MEGÚJUI-ó pxpRct,q, A j övő energiag azdáIko dása
A világ
elektromos energiájának kb. az 50%-át széntüzelésűhőerőművekben állítják elő.
Ezen belül akazánok kb. 85%-os hatásfokkal alakítják át a szén égéshójétenei.giává. a gozturbinák
50%-os hatásfokkal működnek, míg a generátorok. melyek energiává alakítják át, 99oÁ-osan.
A három
a mechanikai
energiát villamos
adatot összeszorozva kapjuk egy hoerőmű korülbelüli
lratásfokát: 0.5.0'85. 0'99:0,4.
Mindezzel együtt egy nagyobb hőeronriíből akár 1 gigawattnyi tel|esítményt is ki
|ehet
nyerni. Ehhez viszont napi 1 0 ezer tonna szénre van szükség, viszont a Föld szénforrásai végesek
Így már hosszú ideje felmerült azon gor.rdolat. hogy újabb energiaforrások után kell nézni. A radioaktív bonrlások terén fb1,""tatott előrehaladott kutatások vetették felazt a lelretőséget. hogy ezen
folyamatok során f-elszabaduló energiát is f-el lehetne haszná|ni az emberiség energiaellátására. E'zvtán indult meg az 1970-es években az atornerőmŰrvek építése.
Ezen építkezésekhatására elértékazt (elsősorban az atomenergia 'nagyhatalmai' -főként Franciaország)' hogy a '90-es évekre az atomenergia a világ energiatermelésének |6oÁ-át adja. E'zen
belül Magyarországon aZ atomenergia részesedéseaz ország energiaellátásából
majdnem 50oÁ, míg
az USA-ban ez a szám mindössze 19oÁ, ami nem meglepő' hiszen a kontinensnyi ország a világ
egyik legnagyobb energiapocsékolójának hírébenáll, Ez akkor is igaz, ha például a szélenergia lrasznosításának terén a világ élmezőnvébe taftoznak. ha eg1'általán nem világelsők (a világon Kaliforniában Van a legtöbb. r,iszonylagosan cg) hel,ven felállított szélerőgép' 17000 darab).
Az
atomenergia befbgásával kapcsolatban azonban több probléma meriilt Í-el a közvélemény
részéről. Elsősorban a magas építésiköltségek. az emberi tényezo. amely köztudottan az egyik
legnagyobb rizikófaktor
a
reaktor-üzenreltetés terén' a biztonsági előírások betartása és ezek
ellenorzése. hulladéklerakás.
és végtil természetesen a balesetek nriatti társadalmi
ellenérzés
(Csernobil); mindezek következménye volt az erőművek építésének a visszaesése, azonban ez a
közeljövőben
alábbhagy Vagy már alábbhagyott a nyerhető energia mennyisége, és az egyre
korszerűbbé váló biztonsási rendszereknek köszönhetoen.
Mindezek ellerrére Íbntos. hogy'.
új energiaforrásokat
fedezzünk Í-el. a fosszilis
errergiatbrrások elapadása rniatt. Sz|ikségszerúitovábbá azért is. mer1 egy' gazdaság fejlődésének.
illetve egy kultúra önállóságának a lenntartásához századunkban elengedhetetlen, hogy a határain beliil sikerüljön megoldani. Amennyiben eZ nem energiaszükségleteinek kielégítését
torténik meg, akkor az adott állam importálni kényszerül, ami nemcsak drágább energiatermelést jelent. hanem gazdasági ftiggőséget. az exportáló országtól.
Mindez különösen
lgaz Magyarországra^ hiszen országunk tertileti adottságai miatt fbsszilis
energiahordózókban
szegén1'. Ígr hazánk szán.lára nagy fontossággal bír új. eddig még kiaknázatlan
energiaforrások munkárafogása. Az atomenergia kivételévelminden energiánk a napbó1 származik.
A
nap mint minden csillag könnyű magok fúziójából nyeri energiáját. Ezt a folyamatot ezidáig nem
sikerült szabá|yozott körülmények között.
pozitív energiamérleggel reprodukálni. (fontos tudni,
hogy ha sikerülne is, a fúziós erőmű sem veszélytelenebb mint az atomerőmű, csak nem kell uránt bányászni, és valamivel kevesebb és rövidebb felezési idovel jellemezheto a keletkező radioaktív hulladék) Így nincs más lehetőségünk. mint a napból a földre sugárzott energia hasznosítása.
forrás bőséges,
a foldre
sugárzott teljesítmény17000-szerese energiaÍ-aló civilizációnk
szükségletének. Alapvetően három úton foghatjuk munkára
napkollektorokkal
A
és napelemekkel. l.alamilyen
a nap
energiáját: közvetlenül.
Í.rzikai rendszeren keresztül,
vlzí- és
szé|erőnrűvekkel; vag-v r'alanril1''en biológiai rendszer kozvetítésével'fosszilis energiaforrásokon és bio-energiahordozókon
tekintettel ahazai
keresztü1. Mindhárom alternatívát megvizsgáljuk különös
viszonvokra.
A szélenergia 1.1 A szé|ről általában
A
szélenergiát már évszázadok óta hasznosíÍ.1a az emberiség. Kezdetben a haiók. majd később a
szélmalmok mÚiködtetésénél haszrrálták Í-el ezt a természeti jelenséget.
Az első ipari
forradalom
idején. a gőzgép feltalálásával r'isszaesett a szélenergia felhasználása is. Néhány évtizeddel eze|őtt azonban újra elotérbe került aZ egyre nagyobb ütemben elterjedo villarnos energiával működo
gépeknek köszönhetően.
Magyarországon először az 1960-as években merült Í-el a szélenergia
hasznosításának lehetősége. E'z
a terv
azonban erőteljes ellenállásba ütkozött
részéről(ez jelentős politikai ellenállást is jelentett).
a
közvélemény
A legfőbb ellenérv szerint a szélenergiával a
világ energiaszükségleteinek mindössze néhány százalékát lehetne fedezni. E'z azonban
téves
szemlélet, hiszen egy. abban az idoben készült, ENSZ felmérésszerint szélenergiával elő lehetne
állítani a vllág energiaszükségletének több. mint 16-szorosát. Fontos szempont továbbá az energiatermelés miként.ie. Itt a nagy terü|etigény.ielenti a problémát.
közeg. így a mozgásábó| származő energia (nrozgási energia) felfogásához
nag>]
Mivel aszéI a legkevésbésűrű
is
.hígnak.
tekinthető. Ennek
felületek szükségesek. Ezt már több száz évvel ezelótt is felismerték, amikor a
az őriási vitorlák
hajókat nem benzin Vagy más koolaj származékok haitották, hanem
á|ta| az
állandóan fujó tengeri szél. Az egyre nagyobb sebességigény miatt mind több és több vitorlát állítottak a gyorsabb hajózás szolgálatába. Azonban már ekkor is rájöttek arra. hogy ha túl sok vitorlát tettek az árbócokra. attól instabi1lá váltak a haiók és nem feltétlenül haladtak gyorsabban.
Tehát már évszázadokkal ezelőtt megfogalmazódott
a cél: megtalálni az
optimális terület-
felhasználást, mellyel a szél befbgható.
A
szél valójában nem más, mint a légtömegek mozgása.
végbemenő légmozgást
-
a szelet
-
A
légkör alsó
rétegeiben
a Nap sugárző energiája hozza létre. A légmozgás során a
könnyebb, a melegebb felszálló levegő helyébe a hidegebb levego áramlik. Így pl. a trópusi területeken a légtömegek erősebben felmelegszenek; a levego ezét itt felemelkedik és a magasban halad a sarkok felé (ez a magasságt széI az űnÍipasszát).
A sarkok felé haladó légtömegek
pá|yája a
Föld gömbjéhez lgazodva fokozatosan leszűkül, és miközben lehűl, a nyomása és súlya megnövekszik. A leszálló hidegebb légtömegek a földfelszín kozelében az egyenlítő irányába haladnak visszafelé (ez
A passzát
a pu,s',s'zatszél),
és az antipasszát szél rnellett nrég több állandó jellegű szél található a kontinensek
tengerpar1jain (pl. nappal a tenger felol érkezik a levegő a melegebb szárazfö|d irányába). Allandó
jellegűek a m()nszunok is. amelyek ugyancsak az óceán hűvosebb és a szárazföld melegebb levegójét kényszerítik cserére.
Az említett szélrendszereken kívül vannak időszakos és helyi jellegű szelek. Ezek közül néhány ismert európai szélfajtát foglaltam ossze az |. táblázatban.
Néhány periodikus jellegú helyi szélrendszer Európában Név
E|terjedési terÜlet
Bóra
DaImát tengerpart
Té|
Hideg bukószél
Főn
A|pok és északi
Tavasz
Me|eg bukószé|
Többnyire té|en és
Hideg, száraz bukószé|
VSZAK
Jellege
e|őterÜk Misztrá|
Dé|-Franciaország
tavasszal Sirokkó
Fö|dközitenger
Tavasz
Meleg afrikai, sivatagiszé|
térsége
oIaszország,
száraz és poros
Görögország Bise
Svájc Ény-irésze
Té|
Hideg, száraz szé|
IErdé|y DK-i része
lNemere
lrer
|Száraz,
szé|
hideg, ke|eti
l
I, táb|ázat
A
hatalmas légörvényeket ciklonoknak nevezzük.
tobb száz kilométer szélességben éreztetik hatásukat.
A ciklonok
nagy kiterjedésben. gyakran
A ciklon belsejében f-elemelkedik
a levegő, és
itt alacsonyabb a légnyornás. Benniik a légtömegek az északi feltekén az őramutatő
járásáva.,
ellenkezo irányban mozognak. Az anticiklOn az óramutató járásával megegyezo irányú légáramlást hoz létre" és ennek középpontjában magas a légrryomás' Az orkcin és a tornádó is eredetileg egy-egy
ciklon neve volt. Az orkán az Indiai-óceán térségébenhonos.
A tornádó spanyol eredetű szó. A szavak átkerültek
a köznyelvbe,
s ma a hirtelen feltámadó
pusztító ereiű szélviharok megnevezésére használjuk őket.
