Szakdolgozat. Készítette: Husvéth Rita biológia-környezettan tanár szak. Témavezető: Horváth Ákos Tanári konzulens: Böddiné Schróth Ágnes

Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Atomfizikai Tanszék

Szakdolgozat

A napenergia hasznosítása a családi házakban Készítette: Husvéth Rita biológia-környezettan tanár szak

Témavezető: Horváth Ákos Tanári konzulens: Böddiné Schróth Ágnes

Budapest, 2007 Eötvös Loránd Tudományegyetem

Tartalomjegyzék 1. Bevezetés 1.1. A 21. sz társadalmainak energiakérdése, fosszilis energiahordozók felhasználásának problémái………………………………………………………1 1.2. Megújuló energiaforrások a világon……………………………………………10 1.3. Energiapolitika az EU-ban és Magyarországon………………………………..17 1.3.1. Energiahatékonysági célkitűzések, energiatakarékossági támogatások Magyarországon…………………………………………………………..20 1.3.2. Kibocsátási kvóta, emissziókereskedelem………………………………..23

2. A napenergia hasznosítása a családi házakban 2.1. A napenergia-felhasználás története……………………………………………25 2.2. A napenergia hasznosításának tudományos háttere 2.2.1. A napsugárzás……………………………………………………………36 2.2.2. A földre jutó napenergia sorsa, és a napsugárzás energetikai kérdései..………………………………………………………………….39 2.2.3. A felhasználható napenergia számításának fizikai alapjai……………….42 2.3. Magyarország napenergia-potenciálja………………………………………….43 2.4. Napenergia felhasználhatóságának lehetőségei az épületgépészetben 2.4.1. Napházak a 20. század elején…………………………………………….45 2.4.2. A napenergia felhasználásának modern módszerei: …………………….46 2.4.3. A passzív napenergia hasznosítás általános, legfontosabb elemei………53

3. A passzív napenergia-felhasználás optimalizálása egy most épülő energiatakarékos családi ház esetében. 3.1. Az energiatakarékos háztervezés……………………………………………….56 3.2. Az ablakok passzív napenergia-nyereségének számítása……………………....62 3.3. A szerkezeti falak minősége……………………………………………………65 3.4. A passzív napenergia hasznosítását támogató építészeti megoldások segítségével megtakarított energiamennyiség előzetes becslése……………...67 3.4. A napenergia aktív hasznosításának lehetősége, elsősorban melegvízkészítésre………………………………………………………………75 3.5. A bemutatott példaház és ehhez hasonló műszaki tulajdonságokkal rendelkező házak költségeinek és megtakarításainak áttekintése………………80

4. A megújuló energiaforrások tanítása 4.1. A környezeti nevelés célja……………………………………………………..85 4.2. A környezeti nevelés története fejlődése……………………………………….86 4.3. Környezeti nevelés megjelenése a Magyar törvényekben……………………..87 4.4. A környezeti nevelés színterei, módszerei, eszközei…………………………...90 4.5. Energiatakarékosság, megújuló energiák tanítása a tanórán a középiskolában………………………………………………………………..91 4.6. A megújuló energiafelhasználás oktatása tanórán kívüli iskolai foglalkozás keretein kívül……………………………………………….95

5. Összegzés 6. Mellékletek

2

1. Bevezetés 1.1. A 21. sz társadalmainak energiakérdése, fosszilis energiahordozók felhasználásának problémái. Az energiaellátás az emberiség egyik legnagyobb problémájává és a technika ill. természet- és műszaki tudományok legnagyobb kihívásává válik a 21. században. Civilizációnk fejlődésének alapja az energiahordozók felhasználása, minél nagyobb mértékű kiaknázása. Kezdetben ez csupán az emberi és állati „izom”-energiát, ill. a természet megújuló energiáinak (víz, szél, biomassza) használatát jelentette később, pedig a fosszilis energiahordozók felfedezésével és a gépek megjelenésével, végül is eljutottunk a mai kor, döntően fosszilis tüzelőanyag ellátáson alapuló társadalmi, gazdasági

felépítéséhez.

Az

energiahordozók

felhasználásának

robbanásszerű

növekedését az ipari forradalom hozta el. Ez egyben a környezetszennyezés forradalma is volt. Ettől kezdve romboljuk környezetünket és éljük fel a rendelkezésünkre álló energiahordozókat. Az emberiség energiaigénye, azóta folyamatosan növekszik. Csak 1970 és 2002 között mintegy 90%-kal nőtt a felhasznált energia mennyisége.(1. ábra) Gazdaságkutató szakemberek egyetértenek abban, hogy ez a tendencia a XXI. században is tovább tart majd. A világ népessége folyamatosan nő, 2050-re az ENSZ előrejelzése szerint a mostani 6-ról 10 milliárdra.

1. ábra. A világ energiafogyasztása 1970- várhatóan 2020-ig (Forrás: 2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség)

3

Jelenleg a fejlett országok (OECD) a világ energiaforrásainak több-mint felét használják, pedig népességük a világ népességének csak alig 20 %-a. A fejlődő országokban az egy főre jutó átlagos energiafogyasztás hatoda a fejlett országokéinak. Ez a jövőben biztosan megváltozik. A népesség növekedést elsősorban egyes régiók kimagasló demográfiai növekedése okozza. Ezek a területek pedig, pont a fejlődő országok. Ha a következő 50 évben, akár csak kétszeresére nő az egy főre jutó energiafelhasználás a fejlődő országokban (ami biztos), a várható népességnövekedéssel együtt ez legalább kétszeres energiafelhasználást eredményez. Egyes országok (távol-keleten, Kína, India területén, dél- amerikai régióban) gazdasága igen gyorsan növekszik. Ezek az országok egyrészt új felvevőpiacot jelentenek az olajiparnak, másrészt hasonlóan a fejlett világ gazdaságaihoz képest először egyre növekvő mértékű energiaigényt, ezzel együtt növekvő CO2 kibocsátást eredményeznek. Miért is lenne ez másként? Talán pont ezekkel a lehetőségekkel számolva, a vezető olaj szén és gázexportőrök, a gazdaság törvényszűrségei alapján, alacsonyan tudják tartani az árakat.

Ez a világ minden

országára nézve késlelteti az alternatív energiahordozók használatának elterjedését

Fosszilis tüzelőanyagok -olaj

Nukleáris energiahordozók

táblázat

Az

energiahordozók

Hasadó anyagok:

palettája -vízenergia

-szén - földgáz

1.

Megújuló energiaforrások

-urán

-szélenergia

- tórium

-napenergia -árapály-energia

Fúziós anyagok:

-hullámenergia -geotermikus-energia

-trícium

-óceánok

hőáramlási

energiája

- biomassza -deutérium

Az 1. táblázatban listáztam az energiahordozókat. Jól látszik, nem csak a fosszilis készletek állnak rendelkezésre az energetika számára. Ennek ellenére jelenleg az emberiség energiaszükségletének túlnyomó részét, majdnem 80%-át olaj, szén és földgáz elégetéséből nyeri.

4

Ezek a források természetesen egyszer elfogynak, kérdés csak az, mikor?

2. ábra. Az olaj felhasználás növekedése 1970-várhatóan 2020-ig (Forrás: 2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség)

Legfőbb energiaforrásunk közel 35%-kal az olaj, főként azért, mert a közlekedés és szállítás túlnyomó része erre az energiaforrásra épül és ez a közeljövőben biztosan így is marad. A felhasznált napi 80 millió hordós mennyiség évi 2-3%-al nőni fog a következő 20 évben. Becslések szerint a jelenlegi felhasználási ütem mellett körülbelül 20-30 évre elegendő (Kiss-Horváth: 2006) az úgynevezett hagyományos olajkészlet, vagyis amit a mai olajkutakkal termelünk ki (persze valószínű, hogy ez a szám azért valószínűleg nagyobb. Az előbbi érték csak az, amit ma becsülnek a szakemberek, és ami a feltárások folytatásával valamelyest nőhet). A Föld mélye még ennek 2-3 szorosát rejti magában olyan formában, melyet csak nagyobb energia befektetéssel és drágább technológiák alkalmazásával lehet a felszínre hozni. Az úgynevezett nehézolaj, a kátrányhomok, és az olajpala azokat a készleteket alkotják, melyeket ma ugyan még nem hasznosítanak az alacsony piaci árak miatt, de amint a hagyományos készletek fogyása miatt jelentősen megnőnek az olajárak, gazdaságossá válhat kitermelésük.

5

3. ábra. A földgáz felhasználás növekedése 1970- várhatóan 2020-ig (Forrás: 2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség)

A földgáz az a tüzelőanyag, amelynek felhasználása gazdasági és környezetvédelmi okokból (abban az értelemben, hogy elégetése kevesebb káros anyag emissziót eredményez, és hatásfoka is nagyobb) kifolyólag is a legerőteljesebben növekszik. A gázturbinás erőművek világszerte terjedőben vannak. 1999 óta egyre több energiát termel földgázzal az emberiség.

4..ábra. A szénfelhasználás növekedése 1970- várhatóan 2020-ig (Forrás: 2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség)

A szénnek, amely a XIX. században még a gazdasági fejlődés motorja volt, egyre csökkenő részesedése van az energiatermelésben. Bár éves felhasznált mennyisége, főleg India és Kína "jóvoltából" 2020-ra mintegy 40%-kal növekszik, az összes energia felhasználás ennél gyorsabban nő, ezért a szén részaránya egyre alacsonyabb lesz. A Föld készletei a mai fogyasztás mellett egyes szakemberek szerint még mintegy 200-300 évre elegendőek.(Kiss-Horváth:2006) Egy ENSZ megbízásából készült tanulmány szerint 2000-ig a világ szénkészletének mindössze 2%-át használták el, és még hosszú

6

ideig fedezhet az energiaszükségletet a rendelkezésre álló szénvagyonból. Változatlan felhasználást alapul véve a biztosan kitermelhető kőolajkészletet kb. 40 évre (2043-ig) becsülik. Ehhez hozzávéve a ma is feldolgozható olajpala és olajhomok készletet, a becsülhető időtartam 100 évnél több lehet.(Szenti: 2006) Érdekes, hogy pl. a magyarországi energetikus társadalom egy jó része lát óriási lehetőséget a magyar lignit bányászatban, az energiahordozók tekintetébeni importfüggőség megszüntetése miatt. Hasonló megfontolásokat követ néhány EU-s tagország is. Sajnos úgy tűnik még mindig nagyobb

hajlandósággal,

gondolkodnak

a

szakemberek

a

hagyományos

energiaforrásokban mintsem nagy erőkkel az alternatívát keresnék) Az a tény, hogy az emberiség ma a fosszilis tüzelőanyagokra építi civilizációját, két fő problémát vet fel: 1. A jelenlegi energiastruktúra a készletek fogyása miatt már a század végéig sem tartható fenn. Ma úgy számolhatunk, hogy legkésőbb a 2050-es években mindenképpen hiány jelentkezik. Ez persze még nem holnap lesz, de a most fiatal generációkat már érinteni fogja. 2. Az energiahordozók kimerülésénél is nagyobb problémát jelent azonban, az óriási környezetszennyezés, amit a fosszilis tüzelőanyagok használata okoz. Ez egyrészt azoknak a kén és nitrogén oxidoknak köszönhető, amelyek a levegőbe kerülve közvetlenül felelősek a légzőszervi megbetegedések számának növekedéséért, a savas esőkért, a talaj és az édesvizek savasodásáért, a nagyvárosi szmogért. A Föld jövője szempontjából azonban van még egy ennél jóval jelentősebb környezetszennyező hatás: az üvegházhatást okozó gázok keletkezése. Egyik legjelentősebb ezek közül a CO2 (emellett a víz, a metán és a salétrom oxid játszik fontos szerepet). A legtöbb üvegházhatást okozó gázt a szén elégetése termeli. Ma az egyre növekvő CO2 kibocsátás 50%-áért az olaj, 30%-áért a szén, 20%-áért pedig a földgáz a felelős. Évezredekig az emberiség energiaigényét (hőigényét) a fa és más növényi szervezetek eltüzelésével elégítette ki. Az ezek elégésénél felszabaduló széndioxid a fejlődő növényzetbe beépült, így az egyensúlyban nem történt változás. Persze azt sem szabad elfelejteni, hogy jóval kevesebb ember „igényeiről” volt szó. A CO2 kibocsátás az ipari 7

forradalom kezdetétől folyamatosan nő. Az ipari forradalom kezdetétől rohamosan növekvő szénfogyasztás olyan tömegű CO2-t bocsát ki, melyet az egyre fogyatkozó növényzet már nem tud feldolgozni és növeli az üvegházhatást. 1850-óta a légkör CO2 tartalma 290-300 ppm-ről 370-380 ppm-re növekedett. Azóta a Föld légkörének hőmérséklete 0,9°C-kal emelkedett. Ami aggodalomra ad okot, az, hogy ebből 0,7°C az utolsó 30 évben állt elő és a változást leíró grafikon exponenciális emelkedést mutat.

5. ábra. A CO2 kibocsátás alakulása 1990-től kezdődően. (Forrás: 2004 Magyar Euratom Fúziós Szövetség)

Jelenleg a fejlett országok felelősek a CO2 kibocsátás 50%-áért, ennek felét egyedül az Egyesült Államok okozza, ennek ellenére politikai vezetésük mereven elzárkózik az emisszió csökkentésével kapcsolatos egyezségek és törekvésekben való részvételtől. Sajnos a fejlődő országok iparosodása azt eredményezi (már fentebb is említet okokból), hogy CO2 kibocsátásuk a jövőben jelentősen megnő, és 2020-ra átvehetik a vezető szerepet. Persze, mint mindenhol a klímaváltozás témában is találkozhatunk a szkeptikusok véleményével, akik szerint csupán egy periodikus felmelegedésnek vagyunk résztvevői, amilyenek kb. 10.000 évenként követik a lehűléseket. Ennek ellentmond, hogy a geológiai vizsgálatok tanúsága szerint a felmelegedés, ill. lehűlés üteme kb. 1000 évenként volt 1°C, tízszer lassúbb, mint a most mért. De ha nem is lenne teljesen bizonyítható az emberi hatás a klímánkra, akkor is alá tudjuk támasztani azt a tényt, hogy az évmilliókal ezelőtt felhalmozódott és raktározódó, ha úgy tetszik a természetes Földi anyag és energia-körforgásból földtörténeti léptékben időlegesen kivonódott szén

8

felszabadítása körforgásba visszajuttatása emberi léptékben mérhető idő alatt biztosan hatással van a felszíni, vagy akár légköri folyamatokra. Egy működő egyensúlyi rendszerként kezelve a világot annak élő es élettelen részét egyaránt el kell fogadnunk, hogy minden, mindennel összefügg, emiatt a folyamat bármely pontján beavatkozva, változást érünk el az azt követő folyamatokban. A fosszilis energiahordozók felváltására sokáig csak egy alternatíva volt elfogadott, ez a nukleáris energia. Az atomreaktorok a II Világháború után kapcsolódtak be az energiatermelésbe. Részesedésük azóta folyamatosan növekedett, ma a világ energiafelhasználásának

közel

7%-át

biztosítják

atomenergia

termeléssel

(az

atomenergia az elektromos energia termelésből 17%-al veszi ki a részét, ez Magyarországon 40%). Az atomreaktorok üzemanyagát uránércből nyerik. A benne lévő uránnak csak 0,7%- a hasadóanyagnak alkalmas 235U, amelyet aztán mesterségesen feldúsítanak, és ebből készül az erőműben használt fűtőelem. A jelenlegi felhasználási ütem mellett (mely ma úgy tűnik, többé-kevésbé állandó marad) a Föld mélye 40-50évre elegendő uránt rejt magában. Nukleáris szakemberek azonban kidolgoztak egy olyan technológiát, amely segítségével a földben, hatalmas mennyiségben megtalálható tóriumot, mely eredetileg nem alkalmas hasadóanyagnak, át lehet alakítani üzemanyaggá. Az eljáráshoz úgynevezett tenyésztő reaktorokat kell építeni. Ha ez a ciklus megvalósul, akkor a tórium készletek még további 2-3000 évre (!) elegendő energiaforrást biztosítanak Földtani felmérések szerint világ jelenlegi ismert uránérckészlete 18700 kt U3O8, az éves termelés, pedig 1999-ben 308 kt volt. Legalább ugyanennyi a még fel nem tárt, potenciális uránérc-vagyon. A világ tóriumérc-készletei nagyságrendben megegyeznek az uránércével, és ezeket eddig nem vonták termelésbe.(Bárdossy: 2001) Valóban az atomerőművek, nem bocsátanak ki káros anyagokat, és normál körülmények között a környezet radioaktív anyagokkal való terhelése is elhanyagolható azonban az elhasznált, de erősen radioaktív fűtőelemeket, valamint a működés során, és az atomerőmű lebontásakor keletkező, szintén radioaktív hulladékokat biztonságosan tárolni kell. Az atomenergia tehát egy olyan ellentmondásos energiatermelési forma,

