Fosszilis energia-potenciál
Fosszilis energia potenciál A világ távlati éves energiafogyasztása A Földre ható éves napenergia Fosszilis energia: a világ becsült készlete
A jövő perspektívái Statisztikák szerint a Skandináv országok új épületeinek 75%-a már környezeti energiával oldja meg fűtési, hűtési problémáit. A globális felmelegedés, környezetpusztulás, a fosszilis energiatartalékok kimerülése, olyan új és olcsó technikai perspektívákat kívánnak, mint az önellátó bioházak, elektromos és biomasszával hajtott autók, megújuló energiaforrások, lebomló műanyag stb. Évente nyolcmilliárd tonna szenet juttatunk a levegőbe, amelynek alig több mint a fele távozik el onnan. Természetes esetben a növények, az esőerdők, Földünk tüdeje szűri meg a levegő szén-dioxid tartalmát, de mind az esőerdők pusztítása (a kiirtott esőerdő nem újratelepíthető) mind a fosszilis energiahordozók használata (évmilliókkal ezelőtt megkötött szén, kőolaj, földgáz égetése) olyan pluszt jelent, amit erdőink fotoszintézissel nem tudnak ellensúlyozni. A megnövekedett széndioxid tartalom miatt megváltozik a tiszta víz pH értéke, szaporodnak a savas esők. A légkör folyamatosan melegszik (üvegházhatás), mivel a fölmelegített földfelszínről a hőmérsékleti sugárzás nem tud a világűrbe távozni; így a széndioxid és egyéb üvegházhatású gázok (mint a CH4) koncentráció növekedése ezt a folyamatot gyorsítja. Előrejelzések szerint 50-70 éven belül a légkör szén-dioxid tartalma olyan telítettséget érhet el, ami 2-5 °C-os hőmérséklet emelkedéssel járhat. Ez már magában is katasztrofális, ám ha a Föld teljes fosszilis energiakészletét elégetnék akkor az átlag hőmérséklet 6 Celsius fokkal emelkedne Az erdők, a füves puszták és tengerek egyenlőre elnyelik a szén felét, de már 2050-ig valószínűsíthetően bekövetkezik a vissza nem fordítható változás. Mindazonáltal bolygónk fosszilis energiahordozóinak készletei rohamosan fogynak. A széntartalék kb. 250 évig, a földgázkészletek 60-70 évig, a kőolaj kb. 50, a természetes urán pedig kb. 65 évig tudja biztosítani energiaszükségleteinket. Mi a megoldás? A megújuló, illetve alternatív energiaforrás, ami nem más, mint a természet energiának átalakítása „háztartásbelivé”. Ezek az elképzelések közel sem mondhatók futurisztikusnak (az első szélmalmokat i. sz. 200 körül alkalmazták Perzsia területén), mégis, köztudott természeti katasztrófánk küszöbén állva is csak Földünk energiaszükségletének 13%-a származik megújuló energiaforrásból.. Az Európai Unió előírásai szerint 2020-ra az EU energiaszükségletének 20%-át megújuló energiaforrásokból kell fedezni. Ami Magyarországot illeti, a kiotói klímacsúcstalálkozón vállalta, hogy a 2008 és 2012 közötti időszakban átlagban 6%-al fogja vissza az ózonkárosító anyagok kibocsájtását. Jelenleg az ország energiaigényének csak néhány százalékát szolgáltatja biomassza, és elenyésző az alternatív energia felhasználásunk, pedig kivételes helyzetben vagyunk a világ nagy részéhez viszonyítva, ha termálvizeink gazdagságát nézzük.
Mik azok a megújuló energiaforrások? Megújuló energiaforrások közös jellemzői, hogy hasznosításuk során nem csökken a forrásuk, a későbbiekben ugyanolyan módon termelhető belőlük energia. A megújuló energiák közös forrása a Nap, melynek energiája gyakorlatilag kifogyhatatlan. A számítások szerint a Nap tömege 10 milliárd év alatt 1 ezrelékkel csökken a kisugárzás következtében. A Nap állandó energiamennyisége 17.000-szer nagyobb, mint az emberiség teljes energiafelhasználása Alapvetően tehát a megújuló energiaforrásnak tekinthetjük a napenergiát, akár közvetlen hasznosításból vagy közvetve, a naptevékenységből származó egyéb megújuló energiaforrásokat, vízenergiát, szélenergiát, bioenergiát. A Föld hőtartalmát, geotermikus energiákat is megújuló energiának tekinthetjük, bár ezek megújulása nem teljes mértékű. Tovább bővítve a kört a hulladékokat is tekinthetjük megújuló energiaforrásnak, de ehhez az emberi tevékenység is szükséges A megújuló energiaforrások ésszerű gazdálkodás mellett nem fogynak el, a környezetet nem terhelik, nincsenek káros „többlettermékeik. További természetes készletünk a hullámenergia, árapály-energia, biomasszából és szennyvízből nyert biogáz. Ezeket a mindig is adott lehetőségeket használva fedezhetjük szükségleteinket, felváltva a környezeti katasztrófáért elsősorban felelős, és drága fosszilis energiahordozókat; önellátó bioházakban élhetünk, növényekből előállított üzemanyaggal tankolhatjuk kocsinkat, vagy éppen lebomló műanyagot gyárthatunk.
