetőségét, illetve egy iskolán kívüli tevékenységi programot fejt ki. Külön munkafüzetet készítettem diákok és tanáraik számára, így remélhetőleg ezt valamelyik erdei iskolában szívesen használják majd…

62

Köszönetnyilvánítás Szeretném megköszönni Horváth Ákos egyetemi docens úrnak, hogy segítségével elkészíthettem szakdolgozatomat. Áldásos munkájával még távollétében is segített, szakmai javaslataival, ötleteivel támogatta munkámat. Köszönettel tartozom Családomnak is, akik lehetővé tették, hogy nyugodt körülmények között dolgozhassak, és mentesítettek minden házi munka alól a cél érdekében. Külön köszönettel tartozom Édesapámnak, aki a napkollektoros rendszerünkbe beruházott és hozzáértésével segítette a témában való elmélyülésemet. Köszönet illeti továbbá a Naplopó Kft. minden dolgozóját, akik szakmai hozzáértésükkel és professzionális internetes oldalaikkal segítették munkámat, illetve családi házunk napkollektoros rendszerének kiépítését.

63

MELLÉKLETEK

1. ábra (Forrás: www.kornyezetunk.hu)

1.kép: A. Mouchot napkazánja 1874

1. táblázat ( Forrás:www.kornyezetunk.hu)

1. diagram: Napkollektor hatásfokgörbéje (Forrás:www.naplopo.hu)

2. kép: Vákuumcsöves síkkollektor 64

3. kép: Naptűzhely

4. kép: Amorf szilícium napelem

6. kép: Polikristályos napelem

5. kép: Monokristályos napelem

7. kép: Üveg típusú napelemek

65

8. kép: Erkélyek

9. kép: Loggia

10. kép: Párkány

11.kép: Campbell-Stokes-féle piranométer

66

Irodalomjegyzék BÉRCES BALÁZS: Napenergia hasznosítása szolárcellával in http://www.ezermester2000.hu/2004/05/napenergia.htm BOHOCZKY FERENC: A megújuló források hasznosítási lehetőségei in Magyar ipari és környezetvédelmi magazin, III. évf. 2004/3-4. szám, p.6 Csillagászati tankönyv kezdőknek és haladóknak – szerk.: KERESZTURI ÁKOSTEPLICZKY ISTVÁN (elektronikus változat) Magyar Csillagászati Egyesület http://vmek.oszk.hu/00500/00556/00556.htm Dr. GÁBRIS GYULA- Dr. MARIK MIKLÓS- Dr. SZABÓ JÓZSEF: Csillagászati földrajz (Budapest, 1998) Prof. Dr. GIBER JÁNOS- Dr. RÉTI FERENC: Megújuló energiák lehetőségei az energiaellátásban- in Villanyszerelők lapja, III. évf. 11. szám pp.28-31 és in Víz-,gáz-, fűtéstechnika, V. évf. 11. szám p.2-5 Dr. KISS ÁDÁM- Dr. HORVÁTH ÁKOS-BABÁK GYÖRGY: Környezeti fizika (Szarvas, 2001) Környezeti nevelés a középiskolában - szerk. SCRÓTH ÁGNES (Trefort Kiadó, Budapest, 2004) KÖTELES GÉZA: Cél a minél tisztább energiafelhasználás in Gazdasági Tükörkép Magazin, 2004 június- július, p.44-45 Magyarország társadalmi- gazdasági földrajza –szerk. PÉCZELY GYÖRGY (ELTE Eötövs Kiadó, Budapest, 2003) NOVÁK ÁGNES: A szolár építészet alapjai (Ybl Miklós Műszaki Főiskola, Magasépítési és Települési Intézet, 1995) NOVÁK ÁGNES: Szolár épületek példagyűjtemény (Ybl Miklós Műszaki Főiskola,1996) Dr. PÉCZELY GYÖRGY: Éghajlattan (Budapest, 1998) Solar rendszerek áttekintő táblázata in Víz-, gáz-, fűtéstechnika, IV. évf. 7-8.szám, p.6-7 Dr. ZÖLD ANDRÁS: Épületek energiatudatos felújítása (Ybl Miklós Műszaki Főiskola,1996) Dr. ZÖLD ANDRÁS: Passzív szolár fűtés (Ybl Miklós Műszaki Főiskola,1995) Dr. ZÖLD ANDRÁS: Passzív hűtés (Ybl Miklós Műszaki Főiskola,1996) VARGA PÁL: A napkollektorok hatásfoka és teljesítménye in Víz-, gáz-, fűtéstechnika, IVévf. 10. szám, p.2-3

67

Internetes források: www.naplopo.hu www.napenergia.lap.hu http://www.csoma.elte.hu/~qji/nap/nap.html#nap1 http://hetivalasz.hu/cikk.php?id=9499 http://www.hetivalasz.hu/index.php?lap=110&rovat=22&cikk=7270 http://www.informed.hu/eletmod/ideal//?article_id=71970&prk=68544612 http://napenergia.freeweb.hu http://www.xsany.hu httpp://www.stud.u-szeged.hu/Gal.Tamas.Matyas./tan/moref.htm

68