MISKOLCI EGYETEM Gázmérnöki Tanszék A TERMIKUS NAPENERGIA-FELHASZNÁLÁS ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI

MISKOLCI EGYETEM Gázmérnöki Tanszék

A TERMIKUS NAPENERGIA-FELHASZNÁLÁS ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI

OTKA T-046224 "Egy lépés a fenntartható infrastruktúra felé- napelemekkel kombinált földgázellátó rendszer háztartási fogyasztóknál" projekt kutatási anyaga

HORÁNSZKY BEÁTA egyetemi tanársegéd

Miskolc-Egyetemváros, 2005. november

OTKA T046224 Egy lépés a fenntartható infrastruktúra felé - napelemekkel kombinált földgázellátó rendszer háztartási fogyasztóknál

TARTALOMJEGYZÉK

1. A NAPSUGÁRZÁS

5

1.1. A FÖLDFELSZÍNRE JUTÓ NAPENERGIA 1.2. A NAPSUGÁRZÁS GEOMETRIÁJA 1.3. A NAPSUGÁRZÁS ÉS AZ ELNYELŐFELÜLET KAPCSOLATA 1.4. A NAPSUGÁRZÁS MAGYARORSZÁGON

5 10 13 17

2. A NAPSUGÁRZÁS TERMIKUS FELHASZNÁLÁSÁNAK HELYE A „SZOLÁRRENDSZERTANBAN”

21

3. KIS- ÉS KÖZEPES HŐMÉRSÉKLETŰ ALKALMAZÁSOK

24

3.1 A RENDSZER ÁLTALÁNOS FELÉPÍTÉSE 3.1.1. AZ ENERGIA-BEGYŰTJÉS HELYE: A SÍKKOLLEKTOR 3.1.2. TÁROLÁS 3.1.3 MŰKÖDTETÉS ESZKÖZEI 3.2 AKTÍV NAPENERGIA-HASZNOSÍTÓ RENDSZEREK 3.2.1. MELEGVÍZ-KÉSZÍTŐ SZOLÁRIS RENDSZEREK 3.2.2 USZODAVÍZ-MELEGÍTŐ SZOLÁRIS RENDSZEREK 3.2.3 FŰTÉSI CÉLÚ SZOLÁRIS RENDSZEREK 3.2.4.ÉPÜLETEK HŰTÉSE NAPENERGIÁVAL 3.3 KIS ÉS KÖZEPES RENDSZEREK ALKALMAZÁSÁNAK SZEMPONTJAI 3.4 A RENDSZEREK GAZDASÁGOSSÁGA

25 25 38 43 49 50 55 57 60 62 66

4. NAGYHŐMÉRSÉKLETŰ TERMIKUS ERŐMŰVEK: A VILLAMOS-ENERGIA PIAC ÚJ SZEREPLŐI 68 4.1 CSP RENDSZEREK 4.1.1. PARABOLA-VÁLYÚS RENDSZER 4.1.2 PARABOLA TÁNYÉROS RENDSZER 4.1.3 NAPTORONY RENDSZER 4.2 TERMIKUS NAPERŐMŰVEK ALKALMAZÁSI FELTÉTELEI 4.3 TERMIKUS NAPERŐMŰVEK EURÓPÁBAN

69 71 72 74 75 77

5. A TERMIKUS NAPENERGIA FELHASZNÁLÁS PIACA

79

5.1 A VILÁG ÉS AZ EURÓPAI UNIÓ PIACAI 5.2 MIÉRT VAN SZÜKSÉG A TERMIKUS PIAC KÖZÖSSÉGI SZABÁLYOZÁSÁRA?

79 82

6. A TERMIKUS NAPENERGIA FELHASZNÁLÁS HELYZETE MAGYARORSZÁGON

85

7. A TERMIKUS NAPENERGIA RENDSZEREKRE VONATKOZÓ EURÓPAI ÉS MAGYAR SZABVÁNYOK 87

-2-


8. A TERMIKUS NAPENERGIA FELHASZNÁLÁS EGY GÁZKERESKEDŐ CÉG SZEMSZÖGÉBŐL. LEHETŐSÉGEK ÉS PERSPEKTÍVÁK

88

FELHASZNÁLT IRODALOM

90

-3-


„..Áldás és békesség te vagy, Ó nap, ragyogj ránk s el ne hagyj!..” (Juhász Gyula)

A

napenergia

felhasználása

napjainkban

reneszánszát

éli.

A

hagyományos

energiahordozók folyamatosan növekvő árai, a külső energiaforrásoktól való függés erősödése, és az egyre környezettudatosabb társadalomi elvárások miatt a megújuló energiaforrásokat – köztük a mindig „kéznél lévő” napenergiát - felhasználó technológiák egyre terjednek. E tanulmány egy olyan kutatás eredményeként született, amely a napenergia termikus felhasználási lehetőségeit vizsgálta. A Nap erejének termikus felhasználása a közvetlen napenergia-felhasználás egyik fő területe, mely során ma már nem csupán a fűtési és melegvíz előállítási célból vizet, ill. egyéb közeget melegítenek napkollektorok és gépészeti

berendezések

segítségével,

de

hatalmas

kollektor-mezőkre

alapozott

erőművekben elektromos áramot is termelnek. A termikus napenergia-felhasználó berendezések gyorsan terjednek az egész világon, a piac évről évre bővül. Míg az erős gazdaságú társadalmakban az erősödő ökológiai szemlélet, a relatív gyors megtérülés és a hagyományos, külső energiahordozóktól való függetlenedés a cél e technológia alkalmazásával, addig a fejlődő gazdaságokban az energiaigény növekedésével együtt növekvő károsanyag-kibocsátási szint csökkentése az elsődleges.

-4-


1. A napsugárzás A Nap bolygórendszerünk központja, gáznemű, gömb alakú, kb. másfél millió km átmérőjű sugárzó test, melynek külső felülete közel 6000 K. A központi csillagunkból évente 3,2-3,8 x 1023 kW napenergia sugárzódik a Földre a légkörön áthaladva. Ennek a hatalmas energiamennyiségnek köszönhető, hogy a -270 ºC hőmérsékletű űrben száguldó bolygónk felszínén kialakulhatott (és fennmaradhatott) az élet. A napsugárzás és a Földről a világűrbe távozó hő normál esetben egyensúlyban van (1-1. ábra), így a kialakult közepes hőmérséklet állandó értéken marad.

Forrás: www.kornyezetunk.hu

1-1. ábra A Föld energiamérlege

1.1. A földfelszínre jutó napenergia A napsugárzás energiahozamát a sugárzás intenzitása fejezi ki (W/m2). A földi atmoszférán kívül a napsugárzás intenzitása éves periodicitással 1300-1400 W/m2 között ingadozik, a Nap-Föld távolság folyamatos változásának függvényében (1-1. táblázat). Ennek az un. napállandónak az általánosan elfogadott átlagértéke 1353 W/m2.

-5-


1-1. táblázat A Nap sugárintenzitása Sugárintenzitás Légkörön a légkör áthaladó határán sugárintenztás

Szórt sugárzás intenzitása

Teljes sugárzás intenzitása

W/m2 JAN.

1393

1195

69

1264

FEBR.

1378

1166

84

1250

MÁRC.

1363

1137

99

1235

ÁPR.

1348

1108

112

1220

MÁJ.

1333

1079

126

1204

JÚN.

1319

1051

138

1189

JÚL.

1314

1042

142

1184

AUG

1329

1070

129

1200

SZEPT.

1344

1100

116

1216

OKT.

1359

1129

102

1231

NOV.

1375

1160

87

1247

DEC.

1390

1191

71

1262

ÁTLAG

1353

1119

106

1225

Forrás: www.reak.hu

A Napból érkező sugárzás teljes színképe az alábbi tartományokra oszlik:

λ = 0,29…0,4 µm ibolyántúli sugárzás (UV) teljesítményének részaránya 9%,

λ = 0,4…0,75 µm látható fénytartomány, részaránya 49%,

λ = 0,75 µm nem látható, infravörös (hő-) sugárzás, részaránya 42%.

A 1-2. ábrán látható a napsugár hullámhosszak szerinti intenzitás-eloszlása, ahol a külső burkológörbe a légkör határán mérhető intenzitásnak felel meg. A légkör határát elérő párhuzamos sugárnyalábokból álló közvetlen (direkt) sugárzás energiatartalma jelentősen csökken légkörben megtett útja során. A légkör határát elérő sugárzást részben elnyelik, részben megtörik, részben visszaverik a légkör részecskéi. A direkt sugárzás egy része rendezetlen irányú, szórt (diffúz) sugárzássá alakul (1-3. ábra).

-6-


Forrás:www.naplopo.hu.

1-2. ábra A sugárzás-intenzitás eloszlása A közvetlen sugárzás energiatartalom-csökkenése exponenciálisan függ a légkörben megtett út hosszától és a légkör elnyelési tényezőjétől. A sugárzásra merőleges felületen az intenzitás tiszta légkör esetén:

I N = I '0 ⋅ exp(− B ⋅ z )

(1.1)

ahol

I 'O −

a belépésnél elvben mérhető napállandó

B−

tiszta légkörben a legrövidebb úton adódó elnyelési tényező

z−

a ferde beesési szög miatti úthossz-növekedés, amely a napmagassággal (m) kifejezhető

z = 1 / sin m

-7-

(1.2)


Forrás: www.naplopo.hu

1-3. ábra A közvetlen sugárzást módosító légköri hatások

Az ideális esettől eltérően a valóságban a légkörben a sugárzás útja tovább nehezül a természetes és a civilizációs szennyeződések miatt. Ez az un. homályosság (T), mely egy mért pillanatérték, s a földrajzi adottságoktól, a beépítettségtől, a helyi szennyezőktől ill. a széljárástól függ (1-2. táblázat). A növekvő légszennyezés a homályossági tényező mértékét évről évre növeli, rontva ezzel a napsugárzás felhasználható energiatartalmának mennyiségét (1-4. ábra).

1-2. táblázat A homályossági tényező tapasztalati értékei légkör alatti földfelszín T zavartalan természet, tenger

0,2-0,3

mezőgazdasági terület, falu

0,3-0,4

kis és közepes város

0,4-0,5

ipari terület, nagyváros

0,6-0,7

Forrás: Barótfi,1993.

-8-


Forrás: Barótfi,1993.

1-4. ábra A homályossági tényező hatása a sugárzás intenzitására A sugárzásintenzitás mennyiségét tekintve a legjelentősebb változás akkor következik be, amikor a felhősödéssel kisebb-nagyobb mértékben megszűnik a felszínre érkező közvetlen sugárzás. A különféle időjárási viszonyok más és más mértékű felhősödéssel járnak, s így különféle intenzitást jelentenek (1-5. ábra): • erősen felhős időben: 250-300 W/m2 • gyengén felhős, átlagos időben: 500-600 W/m2 • derült, nyári idő esetén: 900-1000 W/m2

Forrás: Solarpraxis, 2005.

1-5. ábra A felhősödés hatása a sugárzás intenzitására.

-9-


Az intenzitás maximális értéke nyáron, derült időben is csak ritkán lépi át a 1000 W/m2 értéket. A legtöbb besugárzást a Föld északi félén júliusban kapjuk, annak ellenére, hogy a nappalok már valamivel rövidebbek, a Nap delelési magassága kisebb, viszont a felhőzet mennyisége csekélyebb, mint nyár elején. Legcsekélyebb a besugárzás decemberben, a nagy borultság és a rövid nappalok miatt (1-6. ábra).

12

2

kW/m ,nap

10 8 6 4 2 0 I.

II.

III. IV.

légkörön kívül

V.

VI. VII. VIII. IX.

derült

X.

XI. XII.

átlagos

borult

Forrás:Épületgépészet a gyakorlatban,2003.

1-6. ábra Napi globálsugárzás különböző égboltoknál

1.2. A napsugárzás geometriája A napsugárzás teljesítményét a légkör intenzitás-csökkentő hatásán kívül a Nap és a hasznosító felület közötti geometriai kölcsönhatás befolyásolja. A Föld a Nap körül elliptikus pályán kering, ezért az év folyamán változik a Nap-Föld távolság, mintegy 7%-kal. A légkör határán mért napállandó értéke

I '0 = I 0l −2

(1.3)

ahol

l2 −

napközelben: 0,9667 naptávolban: 1,0337

Föld tengelye a Nap körüli pályához képest ferde, 23.5˚ (1-8.ábra). A ferde forgástengely miatt besugárzás beesési szöge is változik egy éven belül. A beesési szög (deklináció) közelítő meghatározására a következő képlet használható: - 10 -


δ = 23,45 sin

360 (284 + n ) 365

(1.4)

ahol

n−

a vizsgált napok száma, január elsejei induló értékkel

Forrás: wwww.naplopo.hu

1-7. ábra A deklináció értékei A Föld pályájának (7. ábra) pontos ismeretében az év valamennyi napjára kiszámítható a napmagasság értéke. Az m szög egy adott napra, csillagászati délben a következő képlettel adható meg:

m = 90° − ϕ + δ

(1.5)

ahol φ - a földrajzi szélesség δ - a Nap deklinációja (csillagászati évkönyvekből kikereshető)

Forrás:www.naplopo.hu

1-8. ábra A Föld Nap körüli pályája

- 11 -


Mivel a Nap helyzete egy adott nap folyamán is változik, ezért a napmagassági képlet az alábbiak szerint módosul:

m = arcsin (sin ϕ ⋅ sin δ + cos ϕ ⋅ cos δ ⋅ cos ω )

(1.6)

ahol ω - az időszög (délben 0°, óránként 15°-ot változik, délután negatív) A napmagasság tehát az év minden nappali óráján már és más az értéke a különböző szélességi fokokon. A 1-9. ábrán a Budapesti szélességi fokra meghatározott napmagassági értékeket láthatók.

Forrás: Gyurcsovics, 1982.

1-9. ábra Napmagassági értékek A Nap helyzetét a napmagasság és a Nap azimutszöge határozza meg (1-3. táblázat). Az értékek a hónapok 21. napjára vonatkoznak, melyek a hőtechnikában használatos átlagnapnak felel meg.

- 12 -


1-3. táblázat1 A napmagasság (m) és a Nap azimut (α) értékei a hónapok 21. napján JAN.

FEBR.

MÁRC.

ÁPR.

MÁJ.

JÚN.

JÚL.

AUG.

5,8 83,7 15,7 71,8 25 60,6 33,2 46,7 39,5 29,5 42,9 10,2 42,9 10,2 39,5 29,5 33,2 46,7 25 60,6 15,7 71,8

4,4 104 14,3 85,6 24,5 81,1 34,3 68,9 43,2 54,8 50,4 35,6 54,6 12,6 54,6 12,6 50,4 35,6 43,2 54,8 33,3 68,9 24,5 81,1

10,3 110 20 100 30,2 84,8 40,2 75,2 49,6 61,1 57,6 41,5 62,5 15,2 62,5 15,2 57,6 41,5 49,6 61,1 40,2 75,2 30,2 84,8

12,2 112 21,9 101 32 84,8 42,1 77,8 51,7 64,8 59,9 44,1 65,1 16,5 65,1 16,5 59,9 44,1 51,7 64,8 42,1 77,8 32 84,8

9,6 110 20,2 99,7 30,3 84,7 40,3 75,5 49,8 62 57,8 41,7 62,7 15,4 62,7 15,4 57,8 41,7 49,8 62 40,3 75,5 30,3 84,7

5,8

14,3

20

21,9

20,2

83,7

85,6 4,4 104

100 10,3 110

101 12,2 112

99,7 9,6 110

2,9 103 9,12 85,6 23,1 79,4 32,8 67,4 41,6 53,2 48,7 34,4 52,7 12,2 52,7 12,2 48,7 34,4 41,6 53,2 32,8 67,4 23,1 79,4 09.d ec 85,6 2,9 103

5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17

8,4 48,6 15,3 36,1 20,3 22,3 22,9 7,5 22,9 7,5 20,3 22,3 15,3 36,1 8,4 48,6

7,4 65,5 16,2 54,2 23,7 40,5 29,3 25,5 32,3 8,6 32,3 8,6 29,3 25,5 23,7 40,5 16,2 54,1 7,4 65,5

17-18 18-19

SZEPT.

