A napenergia házi hasznosítása
Mennyi energiát ad nekünk a nap? A Földet érő egy órai napsugárzás több energiát tartalmaz, mint az emberiség által egy év alatt felhasznált 12,5 milliárd tonna kőolajjal egyenértékű energiahordozó. Ennek a nagy mennyiségű energiának technikai lehetőségeinkkel csupán kis hányadát tudjuk kinyerni, de még ez is többszöröse az emberiség jelenlegi szükségletének. Magyarország, földrajzi fekvéséből adódóan, napsugárzás szempontjából a közepes adottságú országok közé sorolható. A vízszintes felület egy négyzetméterére érkező éves átlagos napsugárzás értéke 3,5 kWh naponta. Ez mindössze a fele egy trópusi országban mérhetőnek, de így is lehetőséget kínál a hasznosításra. Az ország területére kb. 380-szor akkora mennyiségű napsugárzás érkezik, mint az ország teljes energia-felhasználása. A legnaposabb az ország középső és déli része, ahol évente átlagosan 1325 kWh jut egy négyzetméterre. A legkevesebb a napsütés az északi és a nyugati területeken, ahol 1220 kWh mérhető. Ezek a sugárzási adatok vízszintes felületre vonatkoznak, a hasznosítás szempontjából kedvezőbb, megközelítőleg déli tájolású és 40-45° körüli dőlésszögű felületre azonban a vízszinteshez képest kb. 15%-al több napsugárzás, azaz megközelítőleg 1400-1500 kWh hőenergia érkezik a napból évente egy négyzetméterre.
Mióta hasznosítja az emberiség a Nap energiáját? A napenergia hasznosítása nem új keletű. Már időszámításunk előtt felismerték, hogy az egy pontra irányított, gyűjtőlencsével összegyűjtött napsugarak magas hőmérséklet előállítására képesek. A görögök állítólag úgy pusztítottak el egy római hajóflottát, hogy a parton felállított tükrökkel összegyűjtötték és rájuk irányították a Nap sugarait sőt az oltáraikon égő tüzet is homorú tükrök segítségével gyújtották meg. Egy svájci fizikus a XVIII. században úgy főzött levest, hogy lencsékkel a kályhára összpontosította a Nap sugarait. 1945-ben egy francia kémikus egy 1,8 méter átmérőjű régi radart a belső felületén ezüsttel vont be, és miután egy pontba gyűjtötte a Nap sugarait, sikerült 3300 fokot elérnie. Becquerel, francia fizikus 1839-ben fedezte fel, hogy egy bizonyos réz-oxid világítás hatására elektromos áramot termel. Fritts, szelénből, 1880-ban készítette el az első napelemet, már akkor azt jósolta, hogy a jövőben a házakat napelemmel fedik be, hogy az elektromos áramot termeljen. Az első szilíciumból készült napelemet, amelynek kb. 6% volt a hatékonysága, Fuller, Pearson és Chapin készítette el 1954-ben Amerikában.
1
Úton a fenntartható fejlődés felé A legősibb napenergia felhasználás azonban a fa tüzeléséből nyert hő. Átvitt 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 hasznosítunk.
A napenergia házi hasznosítása A működéshez néhány kiegészítő építőelem szükséges, így keringető szivattyú, tágulási tartály, illetve vezérlőegység, amely ki- és bekapcsolja a keringtető szivattyút, annak megfelelően, hogy a napkollektorban melegebb-e a folyadék, vagy a bojlerben. A napkollektor hátsó oldalát, a hőcserélőhöz vezető csöveket, és magát a bojlert is megfelelően hőszigetelni kell.