Vízenergia A vízenergia felhasználása több ezer éves múlttal rendelkezik. A régészeti leletek alapján ismerünk 5000 éves öntözőrendszereket, de a vízkereket (tehát a vízenergia átalakítását mechanikai munkává) már biztosan használták a nagy ókori birodalmak (Egyiptom, Kína, India). Vízimalmokat működtettek a rómaiak és a görögök egyaránt. A világ villamos energia-termelésének kb. 20%-a vízenergiából származik, összesen kb.2030 TWh mennyiségben, ez a meglévő kapacitás többszáz-szorosa a szélerőműveknek. A vízenergia átalakítása mechanikai energiává a vízturbinákban történik Vízenergia Magyarországon A hazánkban jelenleg műszakilag hasznosítható vízenergia-potenciált 1000 MW-ra becsülik, ez teljes kihasználtsággal kb. 25-27 PJ/év /7.000….7.500.GWh/év/ energiahozamot jelent. Ennek pillanatnyilag mintegy 5%-át hasznosítjuk, ez az összes villamos energia igénynek kevesebb, mint 1%-a.
A készlet 72%-a ill. 720 MW a Dunára, 9%-a a Drávára jut, amelyből eddig hazai célra még semmit sem hasznosítottunk. A Tisza 10 %-ot ill. 100 MW-ot képvisel, amelyből a Tiszalöki és a Kiskörei vízerőművekben 11,5+28 = 39,5 MW-ot valósítottak meg. A Rába és a Hernád folyók együtt 5% ill. 50 MW potenciált jelentenek, amelyből több kisebb vízerőmű jelenleg együttesen 4,5 MW-ot hasznosít. A maradó 4%-on egyéb, szintén még ki nem használt lehetőségek osztoznak.
Biomassza Tágabb értelemben a biomassza energetikai célú felhasználása is napenergia-hasznosítást jelent, hiszen a növények az asszimiláció során a napsugárzás segítségével alakítják át a szervetlen anyagokat szerves vegyületekké. Más szóval a növények kémiailag kötik meg a napenergiát, amit aztán a növényi rostok elégetése során hőenergiaként hasznosíthatunk. A biomassza fogalma nem teljesen egységes. Biomasszán, illetve egyes csoportjain a következőket értjük. - Elsődleges biomassza: természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő növények. - Másodlagos biomassza: állatvilág, gazdasági haszonállatok, az állattenyésztés fő termékei, melléktermékei, hulladékai. - Harmadlagos biomassza: biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei, hulladékai, emberi települések szerves eredetű hulladékai. A biomassza, mint energiaforrás felhasználásának számtalan lehetősége adott, a közvetlen eltüzeléstől, a tüzelő- és üzemanyag előállításon keresztül a biogáz- vagy éppen hidrogéngyártásig. A megfelelő megoldás kiválasztása és megvalósítása csak a helyi igények és adottságok alapján történhet. A hazai lehetőségek elsősorban a következők: Elsődleges biomassza felhasználás - Nagy energiahozamú energiaültetvények /energetikai ültetvény fás- vagy lágyszárú, energiaerdő/ - A növénytermesztés melléktermékeinek /szalma, szár, torzsa stb./ energetikai hasznosítása - Erdészeti, erdőgazdálkodási melléktermékek /palyafa, gally, kéreg stb./ Másodlagos biomassza felhasználás- Az elsődleges biomasszából kb. 18.10 6 t/év mennyiséget használ fel az állattenyésztés, amelyből kb. 7.10 6 t/év anyagmennyiséget állít elő. Ennek zöme melléktermék, főként állati trágya, melyből biogáz állítható elő. Harmadlagos biomassza felhasználás- A faipar melléktermékeit jelenleg is nagy mennyiségben használják fel energetikai célra, az egyéb szerves melléktermékek hasznosítása még vizsgálandó kérdés.