OKT.

NOV.

DEC.

6,7 84,4 14,1 71,4 22,6 58,7 31,4 45,6 37,5 28,6 40,9 9,8 40,9 9,8 37,5 28,6 31,4 45,6 22,6 58,7 14,1 71,4

4,9 64,1 13,5 52,3 20,8 39,5 26,1 24,4 29 8,3 29 8,3 26,1 24,4 20,8 39,5 13,5 52,3 4,9 64,1

7,1 48,1 13,9 35,9 18,8 22 21,5 7,5 21,5 7,5 18,8 22 13,9 35,9 7,1 48,1

4,9 46,1 11,6 34,9 16,3 21,3 18,9 7,2 18,9 7,2 16,3 21,3 11,6 34,9 4,9 46,1

6,7 84,4

Forrás: Barótfi,1993

1.3. A napsugárzás és az elnyelőfelület kapcsolata A Föld mozgása miatt egy rögzített nyelőt a sugárzás csak egy időpontban éri merőlegesen, sőt a sugárzás intenzitása is sok tényező függvénye. A 1-4. táblázatban látható a teljes sugárzás értékének egy éven belüli változása havonként és óránként W/m2-ben, ideális légkör esetén, vízszintes síkra beeső sugarakat feltételezve.

1

A táblázatban az első sor a napmagasság, a második sor a Nap azimut értékeit jelöli

- 13 -


1-4. táblázat2 Egy vízszintes síkon mért teljes sugárzás átlaga (W/m2) 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19

JAN. FEBR. MÁRC. ÁPR. 28 16 59 186 20 84 67 214 334 26 88 190 76 183 337 463 36 128 187 306 172 316 486 583 97 173 285 407 241 395 562 671 151 244 355 480 314 419 638 757 183 281 387 513 308 415 629 741 188 280 380 508 255 284 561 699 164 250 349 470 171 300 443 620 112 192 287 393 80 121 333 4522 52 66 200 311 44 162 290 113 206 55 131 102 34 23 19

MÁJ. 113 62 252 171 430 290 547 407 682 501 784 564 829 598 836 583 772 534 695 461 576 368 449 267 283 167 130 69

JÚN. 156 93 305 173 481 333 601 452 723 549 820 615 875 629 884 618 823 578 718 506 611 411 449 314 294 202 154 95

JÚL. 117 83 256 201 413 338 548 461 673 557 779 612 792 636 826 613 813 517 704 508 545 415 428 311 262 144 120 87

AUG. SZEPT. OKT. 42 37 166 67 9 135 59 108 362 210 73 264 176 226 487 371 177 398 300 354 611 490 274 505 412 429 723 591 342 583 495 490 784 642 380 612 527 498 780 654 374 601 512 433 751 611 334 556 469 342 644 507 254 490 387 233 493 372 159 391 285 94 350 220 62 263 166 202 69 55 8 51 44

NOV.

9 5 109 50 219 104 35 152 348 179 351 183 308 155 237 110 120 55 10 8

DEC.

66 26 159 74 217 121 257 144 265 145 227 121 156 79 63 31

Forrás: Barótfi,1993. az első sor a derült napok áltaga, a második sor az összes nap átlagát jelöli.

Egy vízszintes elnyelő felületre eső sugárzás az alábbi képlettel írható le:

I N = I r ⋅ sin m

(1.5)

ahol

Ir −

teljes felületre eső sugárzás

I N − a vízszintes felületre eső sugárzás m−

a napmagasság

A Nap helyzetét a napmagasság (m) és a nap azimutszöge (α) határozza meg (3. táblázat), az elnyelő helyzetét pedig a β lejtőszög és a γ déli iránytól való eltérés szögével lehet meghatározni (1-10. ábra).

2

A táblázatban az az első sor a derült napok áltaga, a második sor az összes nap átlagát jelöli.

- 14 -


Forrás: Solarpraxis,2005.

1-10. ábra Az elnyelő-felület és a Nap helyzetét jellemző szögek A valóságban azonban a sugárzást elnyelő felületek nem vízszintes síkon, és nem déli irányban helyezkednek el. Mivel a napenergia-hasznosító berendezések térbeli napkövetése igen költséges megoldás, a legoptimálisabb működés eléréséhez az elnyelőfelület pontos beállítása szükséges. Az északi féltekén a legmegfelelőbbnek tartott déli tájolás esetén az elnyelő dőlésszögének megválasztásakor számos tényezőt kell figyelembe venni, melyek közül a legfontosabb:

a meglévő technikai adottságok (pl. tető dőlésszöge),

a hasznosítás jellegzetessége: o

a nyári üzemű berendezések – a magas nappálya miatt – a vízszintes elnyelő hasznosítja a legtöbb energiát,

o

az egész évben használt rendszerek esetén a meredek beépítés előnyösebb, így jobban kihasználható a téli alacsonyabb beesési szöggel érkező energia.

Az épületgépészeti gyakorlatban az energiagyűjtő felületek optimális dőlésszögének meghatározásakor a következő ökölszabályokat alkalmazzák:

egész évben üzemelő rendszer esetén az optimális dőlésszög megegyezik a az adott földrajzi hely szélességi körével,

ha nyári üzemű a rendszer az optimális dőlésszög az előzőnél 10°-kal kisebb,

- 15 -


téli üzemű esetén ezzel szemben 10°-kal nagyobb.

A különféle dőlésszöggel beállított déli tájolású nyelőfelületekre más és más nagyságú sugárintenzitás érkezik (1-11. ábra). A ferde elnyelőfelület elméleti hasznosítási szögtartománya 180°, ám a gyakorlatban a 90-120° tartományban remélhető megfelelő energiamennyiségű hasznosítható sugárzás.

Forrás: Patkó-Stumphauser, 1999.

1-11. ábra A sugárzás intenzitása különféle dőlésszögű felületeken havonként tiszta légkör esetén Az elnyelőfelület tájolása – mivel az optimális déli tájolás megvalósítása az esetek döntő részében lehetetlen - jelentősen befolyásolja a sugárzás optimális kihasználását. Az elfordítás

szögének

függvényében

jelentősen

változik

a

energiamennyiség (1-12. ábra, 1-13.ábra).

Forrás: Patkó-Stumphauser, 1999.

1-12. ábra A sugárzás intenzitása 45˚-os dőlésszögű felületeken havonként a déli iránytól való eltérés függvényében

- 16 -

felületre

érkező


Az optimális tájolás Magyarországon az Egyenlítő, vagyis a Dél égtáj iránya. Az optimális dőlésszög kiválasztása már nem ilyen egyértelmű. A Nap járása évszakonként különböző, így a hasznosító felület helyzetét a hasznosítás célja és időtartama mellett jelentősen befolyásolja az adott földrajzi szélesség.


1-13. ábra A napsugárzás „jövedelem-csökkentése” az elnyelő dőlésszögének és tájolásának függvényében

1.4. A napsugárzás Magyarországon

A napenergiával foglalkozó szakirodalmak szerint a statisztikailag várható napsugárzás összege a következő hatásoktól függ:

a napállandónak megfelelő intenzitáscsökkentése a normál légkör lenyelése és szórása miatt,

a földfelszínről származó légkörszennyezés, amit a már előzőekben ismertetett homályossággal vesznek figyelembe,

a geometriai viszony a Nap iránya és az elnyelőfelület normálisa között,

a felhős égbolt hatása.

- 17 -


Hazánkban

már

1870-ben

kiépült

a

meteorológiai

megfigyelő-hálózat,

így

a

napsugárzásról (is) számos adat áll rendelkezésre. Ma a megfigyelőállomásokon a napsugárzás két fontos tulajdonságát: az intenzitást és a napfénytartamot mérik. 2004. ősz

2004-2005 tél

2005. tavasz

2005. nyár

Forrás: www.met.hu

1-14. ábra A globálsugárzás Magyarországon az OMSZ adatai alapján 2004-2005-ben (J/cm2) A sugárzás intenzitása, amely a vízszintes sík felületegységre időegység alatt érkezik, hazánkban átlagosan a 4100-4700 MJ / m2 értékek közé esik. A 11-14. ábrán látható, hogy a sugárintenzitás nagysága évszakonként hogyan változik hazánkban. Míg a vizsgált időszakban (2004. szeptember – 2005. augusztus) nyáron az ország nagy részén 170000-180000 J/cm2 között volt az intenzitás nagysága, addig télen ez az érték csupán 33000-44000 J/cm2 között mozgott. A besugárzás energiahozama mellett fontos tudnunk, hogy milyen hosszú időn át érkezik ez az energia a földfelszínre. Erről a napsütéses órák száma, vagyis a napfénytartam ad tájékoztatást. A napfénytartam az a szám, amely megadja, hogy egy adott helyen egy adott időszak alatt hány órán keresztül süt a nap. A gyakorlatban ezt az értéket napi, havi, vagy évi összegekben adják meg. Magyarországon a napos órák száma átlagosan 2100

- 18 -


óra évente, 2004-ban ez az érték az elmúlt évek átlagánál közel megegyezett (1-15. ábra).

Forrás: www.met.hu

1-15. ábra A napsütéses órák száma Magyarországon 2004-ben Magyarországon a szórt és a direkt sugárzás aránya nagynak mondható, közel 50% (116.ábra).


1-16. ábra A közvetlen és a diffúz sugárzás aránya Magyarországon Magyarország az északi szélesség 45,8˚ és 48,6˚-a között fekszik, melynek megfelelő optimális dőlésszögeket a 1-5. táblázat mutatja a Nap irányára merőleges síkhoz viszonyítva.

- 19 -


1-5. táblázat Az optimális dőlésszög értékei Magyarországon hasznosítás időtartama optimális dőlésszög egész éven át

45˚

nyáron

30˚

ősztőll és tavaszig

60˚

Forrás: Épületgépészet a gyakorlatban, 2003.

A tapasztalatok azt mutatják, hogy a hasznosító felületet döntve előnyösebb a vízszintesen elhelyezettnél. Jelentős hasznosítás-csökkenés csak keleti és nyugati tájolás, illetve függőleges elhelyezés esetén következik be.

- 20 -


2.

A

napsugárzás

termikus

felhasználásának

helye

a

„szolár-

rendszertanban” A Föld felszínére sugárzás formájában érkező éves energiamennyiség az un. hagyományos energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz, atomenergia) összes ismert készletének mennyiségének többszöröse (2-1. ábra).

Forrás: Solarpraxism 2005.

2-1. ábra Az éves napsugárzás és az egyes energiahordozók ismert készleteinek aránya E hatalmas energiamennyiség felhasználási módjait sokféleképpen rendszerezik. I.

A legáltalánosabb csoportosítás szerint:

közvetett hasznosítás Azoknak a természeti erőforrások felhasználása, amelyek létrejöttét a napsugárzás segíti valamilyen módon. Ilyen közvetett napenergiahasznosító tevékenység a szél, a víz, a biomassza, illetve a hullámok energiájának felhasználása.

közvetlen hasznosítás Két nagy csoportra bonthatjuk: - 21 -


o

a fotovillamos kiaknázásra, A fotovillamos, vagyis villamos energia hasznosítás lényegében olyan villamos energia előállítás napelemek segítségével, mellyel közvetlenül, vagy tárolás után fogyasztókat látnak el.

o

a hőenergiát hasznosító módszerek (termikus hasznosítás) A sugárzás termikus hasznosításának elve: a beérkező sugarak a megfelelő felületen elnyelődik (abszorbeálódik) és hővé alakul. Ez a jelenség alapvetően a földi élet alapja, hiszen a sugárzás energia sűrűsége viszonylag kicsi, s a hőhatása sem nagyobb 100˚C-nál. A napsugár

tudatos

hőenergiát

termikus

igyekeznek

hasznosítása

növelni

során

mesterséges

a

nyerhető

eszközökkel:

a

termikus napenergia-hasznosító berendezésekkel. Ezekre

a

berendezésekre

általánosan

elmondható,

hogy

általánosan három funkciót kell ellátniuk: • be kell gyűjteniük a sugárzási energiát (nagy, megfelelően tájolt és árnyékmentesített felületen, melyek fokozottan ki vannak téve az időjárás károsító hatásainak) • a begyűjtött energia egészének, vagy egy részének tárolása, • leadása, eljuttatása a rendeltetési helyére. Ha fenn ismertetett funkciókat egy épület, annak szerkezeti elemei látják el, passzív energia-hasznosításról beszélünk. A rendszer működtetéséhez külső energiaforrás nem szükséges, a hőleadás és az energia célbajuttatása spontán folyamatok eredménye. Mivel a folyamatok így kevéssé szabályozhatók, a passzív rendszerek tervezésekor

különös

figyelmet

kell

szentelni

a

méretezési

folyamatoknak. Amennyiben berendezések

mindhárom segítségével

funkció történik,

ellátása az

épületgépészeti energia-hasznosító

rendszer aktívnak tekinthető. A sugárzás begyűjtését speciális elemek, az un. kollektorok végzik, az energiát víztartályokban tárolják, s leadása elosztó csőhálózattal történik (központi fűtés). A rendszer általában külső energia segítségével – árammal hajtott szivattyúkkal – működik. A folyamat ezáltal szabályozható, kézben tartható. - 22 -


A két rendszer közti megoldást jelentenek az un. hibrid rendszerek. Ezekben az energia begyűjtése, tárolása általában a passzív módon történik,

a

célba

juttatására

azonban

már

különféle

segédberendezéseket (pl. ventillátorokat) alkalmaznak.

II.

Más csoportosítási mód szerint: az aktív hasznosítás közé sorolják a technikai berendezéseket felhasználó módszereket, mint a napelem, és a napkollektor. A két folyamatról sok hasonlóság mondható el: • az elnyelő és a felhasználás között további eszközök segítsége szükséges

• a folyamatokban lehetőség van a kinyert energia eltárolására. Az aktív termikus energia-hasznosítás un. napkollektoros berendezésekkel történik. A rendszer alapvetően az alábbiakkal jellemezhető: • a hőforrás energiaközlése véletlenszerű • a termelt hőenergiát általában tárolni szükséges, a felhasználóhoz hordozóközeggel juttatják el • a hőhordozó hőmérséklete műszaki korlátok miatt általában a közepes tartományba esik. Több kollektor összekapcsolásával un. kollektor mezőket alakítanak ki az adott hőigények figyelembevételével. A folyadék oldali összekapcsolásnál természetesen figyelembe kell venni az egyes kollektorok ellenállását, ügyelni kell a légtelenítésre, valamint a hidraulikai kiegyensúlyozottságra is. A szoláris rendszereknek természetesen csak az egyik – bár alapeleme – a napkollektor, vagy napkollektor-mező. A rendszer kiépítéséhez még számtalan berendezés szükséges. Az aktív rendszerek alapvetően három elemből állnak: elnyelőből, tárolóból és magából a hálózatból, melybe beletartoznak a működtetés elemei is. A napenergia termikus hasznosítás különféle célból történhet. Kis. ill. közepes hőmérsékletű rendszerek segítségével használati melegvizet állítanak elő, ill. fűtési célt szolgálnak. A nagy üzemhőmérsékletű rendszerek elektromos áramot termelő erőműveket alkotnak.

- 23 -


3. Kis- és közepes hőmérsékletű alkalmazások A napenergia termikus hasznosításának első kezdeti lépése a mindenki által ismert házi minirendszerek voltak: a fekete hordós kerti zuhanyzók (3-1. ábra).