Az l9]3-as olajválság
óta tobb mint 50.000 áramtermelő szélturbinát állítottak fel szerte a
világban' Most 95 ország nyer energiát turbinából
á11ó
a
szélb őI.
az USA-nak és Hollandiának legalább
10
szélfarmjai vannak. néhány erőmű pedig 100-ná1 is többel rende|kezik. Kalifornia a
világ teljes szélalapúenergiatermelésének 90%-át állítja elo többnyire három hegyvidéki szélfarm.ján: Altamontbarr. San Gorgionoban és Tehachapiban. A Kaliforniai Energia Bizottság úgy számol, hogy az állam áramigényének legalább 8%.áÍ' szél fogja eloállítani a 2000. évben. 25 kmlőránál nagyobb. állandó szélsebességkell az áram gyártásához: ezek a hegyekben és
a par1vidékeken közönségesek. Dánia sík vidékei sok helyen szelesek: az eddigi tartós
szér
rekordideje hét napot tesz ki. Dánia ma a világ szélalapon eloállított elektromosságának 6oÁ-át gyáftja, amely több mint a fele a KaliÍbrnián kívül előállítottnak.
óriási szélmalmokat építettekSvédországban és Németországban, továbbá
terveznek
Kanadában, Angliában és Hollandiában. Ezeknek a nagy szélkerekeknek technikai problémái is vannak: a kis szélturbinák sokasága jobban működik. Kína ilyenek ezreit állította fel. India pedig
azÍ tervezl'. hogy 2000-re anny.i áramot állít elő szél segítségével.amely 15 millió enrber igényét fedezi. Angliában az Energia osztál-v ugy.terr,'ezi"hogy'a szélerő azország áramtermelésének a 20 oÁ-át fo
ga szolgáltatr.ri 2 020-ban.
|.2, A hazai szélviszonvok
Hazánkra a mérsékeltégövi kontinentális éghajlat jellemző. Az uralkodó szelek a medence peremétől fújnak áIta|ában a medence közepe felé.
A szélenergia hasznosítása a szélmalmokkal
a
XVII-XVilI, században élte virágkorát, majd
a gőzgépek fokozatosan visszaszorították. Ma már - az energiafel-használás
növekedésével - újra
teret kaphat a szé| is mint energiaforrás.
A
szélnek mint energiaforrásnak
a
nagyságára elsosorban
a
A
szélsebességjellemző.
magyarországi szélsebességiviszonyokat az Országos Meteorológiai Intézet (oMI) mérésiadatai alapján az 5.2. táblázatban foglaltuk össze'
A havi
átlagokat az oránkénti sebességátlagok alapján
határozzák meg. amelyeket egy óra Íblyamatos regisztrálási görbéjéből integrálással kapnak.
A
táblázatbol kitűnik. hog)'' nálunk aZ átlagos szélsebesség-értékeka 2.5-3^5 m/s
tartományba esnek. amel'vekre az alacsonv szélsebességeknélinduló szélmotorok alkalmazhatók.
A külonböző statisztikai az ország különböző
kiadván.vokban szereplő szélmérésiadatok ugyan jó tájékoztatást adnak
területeinek légmozgásáról, de á|talában nem alkalmasak arra, hogy azok
alapján szélerőgépek helyének kiválasztását, vagy akár a szélerőgép méretezését,megtermelhető energi amennyi
sé
gét me ghatár ozzák.
Ilyen zavaró körülmény lehet. hogy a töldfelszín kozelében végzett méréseknélaz épületek, fák, domborzati viszonyok által képzett természetes vagy mesterséges akadályok jelentősen módosítják a szé| sebességét.A további gond. hog.v ezek a méréseknem tájékoztatnak a szélirányok
váItozásának gyakoriságáról. a szélsebességegyenlőtlenségéről. Ugyancsak figyelembe kell venni,
hogy a szél sebessége a talaj Í-elszírrefeletti magassággal.jelentősen megváltozik.
5.2. táb|áuat Szélsebesség ér.tékek Magyarországon (havi átlagok m/s-ban)
Hónap
I
II
III
lv.
V.
VI.
VII
VII
IX.
X.
XI.
XII
11
1n
Eves átlag
I.
4.0
3.9
a^
J"+
3.3
aa )rL
-z
3.5
3.5
J.Z
7R
2,7
i0
)./
3.7
3.6
3.0
2^l
)6
Kékesteto
3.2
)^z
aa
a1 J.l
-t J..+
2,6
2^2
Keszthely
)6
2R
3.5
3.5
2.8
3.0
Budapest
3,4
Debrecen
"
Kecskemét
)-
a1
-)
A 80-as évek végénindult
.Á
il
2.5
)6
)5
)6
2.5
)1
)6
aa
3.0
).4
,/
2.8
3.6
1l
3.6
3,0
1A
2,5
)1
)4
10
3.0
2,8
Í.|
3,0
meg az a kezdeményezés' amelyben az ország különböző
20 méteres magasságban végeznek szélenergia méréseket.
pontjain, l5
-
A térképértékeit a3.táblázattaftalmazza
10 éves átlagban, oÁ -ban
kifejezve. Azátlagoka
szélcsendek nélküli időket nem veszik figyelembe.
A szétirányok eloszlása Magyarországon, a szélcsendek beszámítása nélkül (10 évi átlag %-ban)
Szé|irány, %
HeIység
EK
E
Eger
L]
7l ,l
ol
121
zl
111
I
.1
tlI
10
I
5
19
3
I
9
12
15
o
12
15
7
12
2
I
12
"l ^l
Kecskemét
11
181
8
26
Keszthely
Ny
7l
Farkasgyepű Kékesteto
DNv
D
Bl
IJ
Budapest
DK
K
:l,-|
I
201 131 I
151 I
121
t1
131
4l _l
I
251
o1
15
'i
16
'13
B
7
5
5
21
5
11
29
4
14
15
21
2
21
17
4
o
o
23
I
Pápa
17
7
2
5
20
20
o
Pécs
14
24
15
7
J
o
17
SaIgótarján
í?
13
10
I
11
12
15
Siófok
IJ
12
15
5
4
10
24
Szeged
16
B
16
15
9
11
Szentmargitpuszta
30
16
I
5
19
o
B
Szombathely
27
14
3
3
8
23
I
9
20
3
17
11
17
4
16
19
6
5
14
15
15
Mosonmagyarivár
I
13
6l
Miskolc
35
I
Nagykanizsa
10
Nyíregyháza
Tótkom|ós Túrkeve
l
3.táblázat 1.3.
A szél energetikai jellemzői
Gyakorlati összeftiggés a szélsebességtalajszint feletti meghatározása, pl.: RAYLEICH szerint:
V2: \'r 1H2/H1; ahol:
v1
r/s
I m/s
]
szélsebesség aÍa\qkozeli Hr magasságban méft éfték,míg v2 a H2 magassághoz taft'oző
számított sebesséÍI.
A
szél munkavégző képességétalapvetoen
a
sebessége hatáÍozza meg. Ezért mindig
törekednek arra, hogy a szélsebességértékéta lehető legnagyobb pontossággal rögzítsék. A mérésre
az un. anemométerek alkalmasak.
I100
A mért szélsebességi értékeketaz idő fliggvényében a sebességi görbéken rögzítik' A
IIOO \!
sebességi görbékből szerkesztik az un. szélgyakorisági bÍ| .fi
görbéket, amelyeken
(
E
!
rj0{)
a vizsgált
szélsebesség éves
elofordulási valószínűsége található.
ri
A
l:Ír
szélsebessés időben insadozik.
''szélerősség''
különböző
jellemzésére,
(szélsebesség)
összehasonlíthatóságára vezették be
A
az un.
Beaufor1-
fokot. amelynek értékeita 4, táb\ázatban találhatiuk.
4. táb|ázat Beaufort-skála a szélsebesség je1lemzésére(a szélmotorok a 2-8 sebes-ségi fokok kozott működnek) Sebesség (m/s)
Megnevezés
Sebesség (kmih)
Beaufort-fok
Enyhe (arcon alig érezhető)
1.5-3.5
5
Gyenge (falevel et mozgati a)
3.5--5.5
12.5-
9.8
3
5.5-8.0
19,8-28,8
4
28,8-40,0
5
Mérsékelt(a por.t Í-elkar'arja.
^4-12.5 1
2
a
kisebb faágak mozognak)
Heves ( a lombos fák hajladozni kezdenek)
8,0-
Erős (a fák meghajlanak)
I 1,0- 14,0
40,0-50,0
6
járásná| be kell dőlni a szélbe.
14.0- 17.0
50,0-61,2
7
Széllökés (az ágak letörnek)
r
7.0-21.0
61.2-75,6
8
21"0-24"0
75
o
2,4.0-29,0
86.4- 104
10
29.0-33.0
104-1 19
ll
1
1.0
Igen erős (a levelek lehullanak)
Erős széllökés (a fák kidőlhetnek)
Vihar (ielentos anyagi károk)
Erős vihar (a házak rongálódnak)
is
"6-86,4
meg-
orkán
3
3.0-
I
t2
19-
A szélmotorok munkavégzése, felépítése
1.4.
Áramlástani alapfogalmak
A
szélenergia mennyisége, amelyet a Nap generál, 3.IO23 J/év mennyiséget tesz ki, ennek
azonban csak kis része hasznosítható.
A szélerőgépek a ra.ituk átáramló levegő
nlozgcÍsi energiáiát alakítják át munkává.
A szél
munkavégző képességételSő közelítésberr a köl'etkező Íeltéte|ekkelvizsgáljuk:
-
nem vesszük figyelembe a szélerőgép ellenállását a levegősugár kibővülését a szélerőgép mögött a szélerőgép hatásÍbkával nem számolunk
a szélerőgép a rajta áthaladó légáram tel.le,s mozgási energiáját hasznosítja.
Ezekkel a feltételezésekkel a szélerogépaktív ..A..
:
(-')
feliiletén időegység a|att átáramló légtömeg: ti1
=t'a A + L
1kg/s).
ahol: v9 (m/s) a szélkerékelőtti zar,'artalan légsebesség. p (kg/m3; a levegő sűrtisége.