A napenergia hasznosítási módjai Passzív hasznosítás Passzív hasznosításról beszélünk, amikor a napenergiát az arra a célra létrehozott berendezés nélkül tudjuk felhasználni. Ilyenkor az épületek szerkezetét, elhelyezését alakítjuk ki a célnak megfelelően. A legismertebb passzív hasznosítási mód a magyar népi építészetben a dél felé tájolt, tornácos épület. A tornác nyáron megakadályozza, hogy a magasan járó Nap felmelegítse a szobákat, míg télen, az alacsonyan delelő Nap fénye bejut a szobába az ablakokon keresztül, és ott üvegház hatás jön létre. A napon való ruhaszárítás, vagy aszalás is a passzív hasznosítás kategóriájába tartozik. Aktív hasznosítás Aktív hasznosításnak nevezzük, ha speciális berendezéseket hozunk létre a napenergia felhasználására. Ennek két fő ága van, hővé, vagy elektromos energiává alakítjuk a napsugárzást. A hőhasznosítás A hőhasznosító berendezéseket osztályozhatjuk a szerint, hogy milyen magas hőmérsékletet képesek létrehozni. A napkollektorok a naperőművekhez képest lényegesen alacsonyabb hőmérsékletet állítanak elő. Míg a napkollektorokban a hőt elnyelő felület gyűjti össze a meleget, addig a naperőművekben akár több ezer fokot is mérhetünk az összegyűjtött napfény fókuszpontjában. Napkollektorok A napkollektor egy hőcsapda, amelybe a napfény bejut, és egy hőgyűjtő felületen (abszorber) elnyelődik, de a speciálisan kialakított szigetelés miatt kijutni már nem tud. A napkollektor tehát egy hőtermelő egység, amelyben hőátvevő közeg – folyadék, vagy levegő – áramlik. A felmelegített folyadék, vagy levegő hőjét közvetlenül, vagy hőcserélőn keresztül hasznosítja. A hőcserélő elem egy bojlerben található. A hőcserélőben áramlik a napkollektorból érkező felforrósodott folyadék, és felmelegíti a tartályban lévő vizet, amelyet felhasználunk.
2
A felmelegített folyadékot leggyakrabban meleg víz előállítására használjuk fel, míg a levegővel épületeket fűthetünk, vagy különböző anyagokat (fa, gomba, gyümölcs, zöldség) száríthatunk. Használati meleg-vízből a tervezés során átlagosan fejenként napi 50 liter 45ºC-os vizet vesznek figyelembe.
A napkollektorok fajtái Szelektív síkkollektor Egyszeres üvegfedéssel készült, szelektív bevonatú hőelnyelővel (abszorberrel) ellátott napkollektor. Ma az eladott napkollektorok kb. 90%-a szelektív síkkollektor. Háza fából, vagy alumíniumból készül, melyben 50 mm kőzetgyapot szigetelés akadályozza meg a hőveszteséget. A szigetelés felett egy rézcsőrendszer található, melyre egy speciális bevonattal rendelkező rézlemezt rögzítenek. Ennek a feladata a napsugárzás elnyelése és hővé alakítása, valamint a keletkezett hő átadása a kollektorban keringő folyadéknak. A jó hatásfok érdekében a lemezt ún. szelektív abszorber bevonattal látják el, amely a rö-
3
Úton a fenntartható fejlődés felé vid hullámhosszú napsugárzást elnyeli, míg a saját hosszúhullámút visszaveri. Ezért nevezik ezt a típust szelektív síkkollektornak. A napsugárzást ugyanis minden fekete színű anyag jó hatásfokkal elnyeli, azonban ha melegebb lesz, mint a környezete, akkor maga is hőt ad le, ami hőveszteséget jelent. Szelektív bevonatként titánium-oxid rétegeket alkalmaznak. A hőveszteség csökkentése érdekében minél kisebb távolságot kell hagyni az abszorberlemez és az üveg között, bár a veszteség így is nagymértékű. Vákuumcsöves kollektorok A szelektív síkkollektorok hőveszteségének nagy része kiküszöbölhető, ha a napkollektorok abszorberlemezét vákuumba helyezik. A vákuumos napkollektorok legelterjedtebb típusa az ún. vákuumcsöves kollektor. Ennél a napkollektor típusnál az elnyelőlemezt kettős falú üvegcsőbe zárják. A belső üvegcső falára gőzölik fel