3-1. ábra Házi szoláris minirendszer Napjainkban a termikus szolár-rendszerek számos feladatot elláthatnak:

medencevíz fűtését,

használati melegvíz előállítását,

légtérfűtést, fűtés-rásegítést, sőt még

légtérhűtést is.

- 24 -


3.1 A rendszer általános felépítése A kis- és közepes méretű szoláris rendszer világosan elhatárolható egységekre tagolható (3-2. ábra): a kollektorok által végzett energia-begyűjtő egységre, a begyűjtött hőenergiát elraktározó tárolásra, a két egység közötti áramlást biztosító keringtetésre, az egész rendszer biztonságát felügyeletre, valamint a völgyidőszakot szükség szerint áthidaló tartalék energia-termelő rendszerre.

Forrás: www.solarpraxis.com

3-2. ábra Szolár-rendszer általános felosztása

3.1.1. Az energia-begyűtjés helye: a síkkollektor A kollektor az a szerkezet, amely a napsugárzásból nyert hőmennyiséget a hőhordozó közegnek átadja. Főbb feladatai:

az érkező sugárzást hőenergiává alakítja át,

az elnyelőfelületeken keletkező hőt elvezeti

saját veszteségét nagymértékben csökkenti a sugárzás visszaverése által.

- 25 -


A sugárzási energia-hasznosító berendezés legjellegzetesebb egységei. Konstrukciójuk, kivitelük sokféle, az egyes típusokat adott meteorológiai feltételekhez, az alkalmazási területhez alakították ki.

3.1.1.1 A síkkollektor elemei Alapvetően három fő részből állnak: elnyelő lemezből (abszorber), üvegfedésből, és hőszigetelő dobozból (3-3. ábra).


3-3. ábra Síkkollektorok általános felépítése Az abszorber, a kollektor legfontosabb elemeként két funkciót lát el:

a sugárzást elnyeli és hővé alakítja,

termelt hőt átadja a hőhordozó közegnek.


3-4. ábra Hagyományos és szelektív abszorber sugárzási vesztesége

- 26 -


A legeredményesebb működéshez az elnyelő felületét úgy kell kialakítani, hogy az a ráeső sugárzást a lehető legnagyobb mértékben elnyelje. Azonban az elnyelés során az abszorberlemez

felmelegszik,

s

hőmérsékletének

megfelelően

visszasugárzik

környezetére, mellyel csökken hatékonysága (3-4. ábra). Az elnyelés a Nap 6000 K hőmérsékletű, rövidhullámhosszú sugárzásából történik, az elnyelő saját sugárzása kb. 300 K-nek megfelelő, hosszúhullámú sugárzás. Természetesen az elnyelők különféle anyagai és bevonatai különböző elnyelő- és sugárzóképességgel rendelkeznek (3-1. táblázat). 3-1. táblázat Különféle anyagok és bevonatok elnyelő- és sugárzőképessége elnyelőképesség sugárzóképesség tiszta alumínium

0,09

0,09

eloxált alumínium

0,14

0,84

alumínium SiO2 bevonattal

0,11

0,37

0.94

0,83

króm

0,42

0,29

polírozott réz

0,35

0,04

oxidmentes vas

0,44

0,07

0,96

0,89

magnéziumoxid

0,14

0,75

nikkel

0,39

0,10

akilfehér

0,26

0,90

akrilbázisú lámpakorom fekete

epoxibázisú lámpakorom fekete

Forrás: Barótfii, 1993

A visszasugárzás (s ezzel a hatékonyság-csökkenés) minimalizálásának érdekében alkalmazzák az un. szelektív bevonatokat, melyek a rövid hullámhosszú sugárzást elnyelik, és a hosszú hullámhosszú sugarak kilépését gátolják a felületből. A szelektív bevonatok hatékonyságát kifejező mutató az elnyelőképesség és a sugárzóképesség aránya (3-2. táblázat). A szelektív bevonatokat rendszerint galvanikus úton állítják elő. A legtöbb esetben feketenikkel-, króm- ill. titániumoxid-rétegeket visznek fel az alumínium alapra (3-5. ábra).

- 27 -


3-2. táblázat Szelekív bevonatok elnyelő- és sugárzőképessége elnyelőképesség sugárzóképesség arányszám fekete krómbevonat, alumínium, réz, acél fekete nikkelbevonat alumínium fekete rézbevonat réz vasoxid bevonat acél KMnO galvánbevonat alumínium SiO2 bevonat krómozott felületen rézoxid szelektív festék alumínium, réz, acél

0,96

0,18

8

0,96

0,07

13,7

0,90

0,16

5,7

0,85

0,10

8,5

0,90

0,30

3

0,88

0,11

8

0,95

0,47

2

Forrás: Barótfii, 1993 .


3-5. ábra Szelektív abszorber felület Az elnyelő-lemez hőhordozó-térfogatát a hőtechnikai megfontolások miatt a lehető legkisebb

értéken

kell

tartani.

Az

elnyelő-lemez

teljes

felületét

érintő

hő-

hordozómennyiség, nagyon nagy hő-tehetetlenséget eredményez, a megtermelt hő lassan ér a tárolóba, s ez hő-veszteséget okozhat. Ezért a hőhordozó közeget kis csatornák segítségével vezetik végig az elnyelő-lemezben (3-1. ábra). A belső csövezés általában rézcsatornákból áll. A csöveket természetesen úgy kell az elnyelő-felülethez erősíteni, hogy a hőátadás a lehető legjobb legyen köztük.

Elrendezés szerint lehet

csőkígyós, vagy osztó-gyűjtős elrendezésű (3-6. ábra), esetleg spirális:

A párhuzamos osztó-gyűjtős elrendezés egyenletes lemezhőmérsékletet biztosít, ám a kis vízmennyiség miatt egyenlőtlen eloszlású és rossz hőátadású.

A csőkígyós elrendezés előnye a nagyobb sebesség miatti jobb hőátadás, s az egyenletes vízáramlás, ám a lemez hőmérséklet-eloszlása aszimmetrikus.

- 28 -


A spirális elrendezés jó hőátadást, a közép felé egyenletesen növekvő hőmérsékletet biztosít, ám a hőhordozó közeget technikailag nehezebb középről elvezetni.

Az síkkollektor fedése üvegből, esetleg transzparens műanyaglemezből áll, a kettős – némileg egymásnak ellentmondó - cél érdekében:

hőszigetelést kell biztosítani az elnyelő-lemez és a külső tér között

kis veszteséggel át kell ereszteni a felhasználandó napsugárzást.


3-6. ábra Gyűjtőcsatornák elrendezései

Általában alacsony vastartalmú 4mm vastag edzett biztonsági üveget alkalmaznak. Ez jó fényáteresztő képességű, és hosszú élettartamú: az időjárás viszontagságainak is ellenáll. A polikarbonátból készült lemez alacsonyabb árú, kis súlyú, könnyen szabható, de nagyobb termikus terhelés mellett rövidebb élettartalommal bír (3-3. táblázat). A kollektordoboz és a szigetelés merevíti, szigeteli és vízmentessé teszi a kollektort. Az elnyelők hátoldalát hőszigetelik ásvány- vagy üveggyapot segítségével 40-80 mm vastagságban. A kollektorház alumíniumlemezből készül, de gyártanak fa vagy műanyagdobozos kollektorokat is. A közvetlenül a tetőszerkezetbe épített kollektorok természetesen doboz nélkül készülnek, így olcsóbbak és kisebb a hőveszteségük is.

- 29 -


3-3. táblázat Síkkollektorok anyagainak várható élettartama FEDŐANYAGOK üveg

50év

polikarbonát

12-15 év

akril

8-12 év

fóliák

1-2 év

TÖMÖRÍTŐ ANYAGOK műanyag bázisú

2-4 év

szilikon bázisú

5-8 év

HŐSZIGETELŐK műanyaghabok

5-10 év

szálas szigetelőanyagok

15-20 év

ABSZORBERLEMEZ a külső hatásokkal szemben

20-25 év

ABSZORBERBEVONATOK festékek

4-5 év

oxidok

8-12 év

fekete króm

10-15 év

matt nikkel, króm bevonaton

18-22 év

Forrás: Barótfii, 1993

3.1.1.2 A síkkollektor hatásfoka A kollektor felületére érkező napsugár energiatartama természetesen nem tud teljes egészében elnyelődni. A napkollektorok hatásfoka: a kollektor által hasznosított hőmennyiség és a Napból a hasznos felületre érkező hőmennyiség hányadosa. Értékét jelentősen az optikai veszteségek és a hőveszteségek befolyásolják (3-7. ábra). Míg az előbbi a már említett elnyelőlemez minőségétől és lefedés visszaverő- és áteresztőképességétől (vagyis magától a kollektor minőségi, fizikai tulajdonságaitól) függ, addig a hőveszteség a kollektor és a környezeti hőmérséklet különbségétől (amely kizárólag a külső tényezők által befolyásolt).

- 30 -



3-7. ábra Síkkollektor jellemző veszteségei A napkollektorok hatásfokai különféle kollektor-felületekre (3-8. ábra) vonatkozhatnak:

Bruttó kollektorfelület A legnagyobb befoglaló felület.

Szabad üvegfelület Az üvegezett felület, melyen keresztül a napsugár az abszorberbe jut.

abszorberfelület, vagy nettó kollektorfelület.


3-8. ábra Síkkollektor felületei A nemzetközi szabványokban a napkollektorok hatásfoka:

η = η0 − a1

(∆T ) ∆T − a2 G G

ahol

η−

kollektor hatásfoka

η0 −

kollektor optikai hatásfoka

a1 −

elsőfokú hőveszteségi együttható

- 31 -

(3.1)


a2 −

másodfokú hőveszteségi együttható

∆T − kollektor középhőmérsékletének és a környezeti levegő hőmérsékletének különbsége

G−

a kollektor felületére érkező globális sugárzás

A hatásfok tehát egy olyan pillanatnyi érték, amely erősen függ a beérkező sugárzástól, a környezeti hőmérséklettől és a kollektor hőmérsékletétől. Ezért célszerű a hatásfok-görbét (3-9. ábra) egy jellemző üzemmódra felvenni (800 W/m2 napsugárzás, ∆T =40°C)


3-9. ábra Síkkollektor hatásfoka egy jellemző üzempontban

A napkollektorok hatásfokgörbéje megadható a kollektor közepes hőmérsékletének és a környezeti hőmérsékletnek különbségének a függvényében is (3-10. ábra).

- 32 -



3-10. ábra Síkkollektor hatásfoka ∆T függvényében

3.1.1.3 Síkkollektor típusok A síkkollektorok családja igen változatos. A legegyszerűbb, nem szelektív nyelő-felülettel rendelkező, lefedés nélküli kollektorok: a szoláris szőnyegek (fedetlen nyelők). Viszonylag kis hőmérséklet-különbség esetén, de jelentős sugárintenzitás mellett használatosak. Mivel hőszigetelés nélküli kivitelű, hővesztesége jelentős – ezért üzemi hőmérséklete nagyon alacsony (30-40˚C). Hőhordozó közegre nincs szükség működtetéséhez. Anyaguk hő és UV álló műanyag, vagy EPDM. Előnye, hogy tetszőleges méretű és formájú felület alakítható ki segítségével, amely műanyag osztó és gyűjtő vezetékhez csatlakozik. Legjellemzőbb felhasználási területe: nyári üzemű zuhanyzók, mosdók, úszómedencék. Élettartamuk 510 év – minőségtől függően. A legáltalánosabban használatos kollektorok egyike az üvegezett, vagy műanyaggal fedett szelektív síkkollektor, mely fényáteresztő fedéssel rendelkezik. A szelektív felülettel a sugárzási tulajdonságokat (elnyelés, visszaverés) javítják (lsd. előző alfejezet), lefedése a hőveszteséget csökkenti. Modul, elem, vagy összefüggő felület formájában használják. A sugárzással nem érintett felületeket hőszigetelték, így e kollektorok egész évben használatosak. Üzemi hőmérsékletük 60-80˚C, speciális esetben 100˚C. (3-11. ábra)

- 33 -


Forrás: www.xsany.hu

3-11. ábra Üvegezett síkkollektor A hőveszteség további csökkentésére fejlesztették ki a tetőhéjalást kiváltó un- tetőbe integrált napkollektort. A kollektor megfelelően hő és nedvességszigeteléssel ellátott. Csak megfelelő tájolású és dőlésszögű tetőre szerelhető, szerelése fokozott gondosságot igényel. Önsúlya kisebb a legtöbb tetőfedő anyagnál. Jól szigeteli a mögötte lévő tetőteret, időjárásálló. Abban az esetben, ha a kollektorok jobb hőtechnikai tulajdonságainak elérésére érdekében a kollektor-dobozokban vákuumot hoznak létre, a jó hőszigetelés miatt a hőveszteség minimálisra csökken.

E vákuumos kollektorok

egy speciális fajtája a

vákuumcsöves kollektorok.. A kollektor párhuzamos vákuumcsöveinek belső zárt csőjárataiban egy olyan speciális anyagot töltenek, amely a sugárzás hőhatására felmelegszik, majd elpárolog. Az elpárolgó anyag a vákuumcső felső részében kialakított hőcserélőben adja át az energiát a hőhordozó közegnek. A kollektor előnye, hogy kevésbé függ az időjárástól, a síkkollektorokhoz képest jobb hatásfokú. Ám előállításához speciális technológia szükséges. (3-12. ábra)

- 34 -



3-12. ábra Vákuumcsöves kollektor A kollektorokat megkülönböztethetjük a hőhordozó közegük szerint is. Az un. levegős kollektor elnyelő felülete labirint felépítésű. Az áramló levegő meghatározott paraméterű légcsatornákon áramlik keresztül, s azok külső, a jobb hatásfok érdekében különleges bevonatokkal ellátott felületét érő sugárzásból származó energiát átveszi (3-13. ábra). A folyadékos kollektorban az elnyelő felület csőkötegekből áll, melyekben folyadék áramlik. A jobb hőátadás elősegítésre a csőfelületeket bordákkal növelték. Anyagai acél, réz, alumínium vagy műanyag.


3-13. ábra Levegős kollektor

- 35 -


SZEZONÁLIS RENDSZEREK

3-4. táblázat Különféle fogyasztói igények összehasonlítása EGÉSZ ÉVBEN MŰKÖDŐ RENDSZEREK a hőhordozó közeg: fagyálló

kis igényű, lassan, és szakaszosan működő csövek, csőkötegek, hordótárolók, melyek nyomás nélküli működnek

hőcserélős szolár tárolókkal ellátottak

jelentéktelen tároló kapacitás

kombinált rendszerek (melegvíz-termelés és fűtés-rásegítés)

vízüzemű, tárolóval egybeépített kisberendezések

a napkollektor, a szivattyú és a hőcserélő zárt szolár-kört alkot

műanyag alapanyagú kollektorok fényáteresztő kapacitás nélkül

automatika szabályozza a működést

kétkörös, síkkollektoros melegvíz melegítők

kiegészítő fűtéssel rendelkezhetnek a napsugárzás nélküli időszak áthidalására

ALKALMAZÁSI PÉLDÁK családi házak vízellátása és fűtésrásegítése

nyaralók vízmelegítői

fűtési célú berendezések

medencevíz-melegítők

medencevíz-melegítők

levegővel működő szárítók

3.1.1.4 Kollektor-kiválasztás szempontjai A napkollektoros rendszerek optimális tervezését, kiépítését és működtetését erősen befolyásolja az elérni kívánt cél, az alkalmazás helyének adottsága és a kielégítendő fogyasztói igények. Hiszen más-más típusú rendszerekre van szükség szezonális és az egész éven át felmerülő igények kielégítésére (3-4. táblázat). A szoláris rendszerek tervezésénél az egyik legfontosabb kérdés a kollektor típusának és teljesítményének kiválasztása. A kiválasztásnál figyelembe vett alapvető tényező: a felhasználási cél, hiszen a különféle alkalmazások más és más üzemviszonyokat jelentenek. A

kiválasztáshoz

szükséges

a

kollektor-hatásfokok

sugárintenzitások függvényében (3-14. ábra).