Energianövény
Elindult az országos energianövény-ültetvény fejlesztése, amely lehetőséget ad a földterülettel rendelkezők számára a jövő nagy biomassza üzletébe integrálódni. Háztartási méretben is van több olyan berendezés, pellet vagy apriték adapter, amely az olcsó és megtermelhető tüzelőt a már meglévő kazánhoz illeszthetővé teszi. Ezáltal olcsóbban lehet fűteni, valamint a tüzelőanyag termeszthető, megújuló forrású. Amit az év nyári féléve alatt megtermeszthetünk, azt télen tüzelőként hasznosíthatjuk, majd a földnek visszaadhatjuk a tápanyagot, ami visszamarad a tüzelőből is. Fűthetünk minden olyan anyaggal, ami a szántóföldről származik, de leginkább a kifejezetten energetikai célú növények alkalmasak tüzelőnek. Az energianád egy olyan energetikai célból termesztett növény, amely kedvező tulajdonságokkal rendelkezik mind a felhasználás, mind a termesztés-technológia értelmében. A nagy hozamú, sokáig egyhelyben termeszthető évelő növény helyettesítheti a fa tüzelőanyagot és más, akár építőipari stb. felhasználás alapanyagává tehető. Betakarítása olyan időszakban (télen) történik, amikor bőven van szabad gépi és emberi erőforrás, mert a jellemző munkálatokat a hagyományos mezőgazdasági termelés ekkorra már befejezi. Az energianád több szempontból is ideális energianövény, amelynek elterjedését a közeljövőben a kedvező termesztés-technológiája és az egyre nagyobb igényként jelentkező biomassza alapú energetikai felhasználás mellett a több célú használhatósága is előre vetíti. A Miscanthus giganteus Kelet-Ázsiai eredetű növény, ahol közel 20 különálló fajt ismernek. Ezek a mérsékelt égöv és a trópusok által határolt széles sávban találhatóak. Európai megjelenése és elterjedése az 1930-re tekint vissza. Először, mint dísznövény érkezett a kontinensre (Miscanthus sinensis) majd az európai biomassza kutatás az ipari célú hasznosítását vizsgálta, főleg papíripari és energetikai szempontokból. A kifejezetten energianövény célú hasznosítás okán az elsők között alaposan megvizsgált növény. A Dániában folytatott kutatások alapján majd negyven évvel ezelőtt kiválasztott, megfelelő tulajdonságokkal rendelkező klónok szaporításából ered a növény szaporítóanyag bázisa, ami azóta elterjedt az Európai Unióban és Amerikában is.
Fáznak, hogy ne fázzanak
Közlekedés A célkitűzés szerint 2020 év végéig a közlekedésben felhasznált energiaforrások 10 %ának megújuló forrásból kell származnia hazánkban is. Minden év márciusának végéig kötelező adatszolgáltatást kell teljesíteniük az üzemanyag-forgalmazóknak, hogy betartották-e az előírást. A közlekedés hajtóanyagának végleges megtalálásáig még hosszú út állhat előttünk, de az elkövetkező időkben jó átmeneti alternatíva lehet a bioüzemanyagok használata. A közlekedés jelenleg nagymértékben hozzájárul a szén-dioxid kibocsátáshoz és fosszilis a energiahordozókra támaszkodik, ennek ellensúlyozására egyelőre a biodízel, biogáz, bioetanol vagy más bioüzemanyagok lehetnek képesek. Teljes mértékben és véglegesen nem kompenzálhatja a kőolajszármazékokat a biomassza alapú üzemanyag, mert a termesztett biomassza alapanyag és az élelmiszeripar egyaránt verseng a termőföldért. Biometán a bioüzemanyagok kakukktojása A bioüzemanyagok használatának előnyeiről és hátrányairól az utóbbi időkben sokat vitatkoztak szakmai körökben is, de főleg a bioetanol és a biodízel kapcsán. Viszonylag kevés szó esett azonban a biogázból előállítható biometán üzemanyagról, amely sok tekintetben kedvező lehetőségeket rejt. A biogáz előállításához felhasználható bármely szerves hulladék is, így nem kizárólag a mezőgazdasági termékek jöhetnek szóba. A biogáz és a biometán közlekedési célokra isfelhasználható. Egyelőre főleg villamos- és hőenergiát állítanak elő biogázból, de a biogáz, annak biometánná alakítása után a földgázhálózatba is vezethető vagy a kedvező tulajdonságú üzemanyagként is felhasználható.
Szélenergia A legkorábbi szélenergia hasznosítás valószínűleg a vitorlás hajó gondolata volt. Az első szélkerekek, melyek mechanikus munka végzésére is alkalmasak voltak (szélmalom, vízemelő szerkezetek) az Iráni Afgán határ közelében kerültek elő. A történelmet illetően más feljegyzések is vannak. I.e. 1971-ben Dismaskhi ókori arab tudós már beszámolt ilyen szerkezetekről, melyekről rajzok is készültek. Ezek függőleges tengelyű forgó malmok voltak. Európában a 9-12-13. századtól találunk nyomokat a szélmalmok megvalósítására. A Németalföldön „hollandi” típus terjedt el, míg Németországban a „Bock” malom volt a jellemző. A múlt században hazánkban is sok szélmalom működött, főleg az Alföld területén. Ezek mechanikus áttétellel működtek, és általában gabona őrlésére használták őket.