A levegoáram mozgási energiája. amit
a szakirodalom néha elméleti teljesítményként
aposztrofal:
Ha
A szélmotor sebesség- és nyonósábrája
p:l .2kglm3,
és
A:l
m2 értékekkel
számolunk' ú8Y P.t'-O.6 v63 (W/m2), ami
1 m2
felületen
átáramló levegő fa.ilagos, elméleti munkavégző képessége. rr ."2
1r
uo-
, .1..
ideol{s=
t%
Amennyiben figyelembe vesszük a szélerőgép ellenállását, és azt, hogy a szélerőgépet elhagyó légtömeg mozgási energiáját sem tudja hasznosítani az erőgép. akkor a szé1erőgép valódi (P.n) teliesítményétjobban nlegközelítheti ük.
Az ábraielöléseivel
a szélerogép síkjában
kialakuló légsebességreírható, hogy
l't :
1.íl +
l')
^
(m/S).
,/
VagyiS aZ erőgép előtti és utáni szélsebességek számtani középértéke.
A szélerőgéP ''A'. felületén időegység
alatt átáramló légtömeg:
yi1
=vo !r'.. . A. /.
p
(kgrs]
és ezzel az ,'ideális.' szélerőgép teljesítménye: 1r Jrr ._'r
,,t
"'=rh.,| -'0
P,,
2
2
[-., -., 12 ^ ", I twl .A.Í'.|,o
2l2
_l
Ennek a teljesítménynek adott v6 sebesség esetén szélsoértékszámítások elvégzéseután ott adódik optimuma.
ahol:
.,,.
A maximális teljesítményre ezzel
=
]l J
az adódik. hogy
1,,
-
4,,., =
mely összefüggést, ha p:1.2 kg/m3 és A-l
-,
16
;' A
n r1 I'n' (W),
.luo.ot."t u.t-,.ty.ttesítjük, úgy P..o^:0.35
v63
(W/m2) egyenletet nyerjük a szélerőgépből kinyerhető maximális teljesítményre. A
P.u'lP.tn-':16127:0.5926 adódik. mint r'iszonyszám, ami aztjelenti, hogy a levegő mozgási energiájának maximum (kerekítve) mintegy 60%-át tudják csak a szélerogépek kihasználni" még akkor is' ha az erőgép mechanikai veszteségéve|nem számolunk.
Ebből az összefuggésből következik. hog)'
l-ra
a szélsebességkétszeresérenő. akkor a ternrelt átam a
nyolcszorosa lehet. Természetesen aZ összes energia nem tiyerhető ki. mert a levegőt nem fogyasztjuk el teljesen. Elméletileg aZ aerogenerátorok a rendelkezésre álló energia kb. 60 %-át nyerhetik ki, de a gyakorlati hatásfokra a 40 oÁ az általános. A gyakorlatban ráadásttl az aerogenerátorok csak adott szélsebesség-tartorlán1,ban működnek: bizonyos minimális sebesség
kell
a
megindulásukhoz' míg a tartomány felső határán a lapátok ''meghajolhatnak''. amely után
nem no tovább a forgási sebesség még akkor Sem, ha a szélsebességtovább novekedik.
A szélerőgépek teljesítménye A szélerőgépek vizsgáIatához bevezették az
un. gyorsjárcÍsi tényezőt (}"), amely a szélerőgép
kertileti sebességének (u:R co) és a zavattaIan szélsebességnek (v9) a viszonyszáma. vagyis
1-
1t -'
lto
ménékeg'vségnélküli szám,
A szélerőgépeket a gyorsjárási tényező alapján
két nagy csopor1ba sorolja a szakirodalom.
A
gyorsjárású gépek (szélturbinák) gyorsjárási tényezője }">4, a lassújárású gépeképedig (Savonius-. Darrieus-, klasszikus-szélmalom' amerikai szélkerék) 4
alaÍÍ' található.
A szélerőgépek teljesítmén1''.|ellemzoit a szélsebességetis szokás megadni. Az egyes szélerőgépre írlrató. hogy - ateljesítménye: P
- a nyomatéka:
M:
l.relyettesíto -
}"
ftiggvényében
: C,. A.l,t,} { rwl / C!,1 .
R. A.vn.
.4
(Nm)
/-
- az axiáIis tolóerő, amit a keletkező nyomáskülönbség
Fu,=c',.A-rrt -afordulatszáma: n=3O.^
ahol:
2 o
fejt ki a szélmotorra:
*,*l L
l/min.
cp -ateljesítmén1,tér-rvező. c
iv,Í
c.,.
-d nyomatéktény'ező. - a toló- ill.ellenállásténr'ező. általában szélcsatornában mérik ki,
C,, _.Í()", v9, lapatszt)g)
R - a|apátcsúcs sugara.
A
7'
gyorsjárási tényező kapcsolatot teremt a teljesítmény- és a nyomatéktényező között.
n: ^
A teliesítménytényezőnek mindig kisebbnek
: .l, 4u", 0.5926' p
Az összhatásfok:: ry, = ! '
'
kel1
wtt
*
lenni 16l27 (:0,5926)-nél.
A következő
ábra néhány gyors- és lassújárású szélerőgép cp és cxa tényezőit mutatja be a
fuggvényében Néhóny széle rőgép tójókoztató tcljesítnóny- (t:p) és nyc',nwték (ru) tényezt1je ^ A. Savonius.gép, B. anrerikai szélkrrék' ('., klasszjkls sz'élrnaiorn. D.3-lapátos, E.2.lapáios széltuóina
tp .F
o
+-
.F rJ 0'3
o1
a
C vrl
_taE (U
0,1
't | ,! I ,,. gyorsjorost tenyezo
o, -++-
+- 0,1
:) w -Y 11
C -o +-
e10
0
n)
t^--,'.;:^1 ^.'. lus suJu l usrt
,t
i
ll
gyorsj or űSU .l
nl
0,4 tt \
0'ó
r*m
/_=lo
1- /, L-
a
F
L
4-'
L=l
l'
top0ts70m
*--J
j;_
I
7'
A következő
ábrán kozölt nomogram a v6 szélsebességből kiindulva a }" és a
D (:2R) ismeretében
megadja a szélerőgép fordulatszámát^ valamint a munkagép meghajtásához szükséges áttételt. A szélsebesség adatából ellenkező irányba elindulva a szélkerék elméleti
(P.l*)' illetve
valódi P teljesítmény értékeitolvashatjuk le. megóIlapítósóhoz Nclmogram a szélt:rt1gép te!jasítrnón\,ónel-(Wlmz) és óttételének l.]ín
t:l ':1
::] 'o
]
:'1
'e n n-1a--TiI
1.0
ó0 Pe td q,
o0
v.=
100
rt/
]ó0]2m0}o/
ioO' 20 c
)
I'j
t/
115i
?500 l50i
)n'
.)f
tl
2"0llomp]
i ?.{ ,/A {i
ryA b)lw,
8m's szblsebesság
;- = 4 gyorsfutcisr tenye1ö me[eH U = 32rn/s kerÜlett sebesseg
r'!
l
io)
!: n
'3000
'iÁ'
=
2,2m otméró mellelt
7]8 mlrífordulotszhm qadaix
n*= 3000 miÁlrrrnkogdp focd,szom 1'''= 10,8 oitetett rgényel
o szélgbp e{m. tetjesitrnónye, 1 = 1007" metteit /A=307,2 W/m2 Pt'tuolodi cp= J
0
teqes't"nenye 7o mellett .
Pl^=e2?\rlri
a
várható
Két aerogenerátor-típust fejlesztettek ki, mindkettő néhány MW-os lehet. Hagyományosabb
a
vízszintes tengelyen forgó ahol a generátort a torony tetejére szerelik, de a talajra is elhelyezheto, ha
megfelelő derékszögű meghajtást alkalmaznak problémának a kiküszöbölése,
a
fliggőleges generátortengelyre. Annak
a
hogy a motot1 mindig a szé|irányba kelljen fordítani, a ftiggoleges
tengelyű gépek ki-fejlesztésével volt megoldható.
Bár a szélenergia eg-Yre nagy,obb Í.ellrasználáSt nyer. az egyik problémájuk a nagy zaj, másik pedig az. hog1,,
a
a
szélf-arnrok eg1,. azonos teljesítményŰr fosszilis fűtő-anyagú erőműhöz
viszonyítva hatalmas területeket f-oglalnak
el. A termelt áram olcsósága
azonban előnyös
alternatívává teszi ezt a megoldást a fbsszilis ttizelésű erőmű-vekkel szemben.
transal isszjó
tahjra hclyezclt gcncr"átor
Szélgenerátorok vízszintes és ftiggőleges tengellye|.
Hazánkban
az
át|agos szélsebesség 2.0-3.5 méter másodpercenként.
így nálunk
szélsebességethasznosító úgvrrel'ezett szélr,r,rotorokat érdemes rnűködtetni.
Az
alacsonyabb
eÍre alkalmas
területek. a szélenergia-fellrasználás potenciális területei. a meteorológiai szolgálat adatai szerint a
Kis-és Nagyalföld (ebben a térségbenösszesen 38000 km2-nyi terület ál1 rendelkezésre), valamint Za|a.Fejér. Somogy és Baranya megyék (a Dunántúlon összesen77OO km2 a hasznosítható terület.
A
szélsebességet mérő berendezéseket (i 1 darabot elszórtan)
is ezekre a helyekre volt
érdemes
telepíteni akkor, amikor az első ilyen irányú méréseketvégeztéka'70-es években. A mérés
Szempontjából kedvezonek mondható térséga Balaton partvidéke, mivel a gyakori északi szél nem
ütközik semmiféle akadá|yba a tó hatalmas, tükörsima felületén.
Az első mérésieredmények szerint csak a Kis-
és Nagyalfloldön meg lehetne termelni az ország
és ehhez mindössze egy 7800 km2-es terület felén kellene 7600
energiaszükségletének ötszörösét.
db. egyenként 7500 mr-nyi területet fog1aló erőgépet felépíteni,ezen területek másik fele mezőgazdaságilag továbbra is hasznosítható maradna, hiszen ezek az erogépek semmiféle romboló hatást nem fejtenének ki a környezetre.