- 36 -

ismerete

a

különböző


Forrás: www.solarserver.ce

3-14. ábra Kollektor-hatékonyság A megfelelő típusú kollektor kiválasztásában nagy szerepet játszanak a fizikai tulajdonságaik: az elnyelő-felület bevonata, lefedettsége, stb. A különféle kollektorok más és más hőmérsékleti tartományokban üzemelhetnek, s a hőveszteségi tényezőjük is különböző (3-5. táblázat).

A legoptimálisabban az a kollektor működik, melynek az

átalakítási hatásfoka a legnagyobb, s a hőveszteségi tényezője a legkisebb. 3-5. táblázat Kollektorok kiválasztási mutatószámai ÁTALAKÍTÁSI HŐVESZTESÉGI HŐMÉRSÉKLETI KOLLEKTOR TÍPUSA HATÁSFOK TÉNYEZŐ TAROMÁNY (%) (W/m2°C) (°C) 82 – 97 10-30 40-ig FEDETLEN NYELŐ FEDETT 66 – 83 2,9-5,3 20-80 SÍKKOLLEKTOR VÁKUUM81 – 83 2,6-4,3 20-120 KOLLEKTOR VÁKUUMCSÖVES 62 – 84 0,7-2,0 50-120 KOLLKETOR LEVEGŐ 75 –90 8-30 20-50 KOLLEKTOR Forrás: www.solarserver.de

- 37 -


Az

egyes

napenergia-felhasználási

célokra

különféle

típusú

napkollektorok

a

legalkalmasabbak (3-15. ábra). Például: a medencevíz melegítéséhez nem szükséges nagy hőmérséklet-különbség, s ezt a feladatot a legjobb hatásfokkal a szolárszőnyegekkel lehet megoldani.

Forrás: www.solarserver.de

3-15. ábra Különféle kollektorok optimális alkalmazási területei (1000 W/m2 sugárintenzitásnál) A kollektorok kiválasztásánál természetesen célszerű figyelembe venni azok árát, a gyártó vagy kivitelező cég kapcsolódó szolgáltatásait (pl. folyamatos szerviz) is.

3.1.2. Tárolás A kollektorok által begyűjtött energiát raktározni kell, hiszen

az esetek többségében a napsütéses időtartam nem esik egybe a fogyasztás idejével

a felhasználási pillanatigény nagyobb az egyidejű termelésnél

sugárzási völgyidőszak jön létre borultság miatt.

- 38 -


A szolártechnikai tárolók feladatuk, hatásosságuk szerint többfélék lehetnek:

rövid idejű, 24 órára hatásos tároló,

közepes időtartamú, egy-négy hetes hatásosságú,

hosszú idejű, egész idényre hatásos.

A kivitelezésre kerülő szoláris rendszerek jelentős részénél rövid idejű tárolókat alkalmaznak, a

tipikus használat és a létesítési költségek miatt: egy átlagos tároló

térfogata napkollektor négyzetméterenként 50-100 liter között van. A kollektor által „termelt” hőenergia tárolására a tárolókban különféle töltetet alkalmaznak:

folyadékot

szilárd anyagot

kémiai töltetet.

A folyadék töltettel (általában vízzel) történő tárolás a leggyakrabban használt megoldás. Ennek fő oka, hogy a folyadék fajhője nagy, a hő betárolása és hasznosítása egyszerű, az elnyelő-szerkezetek nagyobb része folyadék-hőhordozóval működik. De legfőbb érv a folyadék töltet mellett az, hogy maguk a fogyasztók is nagyrészt meleg vizet igényelnek a rendszertől. A kollektorokat általában nem előnyös a hálózat vizével működtetni, mivel a hálózat nyomása komoly igénybevételt jelent,

s a hálózati víz a kollektorban is lerakódást,

korróziót okozhat. A

folyadék-tárolók

többféle

módon

csatlakoztathatók

a

napenergiát

felhasználó

rendszerhez (3-16. ábra):

nyomás nélküli egykörös tároló (3) nem léphet fel benne túlnyomás, hiszen a melegvíz elvezetésben nincs elzáró a kollektorban a tárolt víz áramlik, a keringtetés gravitációs, csak fagymentes környezetben lehet működtetni

nyomás nélküli kétkörös tároló (1) a tároló töltet áramlik a kollektor-körben is, a hasznosítandó melegvizet a tárolóba épített hőcserélővel fűtjük a kívánt hőmérsékletre, hosszúidejű tárolóban alkalmazzák

nyomás alatti egykörös tároló (4) hasonló az első esethez, eltérés a szerkezetek nyomásállóságában van

nyomás alatti kétkörös (hőcserélős) tároló (2)

- 39 -


a kollektor-körben fagyálló folyadék keringethető (gravitációsan, vagy szivattyúval), a hőcserélő megfelelő elhelyezésével kialakítható a hőmérsékleti rétegződés, ami biztosítja, hogy a vízelvétel mindig a legmelegebb helyről történjen

Forrás: www.solarpraxis,de

3-16. ábra Szoláris tárolók különféle csatlakoztatási lehetőségei A tároló szükséges térfogatát annak üzemviszonyai jelentősen befolyásolják.

Elvétel

nélkül, a két csonk közötti térfogat a felfűtési idővel arányosan melegszik fel, ezért a tárolóból mindig a felfűtési időpontnak megfelelő hőmérsékletű vizet lehet vételezni (3-17. ábra).

- 40 -


Forrás: Barótfi, 1992.

3-17. ábra Hőmérséklet-bemenet a szolár-intenzitás függvényében – védett tér nélkül Folyamatos vízelvétel esetén a tárolót meg kell osztani, a teljes keveredésű térfogat fölött védett teret kell kialakítani (3-18. ábra).

A védett térbe csak akkor jut

folyadékmennyiség, ha

a tárolóból vízelvétel történik,

az átfolyó térben melegebb víz van,

a hőveszteség miatt a védett térben lehűlt víz átáramlik az átfolyó térbe.

Forrás: Barótfi, 1992,

3-18. ábra Hőmérséklet-bemenet a szolár-intenzitás függvényében – védett tér alkalmazásával Az optimális megoldás két tároló létesítése, mert akkor előfűtőként beépített szolár tároló és a második tároló vize nem keveredhet. A tárolók megosztását a völgyidőszak miatti kisegítő lehetőségek alkalmazása is megkívánja. - 41 -


A tároló térfogatát a napi fogyasztásból állapíthatjuk meg, de a fogyasztás jellege is befolyásolja a hasznosítás hatásosságát. Reggel és este történő fogyasztás egy jól méretezett tárolóval megfelelő lehet, de napsütés nélküli időszakban ellátási zavarok lehetnek (utánfűtés nélkül). Amennyiben napközben is van fogyasztás – a tárolóból hőt veszünk el – az javítja a hasznosítás hatásfokát. Általában kétkörös rendszereket építenek, amely vagy hőcserélővel, vagy speciális tárolókkal működik:

fűtőköpenyes tároló Nagy és hatásos fűtőfelületet biztosít. Előnye a kis ellenállás, így gravitációs rendszerben is működtethető.

hőcserélő csőkígyós tároló Szivattyús keringető rendszerekbe építik be. A csőkígyót a tároló alsó negyedébe szerelik.

A szilárd töltetű tárolás az amerikai földrészen terjedt el. Előnye, hogy nincs tömörítési probléma, tág hőmérséklet határok között működhet, a nagy térfogatú – rendszerint egy pincehelységet magába foglaló – tároló magát az épületet is temperálhatja. A nagy térfogat és a jelentős tömeg azonban hátrány is, ezen felül a rossz hőátadási tényező miatt nehézkes a tároló felfűtése és hő kinyerése, valamint a hőmérséklet-eloszlás sem egyenletes. A tároló töltete 5-8 cm átmérőjű nagy szilárdságú folyami kavics. A töltetben nehéz befolyásolni az áramlási utakat, ezért a függőleges megoldású tároló az előnyösebb. A kémiai töltetű tároló az anyagok fagyás- ill. olvadáshőjével működik. A fázisváltás nem jár hőmérsékletváltozással, így a tároló hőmérséklete közel állandó. A tárolásra használt anyagokkal szemben számos elvárás van:

ne legyen drága,

ne legyen agresszív a tárolóra,

ne legyen tűzveszélyes

a fázisváltási folyamatokat viselje el korlátlan számú alkalommal.

Nehézséget jelent az alkalmazásukban, hogy a hőátadó felületen kialakuló kristályréteg lassítja a hő-folyamatot, ezért ügyelni kell, hogy a töltet vékony rétegben fedje a hőátadó felületeket. A fázisváltó anyagokat úgy kell kiválasztani, hogy a működési hőmérsékletük

- 42 -


a hő-felvétel és a hő-leadás szempontjából optimális legyen. Néhány használatosabb anyag: nátrium-karbonát-dekahidrtát, nátrium-tioszulfát-pentahidrát (fixírsó), nátriumszulfát-dekahidrát.

3.1.3 Működtetés eszközei A napkollektoros rendszerekhez természetesen működtető szerkezetekre is szükség van. Ezek a keringtetésért és a biztonságos működéshez szükséges berendezések nagyrészt megegyeznek a szokásos épületgépészeti eszközökkel.

3.1.3.1 Keringtető szivattyúk A szoláris rendszer alapvetően három keringetési körből áll: elsődleges, másodlagos és felhasználói keringési körből (3-19. ábra).


3-19. ábra Szoláris rendszer keringetett körei A folyadék hőhordozó keringetésére szivattyúkat alkalmaznak (3-20. ábra), melyekkel szemben a fűtéstechnikában általános követelményeken kívül még egyéb elvárásokat is támasztanak:

számolni kell az üresjárási maximum hőmérséklettel, hiszen a hőtermelés szabályozatlan,

- 43 -


a használati melegvíz-készítő berendezésekben ügyelni kell a hálózati víznyomás miatti többlet-igénybevétellel.

a fagyálló folyadékkal működő rendszerekbe épített szivattyúk méretezésénél az eltérő viszkozitást is figyelembe kell venni

A hermetikus szivattyúk nagyobb hőmérséklet-tűrése, s tömítettsége előnyös tulajdonság. De különleges igényt jelent a kis, házi melegvíz-készítő egységekben a keringetés megoldása, a kis hőhordozó folyadék-áram miatt.


3-20. ábra Keringető szivattyúk

3.1.3.2 Tágulási tartály A zárt rendszerek felmelegedéséből származó térfogat-növekedést is kezelni kell a rendszerben. A szoláris rendszerekben zárt tágulási tartályokat alkalmaznak, melyeket a tároló szintjén is elhelyezhetünk. A zárt tartály megakadályozza a hőhordozó oxigéndúsulását, s ezzel csökkenti a korrózióveszélyt és a fagyálló öregedését.

- 44 -


Általában a kétkörös rendszerekbe kell alkalmazni. A használt kollektor-köri hőhordozók teljes hőtágulása:

100°C-ra melegedéskor kb. 5%,

150°C-ra melegedéskor kb. 9%.

A tágult térfogat számításához természetesen tudnunk kell a hőhordozó közeg folyadéktartamát.

Helyes

megválasztásával

az

üresjárati

túlmelegedés

veszélye

minimálisra csökkenthető

3.1.3.3 Szabályzás és biztosítás A szoláris rendszerben speciális szabályozása kizárólag az elsődleges keringetésű szolárkörnek van, szivattyús keringtetés esetén. A differenciál szabályzó a kollektorba beés kilépő hőhordozó hőmérséklet-különbséget észleli (3-21. ábra).


3-21. ábra Szoláris szabályzókör Ez általában azt jelenti, hogy a kollektor kilépési pontján és a tároló kilépési pontján mérik és hasonlítják össze a hőmérséklet-értékeket. A kollektor-mező kilépési pontján a méréshez fel kell bővíteni a vezetéket a mérő megfelelő lehelyezéséhez, s így az átlaghőmérséklet is pontosabban mérhető. Az így elhelyezett érzékelőpár a gyakorlatban jól működik, és a nagyobb hőtehetetlenség miatt nem leng be.

- 45 -


A legtöbb szabályzó hőmérséklet-határolóval is rendelkezik: ez megakadályozza a (fogyasztás nélküli üzemben) 95°C-nál melegebb víz tárolóba kerülését, s így a rendszer károsodását.


3-22. ábra Szolár-kör szabályzási diagramja A hőmérséklet-szabályzás diagramja a 3-22.ábrán látható. Egy általános szoláris rendszer (3-23. ábra) egyéb fontos szerelvényei:

a hálózat legmagasabb pontján beépített, automatikus légtelenítő szelep (lefúvató), amely az egyenletes keringetést biztosítja,

a hálózat legalacsonyabb pontján lévő töltő-ürítő csap, vagy szelep, a normál kezelési magasságban elhelyezve, s biztosítja a szezonális üzemű berendezések könnyű téli leeresztését

- 46 -


Forrás: www.solarpraxis,com

3-23. ábra Szolár-kör szerelvényei

3.3.1.4 A csővezeték rendszer A

napenergia-hasznosító

rendszerek

primer

(kollektor)

körében

alkalmazott

csővezetékeknek különleges követelményeknek kell megfelelniük: 180°C maximális hőmérsékletet és 6 bar maximális nyomást kell bírniuk. A magas követelmények miatt a vörösrézcsöveket és a un. „fekete” acélcsöveket alkalmaznak. A szakemberek a vörösréz cső felhasználását javasolják, mert élettartamuk hosszú, könnyen megmunkálható, belsőleg tiszta, revét nem tartalmaz, kis áramlási ellenállású, egyszerűen beszerezhető. A csővezetékeket a hőveszteség elkerülése miatt teljes terjedelmükben hőszigetelni szükséges, olyan anyagokkal, melyek még elviselik a kollektorok üresjáratakor képződő 150 °C-t, a erős napsugárzást és a nedvességet is. Ilyen lehet a kőzet- vagy üveggyapot alapú fóliával kasírozott csőhéj, vagy egyéb szintetikus gumi csőhéjak is. A hőszigetelt cső hőveszteségének alakulását mutatja a 3-24. ábra. Látható, hogy a hőveszteségi értékek a szállított közeg és a környezeti levegő hőmérséklet-különbségétől, valamint a szigetelés vastagságának és a csőátmérő viszonyától függ.

- 47 -



3-24. ábra Hőszigetelt csövek hővesztesége

- 48 -


3.2 Aktív napenergia-hasznosító rendszerek Az előző fejezetben ismertetett alkotóelemeket többféle szolártechnikai rendszerbe beépítve többféle módon lehet felhasználni a napsugárzás energiáját. A kollektorra érkező napenergia mennyisége – az időjárás periodicitása miatt – nem egyenletes.

A nyári

nagyobb intenzitás azonban ellentétben áll a felhasználók téli nagyobb energiaigényével (3-25. ábra). A napenergia-felhasználás leggazdaságosabb módja a használati melegvíz-készítés, hiszen a melegvíz iránti igény általában egész évben egyenletes képet mutat. Ezzel szemben a fűtési célú energia-igényt csak igen kis százalékban lehet napenergiafelhasználással fedezni, a leghidegebb téli időszakokban a sugárzás intenzitása csekély. Speciális – főként szezonálisnak tekintett – felhasználási mód a medence-víz melegítése, mely a legolcsóbb berendezéssel kielégíthető igény. Napjainkban egyre inkább terjed a nyári többlet-intenzitást felhasználó szolár-alapú légtérhűtési technológia is.