9

mely bár képes lenne biztosítani az emberiség energiaszükségletét, számos veszéllyel is jár. 1.2. Megújuló energiaforrások a világon A megújuló energiaforrásokról főleg az utóbbi két évtizedben a környezetvédelem és a fenntarthatóság kapcsán nagyon sokat lehetet hallani. Megújuló energiaforrásoknak nevezzük mindazokat az energiafajtákat, melyek az emberi felhasználás eredményeként nem csökkennek, vagy a felhasználás ütemében újratermelődnek. A zöld szervezetektől mást sem hallani, mint hogy az emberiségnek a környezetszennyezés csökkentése és a fenntarthatóság biztosítása érdekében a fosszilis tüzelőanyagok, és az atomenergia használata helyett a megújuló energiaforrásokra kellene áttérnie. Ma az emberiség összes energiaszükségletének csak 0,5%-át fedezi a nap-, szél-, és egyéb megújuló energiaforrásokból. Ez rendkívül csekély mennyiség. Miért nem használjuk a környezetbarátnak mondott megújuló energiaforrásokat? Valóban olyan környezetbarátak? Valóban képesek biztosítani az emberiség növekvő energiaigényeit? Sajnos több megújuló energiaforrásról elmondható hogy nem olyan környezetbarát, mint gondoljuk, vagy tényleg nem vagyunk képesek olyan hatásfokkal kitermelni, ami egymagában fedezné az energiaszükségletet. 1. kép. Hoover gát, Nevada (Forrás: Starline-tours)

A

vízenergiának

energiaforrások szerepe

van,

hasznosítás

a

megújuló

között

kitüntetett

mert

kivételével

a

biomassza jelenleg

az

egyetlen, amely számottevő szerepet játszik a világ energiaigényének kielégítésében (2,3 %). Az elektromos energiatermelés 10

hőskorában, a XX. század első felében sokáig úgy tűnt, a vízenergia lehet az elektromos áramtermelés legfőbb forrása, és a ma fejlett országokban sorra épültek a vízerőművek. A vízenergia részaránya azonban néhány évtizede mégis folyamatosan csökken. Előállítási költsége ugyanis nagyban függ attól, hogy milyen adottságú helyre telepítik az erőműveket. Először természetesen a legjobb helyekre kerültek. Miután azonban ezeket már felhasználták, a rosszabb adottságú területek már egyre kevésbé voltak versenyképesek az olcsó kőolajjal és földgázzal szemben. A fejlett országokban a vízenergia termelés az elmúlt 30 évben nem nőtt jelentősen és várhatóan már nem is fog. Más a helyzet a fejlődő országokban, ahol még nem használták ki az összes kedvező földrajzi helyzetű területet (például jelenleg is építik a világ majdan legnagyobb energiatermelő mamutját Kínában a Jangce folyón, mely 2009-re készül el és 18,2 GW teljesítményű lesz). Ha számításba vesszük az összes olyan helyet a Földön, ahol egyáltalán érdemes vízerőművet építeni (ezt energiagazdálkodási szakemberek megtették), akkor kiderül, hogy ezek összesen mintegy 3 TW teljesítménnyel tudnának üzemelni. Az emberiség jelenleg mintegy 14TW-ot használ, tehát, ha ma minden szóba jöhető helyen lenne vízerőmű, akkor is alig több mint 20%-át tudná fedezni a mai szükségleteknek, amely arány a jövőben tovább romlik. Ma még a 3TW-nak csak mintegy 12%-át használják ki, tehát elvileg mód van a vízenergia felhasználásának bővítésére, de a további építkezéseket akadályozza az a tény is, hogy a vízerőmű építés jelentős környezeti károkat okoz. A gátak, víztározók, csatornák, zsilipek építése a környezet nagymértékű átalakításával jár, ami a helyi ökoszisztéma összeomlását eredményezheti, ahogy azt számos példa mutatja. A vizienergia egyik formája az árapály energia. Az alkalmas tölcsértorkolatba épített ár-apály erőműt úgy tervezik meg, a dagály és az apály vízszint különbségét felhasználva energiát tudjanak előállítani, turbinák segítségével. A potenciális energia a gát két oldala közötti vízszint különbségből fakad, ami kinetikus energiává alakul, ahogy a víz átfolyik a turbinán. A turbina meghajtja a generátort, ami elektromos áramot termel. az erőmű által termelt teljesítmény az ár és az apály közötti vízszint különbség négyzetével egyenlő. A Rajna (Rance) folyó torkolatában, Bretagnenál épült gát 240 MW-ot termel, több mint 25 éve. Egy 18 MW-os turbinát az 1980-as évek közepén helyeztek üzembe Annapolis Royalban, a kanadai Új-Skóciában. Európa össz ár-apály energiájának a felét az UK-

11

ban állítják elő. Az Egyesült Királyság teljes ár-apály potenciálja elméletileg kb. 53 TWh/év ez úgy 17%-a a jelenlegi elektromos áram termelésnek. Az erőmű a vízszint emelkedéséből és csökkenéséből származó energiát hasznosítja, és mint tudjuk az ár és apály 12.4 óránként váltja egymást. 2. kép. Napkollektormező, a naptoronyra fókuszálva (Forrás:http://www.nrel.gov/data/pix )

Az

emberiség

napenergia

által

készlet

kiaknázható

megdöbbentően

nagy. Ha azt mondtuk, hogy jelenleg évente 14TW év energiát használunk, akkor a Földre évente érkező kb. 90000 TW évből (!) a mai becslések szerint kiaknázható 1000TW év energia valóban hatalmas mennyiség. Adott tehát egy kimeríthetetlen, hatalmas mennyiségben rendelkezésre álló energiaforrás, amelynek kihasználása ráadásul nem szennyezi a környezetet. A napsugárzás hasznosítása ma a fő energiaforrásokhoz képest mégis elenyésző. Ennek magyarázata a napenergia tulajdonságaiban és a napenergia hasznosítás jelenlegi kis hatásfokában keresendő. A napsugárzás hasznosítható mennyiségének időjárásfüggése rendkívül megnehezíti a napenergia ipari méretű hasznosítását, ugyanis az általa termelt energia mennyisége a Föld jelentős részén nem tervezhető előre. Mégis a benne rejlő óriási potenciálok miatt aktívan fejlesztendő terület az energetika és a technika számára. A megbízhatatlanság mellett a napenergia hasznosítás másik akadálya az, hogy az energiát óriási területről kell összegyűjteni. Egy naperőmű telep körülbelül 50-100-szor akkora helyet foglal el, mint egy ugyanannyi energiát előállító atom, vagy hőerőmű. Ahhoz például, hogy a Magyarország számára ma szükséges energiát napelemekkel elő tudjuk állítani, az ország területéből nagyságrendileg 100 km2-t kellene lefedni. Viszont teljesen tiszta, széndioxid- emissziótól mentes az energia előállítása. Nem hiszem, hogy a kiépítéssel nagyobb kárt okoznánk a természetnek, mint a bányászattal vagy bármelyik hagyományos technológiával. A napenergia termelés elterjedésének harmadik gátja az ára. A napelemek és napkollektorok jelenleg még túlságosan drágák ahhoz, hogy

12

versenyezni tudjanak a nem megújuló energiaforrásokkal (az a néhány naperőműtelep a világon, amely a hálózatba áramot termel, mind jelentős állami támogatással épült). Ez a napelemek esetében a jövőben valószínűleg változni fog. A napelemek előállításához ugyanis félvezetőket használnak, és a félvezetőipar mögött olyan hatalmas kutatófejlesztő apparátus áll, hogy azok előállítási költsége jelentősen csökkenhet. Ezzel párhuzamosan hatásfokuk is nőni fog, ami kisebb területeken való megépítésüket teszi lehetővé. A napenergia hasznosítás előtt mindent összevetve szép jövő áll, hála mikroprocesszor-gyártás iránti világméretű érdeklődésnek. Itt jegyzem meg, hogy teljesen zöld megoldást az ipari méretekben történő energiatermelésre nem találunk. Akár az előbb említetteket figyelembe véve, akár azt, hogy ezen eszközök előállítása, legyártása

majd

elhasználódásuk

utáni

hulladékként

megjelenése

is

komoly

környezetvédelmi kérdéseket vet fel, amire e dolgozat keretébe nem térek ki. 3. kép. Off-shore szélturbinák (Forrás: Gaiasolar Kft)

Egyes energetikai szakemberek ma a szélenergiát tartják a legígéretesebb megújuló energiaforrásnak. Bár becsült kiaknázható

éves

mennyisége

lényegesen kisebb a napenergiáénál mintegy 10TW év - ez bőven elegendő arra, hogy meghatározó szerepet játszhasson az energiatermelésben. Az emberiség már évszázadok óta használja ezt az energiaforrást. A szélenergia hasznosítására szolgáló gépek lényegében ma is ugyanazon az elven működnek, mint a régi szélmalmok, legfeljebb alakjuk változott kissé, na meg az, hogy ma elektromos energia termelésére használják őket és nem őrlésre. Technológiájukból adódóan a szélgépek turbinái nemcsak szélcsendben, hanem kis szélsebesség (9 - 18 km/óra) mellett sem tudnak üzemelni, túl nagy sebesség (a szélturbina fajtájától függően 50 – 100 km/óra körül) mellett pedig, a berendezések biztonsága érdekében kell őket leállítani, vagyis csak viszonylag állandó, közepes szélsebességű helyeken használhatók gazdaságosan. A legalkalmasabb ilyen helyek a tengerpartok, de szélerőművek a kontinensek belsejében is találhatók. A szélenergia a fejlett országokban ma az egyik 13

leggyorsabban növekvő megújuló energiaforrás. Európa ebben élen jár a világon: Németország a világ legnagyobb szélenergia termelője, Dánia elektromos energiájának 12%-át szélerőművek termelik. Nagy szélenergia potenciálokkal rendelkeznek a tengerparti országok, mint Franciaország, Anglia, Írország stb. A szélenergia hasznosítás sem mentes azonban a problémáktól. A napenergiához hasonlóan ez is nagyságrendileg 100-szor nagyobb területet igényel egy fosszilis tüzelőanyagot használó erőműnél, mivel a szélturbinák között az optimális hatásfokhoz megfelelő távolságot kell tartani. Sokan támadják a szélerőműveket azért, mert a nagy sík területen álló magas szélturbinák hatalmas részt vesznek el a természettől, ráadásul képtelenek beilleszkedni abba, rontva ezzel a tájképet. Ez persze megint csupán nézőpont kérdése. Sokan azzal érvelnek ellene, hogy a turbinák rendkívül veszélyesek a madarakra. (1991-ben az akkor 1731MW-os amerikai szélerőmű park, becslés szerint egy év alatt mintegy 10 ezer szárnyast kaszabolt le.) Talán érdemes bízni az állatvilág alkalmazkodó, és tanulási képességeiben, hiszen a CO2 és más súlyosan környezetkárosító gáz kibocsátás olyan változásokat generál a földi rendszerekben, amihez való alkalmazkodás csupán evolúciós léptékben képzelhető el, csökkentése minden ma élő faj, szervezet számára létfontosságú kérdés. Kompromisszumos megoldásként (és a szélviszonyok kedvező volta miatt a tenger felett) már épültek szélerőművek tengerpart közeli vizekben. (Ez persze némi rombolást jelent ott a tengeri élővilág számára de még mindig kevésbé káros, mint egy tankerhajó elsűlyedése, kilyukadása) Másik probléma a zajos működés, amelynek megoldására komoly technikai fejlesztésekkel készülnek. 4. kép. Telepített erdősáv (Forrás: Gaiasolar Kft)

Az emberiség legősibb energiaforrása a

biomassza.

A

biomassza

gyűjtőfogalom, az élő szervezetekből származó, folyamatosan termelődő, energiatermelésre felhasználható anyagokat jelenti. Máig legelterjedtebb ezek közül a fa, de ide tartoznak a mezőgazdasági termelésből visszamaradt növényi hulladékok, állati termékek, az ipari és kommunális szemét, de azok a növények is, melyek 14

magvaiból üzemanyagot lehet gyártani. A biomasszát többféleképpen használhatják fel. Egyrészt közvetlenül elégethetik, ez a hagyományos biomassza hasznosítás. A biomasszából származó energia túlnyomó részét így termelik, a fa ma is a világ energiaszükségletének

tetemes

részét

fedezi.

Másrészt

később

felhasználható

energiaforrást, például belsőégésű motorok üzemanyagát (ebben Brazília jár élen, a világon, ahol cukornádból biztosítják az ország üzemanyag szükségletének 60 %-át!!!!), vagy biogázt állíthatnak elő belőle, ezek a módszerek a modern biomassza hasznosítást képviselik. A biomassza erősen kilóg a megújuló energiaforrások sorából amiatt, hogy használata a fosszilis tüzelőanyagokhoz hasonlóan környezetszennyezéssel jár, azonban ha az elégetett biomassza mennyisége ugyanannyi, mint a megtermelté, akkor a CO2 gáz kibocsátása a fenntartható fejlődéssel összeegyeztethető, mert a felszabaduló CO2 mennyisége pontosan annyi, amennyit az adott növény korábban megkötött. A Világ éves biomassza potenciálját a Világ mai éves energiafelhasználásának mintegy kétszeresére becsülik. A biomassza versenyképessége a felhasznált alapanyagtól és az adott lejárás technológiai fejlettségétől függően nagyon változó. Ha arra a kérdésre keressük a választ, lehet-e primer energiaforrás az emberiség számára, nemmel kell felelnünk. Ekkor ugyanis csak az energiaültetvények (vagyis a kifejezetten energiatermelés céljára termesztett növények) jönnek szóba. Ehhez a természettől újabb területeket kell mezőgazdasági termelés alá fogni, ami újabb környezeti problémakör, az öntözés a műtrágyázás miatt, hogy csak e kettőt említsem. 5. kép. Üzemagyag-gyártáshoz termesztett repce (Forrás: Gaiasolar Kft)

A

legnagyobb

olajfelhasználó

közlekedést pedig, teljesen lehetetlen a

bioüzemanyaggal

kielégíteni

melynek gyártása egy sor megoldandó környezettani kérdést eredményez ma is.