A
legfontosabb feladat az lenne tehát. hog1, olcsón,
immár
a
jó hatásfokkal termeljünk
szélenergia rnaximális kihasználásával. El.rhez
a
leghatékonyabb
villamosenergiát.
az un.
generátor. melynek Stator részébeeg1' olyarl dróttekercset helyeznek el. mely nem
háromfázisú
a
régebben
használt szénkefe. így az nem Szennyezné a körrryezetet. Kísérletilegbizonyított tény (Í.apasztalat)
aZ is' hogy akkor maximális a hatásfbk. ha
a
szélkerékkerületi sebessége 3,5-szerese
a
szálsebességnek. Ma is figyelembe kell venni tehát azt, amit a középkorban (és a korábbi időkben) a nagy hajozó nemzetek már felfedeztek. miszerint a szél útjába helyezett tárgy nem feltétlentil akkor ad1a a
legnagyobb teljesítményt. ha a méretéta végletekig növeljük.
A szélenergia hasznosításának
lehetőségei
Az egyik legegyszerűbb szélerogép az
:
Írn. szélmotor. amely közvetlenül
a szél mozgási energiáját
hasznosítja. Ezt az erőgépet sokÍéleképperrlehet osztályozrri.
Az
ábra a szélerőgépek alap'''ető típusait lnutatja be.
Például lapátkerék formája lehet sík. ír-elt és kanalas; a tengely |ehet vizszintes (szél
irányával párhuzamos. osztályozni |ehet áIlványzat).
az
és arra
áIlványzat
és fuggőleges (szélirányra merőleges); továbbá típusa szerint is (ez lehet hagyományos cső és ún. szerkezeti merőleges)
A szélmotor legfontosabb része alapát, amit
a szél aerodinamikai ereje hoz forgásba és
rajta keresztúI a tengelyt. Átmérő.je a 15 métert is elérheti. Régen vászonborítást alkalmaztak. melynek aerodinamikai tulajdonságai rosszak, mivel csupán 10-14 1/perc-es fordulatszámot lehetett elérni. Fontos az.hogy a lapát ellenálljon a környezet,erőziójának..
amelyek a különbözo
vegyi
anyagok, a nagy széllökések és az idóiárási problémák. Egy szélmotor az á|tala elérhető sebesség alapján lehet lassú (10.100 1/perc' ez I,5-l0 m/s-os szelet hasznosít) és gyors (ez a típusúszélmotor
4-14 m/s-os szelet hasznosít). Fontos a szabályozás is, a lapát túlpörgésének elkerülése végett. Altalában 2-3 \apátot alkalmaznak a szélirárry'.ra merőleges irányban. és ezeket kell a megfelelő időpillanatokban visszatéríterri (erre a gravitációboI származó. a lapát elfordulásakor keletkező helyzeti energiát használják). Ma a szabá|"vozást természetesen számítógéppel végzik. A szélmotor
másik fontos része az áIlványzat.
Az
á||ványzat á|ta|ában egy acélszerkezet, a korrózióvédelem
miatt, ugyanakkor létezik acélsodronyos merevítés is, eZ egy olcsóbb megoldás. Egy komplett
szélerőműnél gyakran használnak csőállványzatot. amely azonban nem gazdaságos, hiszen
helyigénye nagy.
Az
ál|ván1,zaÍ' esetében a legfontosabb feladat
a
|apáthoz hasonlóan a
korrózióvédelem megoldása, hiszen a természet szeszélyei fo1ytán a szélmotol1számtalan hatás éri,
aminek ellen kell, hogy álljon.
A
szélmotorok legfontosabb jellemzői: felhasználási területe
leginkább a vízszivattyuzás' Egy ilyen szélmotorból 300 W és 1
MW (típustól függően) közötti
telj esítménynyerhető.
-
(.r-:.
0 a
I
-\,.', -1 _. I {
hr\ .---.:i .:
: :-
gl c c
-
,
'Á- ,Á , ;\
I a
l.:
!t\ f
.+
-CO
RP"
:3'
=c
-s -Y
R .it .Á! 4
a
p
A szélmotor lehetséges üzemelési állapotai
o
a következők:
Túlterhelés,ekkor a kerék á|| (ez eg.v ismer.t és gyakran előforduló jelenség, akár a kézze| hajtogatott 'szélkerék. esetén is tapasztall.rató. lrogy ha túl erosen fújjuk a kerék megáll).
. .
Üresjárat, ekkor a lapát forog.
Üzemi állapot.
Azt' hogy milyen szélsebesség kell a kerék beindításhoz az
adotÍ. kerékre iellemző nyomatékigény
határozza meg (ez a paraméter megválaszÍhatő vásárláskor. illetve a szerkezet összeállításakor).
A
szélenergia egyik hasznosítási Inódia a Íűtésés melegvízszo|gá|tatás' hiszen a villamos-energia
a
szinte azonna| hővé alakul. továbbá így lehet
szé| mozgási energiáját
a
legegyszerűbben
felhasználni, és minimális szinten lehet tar.tani a veszteséget. Mindehhez egyetlen 'üzemanyagra. van szükség ez pedig
a
avíz (a melegvízhezvizkell
és hő,
avíz a már említett szükséges forrás,
a hőt
szé| szolgáltatja). F'z viszont egy bőséggel rendelkezésre álló forrás mivel cirkuláltatható és
kevéssészennyeződik. tárolása sem ütközik nagy nehézségekbe, és a szélenergia hasznosításban elegendo az tpari víz is. amennyiben pedig tiszÍ.a vizet használnánk az minimális szennyezéssel
szinte érintetlenül kerülne vissza szerencsére a
viz
a
környezetbe. Azonban ez még nem mindig elegendő, de
eg'v ú.jratermelődő energiaforrás. További előnyei
a
szélenergiával történő
ftitésnek az' hog1' minden része olcsó és nem igényel korszerű technológiát (sok alkatrész a különböző
műszaki szakiizletekben is beszerezhető), csupán az automatlzáIáshoz szükséges némi
technológia és néhány _ezt a technológiát kezelni tr.rdó- szakember.
A
rendszer karbantartása is
egyszerű' csupán kenőanyagok szükségeltetnek. továbbá havonkénti esetleg félévenkéntiellenőrzés.
Ezeket a berendezéseket összefoglalóan
széle|ektromos hőforrásoknak nevezzük. Ezek soha el
nem apadó források (az egyetlen gyakorlatban felmerülő probléma
a
szélcsend, melyben a
szélmotorok és egyéb széllel hajtott gépek nem működnek, ennek kiküszcjbolési módj a az, hogy
energiát más módon termelo berendezések mellé telepídük, illetve olyan helyre telepítik a szélerőműveket, ahol a szé1csendes órák száma csekély) melyek környezetében melegházi kultúrák alakulhatnak ki, aminek a jelentőségét nem is kell hangsúlyozni. Fontos, hogy ezek a kultúrák nem
csupán ideiglenesen vannak jelen (mint péidául mél1''fÚrrásoknál, ahol
a mélyből feltörő víz
elapadása után eltűnnek ezek a különleges kultúrák). hanem taftósan képesek fennmaradni. Fontos
azonban az^ hogy ne l"raszná|junk lrőszivatty.út aZ ilyen szél á|tal működtetett hőerőművek felépítésekor.mivel egyrészt a l-rőszivattyú a körrryezetétől hőt vorr el és ez ridegebbé teszi azt, továbbá egy ilyen erőmű az átáram1ó hot hasznosítja' így a kornyezetbe visszajuttatott levegő hidegebb lesz és az alacsonyabb légrétegekben ülepszik meg. ami a légmozgást, a szelet gátolja.
További lehetoség a helymegtakarításra az. hogy ha gépsorozatokat alkalmazunk, mivel így lehetőség nyílik a felfelé terjeszkedésre; több, kisebb széllapátot helyezve a szél irányába nagyobb hatásfokot érhetünk el, de ehhez áttételekre" gépsorozatokra van szükség'
e|őnyös, meft nyolc gépsorhoz. mindegyikbe
l6
Ez a módszer azért is
szélerogép14,6 méteres szélkerekekkel, elég
mindössze 350 m2.
A
szélenergia felhasználásáta
a másik
lehetőség
a
villamosenergia-termelés. Itt
a szél által
meghajtott lapát (egy ilyen berendezés felépítéseaz elnrondottaklroz hasonló) a forgási energiáját
alakítja egy generátorral vilIamos energiává. Ezután az így nyert energia tárolása, és fogyasztókhoz történő eljuttatása a vil1anroserrergia-iparban jól bevált módon tor1énik (transzformátor segítségével
magas feszültségre transzformálják az energiát lrordozó áramot, a veszteségek csökkentése végett, majd a fogyasztókhoz való eljutás előtt hálcizati Í-esztiltségre visszatranszformálják).
Egy szélerőgép akkor tud igazán nag1' kapacitással termelni. ha hőenergia-tároló van hozzá kapcsolva (általában az energiatárolást *akár vi1lamos. akár hőenergia-termelésrol Van szőpner-rmatikus úton lehet megoldani. mégpedig Úrgy. hogy a beáramló levegőt kompresszorral sűrített
levegővé alakítjuk. majd
a felhasznált levegő mozgási
energiáját kétfélepotenciális energiává
alakul: kompresszió-hővé és légnyomássá. márpedig ezek mindegyike hosszú ideig tárolh ató). Az energiatároló létesítménytenergiacentráIén ak nevezzik. A nagy mennyiségű tárolásho z azonban nagy nyomású furat kell, erre használják a kimerült kőolaj-és földgázmezők furatait
Az
előnyök felsorolása mellett azonban nem szabad megfeledkeznünk a szélenergia 'munkába fogásásával. járó egyéb nem kevésséfontos teendokről. Ezek közül talán alegfontosabb az elméleti megfontolások és műszaki megvalósítás után a szabvány (szabványrendszer) elkészítése.mivel csak
ígl lehetne
biztosítani (rendszeres eller-rőrzés me|lett) azt, hogy
a
szabványban e1őírtakat
(elsősorban a természet és az emberi körn1'ezet védelmérevonatkozó előírásokat) minclenki betartja. A szélenergia felhasznáIása a melegvízellátásban és a fütésben (beleértve a szabványok eIkészítését
is) más. elsősorban nyugati országokban már nrindennaposan a gyakorlatban is alkalmazott eljárások' azonban a szélenergiát hasznosító gépek csatlakoztatva vannak hagyományos
berendezésekhez az esetleges szélcsend miatt, de értelemszerűen olyan helyre építettékezeket a gépeket. ahol az évi szélcsendes órák számakevés (például Hollandia és Belgium).