3-25. ábra Napenergia igények és kínálat

- 49 -


3.2.1. Melegvíz-készítő szoláris rendszerek A használati melegvíz-készítés az a már említett egyenletes igényszint miatt a leggyakrabban és leggazdaságosabban használható szolár-technológia. Ennek oka nem csak az, hogy a melegvíz iránti igény általában egyenletes egész évben, valamint az ,hogy a melegvíz alsó hőmérsékleti szintje kb. 45°C, ami a kollektor-hatásfok szempontjából előnyös. A melegvíz iránti igény természetesen felhasználó csoportonként igen különböző lehet (326. ábra). Egy kórházban, ill. más szociális intézményekben igen magas az egy főre eső melegvíz-igény, viszont néhány fogyasztói helyen igen nagy különbségek lehetnek a melegvíz felhasználásában (pl. vakáció ideje alatt az iskolákban nincs felhasználás).


3-26. ábra A melegvíz iránti igény különféle felhasználóknál A melegvíz-készítő rendszereket többféleképpen lehet csoportosítani (Barótfi, 1992.):

a termelő kör keringése szerint: gravitációs és szivattyús keringetésű,

a működés időszaka szerint: egész éves vagy szezonális (csak nyári üzemű),

a rendszer nyomása szerint: nyitott, nyomásnélküli, és hálózati nyomás alatti rendszer,

hőhordozó körök száma szerint: egykörös vagy kétkörös rendszer.

- 50 -


3.2.1.1 Gravitációs keringetésű rendszer A kisteljesítményű, házi melegvíz-előállító rendszerekben nagyrészt ezt az elvet alkalmazzák. A gravitációs keringetés alapja a kollektor és a tároló hőmérsékletkülönbsége hozza létre (amennyiben a tároló magasabban van, mint a kollektor – 327.ábra).


3-27. ábra Gravitációs rendszer A gravitációs rendszer önszabályozónak mondható, hiszen a folyadékáram a beérkező sugárintenzitás és a rendszerben uralkodó hőmérséklet függvényében változik. Áramlás csak abban az esetben van a rendszeren, ha a kollektor hőmérséklete magasabb a tárolóban uralkodó hőmérsékletnél. A Nap első sugarai által így gerjesztett folyadékáram először csekély mértékű, majd a sugárzás intenzitásának növekedésével párhuzamosan nő. Naplemente után az áramlás ismét nulla. Az ilyen önáramú rendszer nagy hátránya a kollektor és a tároló helyének kötöttsége, a kis keringető erő. A gravitációs berendezések egyik különleges fajtája az önáramú nyomásnélküli hasznosító berendezés. Ebben a rendszerben csak az elhelyezésből adódó hidrosztatikai nyomás van. Az ilyen rendszer előnye főként az egyszerűségéből ered: kisebb nyomásállóságú, jobb korrózió-ellenállású anyagok használhatók, olyan helyen is használhatók ahol nincs közvetlen vízellátás, olcsó. Hátrány azonban a kis kifolyónyomás, s az, hogy csak nyári üzemben használhatók.

- 51 -


A gravitációs berendezések leggyakrabban használt fajtája az egykörös önáramú, zárt, nyomás alatti rendszer. A berendezés alkalmazási helyén az épület vízhálózatának része, a kollektor-körben hálózati víz kering. A rendszer számos előnye és hátránya nagyrészt e tényből származik. Olcsó, egyszerű, kezelést nem igényel, automatika nélkül működik. Ám csak fagymentes időben használható, minden eleme a vízhálózat nyomása alatt áll, a hálózati víz korróziós hatásának kitéve.

3.2.1.2 Szivattyús keringetésű rendszerek A közepes vagy annál nagyobb teljesítményű melegvíz-előállító rendszerekben már nem elég a gravitációs keringetést alkalmazni. A szivattyú alkalmazásának előnye, hogy a rendszerelemek kötetlenül elhelyezhetők, a hatásos nyomásuk jelentős. Azonban a változó sugárintenzitás miatt csak szakaszosan üzemeltethető, így komoly szabályzó berendezést igényel. Ez a szabályzás kétféle megoldású lehet (3-28.ábra):

a keringető szivattyú ki- és bekapcsolásával, a kollektorban keletkezet túlhőmérséklet érzékelésével,

napsugárzás esetén folyamatosan működő szivattyúval és kétútú keverőszeleppel, melyek pozícióját a hőmérséklet-különbség határozza meg.


3-28. ábra Szolárkör szabályozása a, kétpont, b, keverőszelepes A szivattyús berendezések legegyszerűbb formája a szivattyús keringetésű egykörös rendszerek. Főként nyári üzemben használatosak, de a kollektor-kör kizárása és leürítése után a tároló elektromos utánfűtéssel önállóan is üzemeltethető. Ám ez a kiegészítő fűtés - 52 -


jelentősen

befolyásolhatja

a

sugárzáshasznosítás

hatásosságát.

E

probléma

kiküszöbölésére alkalmazzák a kéttárolós egykörös rendszereket (3-29.ábra), melyekben a szolártároló egyfajta előmelegítő szerepet tölt be.


3-29. ábra Kéttárolós egykörös rendszer Az egész évben működő rendszereknél meg kell oldani a külső és a belső hálózat függetleníthetőségét, hiszen a külső kör télen fagyveszélynek van kitéve, a belső körnek a szolárrendszer nélkül is működnie kell, valamint a belső kör közege nagy korrózióveszélyt jelent a szolár-berendezésekre.

A két körös melegvíz-készítő rendszerekben csak

hőátviteli kapcsolatban van egymással egy hőcserélő közvetítésével. E megoldás biztosítja, hogy a két körben különböző hőhordozók alkalmazhatók, s a szolár körben nincs túlnyomás (figyelni kell a hordozó hőtágulására). A rendszer hőcserélő megoldásai különfélék lehetnek:

fűtőköpenyes tárolóval Általában kisteljesítményű hasznosító berendezéseknél alkalmazzák, viszonylag olcsón létesíthető nagy hőátadó felület. A fűtőköpeny kis áramlási ellenállása miatt a kollektor-kör megfelelő elhelyezésével az önáramú keringés is megvalósítható. A fűtőköpeny jelentősen javíthatja a tároló energetikai viszonyait is úgy, hogy nem zavarja a tároló rétegződését.

tárolóban elhelyezett csőkígyó Általánosságban alkalmazott megoldás, ha a csőkígyó korrózióálló kivitelben készül. A nagyobb ellenállás miatt a keringetés szivattyús.

külső hőcserélő Ez a megoldás lehetővé teszi az egyes alkotóelemek optimális kiválasztását. A hőcserélőnek nincs tárolása, ezért két szivattyú biztosítja a keringetést. A két

- 53 -


szivattyú egyidőben működik, ezért hőtechnikailag a hőcserélőben 3-5°C-os hőfokeséssel kell számolni.

Forrás: Épületgépészet a gyakorlatban, 2003.

3-30. ábra Kéttárolós kétkörös rendszer Osztott tárolós rendszer (3-30. ábra) esetén a szolártechnikai kör előfűtőként üzemel. A szolár-tároló teljesen átfolyós rendszerben is működhet, mert a hasznosított energia mennyisége nem változik, ha az elvétel más hőmérsékleten történik. Természetesen a napenergia segítségével történő melegvíz-előállítás nem kizárólag csak kis mennyiségben történik. Kommunális célra gyakran alkalmazzák megoldásként a központi használati melegvíz-készítést. Ez – mivel ezek a fogyasztók egész éven át használják

a

melegvizet-

jelenős

energia-megtakarítást

eredményezhet.

Ipari

létesítményekben olyan helyen használják fel a napsugárzást melegvíz készítésére, ahol – főként nyáron – sok melegvizet igénylő technológiát alkalmaznak (italgyártás, húsipar, konzervipar, stb.). Nagy rendszerek esetén a legnagyobb feladatot a megfelelő áramlástani kialakítás jelenti. A nagy teljesítmény érdekében több kollektor-felületet kell összekapcsolni sorosan, vagy párhuzamosan, ill. vegyes (soros-párhuzamos) módon (331. ábra). Az összekapcsolásuknál lényeges, hogy azonos folyadékáram áramoljon át mindegyik kollektoron. Soros összekapcsolás esetén könnyebben lehet biztosítani ezt az egyenletes vízelosztást, köszönhetően a nagyobb összellenállásnak.

- 54 -

Ez egyszerűbb


hálózatot, s így kisebb költséget is jelent. A soros kapcsolás általában maximálisan csak három kollektort tud összefűzni, a kiadódó magasság miatt.


3-31. ábra Kollektor kapcsolási módok

3.2.2 Uszodavíz-melegítő szoláris rendszerek Napjainkban egyre elterjedtebb napenergia-felhasználási mód a medencék vizének melegítése kollektorok segítségével. Mivel a szükséges hőmérséklet szint alacsony, viszonylag egyszerű berendezésekkel megoldható ez a feladat. A szabadtéri medencék hőigénye több elemből adódik:

a feltöltés után a víztömeg felfűtéséből,

a vízfelület párolgásából,

a környező levegőbe irányuló hőveszteségből,

a medencefal hőveszteségéből.

A medencék legnagyobb energiaigényét a az első két összetevő nagysága jellemzi, de a feltöltés energiaigénye ma már vízforgató berendezések alkalmazásával jelentősen csökkenthető. A hőveszteség tehát túlnyomórészt a párolgási veszteségből adódik, a medence párolgó felületével megegyező méretű kollektor-mezővel elérhető, hogy a

- 55 -


medence vize alkalmas legyen fürdésre. Természetesen ez az eredmény számos tényező függvénye: az alkalmazott kollektor hatásfoka, a medence fekvése, fedettsége, a hidegvíz hőmérséklete, a vízcsere gyakorisága, stb. A medence takarásával, éjszakai , vagy állandó fedésével jelentősen

csökkenthető az alkalmazott kollektor-felület nagysága.

(Zárt téri medencék esetén ez 50%-os csökkenést is jelenthet.)


3-32. ábra Medence-fűtés A külső medencék szezonális fűtéséhez jól alkalmazható a fedetlen szolárszőnyeg, mely olcsó és egyszerűen alkalmazható (3-32. ábra). Napkollektoros medencevíz-fűtés alkalmazásánál a szolárrendszert a vízforgató-tisztító kör tisztított víz-vezetékébe építik be), egész évben használt medence esetén a rendszert egy hagyományos energiát használó melegvíz-előállító berendezéssel is kiegészül. Barótfi által végzett számítás eredményeként látható, hogy a magyar sugárzási adottságok figyelembevételével mekkora üzemidő érhető el szabadtéri medence esetén kollektor nélkül, egyszeres, és kétszeres kollektor-felülettel (3-33. ábra).


3-33. ábra Szabadtéri medence energiamérlege

- 56 -


3.2.3 Fűtési célú szoláris rendszerek A fűtési igény növekedése fordított arányban áll a hasznosítható napsugárzás intenzitásával. A téli gyenge napsugárzással előállítható energia ekkor általában a fűtésrásegítésére illetve ott indokolt, ahol a fűtési rendszer alacsony hőmérsékletű vagy csak temperáló fűtésre van szükség. A szolár-rendszer fűtési célú alkalmazása csupán előfűtésre elegendő. A fűtési célú felhasználáshoz számos további követelmény kapcsolódik:

az épület hővédelme az átlagosnál jobb,

a szolár fűtőrendszer elegendően nagy tárolókapacitással kell, hogy rendelkezzen, s ez a tároló megfelelő energetikai kapcsolatban kell legyen az épülettel a veszteségének hasznosítása érdekében,

teljes mértékben automatizálni kell a rendszert a jelentős tároló-képesség miatt.

A fűtési célú szolárrendszerek folyadék illetve levegő hőhordozóval történhet. A folyadék hőhordozóval történő fűtés-rásegítés kétféle lehet:

folyadékos szolár és kishőmérsékletű melegvíz-fűtő rendszer (3-34. ábra) alkotóelemei:

kis

veszteségű,

szelektív

bevonatú

kollektorok:

hőcserélős

csatlakozással a nagykapacitású tárolóhoz és kishőmérsékletű épületfűtő rendszer (sugárzó vagy növelt felületű konvekciós), összetett automatika


3-34. ábra Szolár-energiás épületfűtés

- 57 -


folyadékos szolár hasznosítás, hőszivattyús hőmérséklet transzformálással, melegvizes fűtőberendezés (3-35. ábra) Tárolója közvetlenül, vagy hőcserélővel csatlakozik a kollektor-mezőhöz, s a hőszivattyú hőforrása. A közel folyamatos üzemű, kisebb teljesítményű hőszivattyú alkalmazhatósága miatt egy második tároló létesítése is szükséges, melynek hőmérséklete

megegyezik

a

fűtőberendezés

által

igényelt

legnagyobb

hőmérséklettel.

Forrás:www.solarpraxis.com

3-35. ábra Szolár-energiás épületfűtés külön tárolóval Az épületfűtési rendszerben a visszatérő víz hőmérséklete a függ a külső hőmérséklet függvényében változik, s ez a változás ellentétes a sugárzás intenzitásának változásával. Ezért egyes sugárzási völgyidőszakokban megtörténhet, hogy a kollektor-körből nem lép ki olyan hőmérsékletű víz, melyet hasznosítani lehetne. A közeg hőmérsékletét a folyadék áram változtatásával lehet növelni, ám ez a növekmény-elérés a kollektor saját vesztesége s a fellépő torzult áramlástechnikai viszonyok miatt igen korlátozott. A tároló lehet hosszú idejű, illetve rövid idejű tároló. A rövid idejű tárolás esetén nagyobb a valószínűsége, hogy egy téli napon időszakosan előforduló, rövid ideig tartó, de jelentős intenzitású sugárzást esetleg hasznosítani lehet. Ez a tárolótér-fogat 50-150 l/kollektor m2 értékek között lehet. Ennél nagyobb fajlagos tároló-térfogatban található nagy víztömeg felfűtéséhez hosszú időn keresztül olyan mértékű sugárzás szükséges, ami csak a téli

- 58 -


időszak előtt lehetséges. Tavasszal, a rövid idejű tároló a napi energiajövedelemmel felfűthető az üzemi szintre, míg egy nagy hőtehetetlenségű tárolónál ez megoldhatatlan. A hőszivattyúval kapcsolt szolár rendszereknek több változata lehetséges.

A kisberendezésekben általában a szolár kör tárolóját használják hőforrásként, a rendszer szabályozása minkét körben kétpont rendszerű.

Hideg

és

meleg

tárolóval

működő

hőszivattyús

szolár-berendezés

A

kollektorokban termelt hőenergia a hideg tároló kerül, ezt használja hőforrásnak a hőszivattyú, s ezzel fűti a meleg tárolót, melyhez a fűtési kör csatlakozik. A minőségi szabályozás a hőszivattyú oldalán található, a szolártechnikai oldalon lehet állandó folyadék áramú, kétpont szabályozású rendszer is. Egyes vizsgálatok szerint a napkollektorok kisegítő fűtésként történő alkalmazásakor jelentős, közel 30%-os tüzelőanyag megtakarítás érhető el a téli hónapokban. Mégis elmondható, a napenergia ilyen típusú alkalmazása még nem terjedt el nagy mértékben – főként a lakosság körében. A levegő hőhordozóval működő szolár fűtőberendezések használata egyes országokban igen elterjedt. A levegő hőhordozó előnyei:

nincs fagyveszély, vagy tömítési probléma,

a kis fajhő miatt már kis sugárintenzitás mellett jelentős a hőhordozó közeg felmelegedése,

elősegíti az épület szabályzott légcseréjét,

Hátrányai ezzel szemben:

a kisebb hőátadási tényező miatt, a kollektor kialakítása kritikus, a felületeket növelni kell,

speciális lakáskultúrát kíván,

csak jó minőségű szerkezeteket lehet alkalmazni, kis zajszintű ventillátorra van szükség,

a gazdaságos energiamérleghez szükséges a zárt körben történő keringetés.