15

6. kép. Gejzír (Forrás: Sulinet)

A felszínről sugárirányban a Föld középpontja felé haladva 1 km-enként átlag

30°C-szal

emelkedik

a

hőmérséklet, de bizonyos területeken ennél

nagyobb

a

hőmérsékletemelkedés. Magyarországon is 50-60°C, és 2 km mélységben már eléri a 100 C-t. Ez a kőzetek hőtartalmából adódó geotermikus energia. Felszínre hozatala történhet mélyfúrással, hő formájában, a leggyakrabban azonban gőz vagy termálvíz közvetítésével. Ahol gőz hozható fel, ott a geotermikus energiával elektromos áram termelhető, de ilyen terület viszonylag kevés van (elsősorban Izlandon, Új-Zélandon és az USA-ban), szemben a szinte mindenütt található 30-100°C-os termálvizes területekkel. Magyarország közismerten gazdag hévizekben: különösen a Duna-Tisza közén és a Nagyalföldön jelentős a hévízkészlet. A geotermikus energia hosszú idejű hasznosíthatóságát demonstrálja a Lardelerro mező Olaszországban, amely 1913 óta működik. A Wairakei mező Új-Zélandon 1958. óta, a Geysers mező Kaliforniában 1960. óta szolgáltat energiát. A geotermikus energia hasznosításának feltétele a forró geotermikus folyadék alacsony gáz és ásványi anyag tartalommal, megfelelő víztartó réteg a folyadék kinyeréséhez és visszajuttatásához. A felszínre érkező folyadék hőmérséklete

minimum

150°C

legyen,

bár

az

erőművek

mindössze

99°C

hőmérsékletű folyadékkal dolgoznak. A vízmennyiség függ a folyadék hőmérsékletétől, a környezet jellemzőitől. Egy geotermikus erőműnek kb. 1700-2300 liter 150°C hőmérsékletű folyadékra van szüksége percenként 1 MW energia előállításához - 15°C külső hőmérséklet esetén. A geotermikus energia a napenergiához hasonlóan korlátlan, el nem fogyó, de azzal ellentétben nem szakaszosan érkező, hanem folytonos, viszonylag olcsón kitermelhető és a levegőt nem szennyezi. Termálvíz formájában nem mindig kiapadhatatlan, kivéve, ha a hőkinyerés után visszapótlása is megtörténik. A termálvizek többé-kevésbé magas sótartalmuk miatt elfolyásukkal a talaj és a befogadó vizek minőségét jelentősen ronthatják, viszont nagy előnyük, hogy - számos talajvízzel

16

szemben - ipari vagy más humán tevékenységből származó szennyezéseket nem tartalmaznak. Összegezve

elmondható

hogy

a

világ

energiaszükségletét

csupán

egyféle

energiahordozóval kielégíteni lehetetlen. A korszerű technológiáknak nemcsak az energiahatékonyságra koncentrálva kell megfelelniük az elvárásoknak, hanem a különböző energiahordozók együttes kihasználásának lehetőségét is biztosítaniuk kell. A megújuló energiaforrások hasznosításának legnagyobb előnye az, hogy az energiaellátás decentralizáltságát biztosítaná. A megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos kutatás-fejlesztési tevékenység az 1973-as olajárrobbanást követően kapott igazán nagy lendületet. Azóta minden megújuló energiaforrás fajlagos költsége jelentősen csökkent. A vízenergia és a biomasszából származó energia kivételével azonban ezek az energiaforrások még mindig nem versenyképesek, és a jövőben is csupán egymást kiegészítő rendszerekben képzelhető el nagyarányú használatuk. 1.3.1. Energiapolitika az EU-ban és Magyarországon Az energiapolitika még nagyobb mértékű zöldítése a legsürgetőbb intézkedés, amely globális méretekben alkalmazva eredményesen befolyásolhatja a fenntarthatósági törekvések sikerességét. Kiotói Jegyzőkönyv (1992) létrejötte megmutatta, hogy lehetséges a nemzetközi összefogás. A Kiotói Jegyzőkönyv azonban csak a kezdet, a folyamatnak ki kell teljesednie. A kezdetben a megegyezést nem vállaló országok vezetőit újra és újra meghívva tárgyalóasztalhoz kell ültetni. A világ országai közül, az Egyesült Államok bocsát ki legnagyobb mennyiségben üvegházhatást okozó gázt, s a tendencia egyre csak erősödik. Az amerikai elnök azonban makacsul elveti, hogy olyan kényszerítő erejű intézkedéseket vezessen be országában a kibocsátás csökkentése érdekében, amilyeneket a kiotói egyezmény irányoz elő. Ausztrália mellett az Egyesült Államok a világ egyetlen olyan fejlett ipari állama, amely

17

elutasítja a kiotói egyezményt. Washington azzal érvel, hogy a jegyzőkönyvben foglaltak alkalmazása túl nagy terhet róna az amerikai gazdaságra. A globális környezeti érdekekben gondolkodva, a lokális cselekedetek fontosságát kell kihangsúlyozni, és példamutató energiapolitikával és eredményekkel küzdeni az emisszió csökkentésért. Európai Unió energiapolitikai célkitűzése, mely 2010-ig a megújuló energiahordozó felhasználás jelenlegi 5,3%-os részarányát 12%-ra, a megújuló energiával termelt villamos energia részarányát, pedig 22,1%-ra kívánja növelni (2001/77/EK direktíva). Ez természetesen a teljes EU-ra vonatkozó átlag, ezen belül az egyes tagországok adottságaiktól, és elkötelezettségüktől függően változó részarányokat vállaltak. Magyarország energiafelhasználása a nemzetközi olajválság előtti évekig gyorsan növekedett, majd ezt követően a növekedés lelassult. A rendszerváltást kísérő gazdasági átalakulás következtében az energiafelhasználás jelentősen 1992-re mintegy 20 százalékkal csökkent. Azóta lényegében stagnál. A szén aránya csökkent, az olaj és olajtermékek

viszonylagos

felhasználása

az

áremelkedés

ellenére

valamelyest

növekedett. Legjelentősebben a földgáz felhasználása emelkedett. Ma már a települések többsége, beleértve a vidéki településeket is, földgázzal ellátott. A nukleáris energia részaránya lényegében változatlan maradt. A megújuló energiaforrások felhasználása változatlanul nagyon alacsony. Előrejelzések szerint a szilárd fűtőanyagok szerepe Magyarországon is tovább csökken, a kőolaj és földgáz felhasználás állandó marad, és várhatóan az atomenergia és a megújuló energiák szerepe fog növekedni. A Kormány jelenlegi energiapolitikája a 21/1993.(IV. 9.) sz. országgyűlési határozaton alapszik. Az energiapolitika olyan fontos stratégiai elemeket tartalmaz, mint az energiaellátás diverzifikációjának növelése, a volt Szovjet Köztársaságoktól való importfüggőség csökkentése, az energiahatékonyság növelése, a környezet fokozott védelme, szennyezésének minimalizálása, valamint a külföldi tőke bevonása. 1997-ben Energiatakarékossági hitelprogram indult, amely helyi önkormányzati tulajdonban lévő intézmények energiatakarékossági beruházásaihoz nyújt hitelt. Az energiatakarékossági programok megvalósulása, s ezzel összefüggésben a megújuló energiahordozók arányának növelése lassú ütemben haladt előre. Gyakorlatilag valamennyi fejlett

18

országban megfigyelhető, hogy a jelentős befolyással bíró energia-lobby nem érdekelt az energiatakarékossági és energiahatékonysági programok megvalósulásában. A megújuló energiahordozók felhasználása sok tekintetben kapcsolódik a magyar környezetvédelmi politika célkitűzéseihez. Az Nemzeti Környezetvédelmi Program (NKP) 1997-2003 közötti időszakra meghatározott 97 célkitűzése közül az egyik a megújuló energiafelhasználás akadályainak elhárítása és a támogatási rendszer fokozatos kialakítása. E feladat megvalósításához az NKP javasolta egy rövid/középtávú megújuló energiaforrás fejlesztési program kidolgozását. A megújulók felhasználásának elősegítését szolgáló célkitűzés azonban más, az NKP-vel összehangolt országos stratégiába és politikába is integrálódott. A környezetvédelem és a természeti erőforrások fenntartható kihasználása és kezelése az Országos Területfejlesztési Koncepciónak is egyik fő célkitűzése. A Nemzeti Környezetvédelmi Program intézkedési terve, vagy az 1997-ben indított Nemzeti Környezet-egészségügyi Akcióprogram szintén felvette célkitűzései közé a megújuló energiaforrások felhasználásának bővítését. A megújuló energiafelhasználás arányát 2010-re a jelenlegi 3%-ról 5-6%-ra kell növelni. Ez a célkitűzés a megújulók arányának megduplázását jelenti, amely megegyezik az Európai Unió terveivel. Az EU azonban a megújulók arányát ez idő alatt kb. 6%-ról 12%-ra emeli, amely azt jelenti, hogy 2010-ben az EU és Magyarország közötti különbség a mostani 3%-ról 6%-ra nő. Kiotóban Magyarország elfogadta, hogy az első vizsgálati időszakra (2008-2012) az üvegházhatású gázok kibocsátását 6%-kal csökkenti 1990-hez viszonyítva. Ennek a vállalásnak a teljesítése azonban nem tűnik nehéznek, mivel a tüzelésből származó széndioxid kibocsátás a bázisidőszak és 1995 között csaknem 28%-kal csökkent (80,1 Mt –ról

57,8 Mt -ra), ezen kívül a lekötési kapacitás is növekszik. A gazdaság

fejlődésével a kibocsátás várhatóan növekedni fog, de előrejelzések szerint az első vizsgálati időszak alatt az előírt szint alatt marad. Ennek ellenére, valamint a jövőbeli emissziónövekedés megakadályozására, Magyarország számos program és politika aktualizálását fontolgatja a CO2 emisszió csökkentése érdekében. Az országos energiatakarékossági program egyes elemeinek megvalósulása, mint pl. a megújuló energiaforrások

felhasználásának

támogatása

a

széndioxid

kibocsátás

további

csökkenését eredményezi. A megújulók fokozott felhasználása főleg a biomasszára 19

vonatkozik, mivel ez a potenciál Magyarországon lényegesen nagyobb, mint a nap- szélvagy geotermikus energia potenciálé. Az egyezmény szerint Magyarország kötelezte magát, hogy az SO2 emissziót 2000-re 45%-kal, 2005-re 50%-kal és 2010-re 60%-kal csökkenti. A széntüzelésről gázra történő átállás, az atomenergia fokozott felhasználása, párosulva a fűtőolaj kéntartalmának csökkentésével, valamint az 1990-es évek elején a gazdaság általános visszaesése azt eredményezte, hogy 1995-ben a SO2 emisszió 57%kal volt kisebb, mint 1980-ban. A jelenlegi a SO2 emisszió a 2005-ös határérték alatt van, és csak 8%-kal haladja meg a 2010 évi határértéket. Mivel az SO2 emisszió jelentős része (közel 60%-a) az energia szektorból származik, további csökkenés az alacsonyabb emissziót okozó tüzelőanyagokra (pl. földgázra és megújuló energiahordozókra) való áttéréstől,

valamint

az

energiahatékonyság

növelésétől

várható.

A

megújuló

energiahordozók versenyképességének megítélését rontja az a körülmény, hogy a környezetkárosítás költségeit nem terhelik a fosszilis energiahordozókra. A megújuló energiahordozók néhány évtizeden belül így is versenyképesek lehetnek, mivel a készletek kimerülése fokozatos megdrágítja az ásványi eredetű energiahordozókat. Amiatt, hogy a kőolaj világpiaci árát szabályozzák, az áremelkedések nem drasztikusan, hanem lépésről-lépére következnek be. A kőolaj világpiaci árának közelmúltban bekövetkezett hordónkénti 17-18 dolláros szintről 24-25 dollárra emelése ennek egyik lépcsőfoka. Az elmúlt években a földgáz volt a legkényelmesebb és egyik legolcsóbb energiaforrás. Jelentős állami támogatással és lakossági hozzájárulással megvalósult gázprogram csaknem valamennyi közületi fogyasztóhoz és háztartásba eljuttatta a földgázt. Árának jelentős növelése az elkövetkező években elkerülhetetlen. 1.3.1

Energiahatékonysági

célkitűzések,

energiatakarékossági

támogatások

Magyarországon A globális felmelegedés mérsékléséhez, Magyarország messze a legalacsonyabb vállalást tette, így az EU tagországok között az előkelőnek éppen nem nevezhető abszolút utolsó helyet foglalja el. Sajnos ez a helyezés jól mutatja azt, hogy a hivatalos magyar energiapolitika mennyire tartja fontosnak a megújuló energiák hasznosításának ösztönzését. (stratégia a megújuló energiák alkalmazásáról (1107/1999. számú

20

kormányhatározat). Ennek alapján indult meg 2000-ben az első Energiatakarékossági Program. Bár előtte is léteztek energiatakarékossági pályázatok, hitelek - ilyen volt, pl. a „Német Szénsegély” és a „Környezetvédelmi Alap Céltámogatás” (KAC) – viszonylag egyszerű, magánszemélyek által is megpályázható támogatási rendszer csak 2000-től működött.

Mivel

az

energetika

a

gazdasági

tárcához

tartozik,

ezért

az

energiatakarékossági pályázatokat is a Gazdasági és Közlekedési Minisztérium kezelte.(2001-ben és 2002 ez a támogatás a Széchenyi Terv része volt, 2003-ban és 2004-től, pedig a Nemzeti Energiatakarékossági Program (NEP) elnevezést kapta.) Az energiatakarékossági programon belül a megújuló energiákat támogató pályázatokra odaítélt támogatások 2000-től 2002-ig az energiatakarékossági pályázatok viszonylag jól működtek. Különösen igaz ez a megújuló energiaforrások támogatására. Erre a támogatási formára viszonylag kevesen pályáztak, ezért a rendelkezésre álló keret nagyjából elegendőnek bizonyult, a pályázók többsége pozitív elbírálásban részesült. A pályázatok benyújtására a kiírástól egészen tárgyév végéig volt lehetőség. Például az, aki átlagos használati-melegvíz készítő napkollektoros rendszer megvalósítására pályázott, közel 100%-os eséllyel adhatta be a pályázatát. Megújuló energiák hazai támogatásában, 2003-ban azonban a NEP pályázatok megjelenésével több kedvezőtlen fordulat is bekövetkezett. Az első negatív változás az volt, hogy egy, a pályázati kiírásban szereplő hiba miatt elutasították azok pályázatát, akik a megújuló energiát nem már meglévő, hanem új, épülőfélben lévő házukon szerették volna alkalmazni. Ez nagyon sok korszerű, energiatakarékos otthont megvalósítani szándékozó építkező csalódását és elkeseredését okozta. Nem értették, hogy az Európában szokásos támogatási rendszerekkel ellentétben Magyarországon miért nem támogatják a megújuló energiákat is hasznosító új lakások építését. Nem értették ezt azért sem, mert ez nem csak a józanésznek mondott ellent, hanem a GKM addigi állásfoglalásának is. A második kedvezőtlen tapasztalat a pályázatok korai, július 22-i felfüggesztése (valójában lezárása) volt. Erre - az indoklás szerint - forráshiány miatt volt szükség. A megújuló pályázatok elbírálását figyelemmel kísérve azonban megállapítható, hogy az előzetesen megállapított keretnél lényegesen kevesebbet ítéltek oda erre a célra, a maradékot pedig, átcsoportosították az általános energia megtakarítást eredményező, korszerűsítésekre vonatkozó pályázatokhoz. Különösen elszomorítóak az adatok, ha a pályázatokon belül

21

a magánszemélyeknek odaítélt támogatásokat vizsgáljuk. 2003-ban magánszemélyeknek megújuló energiaforrások hasznosítására a lehetséges 140 millió forintos keretből mindössze 78 millió forint támogatást nyújtottak. 2004-ben még tovább romlottak az esélyei annak, aki megújuló energia hasznosítására szeretett volna támogatásban részesülni. Már a pályázatok kiírásakor is az eddigi egyik legkisebb keretet határozták meg erre a célra, és aztán gyorsan megismétlődött a 2003-as gyakorlat: a pályázatok rendkívül korai felfüggesztése (máj. 15), és az eredetileg tervezett keretek drasztikus megnyirbálása. Az eredmény az lett, hogy 2004-ben összesen 56, 1 millió forintot szánt a kormányzat a NEP-en belül a megújuló energiák támogatására. Ezen a - nyugodtan kijelenthető

-

nevetséges

magánszemélyeknek,

összegen

társasházaknak,

kellett

osztoznia

2004-ben

lakásszövetkezeteknek,

mindazon

önkormányzati

intézményeknek, egyházaknak és különböző jogi személyiségű vállalkozásoknak, akik energiaellátásukat

részben

megújuló

energiák

hasznosításával

szerették

volna

megoldani. Az alacsony összeg hivatalos indoklása az volt, hogy kevesen pályáztak. Sajnos azóta is egészen még az idén kiírt pályázatok esetében is ez mondható el. Az Európai Parlament és Tanács által elfogadott direktíva értelmében a tagállamoknak átfogó nemzeti energia-megtakarítási célt kell kitűzniük, ami az EU ajánlása szerint évi 1% a következő 9 évre. A tagállamok a direktívában ajánlott megtakarítási célszámnál nagyobb célt is kitűzhetnek, azonban ennek elérése nem kényszeríthető ki jogi úton. Az energia-megtakarítási cél elérése érdekében a direktíva mellékletei költséghatékony, megvalósítható és ésszerű intézkedéseket, módszereket sorolnak fel. A direktíva előírja a tagállamoknak, hogy 2015-ig 3 éves időszakokra szóló energiahatékonysági cselekvési terveket kell készíteniük, amihez az EU Energiahatékonysági Akcióterve segítséget nyújt. Az Akcióterv 10 kiemelt akciót sorol fel, ezek közül az alábbi öt a legfontosabb: A berendezések, eszközök (TV, számítógép, autó) energiacímkézése; az épületek energiaigényének csökkentése, az alacsony energiafelhasználású házak előtérbe