A
szélenergia hasznosításában felmerülő legnagyobb gond az, hogy behatároliák a szélerőmű ternrelési képességét'mivel á|ta]ában alacson1'' a szélkerékfordulatszánla, és ezt növelni drága és körülmén,"-es.
A cél tehát az optimum
nlegtalálása.
A
lehetséges megoldás az, hogy a már említett
gépsor elemei egymás fblett 10-15 méterre helyezzük e|. E'z
a
10-15 méter energetikailag a
legoptimálisabb magasság. ide kell építenia kereket, az árbőcnál helyezzük el a villanygenerátor1 és a regisztráló műszer1. Enrryi kell egy mérőberer-rd ezéshez, ehhez azonban tiszta terep kell. hiszen ha a legközelebbi tárgy magassága h. akkor az a Í.árg'v nem lehet közelebb lO*h-nál. A kérdésmár csak
az, hogy milyen meSSZe lehet egy gépsorról a következo sor, hogy a 30 Yo-ra lecsökkent
szélsebességűlevegot a köztes területen átfujó szél fel tudja gyorsítani és igy gazdaságos legyen a kör,'etkező gépsor is. (Erre vá|aszt a köztes területen végzettmérésekilletve azoknak a domborzati viszonyok miatti korrekciója ad.)
A
szélenergia eddigi viszonylagos mellőzésének oka az, hogy az energiatermelők és e1látok az .energiatípust. olyan preferálják. melyek közvetlenül eljuttatható a fogyasztőkhoz. A szél esetében ezt ugy lehetne nregoldani. hog1' -azonnali tárolás után- a tárolóból kapják a villamos energiát a fogyasztók. Az előbb említett hőerrergetikai fell-rasználás esetén is szükséges a tárolás, sőt, itt még sűríteni is kell.
Látni kell tehát, hogy szükség van szélenergiával üzemelt energiafonásokra, hiszen egyre kevesebb energiaforrás á|| az emberiség rendelkezésére és a szé| hasznosításával fedezni tudnánk nem csak
Magyarország. de aZ egész világ energiaszükségletét; ha kellő szakértelemmel építikfel a széleroműveket számottevően csökkenthető
a környezetszennyezést. Ezen probléma megoldása
pedig nélkülözhetetlen a fejlődés fer"rntartásához.
A
szélerőgépek létesítésebármikor megoldható,
így csak rajtunk múlik az.hogy mikor aknázzuk ki a szélenergiában rejlő lehetőségeket, hiszen ez a legnagyobb, megújuló energiaforrás és ennek Í.elhasználására
az előbb vázo|t hőenergia illetve
villamos energia csupán néhány lehetőség. viszont az a|apvető energiaproblémák már ezekkel is megoldhatók. Luxus nem kihasználni a szelet, mint energiaforrást, de minél tovább halogatjuk az energiahordozókészlet kimerülésénekproblémáját, annál inkább szükségszerűvé válik.
F e l has znól Í ir o dal o m.'
A mezőgazdas'ág energiagazdálkoclá.sa (Dr. Burót/i István) - jegy:et A
s
zé l e ner
giu
has zn
o s ít a's, ti
ntt
k
le h e
|
ő's é ge
i,V u gt, u r or s z u gtl n
A napenergia hasznosításának módszerei
Az
előbbi fejezetekben leírtak alapján nyi|vánvaló. hogy a nem megújuló, elsősorban
fosszilis energiaforrások végességeés közeledő elfogyása miatt a világ energiagazdálkodásának előbb-utóbb át kell állnia a megújuló energiafbrrások hasznosítására. Az említett szé|- és biológiai energia
jó alternatívát biztosítanak a fosszilis. és atomenergiával szemben. Ezenkívül felmerülhet
még a folyóvizek energiájának hasznosítása. amelyet ma is alkalmaznak.
Ez
azonban jelentős
mértékben f;jgg az adott ország Vagy terület természeti adottságaitól, és ugyanakkor nagy mér1ékű beavatkozást kíván a természetes környezetbe. Szintén korlátlan energiaforrásként tekinthetünk a Napra, amelynek fe|használása az utóbbi idoben egyre elterjedtebb. A Nap fuziós folyamatai során
hatalmas mennyiségű energia keletkezik, amelyből
a Földre átlagosan 10'o kJ energia jut
el
percenként. Ez napi 12 óra átlagos sugárzás esetén 7.2 . 10|6 kJ naponta. A szám nagyságrendjére
jellemzo. hogy ha
a
napenergia loÁ-át hasznosítani tudnánk, akkor ezzel fedezhetnénk az
emberiségnek a 27. század kezdetén felmerülő teljes energiaszükségletét. Nem véletlenül tehát, a napenergia hasznosítása kulcsÍbntosságú lehet
a
jövő energiagazdálkodását illetoen. Az atmoszférát
elérő napsugarak á|ta| szál|ított teliesítn"rén,u.'1367 W/rn]. amit napállandónak (solar constant) nevezünk. Ennek az energiának a nagy része azonban eln.velődik a vastag levegőrétegben. A fö|dfelszínt elérő napsugarak intenzitása tehát nagyban fiigg attól. hogy milyen Vastag légrétegen
kell áthatolniuk.
A
atmoszférával.
A
visszaverodése
Napból beérkező sugarak alapvetően négyfélekölcsönhatásba
felso légrétegekben. elsősorban
az űrbe.
fordítódik. Jelentos
a
A
a
felhokön tör1énik meg
sugárzáS egy része elnyelődik' és ezá|tal
léphetnek az
a
a levegő
napsugarak
melegítésére
jelenlévő vizpára és porszemcsék hatása, melyeken a sugárzás szóródhat, vagy
visszaverődhet. Ilyen szórt fény. vagy ún. ditTŰrz sugárzásként érkezik a felszínre a napenergia kb. 50oÁ-a' Végül a napsugarak maradék része ún. kozvetlen sugárzás formájában jut el a földf.elszínre.
A helyzetet tovább
bon1'olít.ja" hogy'' a felszín a sugárzás egv részétvissza is verheti. ame|y az ismert
melegház-hatás következtében újból l'isszaitrthat a felszínre. Ezek a tényezők mind alapvetően fontosak abban az esetben. ha mi eg}' a ÍöldÍ-elszínen elhelyezett, napenergiát hasznosító készülék
hatékonyságát próbáljuk maximalizáIni,
A
földfelszínre érkezett sugárzás tehát lehet diffúz,
közvetlen, vagy visszaver1 sugárzás. A diffuz és közvetlen sugárzást közösen
nevezzük teljes' vagy
globális sugárzásnak. Fontos lehet a hasznosítás szempontjábő| az is, hogy ezen belül milyen aránya van a diffúz komponensnek.
Ez természetesen nagyban fugg az időjárástól, a levego por-
páratarta\mátő|, a tenger feletti magasságtól.
stb. A diffuz sugárzás hányada a tiszta idő
és
esetén
tapaszta|hatőkb,20%-tól egészen aborús, felhos ido l00%-os ér1ékéigis elmehet. Nyilvánvaló az is. hogy a napszak. és ér''szaknak rnegfelelően is változni fog az egységnyi vízszintes felületre eső teljesítmény nagysága. Ha ugyanis a napsugarak kisebb szög alatt érkeznek a felszínre, nemcsak'
hogy nagyobb utat kell megtenniük az atmoszférában, hanem a felszínre érkezve nagyobb területen
is oszlanak
el. Téli időkben
viszont a visszaveft sugárzás mértékemegnőhet a hótakaró miatt,
amely a napsugarak70-80"Á-át képes visszaverni, amíg ezazérték pl.egy füves mező esetén csak 15-20%.
Napenergiát hasznosító techrrológiák
A napenergia hasznosításának többféle niódiát is ismerjük. Ezen készülékek, berendezések modularitásuknak és egyszerűségtiknek. örrállóságuknak
koszönhetően már alkalmasak arra, hogy
olyan épületeket, otthonokat tervezzünk és létesítsünk.amelyek energetikailag teljesen önállóak' önellátóak. Az ilyen megvalósítások már a valóságban is megtalálhatóak például a nyugat-európai államokban, elsősorban Ho1landiában, Dániában, Németországban. Szélesebb korű elterjedéstikhoz
azonban szükség van az építészetikultúra egyfajta megváltozására, amely már alkalmazza az újonnan rendelkezésre álló lehetoségeket.
A
napenergiát hasznosító készülékekközött
a legelterjedtebbek taIán a napelemek és a
hőcsapdák. Ezeken kívtil léteznek rtlég olr'an rendszerek. amelyeknél levegőt használnak hőenergia közvetítő közegekérit. r.ag1.is
a
a
napfenyt levegő felmelegítésérehasználják.
Használatukkal elsősorbari be1ső tereket Íiithetünk, közvetlenül vagy közvetetten, illetve használhatjuk
a
szellőztetett 1evegőt futésére.és vízmelegítésreis.
visszafordíthatók' ilyenkor nyáron hűtést idézhetünk elő. Vagy pedig segítségévelhelységekből meleg levegőt vonhatunk
ki.
Eg1,es rendszerek
a
kémény-effektus
E'zek a rendszerek jó1 illeszkednek a
használatos építészetielemekhez, strr'rktúrákhoz. így lehetővé teszik például a tető Vagy a homlokzat
kettős hasznáIatát
a
napkollektorok áLtal.
A
napfénnyel működtetett, ventillátoros légfritő
rendszereknek számos előnyük és hátrányuk is van. Előnyként említheto, hogy jó1 vezérelhetőek.