Szélturbinák, szélgenerátorok, szélmotorok az áramtermelésben Mindegyik kifejezés elfogadható, hiszen a lényeget, a funkciót fejezi ki, mégpedig a szélenergia átalakítását más energiaformákká. Alapkivitelben a generátorok akkumulátorokat töltenek és a tárolt energiát a későbbiek során a célnak megfelelően alakítják át. Előnyösebb lehet, ha a telepekben tárolt energiát invertereken keresztül ismételten váltakozó feszültség 50 Hz-es energiává alakítják át, s így a hagyományos háztartási berendezések közvetlenül üzemeltethetőek. Tiszaújvárosban tették le az alapkövét annak a gyártócsarnoknak, ahol az első hazai szélerőmű generátor gyártó üzem fog megépülni.
Napjainkban egyre inkább növekszik az igény a megújuló energiák, mint például a szélenergia hasznosítására. A zöld energiák többségével azonban az a legfőbb probléma, hogy - ellentétben a fosszilis tüzelőanyagokra épülő erőművekkel - rendkívül hullámzó teljesítményt nyújtanak, olykor a kelleténél több, máskor kevesebb energiát állítanak elő. Előbbi esetben a termelt plusz energia elveszik, míg az utóbbi esetben a fennmaradó hányadot egyéb, hagyományos forrásokból kell fedezni. A legsürgetőbb feladat tehát az alternatív, például a szélenergia tárolásának megoldása. A szél esetében természetes jelenség, hogy éjszaka a szél sokszor erősebben fúj, mint nap közben. Persze nem a felszín közelében, hanem több 10-100 méterrel a felszín felett, abban a magasságban, ahol a szélerőművek is üzemelnek. Erre a plusz energiára éjszaka nincs szükség, napközben viszont annál inkább jól jönne. Ha az éjszaka keletkezett fölös energiát el lehetne tárolni, akkor azt a nappali csúcs alatt tudnánk hasznosítani.
Néhány módszer az energia tárolására A legtöbbször hatalmas méretű akkumulátorok segítségével vagy a levegő összesűrítésével oldják meg a tárolást. Egy másik, közel egy évszázada felfedezett módszer a hidroelektromos tárolás. Ebben az esetben a vizet hegynek felfelé pumpálják, amikor energiafölösleg áll fenn, azaz csúcsidőn kívül, majd turbinákon keresztül visszafolyatják, amikor megnövekszik az energiaszükséglet. Végeredményben a víz helyzeti energiáját alakítják elektromos energiává. A sűrített levegős eljárást akkor alkalmazzák, amikor nem áll rendelkezésre víz, vagy nem megfelelő a domborzat. Ekkor például elhagyott bányákban vagy földalatti csőrendszerekben sűrítik össze a levegőt, amikor a kelleténél több energia termelődik, majd a levegőt felmelegítve, kitágítva és egy elektromos generátoron keresztül hajtva nyerik ki a villamos energiát. A lendkerekes megoldás is egyre nagyobb figyelmet kelt. Ebben az esetben a külső forrásból érkező energia meghajtja a kereket, és az forgási energia formájában tárolódik. Egy merőben új módszer: jég formájában tárolnák a szél energiáját. Nyáron a légkondícionálók használják fel az elektromos energia nagy részét. Eszerint a módszer szerint kialakitanak egy hatalmas tartályokból álló, hibrid hűtőrendszert. A hibrid rendszer azt jelenti, hogy van egy hűtőegység, amely hagyományos elektromos forrásokat használ, és van egy másik, ami alternatív forrásokra alapoz. A tartályokban található egy vízzel körülvett spirális, polietilén cső, amely a hőcserét biztosítja. A tartályok különböző méretben kaphatók a fogyasztói igényeknek megfelelően. Amikor a rendszer bekapcsol, egy 25 % etilént vagy propilén-glikolt tartalmazó oldatot - ipari hűtőanyagok - kezd hűteni, ami aztán keresztül áramlik a spirális csövön. Hatására a körülötte lévő víz megfagy, és a tartályban egyenletesen jég képződik. A nyári hónapok alatt a berendezés a hűvösebb, csúcsidőn kívüli, éjszakai órákban készíti a jeget. Másnap napközben aztán, amikor meleg van és ugrásszerűen megnő az energiaszükséglet, az éjszaka eltározott energiát a légkondícionáló működtetésével lehet felhasználni. A berendezés segít az elektromos hálózat tehermentesítésében a csúcsidőszak alatt.