az elnyelő felületet, majd kiszívják a két cső közül a levegőt, és leforrasztják a végét. A vákuum jó hőszigetelő, ezért szükségtelen a kőzetgyapot alkalmazása. Meggyőződhetünk erről magunk is, hiszen a legjobban felmelegedett állapotban sem égeti meg a kezünket a külső cső felülete. A jó szigetelés előnye elsősorban télen tapasztalható, amikor fagy esetén is minimális a hőveszteség. A szórt fényt jobban hasznosítják, ezért a vákuumos kollektorok télen sokkal hatékonyabbak más kollektorokhoz képest. Maga a vákuumcsöves napkollektor mindkét esetben több, egymás mellé helyezett vákuumcsőből áll. A vákuumcsöves napkollektorok jó hőszigeteléssel rendelkeznek ugyan, hátrányuk azonban , hogy alacsonyabb az optikai hatásfokuk (az optikai hatásfok a borítás fényvisszaverő tulajdonságától függ), mert a görbe üvegfelületnek a síkkollektorokhoz képest nagyobb a fényvisszaverése. Napjainkban a vákuumcsöves napkollektornak két típusa használatos. A HEAT-PIPE (fűtőcsöves) rendszerű napkollektorok esetében a vákuumcső belsejében elhelyezkedő fűtőcső önálló egységet képez. Benne alkoholos
4
A napenergia házi hasznosítása folyadék található, ami hő hatására elpárolog. Ez a fűtőcsőben felszálló pára szállítja el a napkollektor gyűjtőegységébe a keletkezett hőt, és ott átadja a rendszerben keringetett glikolos folyadéknak, ami elviszi a használati meleg-víz tartály hőcserélőjébe. Miután az alkoholos folyadék a hőt leadta, lehűl, és visszafolyik a cső aljára, ahol újra gőzzé alakul. Az U-csöves napkollektor típusnál az U-alakú fűtőcső a rendszerben keringetett glikolos oldatot levezeti az üvegcső aljára, ahol az U formának köszönhetően visszafordul és felül kijön az üvegcsőből. Mivel ezt a kanyart a napkollektor összes csövénél megteszi, alaposan átmelegszik. Az U-csöves rendszernél két hőátadási lépcső kimarad, a heat-pipe-os rendszerhez képest, ezért előnyösebb. A vákuumos síkkollektor A vákuumos síkkollektor egyesíti a vákuumcsöves kollektorok alacsony hőveszteségét, és a síkkollektorok magas optikai hatásfokát. Szerkezetében a szelektív síkkollektorokhoz hasonlít, azzal a különbséggel, hogy a kollektorház légmentesen zárt, és behorpadás ellen távtartó tüskékkel van alátámasztva az üveg fedőlap. A napkollektorok házán csatlakozó csonkok vannak kialakítva, ezeken keresztül vákuumszivattyúval kiszívható a levegő a felszerelést követően. A nem szelektív síkkollektor A nem szelektív síkkollektor egyszeres üveg, vagy polikarbonát lemezfedéssel rendelkezik, és a benne lévő elnyelőlemez nincs szelektív bevonattal kezelve. Ezt a típusú napkollektort építhetjük meg a legolcsóbban házilag. Különleges anyagok nem kellenek hozzá, a saját munkával sok pénzt takaríthatunk meg a kész berendezés vételárához képest. Hatásfoka ugyan alacsonyabb, hiszen nagyobb a hővesztesége amiatt, hogy nincs szelektív bevonata az elnyelőnek, ám ezen a hátrányán javít, hogy jobb az optikai tulajdonsága. A hatásfok veszteséget ellensúlyozhatjuk, ha olcsó anyagokból nagyobb felületet építünk. A napkollektorukat házilag, vagy kalákában készítők sok tapasztalatot szereztek az építés során. Például az adszorber gyári fekete eloxálása alig néhány százalékkal eredményez magasabb hatásfokot, mint az ún. szolár-lakk, ráadásul utóbbi vízbázisú, így sokkal környezetkímélőbb az oxidációs bevonatnál. A drága antireflexiós üvegek csak tiszta állapotban engednek át lényegesen több napfényt, mint a közönséges üveg, vagy polikarbonát lemez: később, a tetőn, porlepte állapotban sokkal kisebb a különbség. Jelentős veszteséget okoz a vezetékekben az áramlási ellenállás, ezen a vezeték megfelelő kialakításával lehet valamelyest javítani.