és könnyen integrálhatók a szokványos fűtő. szel|óztető és légkondícionáló rendszerekbe. Nincsenek fagyási vagy korróziós problémák. a szivárgások nem olyan komolyak. mint a vízizemú rendszerekben. és nincs szükség Íag1''ásgátlókra sem. Léteznek azonban bizonyos korlátozások: a
zaj problémáját meg kell oldar.runk. és a keringtetésnél a magas sebességeket el kell kerülni. A
ventillátorok elektromos fogyasztását mininralizáIni kelI. úgyszintén a légutakban fellépő nyomáscsökkenést. Szintén kezelni kell a por és páratartalom kérdésétis nyitott rendszerek esetén.
A
ma |étező rendszereket megvizsgá|va összesen hat csoportot különböztethetünk
Ezek elsősorban abban különböznek
egymástól, hogy alkalmaznak-e hőtárolót, és hogy milyen
módszerrel vezetik a hőt a tárolóig vagy épületig, illetve a tárolótól az épületig. gyakran jellemezzük a
meg.
A ho
szá||itását
éS .,zárt'' kör kifejezésekkel, attól ftiggően, hogy a napkollektoron ',nyitott'' cirkuláltatott levegő be1ép-e közvetlenül a ftitendo helységbe.
1.
típus
A kinti
- a szellőztetett leveeő fűtése napfénnyel
levegő kering a napkollektoron keresztül közvetlenül a fűteni vagy szellőztetni
kívánt térbe. E'zze| a rendszerrel magas hatásfokokat érhettink el, mivel a kollektorba hűvös levego
kerül. Nyáron a kollektor kimenete a külvilágba irányítható. Alkalmazásai elsősorban nyári üdülok használaton kívüli szellőztetése, Vagy nagy gyári helységek szellőztetése. 2.
típus
A
feltalálója után Bara Costarrtini rendszernek nevezett elrendezésben a helység levegőjét
- n},itott eg),körös
kollektor
keringtetjük a kollektoron keresztül. ahol Í-elnrelegszik. Ekkor a levegő felemelkedik, majd a hotároló mennyezeten keresztüljut vissza a lrelységbe. Napnyugta után a mennyezet sugározza ki a
tárolt hőt. Nyáron itt is a kollektor a ktilvilág felé nyitható, így a szoba levegőjét eltávolítja. melynek helyébe hűvösebb levegőt vezethetünk egy foldben elhelyezett tárolóból vagy a nyitott északi ablakok felől. Ezt a rendszeft elsősorban lakásokban alkalmazzák. 3.
típus
- kollektor által
Íűtött levegő keringtetése
az épület burkolatában
levo
iáratokon keresztül
Az
üreges éptiletburkolatban kollektor által melegített levegő keringtetéséveldrasztikusan
csökkenthető a burkolaton át tör1énő hőr'eszteség. Mivel a burkolatból a kollektorba érkezo levego
relatíve hűvös, a rendszer nagy hatástbkkal nriiködtethető. Nyáron a kollektorból kilépő levegő átkapcsolható egy liőkicserélore. amelly'el lráztartási melegvíz állítható elő. 4.
típus
- zárt kollektor/tároló kör" hőkisugárzás a belső térbe
Ez a naperrergiával való fÍitésegy'ik kiasszikus módszere, ahol a kollektorból a
meleg
levegőt a padlóban Vagy a falakban elhely'ezett csővezetéken vezetjük át, a felület aztán kisugározza
ahőt a fiítendő helységbe kb' 4-6 órás késleltetéssel. Előnye a rendszernek, hogy nagy hősugárzó felületeket teremt. HasznáLata is elsősorban olyan épülettípusokban terjedt el, ahol rendelkezésre
állnak ilyen felületek. 5.
típus
. zárt kollektor/tároló kör. n.v.itott tároló/helysée kör
Ez a típus az USA-ban elterjedt. ám Európában kevésbé,a tárolón keresztül
keringtetett
levegőből adódó higiéniai n.regfontolások rniatt. E'zek az érvek azonban inkább szóbeszéden' mint tényeken alapulnak, mivel még nem jelentek meg ezzel kapcsolatos egészségügyi problémákrór szóló jelentések.
A
rendszer előrrye aZ egyszerűség és jobb vezérelhetoség.A tárolóból történő
hőleadás ventillátorokkal és légelzárókkal szabályozhaÍ'ő.
A
tároló általában egy sziklaágyazat,
amely igen nagy felületen teszi lehetővé a hőleadást és a hőfelvételt. A tipikus koméret 2-tol 5 cmes átmérőig terjed, sűrűsége áIta\ában a szilárd szikla sűrűségének50oÁ-a.
a
helységtől a tárolóig áIta|ában ellentétes a kollektorból
A levegő áramlási iránya
a tároló felé irányulóval. A
sz|klaágyazatbaviztárolót is helyezhetünk, amelyben melegvizet állíthatunk elő. 6.
típus
- kollektorral fűtött levegő felhasználása vízmelegítésre.hőkicserélovel
Ennél a rendszernél a meleg levegőt egy vízmelegítőbe vezetjük, eZ a hőkicserélő rendszerint az épületen belül helyezkedik el, így nincs szükség fagyállóra. A felmeleg itett vizet felhasználhatjuk közvetlenül, vagy keringtethetjük a belső helységek ftitésére. Az e1őnye ennek az elrendezésnek, hogy a kollektor lehet egyszerű konstrukciójú is, a levegő szá|lításamegoldható hagyományos építészetimódszerekkel. ahőszá||ítás az épületben pedig végső fokon vízze|történik. Egy napfénnyel fűtött légüzemű rendszer tervezésekor talán a legfontosabb megfontolni azt. hog)'' hogyan lehet a hőeIlergiát a legjobban Í.elhas znáIni, figyelembe véve az épület energia
végfelhasznáIását. Például eg)' iskolában Vagy irodaházban energiatakarékosabb lehet a szellőztetett levegő fűtése. mint a belső tereké' Fontos |ehet azÍ. is meggondolnunk' hogy milyen egyéb felhasználási módjai lehetnak a rendszernek, pl. vízmelegítésnyáron a fcjlos energiával.
A
levegovel működo rendszerek analógiájára léteznek ún. hőcsapdák is, amelyekben a melegített közeg közvetlentil víz. Hasonlóan itt is a melegvíz felhasználható közvetlen háztar1ási célokra. r,.agy helységek fűtéséreis.
Az
imént említett példák a rendelkezésre á|1o napenergiát közvetlen hőelnyeléssel felhasználható hoenergiává alakították. A napenergiát hasznosító eszközök közül talán az egyik legismertebb a napelem, amely a napsugárzást nem hőenergiak ént hasznáIja, hanem azt villamos energiár'á alakít.ja át.
A
rrapelemek működésének alap.ját
az űn. |otoe|fektus adja. Ez egyes anyagoknak az
tulajdorrsága. hogy' fbtorrok abszorpciójár,al elektronokat szabadítsanak
Íbl. Ezeknek a
a
szabad
a befogásával elektromos áranrot hozhatr-rnk létre. A jelenséget már 1839-ben észlelte Edmund Becquerel francia fizikus. Később a szilárdtestfizikai kutatások, technológiák mozdították előre a fotoeffektus és napelemek kutatását, és a század eleji kvantummechanikai elektronoknak
előreiépések adták meg aJelenség elméleti alapjait.
A napelemek gyártását
és fejlesztését sokáig a szilár.ttest-tranzlsztorokkal kapcsolatos kutatások és az űrkutatási programok határozták meg, amel1'ek során hasonló anyagokat és fizikai mechanizmusokat használnak fel. Igazi érdeklodést csak az 1970-es évek energiakrízise során kapott, innentol kezdték a napelemek altematív energi aforrásként val ó fe lhas znáIását
v i zs
gál ni.
A
napelemekben a tbtoeffektus előidézésérefé|vezetőket alkalmaznak. E'zek az anyagok nornlális körülmények között szigetelők. ám rnegÍblelo errergiájú külső gerjesztés esetén vezetőként viselkednek, kis elektromos ellenállással. A napfény ennek a külső gerjesztésnek a szerepét tölti be, íg'v megvilágítás hatására ezek az anyagok elektromos vezetőkké válnak. A napelemek azonban
nemcsak vezetők, hanem áramgenerátorok is egyben. Ez tör.ténik akkor. amikor két kissé eltéró félvezetőt illesztünk egymáshoz. Ekkor egy potenciális energia gát alakul ki a határfblületen, ami
elemként működik. E'zét1, amikor napfeny vi|ágít meg potenciálkülönbség
hatására elektromos áram indulhat meg.
egy
napelemet,
Az l|y módon létrejött,
a
meglevő
a napelem által
leadott teljesítmény fiigg a panel nréretétőlés hatásfokától. Potenciálgátot többféle módon is létrehozhatunk egy kristályos szi1íciumból á1ló napelembe. Egyrészt megváltoztathatjuk az anyag
A
a kristályrácsba.
összetételét, adalékanyagot juttatva
szilíciumatom négy külső elektronnal
rendelkezik' Az egyik rétegbe cjt külso elektronnal rendelkezo atomokat ültetünk. Ekkor, mivel mindegyik idegen atom négy külső elektronjával a környező szilíciumatomokhoz kapcsolódik' egy elektron marad, amely a kristályban szabadon mozoghat. E'zt a fqta réteget n-típusúszilíciumnak
nevezzük, mert negatív szabad toltéstöbblettel rendelkezik.