Geotermikus energia A megújuló energiaforrások közül a geotermikus energia előállítása számít a legolcsóbbnak. A Kárpát-medence, de különösen Magyarország területe alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért hazánk geotermikus adottságai igen kedvezőek. Magyarország Közép-Európában a legnagyobb olyan terület, ahol a földi hőáram jelentősen meghaladja a világátlagot. A termikus adottságok miatt nálunk 1000 m mélységben a réteghőmérséklet eléri, sőt meg is haladja a 60 °C-ot (Alföld területe). A hőmérsékleti izotermák 2000 m mélységben már 100 °C feletti hőmérsékletű jelentős mezőket fednek fel. A magas talajhőmérséklet, a hévízek, a legalább 30 °C-os rétegvíz, mind kedveznek a hőszivattyús technológiának. Hazánkban igen kedvező lehetőségei vannak a hőszivattyúval történő fűtésnek, vízmelegítésnek és a nyári lakáshűtésnek. Legkedvezőbben a földhő használható energiaforrásnak, talajvízből, folyó- vagy tóvízből 50-100 m mély szondákkal kinyerve. A talajvíz és a kőzetek hőmérséklete, szemben a napenergiával, télen sem csökken, segédfűtés nélkül is ellátja feladatát. A geotermikus energiát is a megújuló energiák közé szokás sorolni, bár bizonyos szempontból kakukktojásként értelmezhető. Itt ugyanis nem elsősorban a napenergia átalakulásával állunk szemben, sokkal inkább a Föld belső energiáit használjuk Levegőkazánok
Atomenergia Ez nem megújuló energiafajta. A készletek végesek. A Paksi Atomerőmű bővítése is elkerülhetetlennek látszik, mivel az olcsó és szén-dioxid kibocsátástól mentes energiára szükség van. Az energia áringadozását lehetővé teszi a tárolható sűrű energiahordozó, amelyből egy kisebb tárolóteremben a paksi erőműben 2 évre elegendő mennyiség is elfér. A Paksi Atomerőmű a hazai villamos energia termelés 42,1 %-t teszi ki és mindezt a legolcsóbban állítja elő. Az erőmű jövőjét részben az üzemidő meghosszabbítása valamint új blokkok építése jelenti, összhangban a gazdaságos hazai energiaellátással.
Magfúzió lézer segítségével
Sikerrel kecsegtetnek az amerikai National Ignition Facility (NIF) magfúziós laboratórium kísérletei, amelyben a magfúziót lézer segítségével próbálják létrehozni. A magfúzió során egy nagyságrenddel nagyobb energia szabadul fel, mint az atommag hasításánál, de a szükséges körülmények megteremtése hatalmas kihívás. A csillagok, így a Nap energiáját is a magfúzió folyamata szabadítja fel, miközben két hidrogénatom egyesül héliummá, hatalmas energia felszabadulása mellett, de a Földön mindezt egyelőre csak a Teller Ede nevéhez is fűződő hidrogénbomba tudta reprodukálni. Teller Ede és Stanislaw Ulam a fúzió beindításához (Hidrogénbombához) egy atombombát használt, hogy az elindítsa a láncreakciót, de az ő módszerüket erőműben természetesen nem lehetne alkalmazni. Egy jövőbeli magfúziós erőmű megalkotásán már régóta dolgoznak a kutatók. A hidrogén, mint a világon leggyakrabban előforduló elem, energetikai hasznosítása szinte csak előnyökkel járhat. Több energia nyerhető belőle, mint bármely más fosszilis energiahordozóból, ráadásul felhasználása után tiszta vízgőz keletkezik. Annak ellenére, hogy előnyei tisztázottak eddig nem versenyezhetett más, bányászható ásványi energiahordozókkal, mivel a természetben csak vegyületek formájában fordul elő, legfőképpen a vízben. A hidrogén felhasználása a termeléstől a tároláson és szállításon át mára kiforrott technológiával rendelkezik. Környezetkímélőnek viszont igazán akkor nevezhető a hidrogéngazdaság, ha az előállított hidrogénhez szükséges villamos energia, amit a víz elbontásához használnak szintén környezetkímélő, megújuló forrásból származik. A hidrogéngazdaság tisztaságának mértéke tehát elsősorban az előállításához felhasznált primer energiaforráson mérhető le. A felhasználás a közlekedésben már most is lehetséges a hagyományos belső égésű motorok kisebb átalakításával és bár a hatásfok ilyen módon jóval alacsonyabb, mint az üzemanyagcella alkalmazása esetén, ez utóbbi berendezés elterjedését és megfizethető árát a sorozatgyártás biztosíthatja.
Napenergia A napenergia közvetlen hasznosításának legelterjedtebb módjait két fő csoportba szokás sorolni. Ezek egyike az ún. passzív hasznosítás, amikor külön kiegészítő eszköz, berendezés nélkül tudjuk a napenergiát - megfelelő tájolás, célszerű üvegezés, hatékony szigetelés és alkalmas szerkezeti anyagok megválasztásával - az épületek fűtésére felhasználni. A másik megoldás az aktív hasznosítás ( közvetett amikor valamilyen, külön erre a célra készített eszköz (kollektor, napelem) segítségével alakítjuk át a Nap sugárzási energiáját hővé vagy villamos energiává. A napelemek (fotovillamos cellák) a sugárzási energiát közvetlenül elektromos energiává alakítják át. Az energiaátalakítás alapja, hogy a fény elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, ami elektromos egyenáramot hoz létre. A napelem alapanyagául szolgáló szilícium a természetben korlátlanul rendelkezésre áll. A Napenergia közvetve a víz, biomassza, szél és a geotermikus energiában áll rendelkezésünkre. A Nap állandó energiamennyisége 17.000-szer nagyobb, mint az emberiség teljes energiafelhasználása.