5
Úton a fenntartható fejlődés felé Lefedés nélküli, nem szelektív síkkollektorok A napkollektorok ezen típusa UV sugárzásnak ellenálló műanyag, vagy gumi anyagú, csőjáratos, fekete színű lemezből van kialakítva. Úgynevezett szolár-szőnyegnek is nevezik a gumi anyagúakat. Ezeknél a napkollektoroknál a lefedés hiánya miatt nincs fényvisszaverődésből származó veszteség, a legmagasabb optikai hatásfokkal rendelkeznek. A hőszigetelt doboz hiánya miatt viszont magas a hőveszteségük. Egyéb napkollektorok Házilag nagyon egyszerűen készíthetünk fekete csőből „csőkígyőt”, amelyet egy oszlop köré tekerhetünk (függőleges elrendezés), vagy szorosan feltekerve (vízszintes elrendezés) megfelelően tájolt lejtőre, a földtől elszigetelten kihelyezünk a napra. Ezek hőcserélő nélküli egyszerű berendezések, amelyek közvetlenül melegítik a használati vizet. A nappal történő vízmelegítés legismertebb módja a kerti zuhanyozó, amelyhez elegendő egy feketére festett tartály, vagy műanyag hordó, amelyet egy állványzatra helyezünk fel. Légkollektorok A fent felsorolt berendezésekben a hőt szállító közeg folyadék. Ám lehetséges, hogy a kollektoron át levegőt áramoltassunk. Energiatudatos barkácsolók között egyre terjed a levegős napkollektorok építése, amely közvetlenül a lakás levegőjét melegíti, kiegészítő fűtésként. A napkollektorokat legtöbbször kiürült sörös, vagy üdítőitalos alumínium dobozokból építik. Kivágják a dobozok alját és tetejét, majd összeragasztják hosszában, így vékony-falú alumínium csőhöz jutnak. A matt feketére festett csöveket szorosan egymás mellé helyezik a napkollektoroknál már megszokott hőszigetelt hátoldalú, polikarbonát lemezzel fedett dobozba. A csöveket alul és felül gyűjtőcsövek fogják össze közös légtérré. Egy ventilátor az alsóba befújja a szoba levegőjét, a napkollektorban felmelegedett levegő a felső gyűjtőcsövön
6
A napenergia házi hasznosítása át lép vissza a fűtendő helyiségbe. Bár a dőlésszög miatt nem ideális, de praktikusan elhelyezhető a ház külső falán. Egy 270 sörös dobozból megépített, 3,5 m ² hasznos felületű levegős kollektor derült januári napon, -3ºCkülső hőmérséklet mellett percenként 500 liter +62ºC-os levegőt termelt, ami kereken 700 W teljesítményt jelent. A levegős napkollektoroknál kritikus a megfelelő ventilátor kiválasztása: a számítások, és a tapasztalatok szerint 1 m² napkollektor felületre óránként 50 m³ levegő szállítására alkalmas ventilátor felel meg. Kevésbé összetett szerkezetek mint a „vizes” napkollektorok, ezért az áruk alacsonyabb, szervizelési és üzemben tartási költségük kisebb, előállításuk egyszerűbb.