- 59 -


3.2.4.Épületek hűtése napenergiával A napenergia legoptimálisabb felhasználása a nagy sugárintenzitású, meleg nyári időszak alatt légtér hűtése a kollektorra érkező energiamennyiséggel. Ekkor az igény és a Napból érkező energiakínálat szinkronba kerül egymással (3-25. ábra). A feladat technikailag tökéletesen megoldható, ám egyenlőre még hatalmas a költségigénye. A természetes hűtőfolyamatokon kívül a légtérhűtés berendezések segítségével is történhet. A szolár-technika és a hűtőberendezések kapcsolata kétféle lehet:

a hagyományos hűtőberendezések hajtóenergiáját a napsugárzásból nyerik,

a napsugárzásból származó hőenergia végzi a hűtési folyamatot.

A nyitott abszorpciós hűtőberendezés (3-36. ábra) olyan kevés mechanikai munkát igénylő rendszer, amelynek működése légszárítóval kombinált adiabatikus hűtésen alapszik. A hűtőberendezés két alapvető eleme: az elpárologtató és a szárító. Az elpárologtató a hűtőközegként alkalmazott vizet a hűtendő levegőbe párologtatja. A szárító a levegő felesleges nedvességtartamát köti le, különféle szilárd anyagokkal, vagy folyadékokkal (általában kloridok vizes oldatával, és lúgokkal).

A napsugárzást az

elnyelő-közeg regenerálására használják. A hűtőhatás közvetlenül a hűtendő közegben érvényesül, ezért csak veszélytelen anyagok használhatók. A kollektoroknak 100°C-nál nagyobb

hőmérsékletet

kell

előállítani,

hogy

az

atmoszférikus

nyomású

vizet

elgőzölögtethessék. Ezért ezeket a berendezéseket a nagyobb sugárintenzitással rendelkező meleg égövi helyeken használják inkább.

Forrás: Gyurcsovics, 1982

3-36. ábra Nyitott abszorpciós hűtőberendezés

- 60 -


A mérséklet égövön előnyösebb olyan berendezéseket használni hűtési célra, melyek nem ennyire érzékenyek az üzemi hőmérsékletre. Ilyenek a zárt abszorpciós hűtőgépek, melyek kazánját a napsugárzásból nyert energiával fűtik. Az abszorpciós hűtőgép (3-37.ábra) csak a hőhordozó közeg közvetítésével érintkezik a hűtendő közeggel, így olyan anyagokat is alkalmazhatnak, melyek bár veszélyesek lehetnek az élő szervezetekre, a kis hőmérsékletű működtető energiának jobban megfelelnek (pl. ammónia - víz, vagy víz – halogénsó hűtőközeg-pár). A berendezésben nemcsak a kondenzátor igényel hűtést, de az abszorber is, hiszen a hűtőgáz elnyeletése során keletkezett többlet hőmennyiséget is el kell vezetni. A berendezés zavartalan működéséhez stabil hőmérsékletviszonyok szükségesek mind a fűtőközegnél és a hűtővíznél is.

Forrás: Gyurcsovics, 1982

3-37. ábra Zárt abszorpciós hűtőberendezés A zárt abszorpciós berendezés két nyomásszinten működik: a felső nyomásszintet a kazán és a kondenzátor nyomása, az alsót az elpárologtató és az abszorber nyomása határozza meg. A szintek elválasztását fojtószelepek, az összeköttetést oldatszivattyú valósítja meg. A gazdaságos és biztos működés érdekében a hűtőkörökben gyakran alkalmaznak hőhasznosítókat. Ez jelentősen csökkenti a küldő hűtés teljesítményét.

- 61 -


3.3 Kis és közepes rendszerek alkalmazásának szempontjai A

napenergia

felhasználása

napjainkban

reneszánszát

éli,

köszönhetően

a

környezettudatosabb szemléletmódnak, és a felhasználási technikák fejlődésének. A napenergia felhasználása a végfelhasználók szempontjából többféle előnnyel járhat:

lényeges megtakarítás érhető el a hagyományos energiaszámlákból, „a Nap nem nyújtja be a számlát”,

az energiaköltségek előreláthatóbbak lehetnek,

azonnal rendelkezésre álló, kvázi házinak tekinthető, autonóm energiaforrása van a felhasználónak,

s ez jelentősen csökkentheti a külső energiaforrásoktól való függőséget is,

a végfelhasználó közvetlenül hozzájárul a CO2 és egyéb károsanyag-kibocsátás csökkentéséhez,

már kipróbált technológiát alkalmazhat a felhasználó.

A kis- és közepes szolár-rendszerek felhasználási szempontjai végfelhasználónként jelentősen eltérhetnek. Más és más okok miatt alkalmazhatják e technológiát a lakossági szektorban, az ipari szektorban, ill. a tercier szektorban is. Éppen ezért a szolártechnológiát az egyes szektorok különféle mértékben használják fel (3-6. táblázat). 3-6. táblázat A szolár-technológia felhasználása szektoronként SZEKTOROK LAKOSSÁGI

TERCIER

IPARI

EGYÉB

90%

10%

<1%

<2%

HASZNÁLATI MELEGVÍZ (80%) LÉGFŰTÉS

HASZNÁLATI

(10%) CSALÁDI HÁZ

TÁRSASHÁZ

(80%)

(10%)

MEGLÉVŐ

ÚJ

MEGLÉVŐ

ÚJ

(70%)

(10%)

(1%)

(9%)

MELEGVÍZ ÉS LÉGFŰTÉS

HŰTÉS, TÁVFŰTÉS

SZÁRÍTÁS,

(1%)

STB. (<1%)

Forrás: ESTIF

A lakossági szektorban a felhasználók lehetnek családi házzal rendelkezők, illetve társasházban élők. Európában a lakossági szolár-energiafelhasználás 80%-át családi házaknál (3-38. ábra) végzik.

- 62 -


3-38. ábra Szolár-technológia családi házon A lakosság körében a szolár-energia kiaknázása egy igen fontos, s még nem teljes körűen elterjedt, általánosnak számító döntés. A családi házak tulajdonosainak mondhatni különleges motivációra van szükségük e döntés meghozatalához: információkkal kell rendelkezniük, mérlegelniük kell a befektetésük hasznosságát mind pénzügyi, mind egyéb szempontból. A technológia alkalmazásáról szóló döntés meghozatalát számos tényező befolyásolja: 1. A döntéshozók a. már meglévő családi házaknál maga a tulajdonos b. az épülő családi házak esetén: jövőbeni tulajdonos, előregyártott ház készítője, ingatlanfejlesztő 2. A döntés befolyásolói a. már meglévő háznál: a személyes kapcsolatok (szomszédok és ismerősök véleménye), mesteremberek, maga a napenergia ipar, hatóságok b. új építés esetén: mérnökök, építészek, potenciális vásárlók vagy bérlők, napenergia ipar, hatóságok 3. A döntés kezdeményezői a. már

meglévő

házak

esetén:

személyes

kapcsolatok,

hatóság,

tömegkommunikáció, b. új házak esetén: szakmédia, hatóság Tehát a beruházási döntésekben sok szereplő játszik szerepet, ám a legnagyobb súlya a tulajdonos személyes meggyőződésének van.

- 63 -


A napenergia-rendszerek kiépítésének legjobb ideje már meglévő családi házak esetén egy nagyobb renoválási időszak, új építésűek esetén pedig a ház tervezésének és kivitelezésének időszaka. A társasházakon végzett szolár-rendszer (3-39. ábra) kivitelezés döntési folyamata természetesen a több tulajdonos, vagy bérlő miatt bonyolultabb lehet. A nagyobb beruházási költségek fajlagosan alacsonyabbak lehetnek, hiszen a rendszer több fogyasztót láthat el energiával. A technológia fejlett és kipróbált.

3-39. ábra Szolár-technológia norvég társasházon Amennyiben a társasháznak egy tulajdonosa van, a döntésében az energiaszámlák csökkentésének célja nem jelentős tényező, hiszen közvetlen érdeke nem fűződik a bérlők költségeinek minimalizálásához. Egyetlen motivációt a beruházás befektetési, értéknövelő jellege jelenthet a tulajdonos számára. Több tulajdonosú társasház esetén össze kell hangolni az egyes érdekeket, s el kell dönteni, hogy energiaközponton keresztül használják fel a napenergiát, vagy minden lakáshoz tartozik egy-egy kollektor. Ez utóbbi esetben a költségek elosztása, s így a beruházási döntés könnyebben mehet végbe. A tulajdonosi motiváció számos tényező függvénye:

beruházási költségek megtérülési ideje

költséghatékonyság,

a személyes igény a tisztább környezetre,

a ház imázsa,

- 64 -


bizonyos fokú függetlenség a külső – növekvő árú - energiaforrásoktól,

a hatósági szabályozás (a legerősebb motiváló)

sznobhatás – divat is jelentősen befolyásolhatja az alkalmazást.

A tercier szektorban a felhasználó szolár-rendszerrel való ellátása éppoly könnyedén megoldható, mint a lakóházak esetében. Eseti eltérések lehetségesek, pl. a használati melegvíz iránti igényben (lsd. 3-26. ábra). A beruházási döntések erősen függnek a magán illetve a köztulajdonú felhasználástól. Kommunális tulajdonos esetén a döntések. sokkal komplexebbek, köszönhetően az adott intézmény és fenntartója közötti relációnak A

kivitelezési döntéseket inkább demonstrációs elv befolyásolja az energia-költség

csökkentésével szemben.

- 65 -


3.4 A rendszerek gazdaságossága A termikus szolár-rendszerek felhasználóinak a legfontosabb kérdés a beruházással kapcsolatos költségek megtérülési ideje. Bár a legtöbb tagállam és maga az Unió is nyújt közvetlen támogatást, vagy épít ki megbízható és átlátható finanszírozási rendszert, a legtöbb felhasználó számára még nem kedvező e beruházási környezet. Magyarországon ez különösen így van, köszönhetően a hagyományosan kialakult földgáz-fölénynek. Ma a lakosság döntő része csak egy energiahordozót (döntően a földgázt) használ fel fűtési vagy melegvíz-készítési igényeinek kielégítésre, s elég nehezen szánja rá magát kiegészítő – s független – energiarendszer kiépítésre. A napenergiát általában új építésű házakban használják fel, s e felhasználás tipikusan melegvíz-készítési célú. Az

alábbiakban

egy

átlagos

négyfős

család

melegvíz

iránti

igényét

kielégítő

napkollektoros rendszer megtérülését számítjuk ki. A család minden tagja fejenként 60 l melegvizet használ fel, ami éves szinten 73.000 litert jelent. Az éves melegvíz igény kielégítéséhez szükséges energiamennyiség: 37 25,92 kWh A napkollektorok éves energiahozama (megfelelő tervezés mellett) 1100 kWh/év Feltételezzük, hogy a család a legmegfelelőbb rendszert választja ki, vagyis, az áltagosan 2 m2-es napkollektorból három darabot szerel fel. Ez azt jelenti, hogy a melegvízkészítéshez szükséges energiaigényének a 88,57%-kát tudja megtakarítani a kollektorok segítségével (3300 kWh-t). A megtérülési időt mind a földgázhoz, mind a villamos energiához viszonyítva is kiszámítjuk. Az energiahordozók mai ára:

földgáz: 1,73 Ft/MJ, azaz 6.23 Ft/kWh

villamos áram: 35 Ft/kWh

A beruházáshoz a magyar állam 30%-os támogatást biztosít, melynek legfelső határa 2004-ben 250 000 Ft volt. Egyéb, kizárólag szolár-rendszerek létesítési célú támogatási

- 66 -


rendszer (pl. finanszírozott hitel, más pénzügyi kondíciók) nincs. További lehetőségek lehetnek még a piaci alapú lakossági hitelek, a lakásrekonstrukcióra fordított támogatott hitellehetőségek, stb. Számításainkhoz kizárólag a célzott állami támogatást vettük figyelembe. A kollektor-piacon többféle típusú és árú rendszert lehet kapni. Számításainkhoz három fogyasztói árszintet alkalmaztunk, valamint azt is megvizsgáltuk, hogy miként változik a megtérülési idő 30 és 50%-os energiaár-növekedés mellett, feltételezve a berendezések árszintjének változatlanságát. Számításinkat az alábbi táblázatban foglaltuk össze: 3-7. táblázat A megtérülési idő alakulása különféle rendszer- és energiahordozó árak mellett Rendszerárak 500 000 Ft ÁRAM

FÖLDGÁZ

ÁRAM

1 000 000 Ft FÖLGÁZ

ÁRAM

36,4

6,49

28,9

5

24,3

4,3

2005-ös árszinten 17,2 (év)

MEGTÉRÜLÉSI IDŐ

FÖLDGÁZ

800 000 Ft

3

32,1

4,8

30%-kal növelt áron 13,1

2,33

24,7

3.7

50%-kal növel áron 11,36

2

21,4

3,2

Látható, hogy egy 4 fős család számára akkor a leggazdaságosabb a szolár-rendszer kiépítése, ha a melegvíz igényüket egyébként villamos energia segítségével fedezték. Az alacsony magyar földgáz-árak miatt a földgáz-fogyasztók számára a szolár-technika még nem gazdaságos, s csak nagyon környezettudatos (esetleg divatot követő) felhasználó építi ki e rendszereket. A napenergia-felhasználó rendszerek közül a kerti medencék elterjedésével az olcsó, szolárszőnyegeket felhasználó rendszerek alkalmazása a legvalószínűbb rövid távon. S később pedig a vásárlóerő növekedése, illetve erős kormányzati támogatás és szabályozás szükséges.

- 67 -


4. Nagyhőmérsékletű termikus erőművek: a villamos-energia piac új szereplői A termikus napenergia-felhasználás egy igen speciális területe a termikus alapú villamos energia -termelés. A villamos energia napenergiával történő előállítása hagyományosan napelemek segítségével történik, ám nagy kapacitású rendszerek esetében egy bizonyos kapacitás-érték felett a nagyobb sugárintenzitású területeken már napkollektorok alkalmazása gazdaságosabb (5-1. ábra).

Forrás: Quaschning, Geuder, Richter,Trieb (2003)

4-1. ábra Villamos energia-termelő rendszerek kapacitása és a globálsugárzás kapcsolata

Termikus naperőművek már az 1970-es években épültek az USA-ban, Európában pedig az 1980-as években kezdték el alkalmazásukat (Spanyolország). Az egyre szigorodó környezetvédelmi előírásoknak és növekvő társadalmi elvárásoknak köszönhetően napjainkban újra a vizsgálatok középpontjába kerültek ezek, az un. CSP3 létesítmények.

3

Concentrated Solar Power

- 68 -


4.1 CSP rendszerek A CSP rendszer alapvetően három nagy részre tagolható:

a kollektormezőre, mely tükrökből, ill. reflektorokból áll, fókuszában az elnyelővel, feladata a sugárzás összegyűjtése

az elnyelőre, mely hővé alakítja a mező által összegyűjtött energiát, néhány rendszerben a kollektor része

az energia-átalakító rendszerre, amely a hőenergiát elektromos energiává alakítja át.

Az 4-2. ábrán látható egyszerű CSP rendszer kollektorai által felmelegített hőközlő folyadéka egy hőcserélőn keresztül adja át energiáját a vízgőznek, amely egy turbina segítségével állítja elő az elektromos áramot. A rendszer hibridnek mondható, hiszen a napsugárzás völgyidőszakaiban kiegészítő energiával – általában földgázzal – állítják elő a szükséges gőzt.