22

kerülése1 ;a közlekedés üzemanyagszegény elérése és környezetbarát kialakítása ;a következetes és igazságos energiaadó bevezetése ;hatékony energiatudatos oktatás és szemléletformálás az iskolákban és a vállalatoknál. 1.3.2 Kibocsátási kvóta, emisszió-kereskedelem Magyarországon Az Európai Bizottság nemrég (2007. március) olyan energiapolitikai irányelvekről döntött javasolt, amelyek szerint az EU önkéntes és egyoldalú vállalás alapján 2020-ra 20 százalékkal kell csökkenteni a szén-dioxid kibocsátását. Ugyancsak 20 százalékkal kell növelni az energiahatékonyságot, és a felhasznált energia mennyiségének minimum 20 százalékát kell megújuló energiaforrásokból fedezni. Az EU azt tartja kívánatosnak, hogy a jövő évtized végére a világ fejlett országai legalább 30 százalékkal csökkentsék kibocsátásukat, és ebben az Egyesült Államok és a jelentős károsanyag-kibocsátású, gyorsan fejlődő országok is vállaljanak részt - ez esetben az unió a magasabb célt igyekszik teljesíteni. A dokumentumba bekerült, hogy a tagállamoknak a vállalás terheinek egyenlő viselése érdekében korrekt, átlátható és differenciált megközelítést kell alkalmazniuk. Ez a miniszter ismertetése szerint azt jelenti, hogy Magyarország esetében például nem 1990-et veszik viszonyítási alapévnek, mint az eredeti tervezetben szerepelt, hanem a (mostani vállalásokat megelőző időszakra vonatkozó) kiotói egyezményben szereplőt, 1985-87 átlagát. Akkor még a magyar gazdaság működő nehéziparral rendelkezett, 1990-re ez visszafejlődött. A tagországok között belső tárgyalások kezdődnek arról, hogy milyen kritériumok alapján oszoljon meg a csökkentés terhe a tagállamok között. Az Európai Unió emisszió-kereskedelemi rendszerében (ETS) a magyar kormány várhatóan csekélyebb mértékű szén-dioxid kiosztásához kéri Brüsszel hozzájárulását, mint amennyit korábban tervezett. Nemzeti Kiosztási Terv (NKT) alapján az éghajlatvédelmi rendszerbe tartozó cégek 2008-tól 2012-ig évente átlagosan 30, 733 1

2006-ban Magyarországon is bevezetett új európai szabvány szerint új épületek tervezésénél az energiatakarékosság, energiahatékonyság elsőrendű szerepet kell, kapjon, a tagországoknak maguknak kell az alapelvekkel összhangban lévő saját adottságaiknak, éghajlataiknak megfelelő szabályozásaikat megfogalmazniuk. A 2006-tól licenszhez kötött épületenergetikai minőségtanúsítás az ingatlan-adásvétel szerves része lett volna, ez a gyakorlat Magyarországon kissé késik. Az energiatanúsítvány a meglévő épületeket is értékeli

23

millió tonna kibocsátási egységhez juthatnak hozzá. Ez a mennyiség 112 ezer tonnával alacsonyabb annál, amit az NKT múlt ősszel társadalmi vitára bocsátott verziója tartalmazott. Ugyanakkor az NKT-ben meghatározott "szennyezési jogok" mintegy 13 százalékkal meghaladják azt a szintet, amelyet az alapvetően kibocsátás-csökkentést célzó ETS első évében, 2005-ben az érintett magyarországi cégek valójában kibocsátottak. Az állam a kvóták döntő részét a 2005-2007-es kereskedési periódushoz hasonlóan ingyen osztja szét a 250, jelentős mennyiségű szén-dioxidot kibocsátó létesítmény üzemeltetője között. A kvóták fele a villamosenergia-termelő ágazatot illeti meg. Az állam aukciós célokkal továbbra is 5 százaléknyi kvótamennyiséget tart vissza, a rendszerhez időközben csatlakozó, új létesítmények számára pedig, 13,5 százalékot tartalékol. Az ETS 2008-tól kezdődő időszakában kvótát kapnak majd mintegy 250 cég létesítményei olyan ágazatokból, mint az 50 megawatt feletti villamosenergia-termelés, a lakossági és közületi távhőtermelés, a cukorgyártás, a saját célú tüzelőberendezések és ipari hőtermelés, a bioüzemanyag-gyártás, a földgázszállítás és tárolás, a fémércek pörkölése és zsugorítása, vas- és acélgyártás, cementgyártás, mészgyártás, üveggyártás, tetőcserepek, téglák gyártása, valamint a cellulóz- és papírgyártás. Az EU által felhasznált energia mintegy 80%-a fosszilis energiahordozókból – kőolajból, földgázból, kőszénből – származik. Ennek jelentős és növekvő hányadát EU n kívüli források biztosítják. Az importált kőolaj és földgáz aránya jelenleg 50%, de 2030ra ez az arány meghaladhatja a 80%-ot. Ezért az Unió egyre kiszolgáltatottabb az energiaellátási zavarokkal vagy az energiahordozók áremelkedésével szemben. Ugyanakkor a globális felmelegedés feltartóztatása érdekében is szükség van a fosszilis energiahordozók felhasználásának csökkentésére. Ráadásul az Unió energetikai infrastruktúrája fejlesztésre szorul: a becslések szerint az elkövetkező 20 évben erre a célra 1 billió eurót kell fordítani. (Európai Parlament Sajtószolgálat 2006)

24

2. A napenergia hasznosítása a családi házakban 2.1. A napenergia-felhasználás története Az emberiséget mindig érdekelte, hogy a Nap energiaforrásának mi az oka. Az ókorban úgy képzelték, hogy a Nap melege a Napon égő tűztől származik. Kant, német filozófus a XVIII. században úgy gondolta, hogy a Nap éghető anyagból áll, és az égitesten lévő, oxigénnel történő egyesüléssel, égéssel adja melegét. Robert Mayer 1848-ban arra gondolt, hogy a Nap hőenergiáját a beléhulló meteorok táplálják. Helmholtz, német fizikus azt feltételezte, hogy a Napnak a saját anyaga zuhan egyre az égitest középpontja felé, és az ebből származó energiaváltozás alakul át hővé. A megoldást Albert Einstein elmélete adta meg, mely szerint bármely nyugalmi tömegű testben igen nagy energiamennyiség van elraktározva. Ez az energiamennyiség felszabadulhat sugárzási energiává, valamilyen kölcsönhatás segítségével. Az ókori Görögország: Az energiatudatos építészet kialakulását Görögországban a tüzelőanyag-hiány kényszerítette ki az i.e. 5. században. Korábban rengeteg fát használtak hajóépítésre, fűtésre és a fémek kiolvasztására (utóbbira, főleg faszén formájában). Az erdőket a görög szárazföldön, de a szigetek jó részén is az i.e. 5. század közepéig gyakorlatilag teljesen kiirtották. A fa távolabbi területekről történő importja viszont igen költséges volt, ezért - egyéb energiahordozó nem lévén - kényszerűségből új, napenergiahasznosításon alapuló építészetet fejlesztettek ki. Az építészeknek az első szolártechnikai tanácsot a görög történetíró, Xenophón (Kr.e. 430-354) adta: "A házak déli oldalát magasabbra kellene építenünk, hogy a téli napot befoghassuk” Egy tipikus görög lakóház ebben az időben déli tájolású volt. Az északi oldalon nem, vagy csak alig voltak nyílászárók, és a falat vastagra építették, ezáltal biztosítva a hőszigetelést a hideg évszak északi szelei ellen. A görögök még nem ismerték az ablaküveget, így nyílászáróikat nem tudták átlátszó védőfelülettel ellátni, ezért a tájolásból eredő passzív hőnyereség a téli hónapokban igen szerény lehetett. Görög városokban épültek a világon az első

25

példaértékű közösségi épületcsoportok (ma lakótelepnek neveznénk őket), amelyeket az energiatudatos építészet jegyében terveztek. Az antik Róma: A rómaiak - a görögökhöz hasonlóan - eleinte igen sok fát használtak fűtési célokra, de a fejlettebb építészeti technika miatt (sok gazdag polgár házában központi fűtés vagy padlófűtés volt) még nagyobb ütemben irtották az erdőket, mint a görögök. Miután az Appennin-félszigeten az erdők gyakorlatilag eltűntek, Germániából, a Kaukázusból és más távoli helyekről kellett a fát importálni. A probléma megoldását itt is a napenergia építészeti alkalmazása jelentette, amely jelentős fejlődésnek indult az i.sz. 1. századtól. A

rómaiak

nem

egyszerűen

átvették

a

görög

szoláris

építészetet,

hanem

továbbfejlesztették azt. Mivel a birodalom kiterjedése igen nagy volt, a különböző klímájú területekre más-más építészeti megoldásokat dolgoztak ki. (Például ÉszakAfrikában a házakat részben északi tájolásúra építették, a hűvösebb klímájú európai területeken viszont a görög minta szerint alakították ki az épületeket). Igen komoly előrelépés volt a görögökhöz képest, hogy a rómaiak már készítettek ablakokat, és kiterjedten használták a csillámlemezt is a nyílászárók szigetelésére. Ezáltal az üvegházhatást is hasznosítani tudták az épületek hőtárolására. A napenergiához való jogot az állami törvények is szavatolták minden (szabad) római polgárnak. Így például korlátozásokat írtak elő az épületek egymástól való távolságára, magasságára stb., figyelembe véve azt a szempontot, hogy a szomszédos épületeket ne árnyékolják. Ezeket a törvényeket véglegesen és igen részletesen Justinianus törvénykönyve rögzítette. Csak remélhetjük, hogy a ma településfejlesztői és törvényhozói egyszer példát véve az antik kor nagyjaitól hasonló megfontolásokkal alakítják ki településeinket ,ezzel is támogatva a napenergia passzív hasznosítását a háztartásokban. Középkor és reneszánsz: A görög és a római szoláris építészet eredményei a középkor és a reneszánsz időszakában szinte teljesen feledésbe merültek. A napenergia alkalmazása jórészt fantazmagóriákban merült ki. Egyik ilyen fantasztikus ötlet volt a fókuszáló tükrök és lencsék harcászati célokra történő alkalmazása. A legnagyobb antik szolártechnikus 26

Arkhimédész (Kr.e. 287-212) volt, napenergiával kapcsolatos kutatása nemcsak elméleti, hanem fontos gyakorlati eredményeket is hozott. Homorú tükrök segítségével, amelynek gyújtópontja kis görbületük miatt több száz méter távolságban volt, a római hadvezér Marcus Claudius Marcellus Syracusa ellen támadó római hajóit a szicíliai főváros kétéves megszállásakor felgyújtotta. Fókuszáló tükröket már az ókorban is alkalmaztak, elsősorban kultikus célokra. Ilyen tükrökkel gyújtották meg például az áldozati oltárok tüzét. Az említett harcászati elvárások nyilvánvalóan irreálisak voltak, ennek ellenére olyan neves természettudósok is foglalkoztak hasonló tervekkel, mint Roger Bacon és Leonardo da Vinci. Bacon az 1200-as években javasolta, hogy a Szentföldre utazó keresztes hadak fókuszáló tükrökkel gyújtsák fel az ellenük felvonuló szaracén (arab) hadakat. Az ötletet az egyház ellenezte, mert benne az isteni akarat által adományozott napsugarak megengedhetetlen eltérítését látták, és szentségtörésnek tartották, Bacont börtönbe vetették. Az újkori „csodák” Európában a Nap melegének hasznosítási kérdése akkor került előtérbe, amikor Galilei (1564-1642) feltalálta a lencsét. Az 1600-as évektől egyre nagyobb méretű gömb, később parabola alakú tükröket építettek; nem voltak ritkák a 2-3 m átmérőjű tükrök sem. Ezek elsősorban demonstrációs célokat szolgáltak. Problémát okozott, hogy az egyetlen darabból készült tükrök pontos felületkiképzése igen nehéz volt, a tükrök, pedig súlyosak voltak. Ha viszont a tükröket vékony lemezből készítették, sérülékenyek voltak. Jelentős előrelépés volt az 1700-as évek végén Peter Hoesen, drezdai ezermester újítása, aki hatalmas gömbtükrét szegmensekből állította össze. A tükör szögállását változtatni lehetett, és kerekekre szerelve hordozható demonstrációs eszközzé vált. Hoesen sok sikeres bemutatót tartott tűzgyújtásra is alkalmas tükrével. Az üvegházak térhódítása (passzív napenergia felhasználás a kertészetben) A 16. századtól Nyugat-Európában gyorsan terjedt az üvegházi kertészeti kultúra. Korábban az egyház elítélte az üvegházak alkalmazását, mivel az évszakoktól jórészt független üvegházi termesztést a természet isteni rendjébe való beavatkozásnak tekintették Az üvegházi kultúra elterjedését erősen motiválták a nagy földrajzi 27

felfedezések. Európába ezek nyomán rengeteg délszaki növényt hoztak be, amelyeket csak üvegházi körülmények között lehetett szaporítani és termelni. Az üvegházak először Flandriában és Hollandiában tűntek fel a 16. században, ezt követően Franciaországban és Angliában is gyorsan elterjedtek, kezdetben főleg kertészeti célokra. Ugyanebben az időben kezdték alkalmazni a síkba kiterített gyümölcsfa- és szőlőültetvényeket, amelyek egy (hőtároló) téglafalhoz voltak rögzítve és gyorsabb növekedést mutattak, mint a hagyományos kialakítású növények. Franciaországban a 17. században rézsűs kiképzésű támasztófelületeket alakítottak ki, amelyekre a szőlő vagy a fák ágait ráfektették, ezáltal biztosítva a növények számára a vízszintes felülethez képest kedvezőbb beesési szöget, és kihasználva az alátámasztó felület hőtároló kapacitását. Egyes kertészek változtatható szögű, rácsos támaszfalakat is alkalmaztak a mindenkori legkedvezőbb besugárzási állapot biztosítására. A 18. század végén az üvegházak hőtárolására is újszerű megoldásokat találtak. A napközben besugárzott hőt téglafalakban tárolták a hűvös éjszakai órákra, egy másik megoldásnál a meleg levegőt külön kamrában tárolták, majd éjjel konvektív áramlással2visszajuttatták az üvegházba. Az üvegházak, mint fűtés kiegészítők: Angliában a 19. század végén jöttek divatba a lakóépületekhez csatolt, rendszerint déli tájolású

üvegházak

(conservatory),

amelyekben

dísznövényeket

tartottak.

Az

üvegházakat esetenként nyílászárókkal a lakóépületekhez kapcsolták. Így napsütéses tavaszi vagy őszi napokon az épület fűtéséhez is jelentősen hozzájárultak. Ezt elsősorban a gazdagok engedhették meg maguknak. Később a városi, emeletes lakótömbök lakásához is gyakran kapcsoltak kis méretű, üvegfalú helyiséget, amely a télikert funkcióját töltötte be. Városi beépítésnél nem mindig lehetett megoldani a napenergia szempontjából legkedvezőbb déli tájolást. Emiatt az üvegházak egy része nem működött kielégítően. Az első világháború után ezek a városi téli kertek szinte teljesen kimentek a divatból, és az egész üvegházkultusz hanyatlásnak indult. A forró doboz, a napkollektor alapötlete:

2 konvektív áramlás esetén a melegebb anyag ill. közeg a termodinamika szabályai szerint a hidegebb felé áramlik, miközben hidegebb anyag kerül a helyére.