Napkohók, naperőművek, naptűzhelyek A napkohó A napkohókat fémek olvasztására, tulajdonságaik mérésére, tesztelésére használják általában. Ebben az esetben síktükrökkel vetítik a napsugarakat egy sok méter átmérőjű parabolatükörre. A síktükrök mozgathatók, és követik a Nap járását, hogy a sugarak mindig pontosan essenek a központi parabolatükörre. A rögzített parabolatükör fókuszálja a ráhulló sugarakat. A parabolatükör a párhuzamosan érkező fénysugarakat úgy veri vissza, hogy mind ugyanazon a ponton haladnak át, a tükör fókuszpontján, amely méterekkel a parabolatükör előtt van. A tükör által visszavert fény a kohóra vetül, mely egy torony tetején, a tükör fókuszpontjában áll. Az összes hő nem egy pontban koncentrálódik, hanem kisebb foltban. A napkohókban akár 3800 Celsius fok is létrehozható. Előnye, hogy nincs semmiféle szennyező hatása. A naperőmű Hasonló berendezéssel a Nap koncentrált melegét gőz fejlesztésére is felhasználhatjuk, amelyen keresztül elektromos áramot lehet termelni. A tükrök kiterjedt területet foglalnak el, még olyan helyeken is, ahol ideális sugárzási körülmények vannak, pl. egy sivatagban. A Kaliforniában található Solar I. naperőmű mintegy 40 hektárnyi területet igényel. A legegyszerűbb naperőművekben a folyadék víz, amit a nagy hő gőzzé alakít át, az elektromos áramot pedig hagyományos turbinák termelik. Másutt sóoldatot használnak, ami kiváló hőtároló anyag, és így nem okoz problémát a magas nyomású gőz kezelése sem. A sóoldatot a koncentrált napsugarak felmelegítik, csöveken át a földig vezetik, ahol átadja a hőt a víznek, így gőz keletkezik, ami aztán elektromos áramot termel.
7
Úton a fenntartható fejlődés felé A napkohók, naperőművek elve kisebb, használati meleg vizet előállító berendezésekben is alkalmazhatók. Háztartási, intézményi alkalmazása kézenfekvő. Előnyük, hogy a kis hőátadó felületnek köszönhetően télen sem jelent problémát a keringetett közeg magas hőfokra való hevítése, hiszen a hűlő felület csupán töredék a síkkollektoros rendszerekhez képest. A fókuszban elhelyezett hőcserélőn keresztül az átadott hőenergia a primer körös keringetési rendszerben egy nagy tárolókapacitású tartályba kerül, ahonnan a bevitt hőenergia tetszőlegesen felhasználható meleg-vízként, vagy fűtéskisegítésként. Naptűzhelyek A naptűzhelyek már a házi hasznosítás területéhez tartoznak, számos barkácsolt változatát ismerjük, de a kereskedelemben is kaphatók. A naptűzhelyek működési elve igen egyszerű, parabolatükörrel egy pontba fókuszálják a beeső napsugarakat, miközben a fókuszpontban helyezik el az edényt. Az étel általában egy fekete, matt edényben kerül ide, melynek hőmérséklete az erős napsütés közben akár több száz fokot is elérhet. A különböző méretű parabolatükrök révén változó a naptűzhelyek teljesítménye, például 1,1 méteres parabolatükör esetén a leadott teljesítmény nagyjából 400-500 W, amely elegendő egy fazék meleg víz elkészítéséhez. Másfél méter átmérőjű naptűzhely teljes napsütésben 4 liter vizet egy óra alatt forral fel. A naptűzhely házi készítésének legegyszerűbb módja, ha valamilyen parabola alakú felületet, pl. használaton kívüli parabolaantennát, alufóliával vonunk be és a fókuszpontjában edénytartót alakítunk ki. Ez azonban inkább vízmelegítésre alkalmas, hiszen az edényt az összegyűjtött sugarak egy ponton nagy intenzitással melegítik. A kereskedelemben kapható naptűzhely esetében fényvisszaverő tükrök gondoskodnak a főző egyenletesebb felmelegítéséről. A naptűzhely nem túl magas – néhány ezer forint - beruházási költségének megfizetése után gyakorlatilag ingyen és teljesen tisztán működik, évtizedeken keresztül. A naptűzhelyeket szerte a világban használják, elsősorban napos és fában szűkölködő területeken, így például nagy népszerűségnek örvend Afrika országaiban, Indiában, ahol a főzés feladata mellett vízfertőtlenítésre is alkalmazzák. A naptűzhely nem veszélytelen eszköz, hiszen főzéskor gyakran megfordulunk az edény körül, és könnyen lehet, elfeledjük, hogy bennünket is megégethet az összegyűjtött napsugár, ami a fókuszpontban több száz fok is lehet.