Forrás:www.xsany.hu.

4-2. ábra Egyszerű CSP rendszer

- 69 -


A napsugárzás összegyűjtésére és hővé alakításra különféle megoldások születtek, melyek alapján háromféle CSP rendszert különböztetnek meg:

parabola-vályús rendszer,

parabola-tányéros rendszer,

naptorony rendszer.

E - un. koncentráló kollektorok csoportjába tartozó - sugárzás gyűjtő-elnyelő rendszerek legjellegzetesebb tulajdonsága, hogy a szolár-technikában a legnagyobb üzemi hőmérséklet előállítására képesek. A napsugarakat olcsó tükrök és kis értékes elnyelőfelület kombinációjával hasznosítják. A kis felület jól szigetelhető, így hőtechnikai tulajdonságai jók. A kollektor optikai elven működik, így csak a direkt sugárzást tudja hasznosítani. Az optimális működés érdekében zavartalan közvetlen sugárzás és alacsony páratartalom szükséges, valamint a berendezésnek napkövetőnek kell lennie., Alkalmazásuk elsősorban sivatagokban, fennsíkokon indokolt, vagyis olyan helyeken, ahol nagyrészt felhőtlen az égbolt, és tiszta a levegő. A hatásfokát nagymértékben befolyásolja a tükrök szennyeződése és elöregedése, melyet folyamatos karbantartással, ill. olcsó és könnyen cserélhető tükröző műanyag fólia alkalmazásával csökkentenek.

Forrás: Greenpace, 2004.

4-3. ábra

Parabola-vályúk

- 70 -


4.1.1. Parabola-vályús rendszer A legegyszerűbb, legelterjedtebb rendszerek. A sugárzást a parabola-vályúk gyűjtik össze (4-3. ábra), majd az elnyelőcsőbe vezetik, ahol olaj ill. egyéb hőközlő folyadék áramlik. Energiaátalakítási hatékonysága 21%. A legnagyobb működő rendszer teljesítménye 80 MW. Alkalmazása: közepes hőmérsékletű hőtermelés, hálózatba kapcsolt villamos energiatermelés. Alkalmazásának előnyei:

legjobb kereskedelmi felhasználás: több mint 10 milliárd kWh üzemeltetési tapasztalat, 400°C üzemi hőmérséklet

jó földterület kihasználás,

könnyen változtatható rendszer (pl. kapacitás-bővítés),

alacsony anyagigény,

tárolási lehetőség,

hibrid

felhasználási

lehetőség

(tehát

a

sugárzási

völgyidőszakban

más

energiahordozót – többnyire földgázt) használhatnak fel a villamos energia termelésére),

gyors megtérülési ráta.


4-4. ábra Termikus szolár erőmű Kaliforniában

- 71 -


Alkalmazásának hátrányai:

vízigényes,

területigénye nagy (4-3. ábra),

a hőközlőként használt olaj behatárolja rendszer üzemi hőmérsékletét.

Nagy mennyiségű, kereskedelmi célú villamos áram előállítására ma még főleg e típusú szolár-rendszereket alkalmazzák.

4.1.2 Parabola tányéros rendszer A rendszer napsugárzást hasznosító része egy vagy több különálló, nagy, tányér alakú gyűjtő felület, amelynek fókuszában áll az elnyelő (4-5.ábra). A naptányér átmérője 8-10 m lehet (a világ legnagyobb tányérja a 400 m2-es ausztrál Big Dish), teljesítménye 5-25 kWh, üzemi hőmérséklete 750°C. A leghatékonyabb szolár-technológia, a közel 30%-os átalakítási hatásfokával. Alkalmazása: különálló – villamos-hálózattól független- rendszerekben, kis erőművekben.


4-5. ábra Naptányér Előnyei:

nagy hatékonyságú átalakítás,

könnyen változtatható, átalakítható az igényeknek megfelelően,

hibrid alkalmazás lehetséges,

- 72 -


a prototípusok jó üzemeltetési tapasztalattal rendelkeznek.


4-6. ábra Naptányéros rendszer Spanyolországban Hátrányai:

nem elég megbízható,

nagy mennyiségű elektromos áram előállítására még nem alkalmas.


4-7. ábra Naptorony

- 73 -


4.1.3 Naptorony rendszer Némiképp különbözik az előző két rendszertől. Alapelve: a napsugarakat nagy, sík tükrökkel, a héliosztátokkal, gyűjtik össze és irányítják egy központi, toronyban található elnyelőbe (4-6. ábra).

A hőhordozó közeg olaj vagy oldott só. A rendszer üzemi

hőmérséklete 550°C, az átalakítási hatékonyság 23%. A legnagyobb kapacitású rendszer teljesítménye 10 MW.


4-8. ábra Naptornyos rendszer Spanyolországban Alkalmazási területe: magas hőmérsékletű hőtermelés, hálózatra kapcsolt villamos energia-termelés. Előnyei:

hosszú távon nagy hatékonyságú lehet,

magas hőmérsékletű tárló kialakítási lehetőség,

a költségei a jövőben jelentősen csökkenhetnek.

hibrid alkalmazás lehetséges.

Hátrányai:

kevés üzemelési tapasztalat,

a magas beruházási költségek a kereskedelmi telepítéseket nem teszik lehetővé.

- 74 -


4.2 Termikus naperőművek alkalmazási feltételei Természetesen egy termikus naperőmű létesítésének számos feltétele lehet. Az egyik legfontosabb: a megfelelő intenzitású direkt sugárzás. Ez nem áll a Föld minden területén rendelkezésre. A 4-9. ábrán látható: kontinensünkön főként a déli, mediterrán területeket éri e technológiához kellő sugárintenzitás.

Forrás: Quaschning, Geuder, Richter,Trieb (2003)

4-9. ábra Magas sugárintenzitású területek a Földön A termikus erőművek másik létesítési feltétele a gazdaságosság. A sugárintenzitás nagyságából kifolyólag a különböző szélességi területeken elhelyezkedő erőművek által termelt egységnyi villamos energia ára igen eltérő. A nagyobb sugárintenzitással rendelkező terülteken értelemszerűen hatékonyabban működhetnek a koncentráló kollektorok, így alacsonyabb áron termelhetik a villamos energiát. A rendszerek fejlődésével és terjedésével fordított arányú költségcsökkenés figyelhető meg (pl. a tányér-kollektorok esetében 1982-ben még 1250 euró/m2 volt a beruházási költség, tíz évvel később csupán 150 euro/m2). A termikus szolár-erőművek a villamos energia-termelésben sokkal költséghatékonyabbak lehetnek a napelemekkel végzett energia-termelésnél. Az 4-10. ábrán látható: ha a fotovillamos rendszerek által termelt áram ára 50%-kal csökken, a termikus erőművek még mindig versenyképesebbek lesznek az alacsonyabb szélességi fokon fekvő (tehát a nagyobb sugárintenzitású, s így jobb hatásfokú) terülteken.

- 75 -


Forrás: Quaschning,Blanco Muriel (2001)

4-10. ábra A fotovillamos és a termikus rendszerek költséghatékonyságának vizsgálata

- 76 -


4.3 Termikus naperőművek Európában Az Európai Unióban már 1983-ban létesült termikus erőmű: a spanyolországi Almeriában naptornyos rendszer létesült, 1 MW teljesítménnyel. Azóta természetesen új és új tervek születtek a termikus szolár-alapú villamos energia előállítására. Az előrejelzések szerint a termikus áramtermelés az egész világon nagy léptekkel fejlődik a következő tíz évben (410. ábra).

Forrás: Quaschning,Blanco Muriel (2001)

4-11. ábra A világ CSP kapacitásainak alakulása Az Európai Unió mediterrán – nagy sugárintenzitással rendelkező – területein is jelentős naperőművi fejlesztésekbe kezdtek az elmúlt időszakban:

Parabola-vályús erőművek épülnek: o

Olaszországban

o

Görögországban (Krétán)

o

nem hibrid, gőzközeges, 40 kW kapacitással nem hibrid, gőzközeges, 50 kW kapacitással

Spanyolországban (Granada és Navarra)

nem hibrid, gőzközeges, 2x50 kW kapacitással, 6 órás tárolóval

nem hibrid, 15 kW kapacitással

Naptornyos erőművek kizárólag Spanyolországban (Sevilla, Cordoba) létesülnek:

nem hibrid, 10 kWh kapacitással

nem hibrid, 15 kW kapacitással

- 77 -


A Greenpace előrejelzései szerint Európában 2020-ban már 3970 MW összteljesítményű CSP erőmű üzemel, amely közel 6 millió tonna CO2 kibocsátás megtakarítását, s több, mint 7000 munkahely megteremtését jelentheti. A CSP erőművek jelentős segítséget jelenthetnek a mediterrán országoknak a 2001/77/EK irányelvben előirányzott referencia-értékek teljesítésében is (4-1. táblázat). A nagy

sugárintenzitással,

ugyanakkor

relatíve

kevés

erdőgazdálkodásra alkalmas

területekkel rendelkező országok (pl. Görögország, Spanyolország) e technológiával megfelelő arányban használhatják fel a megújuló energiaforrásokat a villamos energiatermelésükben. 4-1. táblázat A 2001/77/EK irányelven vállalt referenciaértékek néhány tagországban MEF–E % 1997-ben

MEF–E % 2010-ben

Görögország

8,6

20,1

Spanyolország

19,9

29,4

Franciaország

15,0

21,0

Olaszország

16,0

25,01

Portugália

38,5

39,04

Közösség

13,9%

22%

Forrás: Europai Unió

- 78 -


5. A termikus napenergia felhasználás piaca

A napenergia hasznosítása természetesen nemcsak egyénileg, de társadalmilag is jelentős hasznosságú, hiszen

egy megbízható, folyamatos energiaforrás, zéró emisszióval,

a nemzeti szintű CO2 –kibocsátás csökkentése alacsony költséggel érhető el,

a

berendezés-gyártó,

-forgalmazó

és

karbantartó

szektorban

lokális

munkahelyteremtés érhető el,

az

energia-megtakarítás

az

un.

hagyományos

energiaforrások

szállítási

költségeinek csökkentésében is jelentős lehet,

a nemzeti energiamérlegben csökkenthető az importfüggőség.

5.1 A világ és az Európai Unió piacai E fontos előnyök felismerése ösztönözte a világ számos országát arra, hogy a termikus napenergia-felhasználást támogassa lakosainak, vállalkozóinak körében. Ma a világ legnagyobb termikus napenergia-piaca Kína (5-1. ábra), ahol az életszínvonal és a lakosság számának növekedésével párhuzamosan nő az energiai iránti igény. Hogy e hatalmas energia-növekmény ne jelentsen automatikus hasonló emisszió növekedést is, s forráshiány se jelentkezzen a hagyományos energiahordozók körében, a kínai kormány jelentősen támogatja a szolár-alapú rendszerek alkalmazását.

78%

5% 8%

Kína

9%

Európa

Törökország, Izrael

Egyéb

Forrás: ESTIF, 2005.

5-1. ábra A világ termikus napenergia piaca, 2004.

- 79 -


Az európai térség a világ második legnagyobb termikus napenergia piaca. A napenergia felhasználása természetesen az Európai Unió célkitűzéseihez is hozzájárul:

a Közösségen belüli energia-kínálat bővül, és biztonságosabbá válik,

a lakossági szektorban jelentős emisszió-csökkenéssel számolhatnak,

a városi légszennyezést csökkenheti

nő a lokális munkahelyek, a kis- és közepes vállalkozások száma,

a napenergia know-how és berendezések exportja fellendül.

Az Európai Unióban az elmúlt 20 év alatt jelentősen megnőtt mind a kollektor-felületek nagysága, mind az éves felhasznált energiamennyiség jelentősen növekedett (5-2. ábra).


5-2. ábra Az Európai Unió napenergia-felhasználása, 1982-2004. A tagországok napenergia-felhasználása között nagy különbségek vannak, de ma még a szolár-technika alkalmazása függetlennek látszik az egyes országok sugárintenzitásainak nagyságától. A legnagyobb termikus szolárpiaccal Németország rendelkezik (5-3. ábra), az 1000 főre jutó termikus napenergia kapacitás Ausztirában a második legnagyobb (5-4. ábra). Ezzel szemben Máltán, vagy Portugáliában ez az energiafelhasználási mód még nem terjedt el nagy mértékben.

- 80 -



5-3. ábra Az Európai Unió napenergia piacai, 2004.


5-4. ábra Az 1000 lakosra jutó napenergia kapacitás, 2004.

- 81 -


5.2 Miért van szükség a termikus piac közösségi szabályozására? A napenergia felhasználás jövőbeni alakulására az Unió számos forgatókönyvet dolgozott ki: 1. Jelenlegi irány A mai 11,7%-os évi kollektor-felület növekmény folyamatos, de stagnáló értéket mutat. A 100 millió m2 kollektor-felület kivitelezése termikus

napenergia-felhasználásának

2022-ig történik meg. A

elterjesztéséhez

aktívabb

és

szisztematikusabb szabályozás szükséges. 2. Aktív irány Az aktív ösztönzésnek köszönhetően már 2015-re 100 millió m2 kollektor-felülettel számol a Közösség. 3. Szél energia piaccal párhuzamosan Feltételezi, hogy a termikus napenergia piac is olyan ütemben fog nőni, mint a szélenergia piaca az elmúlt tíz évben. A szédületes növekedéssel 2015-ig 1053 millió m2 kollektor-felületet állítanak munkába. 4. Erős szabályozás a lakossági szektorban A piac legnagyobb felhasználóit, a lakossági szektort célozza meg. Erős szabályozással elérhető, hogy 2015-ig közel 200 millió m2 kollektor-felületet építsenek.


5-5. ábra A napenergia felhasználás forgatókönyvei

- 82 -


A 2015-ig szóló előrejelzésekben e forgatókönyveket természetesen számszerűsítették is (5-1. táblázat). 5-1. táblázat Az Európai Unió szolár-forgatókönyvei számokban kifejezve 2001

növekedési arány 2001-2015 között Aktuális politika Aktív politika Szél energiához hasonló Erős lakossági szabályzás

2010

2015

működő kollektor felület (m2)

éves termelt energiamennyiség (GWh/év)

11,7%

26 727 356

46 504 429

19 137

18,0%

39 480 088

99 580 429

45 440

198 723 376

1 053 995 919

433 718

57 979 729

199 133 279

92 596

39,6%

9 862 500

23,9%


Bármelyik forgatókönyv is valósul meg a jövőben, leszögezhető: a termikus szolárfelhasználás stabilan növekszik a következő években. E sikernek elkönyvelt folyamatot az ESTIF4 a következő okokra vezeti vissza:

stabil és jól felépített pénzügyi ösztönző rendszer alakult ki a legtöbb tagállamban,

növekedés várható a hagyományos energiahordozók áraiban,

az energiatakarékosságban és a környezetvédelemben növekszik a tudatosság,

a fontos döntéshozók tudatossága is növekszik,

közösségi akciók a termál technológiák támogatására,

jól kiépített, jól működő modellek létesültek demonstrációs célokra is,

jól kidolgozott előírások és alkalmazások,

elismert, magas minőségű termékek.

A technológia alkalmazásának és elterjedésének természetesen számos korlátja van még:

magas költségek és relatív hosszú megtérülési idő,

nem elég elterjedt a termikus szolár-technológia alkalmazásának lehetősége, a piaci szereplőknek speciális motiváció szükséges felhasználásukhoz,

a

hagyományos

energiaforrásokkal

összehasonlítva

az

költségek (információ, beszerzés, szerelés, stb.) magasabbak, 4

European Solar Thermal Indusrty Federeation

- 83 -

egyéb,

„kapcsolt”


alacsony energiatakarékossági és környezetvédelmi tudatosság a társadalomban,

a termikus szolár-technológia még nem teljesen integrálható be hagyományos energia-felhasználó rendszerbe,

a harmonizált szabványok, előírások és minőségi követelmények még nem széles körben ismertek a piacon.