28

Az üveggel határolt nyílászárók hőtartó hatása - az üvegházhatás - az ókortól ismeretes volt. Tudományos szintű vizsgálata azonban csak a 18. század második felében kezdődött el. 1767-ben Horace de Saussure, francia-svájci természetbúvár először végzett kísérleteket az üvegborítások hőfejlesztő hatásának vizsgálatára. Kísérleteihez jó szigetelésű, nagy méretű fadobozt készített, amelyre több réteg üveglefedést lehetett rögzíteni. Öt üvegtárcsát úgy helyezett el, hogy az üveglapokat mindig légtér választotta el egymástól. Az üvegrétegek közötti levegő jelentősen fokozta a hatásfokot Készülékét "forró doboz"-nak nevezte. A készüléket napra helyezve a legbelső térrészben 88°C-ra emelkedett a hőmérséklet. Kisebb további változtatással már 109 °C-t lehetett elérni. Sir John Herschel, a neves csillagász, hasonló forró dobozt készített, amelyet dél-afrikai csillagászati expedíciója során sütési-főzési célokra használt. A forródoboz-kísérletek jelentősége abban állt, hogy technikai alapjául szolgáltak a későbbi, melegvíz előállítására alkalmas sík napkollektoroknak Az ipari forradalom hatása a napenergetikai kutatásokra A 19. század elején kezdődött az a nagyarányú ipari fejlődés Nyugat-Európában, amelyet ipari forradalom néven tart számon a történelem. A fejlődés élharcosa Anglia volt, Franciaország szűkös szénkészletei miatt hátrányba került. Így szinte törvényszerű volt

az

alternatív

energiahordozók

kutatása.

Augustin

Mouchot,

a

fiatal

matematikaprofesszor tours-i katedráját hagyta el, hogy 20 évet a napenergia-eszközök fejlesztésének szenteljen. Törekvéseiben az motiválta, hogy az energiahordozókban (akkor még) szegény Franciaországban a fejlődést a napenergia ipari léptékű hasznosításával lendítse fel. Alapos előtanulmányok után először három teljesen újszerű készüléket fejlesztett ki: napenergiával működő főző-, desztillálókészüléket és egy szivattyút. Mindhárom vályú alakú koncentráló kollektorral üzemelt. Ezek még kisebb méretű berendezések voltak, de Mouchot célja azonban olyan kazán építése volt, amely az akkor használatban lévő gőzgépek működtetésére is alkalmas. 1874-ben Tours-ban bemutatta napkövető óraművel ellátott, rézlemezből készült napkazánját, amely egy csonka kúp alakú tükör fókuszvonalában helyezkedett el, a kazánt kívülről üvegborítással látta el az üvegházhatás biztosítása céljából. A 2,5 m átmérőjű reflektortükör szegmensekből készült, Peter Hoesen 100 évvel korábbi berendezésének

29

mintájára. Mouchot napkazánja igen nagy sikert aratott, nagy nyomású gőzt állított elő, és egy 0, 5 lóerős gőzgépet működtetett. Franciaország ebben az időben vetette meg lábát Észak-Afrikában, ahol a besugárzási körülmények sokkal kedvezőbbek voltak, és Mouchot ezután néhány évig Algériában végezte napenergia-kutatásait. Először néhány egyszerű, köznapi használatra szánt készüléket fejlesztett ki a francia idegenlégió használatára, többek között egy főzőkészüléket és egy vízdesztilláló berendezést. Ugyancsak Algériában építette fel minden korábbinál nagyobb napkazánját, amelynek csonka kúp alakú reflektora 5 m átmérőjű volt. A berendezés percenként 2,5 t vizet szállított. A kazánt az 1878. évi Párizsi Világkiállításon is bemutatták, ahol nagy feltűnést keltetet.. A berendezés gőzgépet működtetett, amely óránként több mint 2000 liter vizet szivattyúzott. Ugyanezzel a berendezéssel alkoholt desztilláltak, ételeket főztek, sőt egy hozzákapcsolt hűtőberendezés segítségével jégkockákat is előállítottak. A párizsi siker után Mouchot visszatért Algériába, ahol elsősorban az energiatárolás problémája foglalkoztatta. Először különböző hőtároló anyagokkal foglalkozott, majd elkezdte

alkalmazni

azt

az

energiatárolási

eljárást,

amelyet

mindmáig

a

legkorszerűbbnek tartanak: a vízbontást elektromos árammal. Az így fejlesztett hidrogén elégetésével biztosítható az energiaellátás az éjszakai órákra és a felhős napokra. Mouchot 1880-ban visszatért matematikai munkásságához. Készülékeit azonban még sokáig használták Algériában. Mouchot-nak ugyan nem sikerült Franciaországot a "napenergia korszakába" bevezetnie, munkássága mégis új korszakot nyitott. Átlépte azt a bűvös határt, amely a tudományos kutatás és a gyakorlati alkalmazás között húzódik. Ezzel

egyidejűleg

Amerikában

is

jelentős

előrelépés

történt

a

napenergia

hasznosításában. John Ericsson, svéd származású mérnök-feltaláló felismerte, hogy a fosszilis tüzelőanyagok kimerülése után a napenergia lehet a legjelentősebb energiaforrás. 1870-ben ezért felépítette első napenergiával működő gőzgépét, amely sok tekintetben Mouchot berendezéséhez hasonlított. A készülék többszöri tökéletesítése után a sorozatgyártásra és az eszköz forgalmazására akart áttérni, de ebben, 1889-ben bekövetkezett halála megakadályozta. A századforduló táján az Újvilágban is megnőtt az érdeklődés a napenergia iránt. Ericsson követői több módosítást végeztek az ő konstrukcióin és elsősorban olyan területeken népszerűsítették a napenergia rendszereket (például Arizonában), ahol igen nagy a sugárzó energia és a szárazság miatt nagy

30

jelentősége van az öntözésnek. Frank Shuman, német származású autodidakta mérnök elsőnek bizonyította be, hogy a napenergia ipari (erőművi) léptékű energiaellátásra is alkalmas lehet. Frank Shuman és C. V. Boys 1911-ben, Philadelphiában egy naperőmű modellt készítettek, amelyet két évvel később megvalósítottak. Shuman először, a korábbi forró dobozokhoz hasonló berendezéseket használt hőfejlesztésre, a keletkezett hőt alacsony forráspontú folyadék (éter) forralására használta és a keletkező étergőzzel egy speciális, alacsony nyomású gőzgépet hajtott meg. Első bemutatói igen sikeresek voltak, berendezésével nagyteljesítményű szivattyúkat üzemeltetett. Ezután angol üzleti partnereket szerzett, akik támogatásával az egyiptomi Meadiban, Kairótól 16 km-re 1913-ban (akkori viszonylatban) nagy méretű naperőművet épített. Ez a 73, 6 kW (55 lóerő) teljesítményű berendezés öntözési célokat szolgált. Egy 4200 m2 területű gyapotültetvényt látott el a Nílusból szivattyúzott vízzel. Németország ugyanekkor jelentős összeget helyezett kilátásba nyugat-afrikai gyarmatán építendő naperőmű céljára. Shuman nagyra törő terveiben már egy 55 ezer km2 kiterjedésű napkollektormezőről álmodott a Szaharában, amellyel évi 270 millió lóerő teljesítményt lehetett volna megvalósítani (ez a világ 1909. évi teljes üzemanyag-kitermelésének felelt meg). Az első világháború kitörése azonban ezeket a terveket keresztülhúzta. A háború éveiben az olajipar gyors fejlődésen ment keresztül, az üzemanyagárak erősen lecsökkentek, és az általános érdeklődés ismét elfordult a napenergia alkalmazásától. Vízmelegítés napenergiával: Az ókori Rómában a fürdőkultúra igen magas szinten állt. Gyakran használták vízmelegítésre a napenergiát, meg persze a tüzifát. Mivel ismerték az üveget rendkívül jól hasznosították az üvegházhatással nyert hőt hatalmas közfürdőikben. A középkorban azonban ez a kultúra, egészen az újkor kezdetéig teljesen kihalt. A rendszeres tisztálkodás igénye csak a 19. században éledt újra, részben az infrastruktúra korszerűsödése, részben Pasteur mikrobiológiai felfedezései révén, amelyek nyomán világossá vált; hogy a fertőző betegségeket mikroorganizmusok okozzák. A 19. század közepétől Európában és Amerikában a fenti okok következtében általánossá vált az igény a melegvízzel történő rendszeres tisztálkodásra. Az előkészületek azonban igen hosszadalmasak és nehézkesek voltak. Fa- vagy széntüzelésű vízmelegítő kazánokat

31

használtak, amelyek felfűtése több órát vett igénybe. Ezért a fürdés általában heti egy alkalommal történő, hosszas szertartás volt. A fejlődés ezen a vonalon Amerikából indult ki. A napenergia használata kezdetben abból állt, hogy feketére festett tartályokat helyeztek a háztetőkre, amelyekből napsütéses idő esetén - néhány óra múlva melegvizet nyertek (nagyjából úgy működtek, mint a mostanában használt, fekete hordóhoz csatolt kerti zuhanyozók). Ezek a tartályok azonban, mivel nem volt megoldva a hőtárolás, igen gyorsan lehűltek. Clarence Kemp 1891-ben Baltimore-ban (Maryland állam) újítást vezetett be: a fekete tartályokat üveglefedésű kazettába helyezte, így az üvegházhatás közbeiktatásával a készülék hőtartása sokkal jobb lett. Létrehozta a "Climax" vízmelegítő berendezést, amely hatalmas üzleti siker lett. Kemp felismerte, hogy készüléke a napsütéses Kaliforniában sokkal hatékonyabb lehet, ezért ott is forgalmazni kezdte, igen nagy sikerrel. A későbbiekben Charles Haskell tökéletesítette a készüléket; a hengeres tartályok helyett amelyekben a vastag vízréteg lassan melegedett át - nagyobb felületű, lapos tartályt alkalmazott, ezáltal a víz felmelegedése jóval gyorsabbá vált. Ez az új változat - a tökéletesített Climax vízmelegítő - rendkívül népszerű lett. A századforduló táján készült kaliforniai városképeken (Los Angelesben és Pasadenában) látható, hogy az épületek jelentős hányadában használták a tetőre szerelt vízmelegítő készüléket. 1909-ben Wiliam Bailey kifejlesztette a nagy teljesítményű, éjjel-nappali melegvíz-szolgáltatásra alkalmas ("Day and Night" típusú) készüléket. Ebben a korábbi, javított Climax-típusú készülékhez egy nagy méretű tárolótartályt is kapcsolt. Sajnos Európa itt jelentős lemaradásban volt már a napenergetika terén, amely nagy részben betudható a világháborúknak. A jénai Zeiss művekben, 1921-ben dr. Rudolf Straubel professzor napkemencét épített, amelyben a vasrúd néhány másodperc alatt megolvadt. A napenergiának a lakásban (háztartásban) történő közvetlen hasznosítására vonatkozó első kísérleteket 1930 és 1940 között végezték Európában. Az 1920-as, 30-as években a napkollektor-gyártás virágzó iparág volt Kaliforniában és Floridában. A konstrukción további tökéletesítéseket végeztek: a vizet vékony

32

csőkígyón vezették át a kollektordobozban és keringető szivattyút építettek be. Olyan területeken, ahol télen a hőmérséklet fagypont alá csökkent, kétkörös megoldást alkalmaztak. Ezeknél a háztetőn elhelyezett primer körben fagyálló folyadék keringett, amely hőjét egy hőcserélőn keresztül adta át a szekunder körben áramló víznek, ez egy tároló tartály közbeiktatásával már a használati melegvizet szolgáltatta. A második világháború után az Egyesült Államokban a napkollektor iparág hanyatlásnak indult. Ennek több oka volt; egyrészt emelkedett a gyártáshoz használt anyagok (fémek, üvegek stb.) ára, ezen kívül emelkedtek a munkabérek is. További problémát jelentett az, hogy a kollektorok felületét tisztán kellett tartani, és karbantartásuk általában elég munkaigényes volt. Ugyanakkor jelentősen lecsökkent a fosszilis energiahordozók (olaj és földgáz), valamint az elektromos energia ára. Ugyanebben az időszakban más, energiahordozókban szegény régiókban erőteljes fejlődésnek indult a napenergia-ipar. Ezekben az országokban lényeges új fejlesztések nem történtek, az USA-ban korábban kifejlesztett típusokat adaptálták a helyi körülményeknek és a fogyasztók lehetőségeinek figyelembe vételével. Izraelben például, amely fosszilis energiahordozókban szegény, a napenergia alkalmazásának feltételei ideálisak, mivel az ország az egyik legnaposabb régióban van. A napkollektor-gyártás évtizedekig virágzó iparág volt fejlődésének az 1967. évi hat napos háború vetett véget. Ekkor a Sínai-félsziget jelentős olajkészleteivel Izrael fennhatósága alá került. Az innen származó olcsó olaj rövid időre háttérbe szorította a napenergia-ipart.(Később azonban, az iparág újból fellendült, és az utóbbi években (az ezredforduló körül) újból nagy népszerűségnek örvendenek a vízmelegítő kollektorok.) A II. világháború után Ausztráliában is rohamosan terjedt a napkollektorok használata, különösen az északi, trópusi területeken. Rövid időn belül tízezres nagyságrendekre emelkedett a napkollektorok forgalmazása: A központi kormány támogatta a napenergiaprogramot, ezért még a kormányzati épületeket is napkollektorokkal szerelték fel a melegvíz előállítása céljából. Japánban, ahol igen kiterjedt fürdőkultúra volt, szintén gyorsan tért hódított a napkollektorok használata a második világháború után; először főleg a mezőgazdasági

33

(rizstermelő) területeken, később mindenütt. A korábbi fejlesztések több változatát alkalmazták, de végül főleg egy igen olcsó, hengeres tartályokból felépített változat terjedt el, amely leginkább a századforduló táján az USA-ban használt Climax típusú vízmelegítőre emlékeztetett. Az UNESCO és az indiai kormány 1954 októberében szervezte az első fontos nemzetközi konferenciát, amely csak a nap- és szélenergiával foglalkozott. 1955 októberében az arizonai Phoenixben alakult meg a napenergia alkalmazásával foglalkozók egyesülete, az AFASE (Association For Applied Solar Energy), egyidejűleg tudományos ülésszakot és a napenergiát hasznosító berendezéseket bemutató kiállítást is tartottak. Harminchat országból mintegy ezer tudós vett részt a rendezvényen, a kiállításon 80 szolárberendezést mutattak be. Párizsban, 1973 júliusában "Le soleil au service de l'homme" címmel megtartott UNESCO konferencia pontosan tájékoztatott arról, hogyan áll a napenergia hasznosításának helyzete a világban. 60 országból 800 tudós vett részt a rendezvényen. Megállapítható, hogy ez az UNESCO konferencia néhány hónappal az olajválság előtt, a napenergia-kutatás egyik korszakát zárta le. 1973ig a napenergia problémája a tudósok kutatási területe volt, de azóta mindinkább a világ közvéleményének érdeklődési körébe került. Napenergiából elektromos energia: A Nobel-díjas Henri Becquerel apja, Edmund Becquerel nevéhez fűződik a Becquereleffektus3 felfedezése (1839). A jelenséget - elvben - fényenergia-elektromos energia átalakításra lehet használni. (Mouchot ilyen irányú próbálkozásait a termoelemekkel - az 1870-es évek végén - már említettük korábban.) Charles Fritts, amerikai feltaláló az 1880-as évek végén készítette el az első szelén napelemet. Ennek hatásfoka azonban kisebb volt, mint 1%. A kvantumfizika és a fotoelektromos effektus4 felfedezése után az 3

Ennek lényege az, hogy elektrolittal érintkező fémelektróda potenciálja megvilágítás hatására megváltozik. 4 Azt, hogy elektromágneses sugárzás (fény) hatására az anyagból elektronok léphetnek ki először Hertz mutatta ki, 1887-ben [2]. A jelenséget fotoelektromos effektusnak nevezték el és elméleti magyarázta Einstein nevéhez fűződik, aki feltételezte, a v frekvenciájú sugárzás fotonoknak nevezett hv energiakvantumokban nyelődik el az anyagban, miközben a bejöv foton teljes energiája egy, az atomban kötött elektronnak adódik át.