8
A napenergia házi hasznosítása
Villamos hasznosítás Napelem segítségével a napenergiát közvetlenül villamos energiává alakíthatjuk. Napelemes energiarendszerek esetében beszélhetünk úgynevezett szigetüzemről vagy hálózati visszatáplálásról. Szigetüzemben a villamos energiát napelem modulokkal termeljük, és az energiát akkumulátorokban tároljuk. A fogyasztókat ennek segítségével elláthatjuk akár 12V, vagy 24V egyenfeszültséggel. Inverter segítségével 230V feszültségű fogyasztókat is üzemeltethetünk. A hálózati visszatáplálásnál a napelemek által szolgáltatott feszültséget közvetlenül váltakozó feszültséggé alakítjuk át. Amikor nincs fogyasztás, akkor az arra alkalmas inverter segítségével a hálózatra táplálunk rá. Amennyiben a napelemek nem termelnek villamos energiát, természetesen azt a hálózatról vételezünk. Ha többlet energia termelődik, akkor azt vissza lehet táplálni a hálózatra, amelyet az erre a célra kialakított (kétirányú) speciális mérőóra számlál.
A napelem A napelemek a fotovillamos jelenséget hasznosítják. A napelemet felépítő szolár cellák két fajta anyagot tartalmaznak, ezeket gyakran p és n-típusú félvezetőknek nevezzük. A Nap elektromágneses sugárzása a félvezető atomjait ionizálja. A pozitív töltéshordozók (lyukak) a p-rétegben, míg a negatív töltéshordozók (elektronok) az n-rétegben lesznek többségben. A két ellenté-
9
Úton a fenntartható fejlődés felé tes töltésű réteg töltéshordozói, habár vonzzák egymást, csak egy külső áramkörön keresztül áramolva képesek újra atomos állapotba kerülni. Ha a napelem fémelektródáit egy 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 cellák összekapcsolásával szolár modulokhoz jutunk. Ezekből a modulokból állítják elő a felhasználó számára a szolár rendszert. A napelemes rendszerek mérete egyebek közt függ a napsugárzás mennyiségétől, az elhelyezéstől és a felhasználói igényektől. A napelemes rendszer a szolár cellákon kívül tartalmazza még az elektromos csatlakozásokat, az illesztési eszközöket, a teljesítmény szabályozókat, és az akkumulátorokat. A napelemeknek két fő alaptípusa a kristályos és az amorf, amely a szilícium állapotára vonatkozik. A szilárd anyagok a részecskék rendezettsége szempontjából kristályosak, vagy amorfok. A kristályokat síklapok határolják, bennük a részecskék szabályos alakzatban, kristályrácsban helyezkednek el. Az amorf szilárd anyagok felületén ezzel szemben nem találhatók síklapok. Az amorf szilíciumot tartalmazó napelem nem tagolt, teljes felületét egyetlen fekete árnyalatú amorf test alkotja. Ez a legelterjedtebb típus, mert olcsó az előállítási költsége. A hatásfoka 4-6% között van, ezért jóval nagyobb felületen kell kialakítani. Az amorf napelem a szórt fényt jobban hasznosítja, mint a közvetlen napfényt. Az élettartamuk 10 év körül van.