Napelemek egy farmon
Éjszaka is termelni fog az óriás naperőmű a Szaharában Szaharai napenergia áramlik Európába. A terv nem sci-fi: mindezt 2015-re ígéri a németek által létrehozott Desertec csoport. A tervek szerint az Észak-Afrika sivatagaiból szállítják majd át a napenergiából eredő elektromos áramot Európába. A Desertec Ipari Kezdeményezés (DII) lényege, hogy 2050-re - vagy még annál is hamarabb - Európa összes energiaigényének mintegy 15%-át fedezze a Szahara sivatagán és a Földközi-tengeren keresztül húzódó vezetékek segítségével. Az elektromos áramot a sivatagok napenergiájából fogják nyerni. Németország legnagyobb energiacégei léptek be nemrég megalakult konzorciumba, többek között például a Siemens, az E.ON energiaszolgáltató, az ABB és a Deutsche Bank.
Működő naperőmű az ausztráliai Mildurában A technológia, amelyet a projekt során használni kívánnak, az úgynevezett CSP (Concentrated Solar Power), azaz koncentrált napenergia. A megoldás lényege, hogy tükrök segítségével összpontosítják a nap sugarait egy konténerekben tárolt folyékony halmazállapotú anyagra. A felizzított folyadék turbinákat működtet, amelyek elektromos áramot termelnek.
A módszer legnagyobb előnye az eddig használt fotovoltaikus napelem-telepekkel szemben amelyek a napfényt alakítják közvetlenül elektromos energiává - az, hogy a kellőképpen forró folyadékot speciális konténerekben tárolják, ezért a generátorok nem csak napközben képesek zavartalanul működni hanem éjszaka is.
A napsugarakat koncentráló, tükrös naperőmű az izraeli Negev-sivatagban A technológia egyébként nem új: már majdnem két évtizede működnek koncentrált napenergia-telepek Kalifornia és Nevada sivatagaiban az Egyesült Államokban. Ami a Desertec terveivel kapcsolatban újdonságnak számít, az a projekt nagyságrendje, illetve hogy a kivitelezés során olyan új, magasfeszültségű, közvetlen kábelekkel tervezik összekötni Észak-Afrikát és Európát, melyek az elektromosságot minimális veszteséggel juttatják el hatalmas távolságokba. A konzorcium összesen 17 000 négyzetkilométert - körülbelül egyötöd magyarországnyi területet - fedne le a naperőművekkel. A szakértők általában abból indulnak ki, hogy egy átlagos európai vagy amerikai háztartás energiaigénye egy kilowatt körül van, így a száz gigawattos erőmű körülbelül százmillió polgár fogyasztását fedezné: ez a kontinens lakosságának ötöde. A Desertec Ipari Kezdeményezés egyébként Európa-szerte széles körű támogatást élvez. A szakértők szerint a sivatagokba csupán hatórányi napsütés alatt több energia érkezik a Napból, mint amennyi az emberiség egy egész éves fogyasztásának igénye. Ha a technológiát tökéletesítik, és a megfelelő infrastruktúra is kiépül, a jövőben végül a Föld teljes energiaigénye biztosítható lesz a Napból nyert áram segítségével.
Egy földi naperőmű: a Planta Solar 10 Sevilla mellett működik Néhány kisebb, koncentrált elven alapuló naperőmű már most is működik Spanyolországban, illetve Észak-Afrikában, de a belőlük nyert áramot egyelőre csak helyben hasznosítják. Az Észak-Afrikában létesített naperőmű-mezőkön nyert áramot nemcsak Európa, de a helyiek is hasznosíthatják majd. Afrika ezen részén viszonylag alacsony a populáció, emellett hatalmas sivatagos területekkel rendelkezik, ezért itt a jövőben akár teljes mértékben az új technológiára támaszkodhatnak. Hasonló a helyzet Ausztrália egyes részein, ahol ezért már el is kezdődött a helyi Desertec-projekt kidolgozása.
Éjjel-nappal folyamatosan dolgozik az új olasz naperőmű
Az Archimede névre keresztel olasz termikus naperőmű folyamatosan képes energiát termelni. A napfényt a vonalfókusz kollektorok egy gyűjtőcsőre vetítik, amiben speciális só keveréket hevítenek fel. Az 500-600 fok közötti hőmérsékletre hevített
sóolvadékkal vízgőzt fejlesztenek a turbinák számára, amelyek pedig áramtermelő generátort hajtanak. A felhevült sóolvadék sokáig képes tárolni a hőt és csak 220 fokon dermed meg. Amikor éppen kevés a napból érkező energia és mielőtt a só elérné a dermedéspontot, szükség esetben gázzal segítenek rá.