34

1930-as évek elején kezdtek néhányan ismét a napelem megvalósításával foglalkozni, de az újra felfedezett szelén napelem rossz hatásfoka nem motiválta a további kutatásokat. Az időszak legfontosabb felfedezése a new-yorki Bell-Telephone-Laboratories cég által 1954-ben bemutatott napelem (szolárcella) volt. Ez az eszköz, amely a napenergiát közvetlenül villamos energiává alakítja át, mára már igen elterjedt. Energiadilemmák a 20. század második felétől kezdődően: A második világháború után az olajipar világszerte rohamos fejlődésnek indult; egyes energiaszegény országokban (például Izraelben, Japánban) azonban a napenergia-ipar is fellendült. Az Egyesült Államok és szövetségesei egy ideig várakozó álláspontra helyezkedtek az energiaipar perspektíváinak kijelölése tekintetében. 1952-ben Truman elnök kezdeményezésére bizottságot hoztak létre a komplex probléma vizsgálatára. A bizottság - előrelátó módon megállapította, hogy a fosszilis tüzelőanyagok hiánya várhatóan súlyos problémát okoz majd az USA-nak és szövetségeseinek a 70-es évek közepére. (Az előrejelzés igen pontosnak bizonyult.) A kormány azonban a gyakorlatban nem követte a bizottság által javasolt irányt. Eisenhower elnöksége idején az USA vezetése 1954-ben elkötelezte magát az atomenergia mellett és ebben szövetségesei is követték. Az atomenergia békés felhasználásának lehetősége a nyugati világban igen erős pozitív megítélésre tett szert. Az egész ezután következő korszakot "atomkorszak" néven kezdték emlegetni, amelynek legfontosabb vívmánya az lesz, hogy az emberiséget olcsó; korlátlan mennyiségben rendelkezésre álló atomenergiával látja el, ez pedig az emberi civilizáció soha nem látott felvirágzását teszi lehetővé. A napenergia-hasznosítás fejlesztésére szánt összegek nem érték el a teljes energiaipari fejlesztés 1%-át A II. világháború után, a hidegháború és a fegyverkezési verseny évtizedeiben a megújuló energia ismét a perifériára szorult. A felfokozott tempójú ipari fejlesztéseknek és a katonai arzenál gyors kiépítésének koncentrált energiaforrások kellettek. A megújuló energiához, és ezen belül a napenergiához kapcsolódó fejlesztési programok csak a fegyverkezési verseny megszűnte és a "keleti tömb", majd a Szovjetunió összeomlása után kaphattak új lendületet.

35

2.2. A napenergia hasznosításának tudományos háttere 2.2.1 A napsugárzás A Naprendszer messze legnagyobb tagja egy gáznemű sugárzó gömb, a Nap. Átmérője a Földének 109-szerese. Óriási tömege révén a Nap hatalmas gravitációs erőt fejt ki, s ez az erő tartja együtt a rendszert, és irányítja valamennyi bolygó és kisebb égitest mozgását is. A Nap átlagos sűrűsége (1410 kg/m3) a Föld átlagos sűrűségének csak egynegyede, a víz sűrűségének pedig, 1,4-szerese, ami azt sugallja, hogy a Napot főként könnyebb kémiai elemek alkotják: 73% hidrogén, 25% hélium, 2%-ban pedig nehezebb elemek. A Nap rádiuszának mintegy egynegyedéig terjedő központi mag fúziós atomerőműként működik, ahol az energia nagyenergiájú fotonok, így gamma- és röntgensugárzás, és mozgási energia formájában szabadul fel a könnyebb elemek nehezebbekké való egyesülése közben. A Nap magjában lejátszódó fúziós folyamatban proton-proton reakció zajlik le, melynek során hidrogénatomok magjai (vagyis protonok) egyesülnek, és héliumatommagok jönnek létre. Minden reakcióban 4 proton egyesül egy-egy héliummaggá, miközben kettő átalakul neutronná; másodpercenként 4 millió tonna hidrogén alakul át héliummá (He). A hidrogén héliummá alakulása exoterm folyamat, a belőle származó hő eredményezi, hogy a Nap felszínének hőmérséklete megközelítőleg 6000 °C. Minden reakcióban egy kicsiny tömeg energiává alakul át az E=mc2 képletnek megfelelően. Napban lejátszódó magfúziós folyamatok során keletkező energia elsősorban közeli ibolyántúli, látható és infravörös sugárzás formájában hagyja el a csillagot. A Nap sugárzó energiája nem csupán a látható részt, hanem a teljes elektromágneses spektrumot lefedi. A látható fény az elektromágneses hullámok spektrumának csak elenyészően kis része, hiszen az a kilométer nagyságrendű hullámhosszúságú hosszúhullámoktól egészen az igen nagy energiájú, 10

-13

m

hullámhosszúságú gammasugárzásig terjed. A napsugárzás energiamaximuma 483 nmes hullámhossznál található.

36

6. ábra. Az elektromágneses színképről leolvasható, hogy a különböző hullámhossz tartományokhoz különböző frekvenciaértékek tartoznak, ez a hullámhossz frekvenciafüggésének szabálya. A hullámhossz és a frekvencia növekedésével a sugárzás energiája azonban csökken.(Forrás: www.astro.cf.ac.uk/.../Images/EM_Spectrum.jpg)

A napsugárzás az alábbi hullámhossz- tartományokra osztható:- 0, 29-0, 4 µm: ibolyántúli sugárzás, részaránya 9%, 0, 4-0, 75 µm: látható fény tartománya, részaránya 49%, 0, 75 µm-től: nem látható infravörös (hő-) sugárzás, részaránya 43%. Ezek az intenzitás arányok a légkörön áthaladva megváltoznak. A nap sugárzási teljesítménye másodpercenként 3, 86*1026 Watt. A kisugárzott energiamennyiségnek legfeljebb csak tízmilliárdod része éri el a Földet közel állandó mértékben. A földi légkör 1 négyzetméterére merőlegesen beeső teljesítmény 1370 watt. Ez a mennyiség a napállandó, ami azt mutatja meg, hogy a légkör külső határfelületének 1 m2-ére egységnyi idő alatt merőlegesen érkező napsugárzás energiája közepes NapFöld távolság esetén mennyi. A napállandó azonban a neve ellenére nem állandó nagyságú, azaz a Föld felszínére érkező napsugárzás intenzitása helyenként és évenkénti ciklusokban változik. Aminek okai, hogy a Föld olyan elliptikus pályán kering, amelynek az egyik fókuszpontjában a Nap van és emiatt a kettő közötti távolság állandóan változik. Ha a Föld távolabb van a Naptól, akkor a napállandó nagysága is kisebb. A napállandó változásának másik oka, hogy a Föld forgástengelye az ellipszis pályához képest ferde. A Föld forgástengelyének ferdesége miatt a Föld pályájának

37

különböző helyzeteiben a beesés szöge is változik. A Föld forgástengelye 23,5°-os szöget zár be a Nap körüli keringés tengelyével. Ez a ferdeség okozza azt, hogy a nappalok hossza, vagyis a napsütés elméleti időtartama változó, és a Nap látszólagos pályája az égbolton az év minden napján más és más. Télen a Nap alacsonyabb, nyáron magasabb pályát ír le. De nem csak a napsütés időtartama, hanem a napsugarak beesési szöge és ezzel a Föld felületegységére eső energia-bevitel is változó. Kis beesési szög mellett (alacsony napmagasság) a napsugár útja hosszabb a légkörön keresztül, és ez által nagyobb a sugarak energiavesztesége. Deklinációnak, más szóval a beesés szögének nagysága földrajzi helyenként naptári időpontokra jellemző. Minél kisebb a deklináció szöge annál hidegebb van. A deklináció és a szélességi hely foka meghatározó a napenergia hasznosítása szempontjából. Nyáron a Föld az északi pólussal fordul a Nap felé, így az északi-féltekére érkező napsugarak beesési szöge nagyobb (úgy tűnik, hogy a Nap magasabban van az égen), és ilyenkor a Föld 150 millió km-rel van távolabb a Naptól, mint télen. Minél alacsonyabban látható a Nap az égen, annál hosszabb utat kell megtennie a napsugaraknak, így könnyebben visszaverődhetnek. Amikor a Nap 60 °C-s szög alatt látszik, energiája negyedére esik vissza.

7. ábra. A Nap pillanatnyi helyzetét az égbolton a napmagassággal (m) és az azimuttal (a) jellemezhetjük.(Forrás: Naplopó Kft.)

Napmagasságnak, a Nap vízszintes, horizontsíkra vonatkozó beesési szögét nevezzük. Magyarországon a Nap delelési magassága legnagyobb július 21-én, ekkor a napmagasság 66°, legkisebb, pedig december 21-én, ekkor a napmagasság 19°.

38

Azimutnak, a Nap horizontsíkra vetített helyzetének egy meghatározott iránytól való eltérését nevezzük. A csillagászok nullának az északi irányt tekintik. Napenergiahasznosítás területén célszerűbb nulla azimutnak a déli irányt felvenni, ekkor a keleti naphelyzetet negatív, a nyugati naphelyzetet pozitív előjellel vesszük figyelembe. A Nap helyzetét jellemző napmagasság és azimut értékeket diagramokban is szokás ábrázolni. 2.2.2 A földre jutó napenergia sorsa, és a napsugárzás energetikai kérdései: 8. ábra. A napból érkező sugárzás mennyiségének

változása

a

Föld

felszínén és a légkörben

Reflexió és szóródás révén az atmoszférába bejutó napenergiának globális átlagban 30,5%-a a világűrbe jut vissza, ami veszteségként tekinthető a Föld-légkör rendszer számára. A felszín felé haladó napsugárzást módosító további fizikai folyamat a légkör egyes alkotóinak elnyelése vagy abszorpciója. A légkör határáig a párhuzamos sugárnyalábokból álló közvetlen vagy direkt sugárzás érkezik. A légkörben lefelé haladva a sugáráram egy, a megtett távolságtól exponenciálisan függő, része szórt vagy diffúz sugárzássá változik. A szórt sugárzás teljesítménye a közvetlen sugárzás 12-15%a. Diffúz sugárzás nélkül az ég feketének tűnne. A Napból érkező direkt sugarak – melyek egyenes úton érik el a felszínt – a gyakorlatban bizonyos mennyiségű diffúz sugárzást is tartalmaznak. Északnyugat-Európában átlagosan a napsugárzás kb. 50%-a diffúz, és 50%-a direkt.

39

9. ábra. A légkörön áthaladó sugárzás az

élő

szervezetek

genetikai

okozó

UVC

károsodását tartományban

teljes

egészében

kiszűrődik, amely a troposzféra és sztratoszféra

határán

ózonrétegnek

lévő köszönhető

ózonrétegnek köszönhető

A földre lejutó energiából a teljes sugárzó energia 45%-át az óceánok, a szárazföld és jégfelületek abszorbeálnak, a fennmaradó részt pedig, az atmoszféra komponensei nyelik el. A légkörbe hatoló napsugárzás a légkör anyagával (vízpára, por, kolloid-szennyezők, felhők) kölcsönhatásba lépve jelentősen módosul, szétszóródik. Derült időjárás, felhőtlen égbolt esetén a napsugárzást csak a légkör gyengíti. A döntően nitrogénből (~78 térfogat%) és oxigénből (~21 térfogat%) álló légkör a napsugárzás teljes hullámhossztartományában közel egyenletes gyengülést okoz. A légkörben, kisebb részarányban

található

elemek,

szennyeződések

sávosan,

egy-egy

hullámhossztartományban fejtik ki elnyelő hatásukat. A vízgőz elsősorban a 0, 6-1, 8 µm, míg a széndioxid az 1,8 µm-nél nagyobb hullámhossz- tartományokban okoz jelentős elnyelést, biztosítva a Föld légkörének állandó hőmérsékletét. .A légkör felső részén található ózon (O3) a 0,3 µm-nél rövidebb hullámhosszú (élettani szempontból ártalmas) sugárzást nyeli el teljesen. A nap energiájának egy része szétsugárzódik a Napot körülvevő térbe. A Napból másodpercenként

kisugárzott

energia

teljes

mennyiségét

a

Nap

sugárzási

teljesítményének, intenzitásának nevezzük. A sugárzás intenzitása az energiaáramlás sűrűségét fejezi ki, az egységnyi felületen, egységnyi idő alatt átáramló sugárzó fény-, illetve hőenergia mértékszámát adja, és W/m2 egységben fejezzük ki. 1 W/m2 = 1 J/m2/s A sugárzás intenzitását befolyásoló tényezők, a felhőzet földrajzi szélességi kör, domborzat és a légszennyezettség. A beeső sugárzás reflektált hányada, az ún. albedo –

40

a napfénynek azt a része, mely közvetlenül visszaverődik az űrbe, bármilyen kölcsönhatás nélkül. Ennek 85%-át az atmoszferikus albedo (reflexió, ill. szóródás a felhőkön, továbbá az atmoszféra gáz-halmazállapotú komponensein és az aeroszolokon), 15%-át pedig a földfelületről visszavert energia teszi ki. Az üvegházgázok visszasugárzó hatása a reflektált sugárzást nem engedi távozni a világűrbe. Ezt nevezzük üvegházhatásnak, ami fenntartja a földön közel kiegyenlített klímát, állandó hőmérsékletet, annak ellenére, hogy a föld nap körüli forgása miatt bolygónk egyik oldala mindig az árnyékban (éjszaka) van. Ennek az üvegházhatásnak a fokozódása a bizonyítottan emberi tevékenység miatti nagymértékű CO2 kibocsátás miatt jelenti korunk egyik legnagyobb környezeti problémáját. A szárazföldre jutó napenergia visszaverődését meghatározó tényezők hótakaró vagy homokfelszín - mindkettőnél magas a visszaverődés aránya - vagy a termőtalaj és a növénytakaró jellege - itt alacsonyabb az arány. A szárazföldre jutó napsugárzás kb. 20%-a párolgásra fordítódik, ami gyakorlatilag a víz körforgásában való tartását jelenti. Ma tudjuk, hogy szinte minden energiánk a Naptól származik. A napenergia tartja fenn a víz körforgását, a szelek körforgását, tehát végső soron, amikor ezeket hasznosítjuk, akkor már átalakított napenergiát fogyasztunk. A Földre érkező napenergia egyrészt természeti jelenségekben; szélenergiában, a tengerek energiájában, a légkör és földfelszín felmelegedésében, valamint a víz természetes körforgásában jelentkezik. Például a légkörben végbemenő légmozgások a szelek is végső soron a napenergiája révén jönnek létre. A legnagyobb részben rövid hullámhosszú napsugárzás a föld felszínén való elnyelődés révén nagy hullámhosszúságú hősugárzássá alakul át. A hősugárzás a felszín közeli légkört melegíti. A keletkező hősugárzás nagysága függ a szélességi köröktől, a beesés szögétől, a felszíni és domborzati viszonyoktól. A felszíni és

az

alsólégköri

hőmérséklet

különbségek

okozzák

a

légköri

sűrűség és

nyomáskülönbségeket. A nyomáskülönbségek indukálják a levegő mozgását a magasabb nyomású helyek felől a kisebb nyomású helyek felé. A kialakuló szél sebessége, energiája attól függ, hogy mekkora a hőmérséklet különbsége két légtömeg között, és, hogy mekkora ezeknek a légtömegnek a nagysága. Másrészt a növények fotoszintézise révén bekerül az élő rendszer energiaáramlásába. A zöld növényekben a kémiai elemekből és egyszerű vegyületekből (pl. víz, szén-dioxid) bonyolult szerkezetű 41

vegyület (cukor) keletkezik. Ez az alkotórészekkel ellentétben elégethető, tehát a nap sugárzási energiája kémiai energiává alakulva beépül, tárolódik az új vegyületben. Ez a folyamat az alapja minden szerves életnek a földön. 2.2.3 A felhasználható napenergia számításának fizikai alapjai A napenergia hasznosításának legegyszerűbb formája a hőtermelés is a fizikai törvényszerűségekre épül. A termodinamika első főtetele szerint a hőenergia nem vész el, átalakítható az energia más formájára, tárolható, szállítható, elnyelhető és visszanyerhető. A termodinamika második főtétele szerint, mely kimondja a két test közül, mindig a melegebb veszít energiát, és a hidegebb nyel el, a passzív szolár tervezésben a hő amelyet összegyűjtöttünk vagy tároltunk

folyamatosan mozog, hogy egyensúlyt

teremtsen az épület tömegeiben. A hőátadás formái: Hővezetés esetén a hő részecskéről részecskére terjed, anélkül hogy a molekulák helyükről elmozdulnának. Az anyag hővezetési tényezője (λ) egységnyi vastagságú (l) anyag egységnyi felületen (A) egységnyi hőmérsékletkülönbség (∆T) hatására időegység

J  (t) alatt létrejövő hővándorlás mértéke  ⋅ m ⋅ K  . s  Q = λ ⋅ ( A ⋅ ∆T / A ) ⋅ t