10
A napenergia házi hasznosítása A kristályos állapotú szilíciumot tartalmazó napelemek lehetnek egykristályosak (monokristályos) és többkristályosak (polikristályos). A monokristályos napelem több, fekete színű cellából épül fel, és minden cella egy kristályszerkezetet alkot. Több szilícium réteg összehegesztésével készül. Jelenleg ez a típusú napelem képes a legnagyobb hatásfokkal (15-17%) a napenergiát villamos energiává alakítani. Élettartama minimum 30 év. A polikristályos napelem szintén több cellából áll, de a cellákat nem egy, hanem több kristály alkotja. Öntési technológiával készülnek, külsőleg kékes-lila színűek. Előállítási költségük alacsonyabb, mint a monokristályosé, de kisebb hatásfokkal működnek (10-13%). Élettartamuk minimum 30 év. Tájolásra és dőlésszögre kevésbé érzékeny, mint a monokristályos, így a rendszer telepítésekor szélesebb felhasználási lehetőség kínálkozik. Az ára kedvezőbb, mint a monokristályos típusé. Napjainkban a világon jelenleg ebből épül fel a legtöbb erőmű és háztartási méretű napelemes rendszer. Készíthetünk-e napelemet házilag? A cellák elkészítése házilag nehezen megoldható, a kristályok elkészítése magas hőmérsékletet, kohászati eszközöket igényel, a kristályt pedig rendkívül vékony szeletekre kell vágni. A cellák anyagát szennyezni kell, a szilíciumatomok közül sokakat lecserélni bórra, máshol pedig foszforra, hogy létrejöjjön a szükséges p-n átmenet. A kristályszeletke felszínét felület-kezelni és bevonatolni szükséges, hogy minél több napfényt nyeljen el és minél kevesebbet verjen vissza. Ezután kell a finom fésűszerű fémhálózatot felvinni a cellára, ami összegyűjti és elvezeti az elektronokat. Még mindig bonyolult, de már házilag megoldható feladat a cellák modulokká való összeállítása. A cellák összekapcsolását forrasztással oldhatjuk meg. A megfelelően összekapcsolt cellákat valamilyen lapra kell rögzíteni, üveggel borítani, és bekeretezni. Az így készített modulok azonban nem érik el a gyári minőséget, teljesítményük alulmarad azokénak. A berendezések elhelyezése A napkollektorok, illetve napelemek által begyűjthető energia mennyisége nagyban függ a berendezések tájolásától és dőlésszögének beállításától. A berendezéseket általában a háztetőkre szerelik fel, amelyek dőlésszöge, vagy tájolása nem mindig ideális. Tájolás tekintetében a déli beállítás a legkedvezőbb. A dőlésszög optimális értéke az üzemeltetés időszakától függ. A Budapesten érvényes havi átlagos sugárzási adatokból számolva egész évi működtetés esetén a vízszintessel bezárt 43,5 fokos
11
Úton a fenntartható fejlődés felé dőlésszögű beállítás az optimális. Nyári hónapokra a jelentősen eltérő napmagasságok miatt ez az érték 18,5 fokra, a téli hónapok idejére pedig 76,2 fokra becsülhető.
Miért érdemes felhasználni a Nap energiáját? A Nap energiája ingyen van. Ha a Nap a közüzemi szolgáltatókhoz hasonlóan benyújtaná a számlát az általa sugárzott energiáért, akkor 2014-es lakossági áron számolva az egy négyzetméter felületre érkező 1400 kWh elektromos energia normál árszabással 56.000 forintba kerülne. Háztartási energiafelhasználásunknak 25-30%-át a használati meleg-víz előállításra fordítjuk. Ez a költség átlagos családi ház esetén elérheti az évi 60-80 ezer forintot. A megtakarítás lehetősége országos méretekben is nagy, hiszen az ország teljes energiafelhasználásából a háztartások 33%-ot tesznek ki. Környezetvédelmi szempontból igen jelentős a napkollektorok használata, hiszen „nulla kibocsátású”, a környezetet nem terhelő energiát használunk. Egy négyzetméternyi napkollektor kiválthat évente 75 liter fűtőolajat, 200kg szén-dioxidot, 2kg kén-dioxidot. Még a napkollektor gyártásának, megépítésének környezeti terhelése sem magas, főként, ha figyelembe vesszük a napkollektor hosszú élettartamát. A napelemes rendszer gyártásához használt energiát egy napelem 3-6 éven belül visszatermeli. Eközben a napelemes rendszerek átlagos tervezett életkora 25 év, ami biztosítja, hogy több energiát termel meg összesen, mint ami az előállításához szükséges. A berendezések legfőbb erénye, hogy az energiatermelés során, nem szen�nyezik a környezetet. Lehetséges, hogy a hosszú megtérülési idő miatt vonakodunk alkalmazásuktól, de ha környezettudatosak vagyunk, akkor tudnunk kell: ami jó a környezetünknek, az nekünk is jó.
12