A termikus napenergia piac szereplői egyre inkább sürgetik az Európai Uniót egy, a 2001/77/EK (a megújuló energia alkalmazása a villamos energia-előállításában) és a 2003/30/EK (a bioüzemanyagok közlekedésében való alkalmazása) direktívához hasonló irányelv elkészítését. A direktíva elkészítésének ötletét a Közösség is támogatja. Az un RES-H5 direktíva a - végső energia-felhasználásban legnagyobb arányt (közel 50%) képviselő - (lég- ill. víz) fűtési célú energiafelhasználásban az egyes megújuló energiaforrások (a termikus napenergia, a biomassza, vagy a geotermális energia) arányát szabályozza majd. A fűtési célra felhasználható energiaforrások közös jellemzője a növekvő lehetőség, kiegyensúlyozatlan európai piac, csökkenő költségek, a média és a szabályzók által idáig hanyagolt témák.

5

Renewable Energy Sources for Heating

- 84 -


6. A termikus napenergia felhasználás helyzete Magyarországon A

megújuló

energiaforrás-felhasználás

növelésének

egyik

legjelentősebb

oka

Magyarországon az Európai Unióhoz való csatlakozás, s az ezzel együtt járó energiapolitikai, gazdasági és jogi igazodás szükségessége. Hazánk számos feladattal nézett s néz szemben ezen a területen:

A Kyotó-i Konferencián a magyar állam olyan nemzetközi kötelezettséget vállalt, amely a CO2 kibocsátás 6%-os mérséklését irányozza elő (az 1985-87-es szintet adva bázisidőszaknak)

A megújuló energiaforrásokhoz kapcsolódó uniós irányelvek szerinti kvóták elérése a felhasználási részarányban.

A megújuló energiahordozó felhasználás révén csökkenthető a hazai fosszilis energiafelhasználás, mérsékelhető az importfüggőség, javítható a környezet állapota, munkahelyek teremtődhetnek és a mezőgazdasági adottságaink kedvező módon hasznosíthatóak.

Egy Európai Unió által közzétett tanulmány6 szerint Magyarország termikus napenergiafelhasználása 1997 óta stagnál (0,1 ktoe). Ugyanakkor közép távú lehetőségként értékelik a napkollektorok esetében az évi több, mint 400 ktoe mennyiségű hőenergia termelését. Magyarországon a leggazdaságosabban melegvíz készítése lehetséges napenergia segítségével. A legjobb alkalmazási lehetőség a lakossági szektorban, valamint az intézményekben van. Megfelelő tájolású, dőlésszögű és árnyékmentes helyen lévő kollektorokkal az éves melegvíz-igény 60-70%-a fedezhető. A kollektorok a tetőkön helyezhetők el, ami a közel 2 és fél millió épület estében majd 32 millió hasznosítható tetőfelületet jelent7. Ennyi hasznosítható tetőterületen becsült hasznosítható potenciál nagysága 13 393 800 MWh/év azaz 47 835 000 GJ/év. Ahhoz, hogy e nagy energiamennyiség egy része hasznosítható legyen jelentősebb támogatásokra, egyéb intézkedésekre lenne szükség a kormányzat észéről. A 1107/2001. kormányrendelet szerint 2010-re 20 000 napkollektoros tetőt irányzott elő, ami kb. 400-500 000 m2 kollektor-felületet jelent. Ennek érdekében az állam az alábbi feladatokat tűzte ki célul:

egyetemi szintű tudás-központokban a napenergia hasznosítás lehetőségeinek és megoldásainak széleskörű oktatása és regionális tervek készítése,

6

The Share of Renewable Energy in EU (COM(2004)366)

7

Kaboldy Eszter tanulmánya szerint

- 85 -


környezetvédelmi szempontú tudatformálás a médiákban és az oktatási intézményekben,

innovációs, kutatás-fejlesztési feladatok meghatározása és kidolgozása,

egyszerűsített, alanyi jogú támogatási módok kidolgozása, banki konstrukciók kombinálásával, állami részvétellel,

esélyegyenlőség biztosítása (pl. tanyák energiaellátása megújuló energiaforrások segítségével),

állami és önkormányzati tulajdonú épületek felmérése és mintarendszerek kialakítása.

A kormányzat által megfogalmazott feladatok segítségével 2010-ig fel kell számolni a napenergia versenyképességének akadályait:

kis piac,

speciális marketing hiánya,

minősítés, címkézés hiánya,

alacsony jövedelem és tőkehiány,

magas kollektor ár,

szezonális működés esetén hosszú megtérülési idő,

információ hiány,

externális költségek internalizálásának hiánya, pénzügyi támogatás hiánya.

Sajnos a NEP8 keretprogram, mely magánszemélyek, intézmények ill. kis- és középvállalkozások számára biztosított állami támogatást az elmúlt években, 2005-ben nem került meghirdetésre.

8

Nemzeti Energiatakarékossági Program

- 86 -


7. A termikus napenergia rendszerekre vonatkozó európai és magyar szabványok

Az elmúlt évek során Magyarország átvette az összes speciálisan a termikus napenergia felhasználására vonatkozó szabványt. E szabványok nagy része magyar fordításban is megjelent. Az alábbi táblázat a termikus szolár-rendszerek magyar szabványait tartalmazza:

Jelzet MSZ EN 12975-1:2001

MSZ EN 12975-2:2001

MSZ EN 12976-1:2001

MSZ EN 12976-2:2001

MSZ EN 12977-1:2001

MSZ EN 12977-2:2001

MSZ EN 12977-3:2001 MSZ EN ISO 9488:2000

7-1. táblázat A termikus napenergia-felhasználás magyarországi szabványai Magyar cím Megjegyzés Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Napkollektorok. 1. rész: Általános követelmények Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Napkollektorok. 2. rész: Vizsgálati módszerek Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Előre gyártott rendszerek. 1. rész: Általános követelmények Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Gyárilag előállított rendszerek. 2. rész: Vizsgálati módszerek Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Egyedi kivitelezésű rendszerek. 1. rész: Általános követelmények Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Egyedi kivitelezésű rendszerek. 2. rész: Vizsgálati módszerek Termikus napenergia-hasznosító rendszerek és szerkezeti részeit. Egyedi kivitelezésű rendszerek. 3. rész: A napenergia-hasznosító rendszerek tárolóedényei műszaki adatainak meghatározása Napenergia szakszótár (ISO 9488:1999)

Forrás: www.mszt.hu

- 87 -

Angol nyelvű!

Angol nyelvű!

Angol nyelvű! Angol nyelvű!


8. A termikus napenergia felhasználás egy gázkereskedő cég szemszögéből. Lehetőségek és perspektívák A termikus energia-hasznosítás általánosan ismert társadalmi és környezetvédelmi hasznossága mellett az energiapiacon már évek óta szereplő cég számára egyéb előnnyel is járhat a termikus szolár-piacra való belépés:

A következő időszakban az előzőekben már említett okok miatt a magyar piac is növekedésnek indulhat, ezért már elsők között érdemes csatlakozni egy olyan piachoz, ami a hagyományos energiahordozók mellett alternatívát jelenthet.

Már kidolgozott magas szintű technológiák, szabványok előírások állnak rendelkezésre.

A hagyományos energiahordozók (elsősorban a földgáz) készletek élettartamát növelheti a szolár-felhasználás nagyarányú elterjedése.

Az alacsony lakossági gázár mellett a szolár-beruházások megtérülési ideje nagy, ám az idáig villamos energiával előállított melegvíz előállítására már gazdaságos lehet ez a beruházás. Segítségével az egyre elterjedtebb klímaberendezések miatti nyári növekvő áramfogyasztás csúcsai csökkenthetők lehetnek. Így a rendszer kiegyensúlyozásához is támaszt jelenthet ez a technológia.

A

termikus

szolár-piac

megerősödése

természetesen

nemcsak

hasznos

egy

energiapiacon szereplő cég számára, hiszen:

Az új piac versenytársként jelentkezik, még ha csak korlátozottan is. Ám az ebből származó esetleges veszteségek minimalizálhatók a piac felé történő nyitással.

Egy új piacra való belépéshez új –mind technikai, mind gazdasági – ismeretekre van szükség, s időbeni és pénzügyi ráfordítást jelent.

Magyarországon még nincs megfelelő tapasztalati háttér a piac működéséhez.

A lehetséges felhasználók környezettudatossága még nem megfelelően erős.

Nincs meg a kellő motiváció a döntéshozóknál és az alkalmazóknál.

A piac kiépítése az állami támogatási rendszer és a felhasználói oldal elégtelen feltétele miatt nehézkes és lassú.

A jövőben elképzelhető, hogy találkozhatunk egy olyan „piacrobbanással”, mint amilyen a szilárd biomassza esetében tapasztalható volt az elmúlt években. Az épületek energiafelhasználást szabályozó 2002/91/EK direktíva alkalmazása és a RES-H direktíva megszületése után a kollektorok alkalmazása előtérbe kerülhet.

- 88 -


Az egyedi, jórészt családi házakon elhelyezett kollektor-felületek mellett megjelenhetnek a nagyobb (több házat, lakótelepet ellátó) rendszerek is (8-1.ábra), hiszen a villamos energia

előállításban

felhasznált

szilárd

biomassza

mennyisége

felhasználható

maximumhoz közelít.


8-1. ábra Több épületet ellátó termikus szolár-rendszer E rendszerek elterjedését segítheti az elmúlt évben elinduló panelház felújítási program is.

- 89 -


Felhasznált irodalom Bánhidi L. (szerk.): A napenergia közvetlen hasznosítása. Épületgépészet a gyakorlatban. Verlag Dashöfer Szakkiadó, Budapest, 2003. Barótfi I (szerk.).: A napenergia hasznosítása. Energiafelhasználói Kézikönyv, Környezettechnikai Szolgáltató Kft., Budapest, Bohorczky F.: Helyzetünk és céljaink a megújuló energiaforrások hasznosításában. II. Energexpo2004 Nemzetközi Energetikai Szakkiállítás és Konferencia, Debrecen, 2004. szeptember 28-30 Buzás J.-Farkas

I.-Lágymányosi A.-Tóth M.: Úszómedence

napenergiás

vízmelegítő

rendszerének monitorozási eredményei, Energiagazdálkodás, 43. évf., 2002. 3. sz., 2428. Európai Biztottság: European energy and trasport. Trends to 2030. Az Európai Unió hivatalos honlapja. http://europa.eu.int 2004. december 3. European Research on Concetrated Solar Thermal Energy, Project Synopses, Európa Tanács, Brüsszel, 2004. Farkas I.: Napenergiás integrált energetikai/technológiai rendszerek, Energiafogyasztók Lapja, VII. évf., 3. sz., 2002. szept., 26-28 Farkas I.-Lágymányosi A. - Buzás J.:Családi ház tetőbe integrált napkollektoros vízmelegítő

rendszerének

monitorozási

eredményei,

Energiagazdálkodás,

43. évf. 2002. 2. sz. 22-25 Fisch, M.N. – Guigas, M. – Dalenbäck, J. O.: A review of large-scale solar heating systems in Europe. Solar Energy, 1998. 63. sz. 355-366. Gazdasági és Közlekedési Minisztérium: Tájékoztató - a hazai és a nemzetközi megújuló energiahordozó-felhasználás helyzetéről, az EU csatlakozás során Magyarország felé jelentkező

elvárásokról,

www.gkm.hu/dokk/main/gkm/energetika/publikaciok

december 2.

- 90 -

2004.


Gyurcsovics L: A napenergia hasznosítás az épületgépészetben. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1982. Hatvani Gy.: Az új magyar energiapolitikai koncepció előkészítése. II. Energexpo2004 Nemzetközi Energetikai Szakkiállítás és Konferencia, Debrecen, 2004. szeptember 28-30 Homonnai (szerk.): A nap sugárzási energiájának hasznosítása a fűtéstechnikában. Fűtéstechnika II. Épületgépészet 2000. sorozat, Épületgépészet Kiadó, Budapest, 2001. Imre L.: A megújuló energiaforrások hasznosítása az Európai Unió tagállamaiban, Magyar Energetika, XI. évf., 2003/4. sz., 7-10 Imre L.: A megújuló energetika várható növekedése és fejlesztési programjai, Energiagazdálkodás, 44. évf., 2003. 3. sz., 26-28 Kaboldy

E.:

A

napenergia

aktív

hőhasznosításának

hazai

potenciálja,

Energiagazdálkodás, 2005. 1. sz., 19-23. Kalogiruo, S.A.:

Environmental benefits of domestic solar energy systems. Energy

Conversion & Management, 2004. 45. sz. 3075-3092 Mariyappan, J.: Solar thermal tematic review, Draft Report, The Global Enviroment Facility, Washington D.C., 2001. Mizsei

J.:

A

napelem.

Egyetemi

jegyzet,

BME,

2000.

http://www.eet.bme.hu/publications/e_books/solar/index.html 2004. december 5. Móczár G. – Farkas I.: Napenergia-hasznosítás. www.kornyezetunk.hu/belso/mg38.html 2004. december 5. Nemcsics Á: A napelem és fejlesztési perspektívái, Akadémai Kiadó, Budapest, 2001. Országos Meteorológiai Szolgálat éves jelentései. www.met.hu Patko Gy. – Stumphauser T.: A napenergia hasznosítása. Energiahatékonysági program Egerben. 2. füzet, Regionális Energia- és Anyagtakarékossági Központ, Eger, 1999.

- 91 -


Pálfi M: Magyarország szoláris fotovillamos energetikai potenciálja. Energiagazdálkodás. 45 évf.2004. 6 szám 7-10 Quasching, V: Understanding Renewable Energy Systems, Earthscan, London, 2005. Quaschning, V. - Blanco Muriel, M.: Solar Power – Photovoltics or Solar Thermal Power Plants?, VGB Congress Power Plants 2001, Brusszel, 2001. október Riffat, S.B. – Zhao, X.: A novel hybrid pipe solar collector/CHP system – Part 1: System design and construction. Renewable Energy, 2004. 29. sz., 2217-2233. RX-automation Kft.: Napenergia hasznosítás. www.xsany.hu 2004. december 3. Sági F.:Energiahasznosítás a mezõgazdaságban. www.omgk.hu/MGUT1/mgut1tj.html 2004. december 1. Schmidt, T. – Mangold, D. – Müller-Steinhagen, H.: Central Solar heatging plants with seasonal storage in Germany. Solar Energy, 2004. 746. sz.,165-174 Şen, Z.: Solar energy in progress and future research trends. Progress in Energy and Combustion Science, 2004. 30. sz. 367-416 SOLGATE. Solar hybrid gas turbine electric power system. Final Publishable Report, Európa Tanács, Luxemburg, 2005. Tsoutsos, T. – Frantzeskaki, N. – Gekas, V.: Environmental impacts form the solar enerty technologies. Energy Policy, 2005. 33. sz. 289-296. Ujfaludi L.: A napenergia-hasznosítás rövid története, Fizikai Szemle 2003. 3. sz., 99-108 Xiaowo, W., - Ben H.: Exergy analysis of domestic-scale solar water heaters. Renewable & sustainable energy reviews, 2005. 9.sz. 638-645. Vágvölgyi G.: A napenergia. www.nyf.hu/others/html/koryezettud/megujulo/Napenergia/Napenergia/html december 5.

- 92 -

2004.

MISKOLCI EGYETEM Gázmérnöki Tanszék A TERMIKUS NAPENERGIA-FELHASZNÁLÁS ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI

Recommend Documents