A jó vezetőképességű anyagok lehetőséget jelentenek a felületi hőátadásra. A rosszabb hővezetők, amelyek alacsonyabb hővezetési tényezővel rendelkeznek, általában alkalmasak hőszigetelésre, viszont kevés a hőtárolási képességük. A hőenergia hővezetéssel történő távozásának mértéke az épületeknél a különböző anyagokra jellemző. Ezekből az anyagokból épített egységes szerkezetek hővezetési tényezőinek összege a hőátbocsátási tényező, amit „k”-val jelölünk: Q = k ⋅ ∆T A⋅t

Ez megmutatja az időegység (t) alatti energiaveszteséget egy adott szerkezet egy m2-én

(A), egységnyi külső és belső hőmérsékletkülönbség (∆T) esetén (W / m2 K). Mivel az

42

épületeink réteges határoló szerkezetekkel épülnek a falak (tető stb.) hőátbocsátási tényezője:

k=

1 A ∑ i λi

Hőáramlás az, amikor a hő a folyadékban vagy a gázban úgy terjed, hogy a melegebb helyről a hidegebb felé mozgó molekulák viszik magukkal az energiát, ez alapján működnek a vízzel töltött szigetelt szolártárolók, amelyeket a napkollektorokhoz kötve a használati melegvizet illetve a fűtéshez szükséges közeget előállíthatjuk. A hősugárzás a hő terjedésének az a módja, amikor a közbelső közeg nem melegszik fel. A sugárzó energia elektromágneses hullám formájában, egyenes vonalban áramlik a térben minden irányban, amíg azt fel nem fogja, vagy vissza nem veri egy szilárd felület, ennek az elvnek az alapján működnek az elnyelő felületű napkollektorok, így csapdázva a napenergiát 2.3 Magyarország napenergia-potenciálja A hasznosítható napsugárzás mennyiségét természetesen befolyásolja a hasznosító berendezés dőlésszöge és tájolása. Magyarországon a legtöbb napsütés - megközelítőleg évi 1450 kWh/m2 - déli tájolású és 40-42°-os dőlésszögű felületre érkezik. Magyarország adottságai a napsugárzás intenzitása és eloszlása tekintetében európai átlagos szintet nézve kedvezőek. A globális sugárzás átlagos intenzitása a nyári félévben 600-1000 W/m2 a téli félévben (októbertől márciusig) 250-600 W/m2. Az évi napsütéses órák száma 1900-2200 óra. 10. ábra Magyarországi átlagos évi napsütéses órák számának izoklinjei (Forrás: Naplopó Kft.)

43

Az ország földrajzi helyzetéből adódóan azonban – szemben a mediterrán országokkal – jelentős különbség van a téli és a nyári felhasználási lehetőségek között (viszonylag magas sugárzási energiahozamhoz télen, fagypont alatti külső hőmérséklet párosul, amely nagyban befolyásolja az elterjedt napkollektoros berendezések hatásfokát), ezért a napenergiája a téli idényben csak korlátozottan használható fel. Az előbbiekben leírtak alapján joggal bízhat bárki ma Magyarországon a napenergia hasznosítás jövőjében. Sajnos az is igaz, hogy még elég kevés állami forrás áll rendelkezésre ennek nagyobb mértékű támogatáságaz. Úgy gondolom, azonban hogy ennek ellenére törekednünk kell az energiahatékonysági elvárásoknak megfelelni (mint ahogy azt az új épületenergetikai direktíva elő is írja) sőt lehetőségeinkhez és igényeinkhez mérten lakóházainkat úgy kialakítani, hogy nem csak hogy megfeleljen ezen előírásoknak, hanem még jobban minimalizáljuk az energiafelhasználást. A Magyarországi háztartások energiaszükségletének jelentős részét a fűtés ~70% és a melegvíz előállítása 11% képzi.

11.ábra A magyarországi háztartások energiafogysztása(Forrás: www.akro-archi.hu/diagramm01.jpg)

Ennek részben napenergiával történő előállítása is jelentős megtakarítást jelenthet. Sokkal nagyobbat, mint a világításban elérhető megtakarítás az égők energiatakarékosra cserélésével, amit ettől függetlenül elvárhatónak tartok.

44

2.4 Napenergia felhasználhatóságának lehetőségei az épületgépészetben. 2.4.1 Napházak a 20.század elején Az ókor feledésbe merült energiatudatos építészete a 19. és 20. században helyenként ismét felbukkant, de ezek az alkalmak szórványosak, gyakran csak demonstratív vagy kísérleti jellegűek voltak. A sötét, egészségtelen városi nyomornegyedeiről híres Angliában, az 1860-as években Liverpool közelében felépült Port Sunlight, egy napenergia-tudatos tervezésű mintalakótelep. Hasonló mintalakónegyedeket terveztek az 1910-es években, Franciaországban és Németországban is. Híressé vált a Berlin közelében 1929-ben épült "Siemensstadt" lakótelep, a kisebb lakóközösségeknek tervezett Zeilenbau lakónegyed és a Svájcban épült Neubühl, Zürich közelében. Európában Martin Wagner német építész 1931-ben a "Das wachsende Haus" (A növekvő ház) pályázaton mutatta be tervét. Ezen egy üvegréteg védi a külső falakat az időjárás hatásaival szemben, egyben köztes teret is képezve, amely csökkenti a hőveszteséget, és a besugárzott napenergiát hasznosíthatóvá teszi. Az első európai szolárházak 1956-ban épültek, különös módon abban az országban, ahol viszonylag keveset süt a nap, Angliában. Liverpool közelében, Wallaseyben 1961-ben építette fel A.E.

Morgan

építész

a

napenergiával

fűtött

"St.

George"

iskolát.

A napházak funkcionálisan jó konstrukciók voltak, esztétikai megjelenésük azonban nem mindig váltott ki osztatlan sikert. Telkes

Mária,

magyar

származású

fizikus

korábban

fémipari

kutatásokban

tevékenykedett. 1945-től napenergia-hasznosítás területén dolgozott az M.I.T.-ben, egyidejűleg a napház-munkacsoporttal, de tőlük függetlenül. Nehézkesnek találta a hőtárolás

eddigi

megoldásait

nagy

térfogatú

víztartályok

vagy

kőzúzalék

felhasználásával. Tudta, hogy a kristályos anyagok olvadásakor nagy hőmennyiség tárolódik el, amely megszilárduláskor felszabadul (fázisátalakulási hő). Telkes Mária hosszú ideig kutatott egy alacsony olvadáspontú, olcsó kristályos anyag után, amelynek nagy az olvadáshője. Végül úgy találta, hogy a célnak a glaubersó (nátrium-szulfát dekahidrát) felel meg a legjobban; ennek olvadáspontja 32 °C. A kísérleti ház felépítéséhez szponzort is talált, így 1948-ban, Doverben (Boston közelében) a ház

45

felépült. Fűtését - Telkes Mária elképzelései szerint - teljes egészében a napenergia szolgáltatta volna. Ezért a ház déli homlokfalának felső szintjét függőleges állású napkollektorokkal építette be, innen a meleg levegőt ventilátorok továbbították a mögöttük lévő sótároló kazettákra. A glaubersó az abszorbeált hőtől megolvadt, majd amikor este a ház lehűlt, megszilárdult, látens hője felszabadult, melegítve a ház belső helyiségeit. A doveri házba 1948 telén a Némethy-család (Telkes Mária rokonai) költözött be. A tél kezdetben igen hideg volt, a napenergiával történő fűtés nem volt kielégítő; kisegítő fűtést, pedig nem terveztek az épületbe. A Némethy-család kellemetlen, hideg napokat élt át. Ezután két (enyhébb) télen át a működés kielégítőnek mutatkozott, majd a rendszerben működési zavarok léptek fel. A probléma az utólagos elemzés szerint valószínűleg az lehetett, hogy a glaubersó megolvadásakor különvált az olvadt só és a vizes fázis. Visszafagyáskor ezek már nem keveredtek össze, így a látens hőfelszabadulása nem volt egyöntetű. Végül a működési problémák kiküszöbölése céljából a tulajdonos elektromos fűtőtestéket helyezett el a házban, majd 1953-ban a glaubersótartályok szivárgása miatt az egész szoláris fűtőrendszert lebontották és teljes egészében hagyományos fűtésre tértek át. Az 50-es évek végén a napházprogram lassú hanyatlásnak indult mind az USA-ban mind Európaszerte. Az energiahordozók ára jelentősen lecsökkent, a napenergia használatával elért megtakarítás mértéke így már jóval csekélyebb volt, mint a háború előtt és alatt. Másrészt a napházak építési költsége legalább 10%kal magasabb volt, mint a hagyományos épületeké. Ez a szempont az építtetőket a hagyományos épületek irányába terelte. 2.4.2 A napenergia épületekben történő hasznosításának modern módszerei A házba beépített szoláris-rendszerek funkciói első lépésben a napsugárzási energiájának elnyelése, majd az energia tárolása, végül az energia leadása. 2.4.2/a Aktív szoláris fűtés, a napkollektorok Aktív szoláris fűtésnek nevezzük a napkollektoros rendszereket. A rendszer fő elemei: a kollektorok; a tároló; a hőleadó felület (az alacsony vízhőmérséklet miatt legjobb a

46

felületfűtés, pl. padlófűtés, nagyméretű lapradiátor). Tartozik hozzá a szokványos rendszerekhez is kellő elosztóhálózat, és egy kisegítő hagyományos fűtés, ami lehet kazán vagy elektromos ellátású. Magyarország éghajlati adottságai mellett aktív napenergia-hasznosítás céljára többnyire folyadék munkaközegű (a napkollektor és a hőcserélő, mint zárt rendszer csöveiben fagyálló folyadék, vagy közvetlenül a felmelegítendő víz kering) napkollektoros rendszereket alkalmaznak.

12. ábra Napkollektoros rendszer sémája (Forrás: Naplopó Kft.)

Ezek a berendezések általában az alábbi fő részekből állnak:(12. ábra) - Napkollektorok: melyek elnyelik, hővé alakítják, és a folyadék munkaközegnek átadják a napsugárzás energiáját. - Tárolók: melyek a napkollektorokkal termelt hőt melegvíz formájában tárolják. -Hőcserélők: melyek a kollektor felől érkező hőszállító közeg átadja a hőenergiát a tárolóban lévő víznek. - Működtető, szabályozó, biztonsági és ellenőrző szerelvények. Ide tartozik a keringető szivattyú, az automatika, a tágulási tartály (napkollektoros rendszerekben a tágulási tartály feladata hogy az üzemszerűen előforduló hőmérséklethatárok között lehetővé tegye a fagyálló hőhordozó közeg térfogatváltozását), a biztonsági szelep, a nyomás- és hőmérők, a szabályozó és váltószelepek valamint az egyéb szerelvények. - Csővezeték rendszer, mely a kollektorokat köti össze a tárolóval. A napkollektoros rendszerek típusai:

47

-Egykörös rendszer esetén a kollektorokban közvetlenül a felmelegítendő használati víz kering. Az ilyen rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés, lerakódás és forrás veszélye. -Kétkörös rendszer esetén a kollektor kör külön zárt kör, melyet megfelelő minőségű fagyálló hőátadó folyadékkal kell feltölteni. Ekkor a kollektorokban felmelegedett fagyálló folyadék hőcserélőn keresztül fűti fel a tárolóban lévő vizet. Kétkörös rendszerek egész évben, tehát télen is biztonsággal használhatók. A kétkörös rendszerek előnye a nagyobb éves energiahozam, a megbízható, a kollektorok vízkövesedését kiküszöbölő üzem, míg hátrányuk a hőcserélő miatti nagyobb beruházási költség, és a bonyolultabb fel-, és utántöltés. A munkaközeg szállítása szerint a napkollektoros rendszerek lehetnek gravitációs, vagy szivattyús keringetések. -Gravitációs keringtetés esetén a tárolótartály a kollektorok fölött helyezkedik el, és a folyadék

munkaközeg

keringése

a

kollektorban

felmelegedett

folyadék

fajsúlycsökkenése miatt következik be. Az ilyen rendszerek előnye az egyszerűség, a keringető szivattyú és automatika elmaradása, hátránya a tároló helyének kötöttsége. Gravitációs rendszereknél a keringést biztosító nyomáskülönbség viszonylag kicsi, ezért csak kis áramlási ellenállású kollektorokat és tárolókat lehet alkalmazni. -Szivattyús keringetésű rendszerek esetén a hőátadó folyadékot szivattyú áramoltatja. A szivattyús rendszerek előnye, hogy a tároló bárhol elhelyezhető, kiterjedt rendszer építhető, melyben nem kell kis áramlási ellenállású elemeket használni, és a szivattyú kiés bekapcsolásával, esetleg a fordulatszám változtatásával jól szabályozható üzem valósítható meg. Hátrányuk a nagyobb beruházási és üzemköltség. A napkollektor általában egy elöl üvegezett, hátul hőszigetelt lapos dobozban elhelyezett csőjáratos fekete lemez.(13. ábra)

48

13.ábra

A

napkollektor

(Forrás:

www.domi87.hu/files/kollektor2.gif)

A napkollektorok legfontosabb eleme az elnyelőlemez, az ún. abszorber. Ennek feladata a napsugárzás elnyelése és hővé alakítása, valamint a keletkezett hő átadása a kollektorban keringő munkaközegnek. A napsugárzást minden fekete színű és matt felületű anyag jó hatásfokkal elnyeli, azonban ha környezeti hőmérséklet fölé melegednek, maguk is sugárzóvá válnak, ami veszteséget jelent. A hősugárzás hullámhossza a sugárzó test hőmérsékletétől függ. A napsugárzás a magas hőmérsékletű Napból származik, ezért ez rövid hullámhosszú sugárzás, míg a Naphoz képest alacsony hőmérsékletű abszorberlemez hosszúhullámú sugárzást bocsát ki. A jó hatásfokú napkollektorok abszorberlemezét ezért olyan ún. szelektív bevonattal látják el, melyek a rövid hullámhosszú napsugárzást elnyelik, míg a saját hosszú hullámhosszú sugárzásukat nem engedik át, azt visszaverik. 14.ábra A nem szelektív és a szelektív bevonatok optikai vesztesége (Forrás: Naplopó Kft.)

Így a szelektív napkollektoroknak minimális a sugárzási veszteségük (14. ábra). Szelektív bevonatként általában feketekróm-, nikkel- vagy titániumoxid rétegeket alkalmaznak. A szelektív bevonat általában 1-2µm vastagságú, fekete porózus réteg, tölcsérszerű járatokkal.