A
másik szilíciumrétegbe olyan
atomokat ültetünk, amelyek hárorn ktilso elektronnal rendelkeznek. Ezek három szomszédos
szilíciumatommal oszthat.ják meg
a
vegvértékelektronjaikat. de mivel
a
kristályban Van egy
negyedik szomszéd is" egy' kötés szabadon marad, nem lesz elektron, amelyik betöltse. Ilyen
módon szabad, pozitív töltéSű ..lyukak.. keletkeznek' amiért is ezt szilíciumnak nevezzük. A két különbözőerr
a
fajta anyagot p-típusú
adalékolt réteget összeillesztik, így a közös
n átmenet jön létre. A szilícium napelemekben így különboző
felületen p-
elemeket használnak a p és n típusok
létrehozásához. Foszfor és bór esetén a foszfor magas hőmérsékletű diffuziója a bórral adalékolt
szilícium szeletbe p-n átmenetet fog képezni. Amikor ezt a sz1|iciumszeletet megvilágítás éri, a keletkezett szabad elektronokat az n-tipusú, a szabad lyukakat a p-típusúszilícium fogja magához
vonzani. A p-n átmenetek létrehozásakor. vag1'.is egy p és egy n típusúszilícium összeillesztésekor az n-típusúbanlevő szabad elektronok
-
rnozgékonyságuk miatt
- átlépik a p-n
határfelületet, és a p
oldalon kezdik a pozitív |yukakat betölteni. Eg1. pozitiv l'vuk és egy szabad elektron talá|kozása az ún. rekombináció. amely'' során létreion eg1. kötés a két szomszédos atom között,
így mind a.,lyuk''.
mind az elektron alacsonyabb energiájÚr állapotba ker|il. A p-típusú átmenetben a pozitív lyukak is
aZ elektronokhoz hasonlóan átjLrtnak aZ
n
oldalra.
és rekombinálódnak az ottani
szabad
elektronokkal. A Íblyamat során tehát pozitír' töltések jutnak átazn oldalra és negatív töltések aptípusúszilíciumba, így töltéSmozgás, töltéSeltolódás jön létre. A folyamat egészen egy egyensúlyi állapotig folytatódik, amikor is a toltésszétválasztódás során keletkezett erőtér elég nagy lesz ahhoz.
hogy visszatartsa
a
szabad töltéseket
a p-n átmenet átlépésétol.E'z a visszatarto ero
(vagy
potenciálgát) elég stabil és jellemzo tulajdonsága az elemnek. Amikor napsugárzás érj a napelemet,
a szabad elektron-lyuk párok a potenciálgát hatására szétváIasztódnak, ami feszültség létrejöttét eredményezi. Ha a p és n oldalra elektromos kivezetéseket és terhelést kapcsolunk, akkor az |Iyen módon létrehozott áramkörben
áram indul meg. amely a napfén1, által f-elszabadított elektronokból
á1l. Egy ilyen tipikus egykristá|yos szilícium napelem karakterisztikus f-eszültsége kb. 0.6 V.
Az imént leírt. egyátmenetes technológiákat
is
napelemstruktúra
elterjedten alkalmaznak.
Az
jól működik" a gyakorlatban azonban
más
egykristályos, egyátmenetes napelemek esetén
ugyanis a magasabb hatásfok eléréséhezigen tiszta szilícium alapanyagra Van szükség. Ezenkívül
egy anyag hasznáIata esetén csak olyan anyagok johetnek szoba, amelyekből p és n-típusút is elő
lehet állítani, adalékolással. Ennek a problén"rának az áthidalására léteznek technológiák' amelyek
p és n-típusúanyagokat alkalmaznak. Szintén léteznek megoldások, amelyeknél több
különböző.
átmenetet hoznak létre. Ezekke| az ötletekkel tovább növelheto a napelem hatásfoka.
A napelemek alkalmazásakor
f-elmerül a kérdés,hogy az egyes panelek mekkora hatásfokkal
tudják a napenergiát elektromos energiává alakítani. Ezt természetesen a napelem alapanyaga és felépítésehatározza meg.
körül van.
A
napelemek
Az
egyátmenetes napelemeknél a maximális elméleti hatásfok 25-30%
gyakorlatban ez természetesen sokkal alacsonyabb.
nem érhetnek el l00%-os
frekvenciatartományban
hatékonyságot,
A
legfontosabb ok, amiérl a
dZ, hogy csak
képes a beeső fény elektronokat felszabadítani.
része hové alakul.
A túl alacsony
veszteséget okoz.
A
bizonyos
Az elnyelt fény maradék
tiekr,enciájú sugárzás nem nyelodik el. ez önmagában 25oh
..hasznos.. spektrum Í.eletti energiájú fotonok
hő vagy fény Íbrmájában
visszasugárzódnak a külvilágba,. ezzel további 30oÁveszteséget okozva. A másik fontos veszteség a
keletkezett elektron-lyuk párok rekombinációja, mielőtt
még hozzájárulnának aZ
áram
kialakulásához. Ez a folyamat véletletrszerű rnódon is bekövetkezik, ám az anyagban levő kristályhibák elősegítik a rekombinációt' .Ielentős lehet még a fény visszaverődése is a napelem felületéről, szilícium a napfény 30%-át r,'isszaveri.
A
hatásfok a hőmérséklet növekedésével is
csokken. Szintén csökkenti a hatásfokot az anyagok elektromos ellenállása, mind a félvezetőké, mind az elektromos csatlakozóké. Ezeknek a problémáknak az áthidalására többféle technológiát is
kidolgoztak. például több átmenetet alkalmaznak. más anyagokat (egykristályos' polikristályos. amorf szilícium. CuInSeu. GaAs. stb') I-rasználnak.
A
nape1emek felhasználási területe szinte kinreríthetetlenül
segítségévelmobil. független energiafbrrást teremthetünk.
széles. Egy-egy
panel
egy egyszerű akkumulátor
és
töltésvezérlő segítségévelr.Az ilyen telepek használhatók kisebb teljesítményű fogyasztók működtetésére, pl. lámpák. szivattyÍrk, olyan helyeken. aho| az elektromos há|ozat rrem működik
Vagy nem hozzáférhető,
pl. egy civilizációtól elzárt
település Vagy telephely esetén, vagy
katasztrófa súlytotta területek ideiglenes árame||átására.
A
nagyobb napelem-rendszerek
felhasználási területe elsosorban az energetikailag onellátó épületek, házak építése,tervezése, illetve a napenergiával működő erőművek. Ilyen jellegű kezdeményezések folynak az USA-ban és Nyugat-Európában is. Magyarország ugyan ebből a szempontból még nem tartozik az éImezonybe, mégis igen nagy jelentőséggel bírhat ahazai rrapenergia a jövőben. Hazánk ugyanis
-
éghajlata,
- igen gazdag olyan területekben. ahol a napsütötte órák száma jóval meghaladja a nyugat-európai átlagot. Azonban hiányzik még a kiaknázásl,roz szükséges földrajzi elhelyezkedése n.riatt
megváltozott szemlélet. állami támogatás és persze a pénz. Alapvető jelentőségű lehet pl. a más országokban már meglevő lehetőség' hogy az e|ektromos há|őzat használója energiát termelhessen
vissza aháIőzatra.
A
napenergiának
aZ
az
energiatermelésben tör1éno közvetlen felhasználását
egyik
leggyorsabban fejlődő ágazatnak tart.ják. Pesszimista becslések szerint is növekedése legalább évi
az évi 30%-ot is alaptalan. A napenergiából
15%-os lesz, de optimistább szakértők szerint hosszú időszakon keresztül meghaladhada. E'z az optimizmus nem véletlen és semmiképpen sem
előállított elektromos energia költsége a folyamatos műszaki fejlesztés és a termelés volumenének növekedése következtében ma már megközeliti az egyéb módon eloállítható elektromos energia
költségét. Ha a jelenlegi tendencia megmarad, néhány éven belül elérheti a nukleáris energiával előállítható elektromos energia költségszintjét.
nukleáris energia előál1ítáSi költségei között
Ez a
felgyorsulhat, ha a
Íendencia különösen
fokozottabban veszik figyelembe
az
elhasznált
ftitőelemek tárolási és megsemmisítésiköltséÍreit is.
Források.' Renev,able Energy,
Wclrlcl I999.
s.zepÍ,, noy,, 2000. jan-/bb.
The Sustainable EnergS, Intlustriul
L.jubisav Stamenic
-
Geclrge
trl/.
.Journcrl I99B issue
Ingham.' A Pov,er
sziima
7, volttme 3, number
l.
íor the World - Solar Photovoltaic Revolution
(Sunology International Inc.)
A
nap energiájának befogására alkalmazható legbonyolultabb, és paradox módon mégis legősibb
eszközrendszer) aZ autotróf élő szervezetek által termelt nagyenergiájú molekulák hasznosítása.
A
fotoszintézis a földi élet alapja és ez volt a civilizáció első energiaforrása is. Ma is döntően a
növények által '.megkötött napÍén1't.. hasznosítjuk, mivel fosszi1is energiahordozóinkból évmiliókkal ezelott élt növények rnr-rnká.ját szabadítjLrk fbl' Ez azonban gyakorlatilag egy véges készlet mivel újratermelődése évmilliókat vesz igénybe. Másrészt az elhaszná|ásával termelt óriási mennyiségű széndioxid alapvetoen változtatja nreg bo1ygónk arculatát. Tehát a kérdésaz,ha,,nincs
időnk megvárni,., hogy az elhaló SZerVeS maradványok évmilliók alatt szénné,olajjá meg gázzá alakuljanak' nem lehet-e ezÍ' a fo|yamatot megkerülve, gyorsabban a technika szolgálatába áIlitanl a növényekben tárolt energiát. Két alapvető irány van: hasznosítani az amugy is meglévő SZerveS maradványokat, vagy speciálisan energetikai célra termeszteni növényeket.
Biogáz Szervesanyag anaerob, azaz levegőtol e|zán rothasztásakor keletkezik. természetben is lejátszódik.
a nrai ember
mocsarakban keletkező biogáz.
A
A
folyamat a
számáta már csak mesékből ismert lidérc fény, a
célrrak gy''akorlatilag bármi megfelel, ami egyszer élt, tehát
lebontható SZerVeS molekulákaÍ" tarta]maz. Első lépésbena komplex SZerveS molekulákat bontja egyszerű SZerVeS savakká egy baktérium tenl'észet. majd egy másik kultúra ezeket bontja tovább
foleg metánná és széndioxiddá. Kisebb r.rrenyiségben ke|etkezik még nitrogéngáz, hidrogén, szénmonoxid és kénhidrogén. Tehát a biogázt lrasznosítás előtt tisztítani kell.