Naperőműtorony az arizonai sivatagban Óriási naperőművet terveznek építeni az arizonai sivatagban. Ami a méreteket illeti, tényleg páratlan projektről van szó, aminek a közepén egy 800 m-nél is magasabb torony áll majd - ez lesz a világ egyik legmagasabb épülete, kétszer magasabb, mint az Empire State building. A legfontosabb mutató egy erőmű esetében azonban a kapacitás. A naperőmű várhatóan 200 MW teljesitményű lesz, ami körülbelül a fele egy paksi reaktor, nyolcada a teljes paksi erőmű teljesítményének. Atomerőműhöz képest tehát nem különösebben erős a napfarm, de még ez is elképesztő mennyiségű energiát jelent: a számítások szerint kb. 150 ezer amerikai családot tud majd kielégíteni a tökéletesen tiszta erőmű.
Onnantól kezdve, hogy beindítják, elvileg nem sok feladat lesz vele: a napon kívül nincs szüksége semmilyen energiaforrásra, és várhatóan nyolcvan éven keresztül a kisebb karbantartási költségeket leszámítva lényegében ingyen termeli majd a tökéletesen tiszta
áramot. Éppen ezért elég jó üzletnek ígérkezik a befektetés: várhatóan 11 év alatt kitermeli az építési költségeket. Az alapelv egyszerű: abból indulnak ki, hogy a meleg levegő felfelé száll. Az erőmű alján egy több száz méteres átmérőjű területen üvegházhatást hoznak létre, így az eleve 40 Celsius-fokos levegő 80-90 C-fokosra melegszik. A forró levegőnek egyetlen útja marad kiszabadulni: a tornyon keresztül, amit teleraknak turbinákkal, ezeket hajtja majd meg a levegő. Ennek a technológiának óriási előnye, hogy nincs szükség sem közvetlen napsütésre, sem óriási melegre, csak az a fontos, hogy az üvegházban melegebb legyen, mint a környezetében, ami a talaj felforrósodása miatt még éjszaka is biztosított, így folyamatos az áramtermelés. Persze a sivatagban napközben várhatóan csaknem folyamatos lesz a napsütés, a területválasztás azonban nemcsak ezért ideális, hanem a telekárak szempontjából is: a naperőműnek pont olyan környezet kell, amit a nagy forróság miatt eddig semmire sem lehetett használni, így a felvásárlás nem ró elviselhetetlen terhet a befektetőkre.
Naperőmű Kinában Óriási naperőműveket a világ számtalan pontján akarnak építeni. A kínaiak például, akik Amerika és Németország után a leglelkesebbek az alternatív energiaforrások hasznosításában, tíz év alatt négy fázisban egy 2 GW teljesítményű erőművet terveznek felhúzni. Ez már több áramot termel, mint a paksi atomerőmű, és kb. hárommillió háztartást lát el árammal. Az első fázisban egy 30, majd egy 100, utána egy 870, végül egy 1000 megawattos erőmű fog felépülni, ez már várhatóan csak 2019. végén. A projekt konkrét költségét nem hozták nyilvánosságra, az építést végző amerikai First Solar szerint azonban jóval kevesebből kihozzák majd, mintha az Egyesült Államokban dolgoznának, ahol 5-6 milliárd dollárra rúgna egy ilyen erőmű felépítése.
Energia az űrből Gyűjtsük össze a napenergiát közvetlenül a világűrben, aztán lézerrel vagy mikrohullámú sugarakkal juttassuk le a Földre. Sci-finek tűnik a Japán Űrkutatási Hivatal terve, de szakértőik teljesen komolyan gondolják. Az így termelt áram reményeik szerint 2030-ra kerülhet kereskedelmi forgalomba. Nagyratörő feladattal bízta meg a japán kormány az általuk kiválasztott cégeket és kutatókat. Munkájuknak nem kevesebb a célja, mint hogy a következő évtizedekben az újrahasznosítható energia korlátok nélkül az emberiség rendelkezésére álljon. Az energiahordozókban szegény Japán erősen rászorul a kőolajimportra, ezért az ország már régóta élen jár az újrahasznosítható energiaforrások, köztük is a napenergia felhasználásában. Japán legmerészebb terve mégiscsak az SSPS (Space Solar Power System), egy olyan rendszer, amely az űrből gyűjtené össze a napenergiát. Egy ilyen "erőmű" legnagyobb előnye az lenne, hogy a földi időjárástól függetlenül mindig tudna áramot termelni, hisz a napelemek a világűrben állandóan ki vannak téve a napsugárzásnak, nincsenek szűrő hatású felhőrétegek.
Az űrben a föld felszínénél nagyjából ötször erősebb sugárzás begyűjtésére több négyzetkilométeres, egymás mellé helyezett napelemtáblákat használnának. Az ily módon összegyűjtött energiát lézer- vagy mikrohullámú-sugárzás segítségével juttatnák le a Földre, ahol óriási parabolaantennákkal fognák be őket. Mivel az űrben a napsugárzás korlátlan mennyiségben rendelkezésre áll, ezért úgy vélik, ez a rendszer segíthet megoldani az energiahiány és klímaváltozás okozta problémákat. Az elképzelés nagy kihívásnak tűnik, de a terven már 1998 óta, 130 kutató bevonásával dolgoznak Japánban. Meghatározták, melyek azok a mérföldkövek, amelyeket a konzorciumnak teljesítenie kell, hogy 2030-ra működőképes legyen ez a sok milliárd dolláros beruházás.Egy földi naperőmű is több százmillió dollárba kerül.A végső cél, hogy az így előállított energia elég olcsó legyen ahhoz, hogy fel tudja venni a versenyt más energiaforrásokkal.
Így nézne ki az űrbe telepített naperőmű
A tervek szerint a rendszer prototípusát 2020-ban juttatnák fel az űrbe, amely 10 MW energiát tudna termelni, ezt követné egy 250 MW energiát termelő rendszer, majd 2030-ban helyére kerülne a végleges, 1 GW áramot termelő berendezés is. A nagyságrendeket jól érzékelteti, hogy Európa első kereskedelmi naperőműve, a Sevilla mellett felállított Planta Solar 10 jelenleg 11 megawattot termel úgy, hogy 624 nagy mozgatható tükörrel a napsugarakat egy pontba koncentrálja. Az erőmű-telep 2013-ra épül ki teljesen, a tervek szerint 300 MW-os teljesítménnyel. A jelenlegi módszerekkel egy ilyen földfelszíni naperőmű építési költsége 2,5-4 dollár (454-726 Ft) wattonként, vagyis egy 300 MW-os telep kiépítése 720-1200 millió dollárba kerül. Mindezt az űrbe telepíteni valószínűleg nem lesz olcsó mulatság. A fő kérdés az: mennyi előnyt biztosít az, hogy ötször több van az amúgy ingyenes fűtőanyagból, a napsugárzásb
Napkollektor japán módra A nyersanyagokban és energiahordozóban szegény Japán már a korábbi olajválságok idején felismerte a napenergia hasznosításában rejlő lehetőségeket. A hetvenes évek végén több mint 800 000 napkollektoros rendszert telepítettek a fővárosban
Az utóbbi években a napenergia másik felhasználási módja, a hálózatra tápláló áramtermelő napelemes rendszerek terjedése messze megelőzte a használati melegvíz ellátást célzó napkollektoros felhasználást, amit a japán állami támogatási rendszer is előnyben részesített, így nagyságrendekkel több napelemes áramtermelő beruházás létesült, mint napkollektoros hőhasznosító megoldás
Az aktív családi ház, ami megtermeli a saját maga építésére fordított energiát is
Ausztriában épült fel azaz un. aktív családi ház, amely harminc év alatt több energiát termel, mint amit a felépítéséhez ráfordítottak ésa fenntartásához szükséges. Az energiatakarékos, sőt energiatermelőnek is nevezhető ház tervezését és felépítését segítette, támogatta, de szigorú felügyelete alatt is tartotta a Kremsi Egyetem és az osztrák Épületbiológiai Intézet. Az ausztriai Pressbaum-ban mindössze fél év kellett a szén-dioxid semleges épület felépítéséhez. Beépítésre kerültek a legújabb, minősített környezetbarát anyagok is, amelyek előállításához minimális szén-dioxid kibocsátás köthető. Mind a helyszín kiválasztásánál, mind az épület tájolásánál alkalmazták a passzív energianyerő lehetőségeket és az épületbe integrált gépészeti és aktív energiaellátó rendszereket is. Az épület elnyerte az Active Architecture 2010. díját. A háztetőre negyvennyolc négyzetméter napelemet és kilenc négyzetméter napkollektort is felszereltek, amely eszközök besegítenek a hőszivattyús fűtésnek és a hővisszanyerő szellőztető rendszernek is. A felhasznált építőanyagok között megtalálható az ökobeton, a környékről származó fa, gyapjú, és a cellulóz szigetelőanyag is, valamint sok más újrahasznosított anyag. A modell-otthonok névre keresztelt aktív ház technológiát először Dániában honosították meg, ahol már 2009-ben két épületet is megvalósítottak a környezettudatosság szellemében.
Komplex gondolkodásmód. Energiatakarékos ház napelemmel, ráadás elektromos autóval Japánban egy vállalkozás által meghirdetett komplex csomagban majdnem minden benne foglaltatik, ami a környezettudatosság és energiatakarékosság jegyében fellelhető. Energiatakarékos épületet, alacsony fogyasztású világítást, a közlekedéshez otthon feltölthető elektromos járművet és mindezen elektromos fogyasztókat ellátó napelemes áramellátó rendszert.