A
kinyerhető gáz
mennyisége, minősége és az alkalmazható technika erősen fugg azalapanyagtól. A gyakorlatban három alapanyagbázis kiaknázása terjedt el. A kommunális szennyvíziszap és az á\latihígtrágya jó minőségű" 24-26MJlm] fiitőértékű biogázt szolgáltat (65-7O% metán), a települési hulladék rosszabb minőségű gázt termel (18,5M.I/m3 ; 5OYo metán), viszont kisebbek a
koltségek. A szennyviz és a trágyalé elhelyezése nem teljesen megoldott probléma, ma Magyarországon áItalában élővizeinket mérgezzük ezekkel a lrulladékokkal' A mezőgazd,aság régóta használja
ta|ajerő utánpótlásra ezeket az anyagokat" ám valójában,
hasonló lebontási folyamat.
A nyers
az amit atrágyaérleléséneknevezünk, egy
trágyát nem tudják a növények hasznosítani, mérgezi a talaj élovilágát' F'zze|öszhangban viszont abiogáztermelési folyamat végén keletkező anyag kiváló, jól hasznosuló talajjavító. További előny, hogy a biogázt előállító mikroorganizmusoknak kedvező magas. 50-60"C-os lrőmérséklet elöli a trágyalében és a szennyv ízben található kórokozó baktériumokat. Ezekn é1 az anyagoknál áttblyó rendszerű. intenzív reaktorokat érdemes használni. amel1'ek sa.jnos meglehetősen drágák. és tizemelteléSük is költségesebb. olcsóbb, és a körn1'.ezetvédelmi Szenlpontrendszerbe hasonlóan jól illeszkedő megoldás a kommunális hulladéklerakóra telepített biogáz termelő rendszer. A városi hulladék 30oÁ papír és 4O-5O%oegyéb SZerveS anyag. A hulladék szelektív gyúijtésevagy válogatása ma még nem megoldott, az újrafeldolgozás gazdasági háttere hiányzík, ezért a gázterme|és végénvisszamaradó anyag ma még jobb. ha a szemétlerakóban marad. A biogázt, ami viszont mindenképpen termelődik egy szeméttelepen. érdemes munkára fogni. Ehhez az szükséges, hogy a beérkező hulladékot szervezeÍt módon. ,.prizmáS'' rendszerben rakjuk le, azazfolyamatosan takarjuk, így megakadályozva az aerob mikrobák elszaporodását, illetve a termelt gáz megszokését. Ha lehetőség van rá, a gáztermelésnek jót tesz. ha nedves hulladékot. Vagy esetleg szenrryvízis zapoÍ. illetve mész tartalmú építési hulladékot tudr-rnk lerakni. Utóbbi azért előn1,ös. mert a lebontás kapcsán termelődő széndioxid a telep nedvességéberr oldódva szénsavat képez. ez egyrészt javída a gázminőségét, másrészt viszont elsavanyíthatja a lerakót. elpusztíthat.ja mikrobáinkat; a mész semleges formában megköti a szénsavat. Mivel a fermentációt élő szervezetek végzik, nem szabad mérgező hulladékokat lerakni. Fontos kiernelni, hogy a környezetvéclelnli előírások ugyanúgy érvényeseka gáztelepként működő szemétlerakókra is. Sot például a nehézfémek az anaerob lebontás következtében vízoldékony formába jutnak, így nagy figyelmet kell fordítani a lerakó eloírásoknak
A
megfelel
ő
vízszigetelésére.
lerakás után kb. két hónapig taft, míg az anaerob körülményeket kedvelő lebontó szervezetek elszaporodnak. ezután kezdhet.jük meg gáz a kitermelését, mely kb. tiz évig folytatható gazdaságosan. A szemétlerakóból a gázt' kutakkal nyerik ki: egy kavicstöltetből perforált csővel gyú.itik össze a gázÍ'. A gáz kinyerhető salát rr1',omásának segítségével,de szivatÍyuzással is. A telep gondozása eg1'szerű. nem szabar.l hag1'.ni" hogy a takarásban a nyári kiszáradás következtében repedések keletkezzenek' illetve nem szabacl hosszú időre leállítani a gázkitermelést, meft ez a telep
elsavasodását eredményezi. A kinyer1 gázt cé|szerű kondenzáclős rendszerrel vízteleníteni. A széndioxid mentesítés is viszonylag egyszerű technológiával megvalósítható és így akár fo|dgáz minőségű biogáz is előállítható. A vezetékes hálózatba való betáplálás illetve apaIackozás általában
nem rentábilis (nyomás fokozás. r,'áltozó öSszetétel).
A
tennelt gáZ felhasználásának két
legfontosabb módja a Íűtésés a kapcsolt hő- és villamosenergia szo|gáItatás.
főleg a kisebb beruházási költség indokolja.
Az első
A biogázt kazánokban elégetve hőt
megoldást
termelünk, és ezt
távhőként lehet ér1ékesíteni,vagy például egy állattar1ó telepen létesítettüzemnél fe1 lehet használni
az istállók ftitésére.Drágább, de sokkal értékesebbfelhasználás, ha a gázzaI villamosáramot termelünk. Ene legalkalmasabbak az úgynevezett gázmotorok; gáz ljzemű robbanó motorok. A gázmotorok hatásfoka sajnos csak 34oÁ, de ezen lehet segíteni a kapcsolt hő- és villamosenergia termeléssel. A motorok vesztesége melegedésükben jelenik meg, így hűtéstiket biztosíani kell, ezt a
hőt azonban még hasznosítani lehet. távhőként ér1ékesíthető. Egy 90"C.os melegvízet és áramot termelő berendezés hatásfoka elérlreti a 87oÁ-ot|. Ilyen létesítményekma már költséghatékonyan üzemeltethetők, a villamosárarn átvételétés árát rendelet garantálja. Sajnos azonban a technika újszerűségeés a tudatos környezetkímélo gondolkodás hiánya miatt eddig csak kevés biogáz telep
létesült. Szeged központi szeméttelepe évi 1.5 millió m] depóniagázza| járu| hozzá
a
város
fűtéséhez, Győrben 30 ezer m.r-t hasznosítanak ftitésre, biogáz kitermelők épültek Sopronban,
Nyíregyházán és Szombathelyen illetve a Dél-Pesti Szennyvíztisztító Telepen is épült egy anaerob rothasztó'
A
széndioxid-ciklus ,'rövidrezárásának'.
civilizációnk szo1gálatába állításának,
azaz,
a
növények á|tal megkötött
a millió éves fosszilizálási
napenergia
procedúra kihagyásával
lehetséges másik módja az energetikai növén1' termesztés. Az első hallásra bizan gondolatnak az ad
létjogosultságot, hogy általános jelenség a fejlett országokban a mezőgazdasági túltermelés.A probléma egy lehetséges megoldása új. energetikai célból hasznosítható rrövények meghonosítása.
Az első
lépésterméSzetesen a meglér,ő erőforrások kiaknázása. Ezen a téren nem állunk rosszul, az
országban tobb tucat fűtőmű hasznosít.ia az erdészeti és bútoripari Í-aaprítékot.Biobrikett gyár1ás is
folyt, folyik az országban. elsősorban szalrnából és fűrészporból. Gyors növekedésű erdőket, ha
nem is tisztán energetikai célra de régóta telepítenek.
A
tárgykör Iegizgalmasabb kérdésea
megújuló motorhajtóanyag források előállítása. Ebből a Szempontból kiemelkedo jelentőségű a repceolaj és a bio-alkohol.
A
repce hazánkban jól termelheto növény, termesztése betakarítása a
gabonatermesztés gépparkjával mego1dható. Sajto1ással kinyert olaja
felhasználható,
de a
már akár kozvetlenül
gázo|ajra sokkal jobban emlékeztető anyagot kapunk (alacsonyabb
lobbanáspont. kisebb viszkozitás, kisebb kokszosodási hajlam), ha a repceolajat nátrium hidroxidos
metilalkohollal észteresít.iük. A sajtolás sa'jrros a szőlőfeldolozás gépeivel nem megvalósítható.
speciális présekre Van szükség.
Az
észteresítésiművelet
ipari folyamatai
kidolgozottak.
a Győri
Repcemetilésztert aZ országban
Növényolaj Vállalat készitett motorhajtóanyagnak.
Ausztriában termelői szövetkezetek foglalkoznak repceolaj észteresítésével,saját üzemanyag szükségletük fedezésére.
A
hagyományos motorok alkohollal nem üzemeltethetoek. de
előnyös tulajdonságú ker'eréket kapunk. oktánszámát.
hazánkban
Az alkohol növeli a
Az alkoholgyártás legalkalmasabb
jól
a benzinhez adagolt
alkohollal
keverék oxigén tar1almát. növeli
alapanyaga a csicsóka.
Ez az igény'telen növény
teremne. azonban feldolgozásának technikai háttere teljesen hiányzik. Másik
lehetséges alapanyag
az édescirok. melynek termesztésénéla hagyományos géppark nagyrészt
használható. a feldolgozás múszaki feltételei azonban itt is hiányoznak. Amerikában kukoricából
állítanak elő ipari alkoholt, benzin adaléknak, alkoholos üzemanyag Svédországban is kapható. Fontos leszögezni, hogy az energetikai növénytermesztés távlati lehetőségei is csak alig haladják meg a mezőgazdaság önellátását,
miközben a mezógazdaságot ellátó vegyipar energiafogyasztása
várhatóan nem fog csökkenni aZ energetikai növénytermesztés bevezetésétol' További ellenérv. hogy. bár kivitelezhető megoldás nincs. de r'éleményem szerint a fejlődő országokat sújtó éhinséga
globális környezetszennyezéssel összemérlrető probléma, tehát felmerül aZ etikai csökkenthetjük-e az élelmiszer termelést komoly arryagi áldozatok árán, távlatilag
is
kérdés
szerény
giobális környezetvédelmi előnyok érdekéberi. miközben a világ több mint fele az éhhalál ellen küzd.
F e I has znál t
ir
odalom..
A nlegújuló energiatermelés lehetőségei és közgazdasági feltételei a mezőgazdaságban országos Műszaki FejleszÍésiBizottság l993 B
iogóz kommunális hulladékból Kö
r
ny e z e tv
é de l
m
i és
I
e
rül
e Í./b.l l e's z t é's
i
m i ni
s z t ér
ium
I
9 9
ó