49

A kollektorok dobozszerkezetének feladata az abszorber, a lefedés és a hőszigetelés zárt egységben tartása, a kollektor lezárása, a nedvesség bejutásának megakadályozása. A kollektorházak általában alumínium lemezből készülnek. A kollektorok üvegfedésének feladata, hogy átengedje a napsugárzást, ugyanakkor hőszigetelő-képességével csökkentse az abszorberlemez hőveszteségét. Általában nagy tisztaságú, alacsony vastartalmú, 4 mm vastag edzett üveget alkalmaznak. Az üveg edzettsége biztosítja, hogy szállítás és felszerelés közben nem törik el, és ellenáll az erősebb jégverésnek is. A napkollektorok hőszigetelése általában ásványgyapot lemez. Az ásványgyapot ellenáll a kollektorokban üresjáratkor fellépő magas hőmérsékletnek, és nem öregszik, élettartama hosszú. A napkollektorok belső csövezése általában vörösrézcsőből készül. A csövezést hozzá kell erősíteni az elnyelőlemezhez úgy, hogy a hőátadási tényező az elnyelőlemez és a csővezeték között minél jobb legyen. A napkollektorok főbb típusai: Kereskedelmi forgalomban az alábbi napkollektor típusok kaphatók:- Szelektív síkkollektor- Vákuumcsöves szelektív kollektor- Vákuumos szelektív síkkollektor- Nem szelektív síkkollektor- Lefedés nélküli, nem szelektív síkkollektor Szelektív síkkollektornak az előzőekben ismertetett, szelektív bevonatú abszorberrel, általában egyszeres üvegfedéssel készült kollektorokat nevezzük. Ma az egész világon az eladott napkollektorok döntő többsége (több mint 90%-a) szelektív síkkollektor. A szelektív síkkollektorok hőveszteségének jelentős részét a kollektorházban lévő levegő konvektív hőátadása okozza. Ez a veszteség megszüntethető, ha a kollektorok elnyelőlemezét olyan térbe helyezik, melyből a levegőt kiszivattyúzzák, vákuumot hoznak létre. Ekkor az általában alkalmazott kőzetgyapot hőszigetelés elmarad, a hőszigetelés maga a vákuum. Vákuummal lényegesen jobb hőszigetelés érhető el, mint a hagyományos szigetelőanyagokkal. Vákuumcsöves kollektorok. A vákuumos kollektorok legelterjedtebb típusa az ún. vákuumcsöves kollektor. Ezeknél a kollektoroknál az elnyelőlemezt üvegcsőbe helyezik, melyből a gyártás során kiszívják a levegőt. Újabban terjednek az olyan vákumcsöves kollektorok, melyeknél az abszorbert a háztartási termoszokhoz hasonló, de átlátszó,

50

kettős falú zsákcsőbe helyezik. Maga a vákuumcsöves napkollektor mindkét esetben több, egymás mellé helyezett vákuumcsőből áll. A vákuumcsöves kollektorok előnye a jó hőszigetelés, de hátrányuk az, hogy a görbe üvegfelületnek a síkkollektorokhoz képest nagyobb a reflexiója, az érkező napsugárzás nagyobb részét veri vissza. A vákuumos síkkollektor egyesíti a vákuumcsöves kollektorok alacsony hőveszteségét és a síkkollektorok magas optikai hatásfokát. Szerkezeti kialakítása hasonló a szelektív síkkollektorokhoz, de a kollektorház légmentesen zárt, és az üveg fedőlap behorpadás ellen távtartó tüskékkel van alátámasztva. A vákuumos síkkollektorokban a vákuumot a kollektorok felszerelése után, a helyszínen hozzák létre. A kollektorok házán csatlakozó csonkok találhatók, melyeken keresztül vákuumszivattyúval kiszívható a levegő. A nem szelektív síkkollektor általában egyszeres üveg vagy polikarbonát-lemez fedésű, nem szelektív elnyelőlemezzel rendelkező kollektor. Ilyen kollektort elsősorban az ún. “csináld magad” napkollektor építő műhelyekben készítenek. Ezeknek a kollektoroknak a szelektív kollektorokhoz képest alacsonyabb az optikai hatásfokuk, és nagyobb a hőveszteségük. Lefedés nélküli, nem szelektív síkkollektorok. Ezek a kollektorok általában UV sugárzásnak ellenálló, fekete színű, műanyag vagy gumi anyagú csőjáratos lemezből készülnek. A gumi anyagúakat szokás szolárszőnyegnek is nevezni. Ezeknél a kollektoroknál nem alkalmaznak dobozolást és lefedést. A lefedés hiánya miatt nincs reflexiós veszteség sem, ezért ezeknek a kollektoroknak a legmagasabb az optikai hatásfoka. Ugyanakkor a hőszigetelt doboz elmaradása miatt a kollektor és a környezet közötti hőmérsékletkülönbség növekedésével meredeken csökken a hatásfokuk, mivel nő a hőveszteségük. 2.4.2/b Passzív szoláris rendszerek, a passzívház Az egyes funkciók térbelisége szerint lehet direkt, amikor mindhárom funkció ugyanabban a térben van és indirekt mikor a funkciók térben, szétválnak. Az indirekt rendszerek főbb típusai: a napterek, az energiagyűjtő falak és a Szoláris légtechnikai

rendszerek.A direkt rendszerekben az energia elnyelése, tárolása és leadása ugyanazon a helyen, magában a helyiségben történik, az üvegházhatás alapján. Minden helyiség többé-kevésbé direkt rendszerként működik. A jó működés feltételei, hogy az ablakok benapozása a téli félévben elegendő legyen. A veszteségek csökkentése kedvező

51

felület/térfogat aránnyal5,

az elemek jó hőszigetelésével, társított szerkezetekkel6

pufferzónás alaprajz tervezésével érhető el. A nyári túlmelegedés mérséklése végett az ablakok árnyékolása a nyári félévben árnyékvetőkkel vagy ugyancsak a társított szerkezetekkel szükséges. Passzív napenergia hasznosításnak nevezzük, mikor mindhárom funkciót az épület elemei teljesítik, a folyamatok "spontán" módon mennek végbe, külső energia-bevezetés nincs.Az aktív és a passzív rendszerek közti lényeges különbség az, hogy a passzív rendszerek többsége alacsony sugárzási nyereség esetén is csökkenti az épület hőveszteségét, a mesterséges fűtéstől igényelt teljesítményt. Az aktív rendszerekből csak akkor nyerünk fűtőteljesítményt, ha a hőhordozó közeg hőmérséklete, azaz a sugárzás energiahozama egy bizonyos szintet elér. A passzív ház: A napenergia passzív hasznosítását megvalósító épületben az energia begyűjtését, tárolását és a tervezett formában történő leadását az épület illetve annak szerkezetei látják el. A napenergia hasznosító épületek tervezésénél legfőbb szempont, hogy a földrajzi hely és klimatikus viszonyok figyelembevételével az épület szoláris energianyereségét növeljük, ezzel egyidejűleg a szerkezetek energia hőveszteségeit csökkentsük Az un. passzív házak (7. kép) az alacsony energiafelhasználású épületek szélsőséges csoportját képezik, amelynek fajlagos fűtési-energiaigénye 15 kWh/m2. 7. kép A legmegfelelőbb felület/térfogat aránnyal

a

félgömb

alakú

napház

rendelkezik (Forrás:www:nyf.hu)

5

Általában 0,2-1,7 érték az irányadó. Un. társított szerkezetek a hőszigetelést fokozó vagy nyári árnyékolást ellátó szerkezetek megoldások, mint :redőny reluxa, függöny, spaletta stb. 6

52

Fő műszaki jellemzői a következők: az épület külső határoló szerkezeteinek hőátbocsátási tényezője kisebb, vagy egyenlő, mint 0, 15, összes hőveszteségének 50%át déli ablakok hőnyeresége fedezi (déli oldali hatalmas üvegfalakkal). Az ablakszerkezetek átlagos hőátbocsátási tényezője kisebb vagy egyenlő, mint 0, 8. A friss levegő passzív előmelegítéssel jut be a lakóhelyiségekbe, az épület szellőzőrendszerébe beépített hőcserélők segítségével. A hővisszanyerés a távozó szennyvízből is lehetséges. A használati melegvíz megújuló erőforrásokkal történő előállítása energiatakarékos háztartási eszközök alkalmazása kívánatos. A passzív ház jellemzői az úgynevezett speciális szerkezetek, mint a napterek, transzparens hőszigetelésű falak, szellőztetett szoláris falak (Trombe-falak). Ezeknek a speciális szerkezeteknek a beépítése néha igen költséges lehet. Gyakorta használatos technika hogy az épület északi oldalára magasan feltolt földtakarást alakítanak ki. Ez nem olyan költséges viszont néha nehézkes megoldás, elsősorban a területi szabályozások gátolják. 2.4.3 A passzív napenergia hasznosítás általános, legfontosabb elemei Első és alapvető a gondos telekkiválasztás, aztán a ház méretének, formájának optimalizálása, a körültekintő tájolás, ezzel együtt a belső helységek jó elhelyezése és a szerkezeti elemek – mint a falak, tető, födém, nyílászárók – megfelelő műszaki paramétereinek biztosítása, a jó hőtároló-képességű szerkezetek, végül, pedig a megfelelő használat. Magyarország földrajzi helyzete és meteorológiai viszonyai lehetővé teszik a napenergia, fűtési energiafelhasználás csökkentését célzó hasznosítását. A napsugárzás mind a tömör külső határoló-szerkezetet, mind az ablak és üvegszerkezetek energiaforgalmát módosítja. Passzív hasznosításának elsődleges forrása a homlokzati ablakokon keresztül bejutó energia. Ennek hatása a falszerkezetek energiaveszteségét is mérsékli, akár 25%-al. Tapasztalatok és mérések szerint a széles körben alkalmazott egyszerű megoldásokkal (ablaknyílást kitöltő nehéz textíliából készült függöny, redőny, spaletta) az ablakszerkezetek energiavesztesége az éjjeli órákban jelentősen (25-50%) csökkenthető. A napsugárzás egy átlagosan borult téli napon is befolyást gyakorol az üvegszerkezetek energiaforgalmára. Még az északi égtáj felé is akár 15%-kal csökkenhet

53

az

ablakok

hővesztesége

egy

napsütéses

napon.

A

déli

tájolású

ablakok

energiaforgalmának egyenlege azonban legtöbbször pozitív, a napsugárzás hatására bekövetkező energianyereség esetenként többszörösen nagyobb, mint az ugyanazon idő alatt létrejött veszteség. Az említett veszteséget csökkentő üzemeltetési alternatívák (függöny, redőny, stb.) az egyenleget minden égtáj esetében pozitív irányba tolják. A módosított optikai és hőtechnikai tulajdonsággal rendelkező üvegek energiaforgalma és annak egyenlege sajátosan alakul és esetleg az alacsony hőátbocsátási tényezővel még déli tájolású homlokzaton is negatív egyenleggel párosulhat az ezekre az üvegekre vonatkozó kisebb naptényező miatt. Összegezve az északi tájolású ablakok általában jelentős energia veszteség okozói. Ez kettő-ötszöröse is lehet a jól hőszigetelt falszerkezet energiaveszteségének. A keleti és nyugati tájolású ablakszerkezetek nyereség-veszteség eredője közel azonos a jól hőszigetelt falénak. A déli tájolású ablakszerkezetek egyértelműen energianyereségeket jelentenek.(Szabó:1986) Gépészeti és

épületenergetikai

szakirodalom

ajánlásokat

tesz,

hogy

házunk

ablakait

energiatakarékossági szempontból milyen arányban és milyen irányban helyezzük el. Javasolt az összes ablakfelület csupán 5%-át északi tájolásra, 60%-át nyugat és keleti irányban és 35%-t déli irányban elhelyezni.(Szalay:2006) Sajnos manapság még az építész-tervezők nem fogadták el teljesen, hogy a dizájn alárendelt szerepet kapjon a környezetvédelem és energia-hatékonyággal szemben, így gyakran nem tartják magukat ezekhez az értékekhez. A külső nyílászáróknál nem csak az összes ablakfelület tájolása szerinti eloszlása, hanem a különböző irányokba néző ablak- és falfelületek aránya is döntő fontosságú az épület összes hőveszteségében nagy szerepet játszó érték. A passzív energiahasznosítás szempontjából második legfontosabb a nyílászárók minősége Az ablakszerkezetek energiaforgalma három egymástól független fizikai folyamat: a hőátbocsátás, a napsugárzási energia áteresztése és a filtráció együttes hatására jön létre. Az ablak és üvegszerkezeteken keresztül a napsugárzás és a külsőbelső hőmérséklet különbsége együttes hatására létrejövő energiaforgalmat a kialakult nemzetközi

gyakorlatnak

megfelelően

a

szellőző

levegő

felmelegítésének

energiaigényétől elvonatkoztatva számítjuk a következő képlet alapján: Q = [kablak ⋅ (Tk − Tb )] ⋅ A ⋅ 24h + N ( üveg ) ⋅ I

54

Q: összes energiaforgalom (lehet +ill.- attól függően, hogy nyereség vagy veszteség) az ablakon keresztül egy nap alatt

k: adott ablakhoz tartozó hőátbocsátási tényező Tk: kinti napi átlaghőmérséklet Tb: benti állandó hőmérséklet N : az üveg naptényezője, egy jellemző érték, amely megmutatja a sugárzás hány %-át engedi át az adott üvegtípus

I : napi összes lejövő napsugárzási energia (Wh) A: az ablak felülete (m2) Ennek számértéke pozitív és negatív előjelű is lehet, a pozitív előjel nyereségre, a negatív előjel energiaveszteségre utal. A nyílászárók tájolása mellett azok műszaki tulajdonságai

is

döntő

fontosságúak

a

passzív

napenergia

hasznosításának

szempontjából. A hagyományos nyílászárók a legjobb esetben 2,8 hőátbocsátási értékkel és 77% os napsugárzási energia-áteresztő képességgel rendelkeznek. A modern 3 rétegű üveggel ellátott nyílászárók már jobb hőszigetelési képességekkel k=1. 1 de csak 53%os áteresztőképességgel, vagy a rétegek közti gáztöltéssel (pl.argon) k=0, 7 rendelkeznek. Különféle megoldások vannak a téli hőszigetelés fokozására, mint pl. a lágyfémbevonat7

az üvegek belső oldalán amely, még nem módosítja jelentősen az

áteresztőképességet (állítólag), vagy a nyári hővédelem szempontjából lényeges reflektív8 felületbevonatok, ami azonban akár 10%-ra is csökkentheti az üveg napenergia áteresztőképességét. Ahhoz, hogy az ablakainkon az épületbe bejutott hőenergiát meg tudjuk tartani ill. hasznosítani tudjuk akkor is, amikor már nem süt a nap, az épületnek nehéz szerkezetűnek nagyobb hőtároló képességűnek kell lenni. Energiahatékonysági szempontból ajánlott nehéz szerkezetű9 házat tervezni, hiszen nem csak a téli hőszigetelésre, hanem a téli és nyári hőtartásra is kell gondolnunk. A könnyű

7

Porlasztásos technikával a lakótér felőli üveg légréteg felé eső oldalára felvitt fémréteg, amely csökkenti az üvegek hőleadását, és enyhén zöldes színt ad (Belgiumban fejlesztették ki) 8 a napsugárzást visszaverő főleg a külső felületeken alkalmazott réteg, amely kívülről nézve tükrös megjelenésű 9 kőből, téglából betonból készült épületek

55

szerkezetek10 gyakran jó hőszigetelési képességeik mellett a kis tömegük miatt kisebb hőtárolási kapacitással rendelkeznek, így a nyári időszakban gyorsabban felmelegszenek így megnövelve a klimatizálás energiaszükségletét.. A belső tömegek illetve az általuk képviselt

hőtárolási

kapacitás

meghatározzák

az

ablakokon

nyert

energia

felhasználhatóságát. Bizonyos szerkezeti megoldások úgymond kikapcsolják a belső szerkezeti tömeget az épület hőtechnikai hatásmechanizmusából, ennek hatása a fűtési energiafogyasztásra, valamint a nyári belső hőmérséklet-viszonyokra kedvezőtlen lehet. A tapasztalatok azt mutatják, hogy például 2 cm vastag fa padlóburkolat vagy 1 cm vastag padlószőnyeg ilyen hőtárolási kapacitásból az adott felületet kivonó megoldásnak bizonyul.

A

megfelelő

méretű és tájolású ablakszerkezetek a napsugárzási

energianyereséget növelik de annak hasznosításáról a napsütéses időszakon kívüli felhasználhatóságáról a nagy hőtároló-kapacitású lakáson belüli szerkezetek, burkolatok gondoskodnak. Ezek a napsugárzási energia nagy részét tárolják és az éjszakai órákban, kisugározzák.

3. A passziv napenergia-felhasználás optimalizálása egy most épülő energiatakarékos családi ház esetében. 3.1 Az energiatakarékos háztervezés A példaépületként bemutatandó ház az energiatakarékosság jegyében a passzív napenergia hasznosítás lehetőségeinkhez képesti maximalizálásának szellemében kerül megépítésre. Nem passzívházról van, de a lehetőségeinkhez mérten igyekeztünk azt megközelíteni, figyelembe véve az ismertetett alapelveket. Ennek oka a fentebb már említett szerkezetek és különleges megoldások magas költségén kívül az, hogy szerintem kevesebb sikerrel vehetjük rá családtagjainkat, partnerünket olyan szemléletváltásra ill. életmódváltásra, amely nagyon távol áll a megszokott életstílustól, hiszen igazi passzív házak nem csak külsőleg nem szokványos megjelenésűek, hanem működtetésük is határozottan életmód és hozzáállás, ill. igény-váltást jelent. A

10

fa,vagy alumínium vázszerkezet között szigetelőanyaggal kialakított falakkal épült házak

56

környezettudatosság

kialakulása

értékrendbeli

életstílusbeli

változást

jelent

sikeresebbnek gondolom a folyamatot kisebb lépésekkel elősegíteni, mint elvárni, hogy egy csapásra változzon meg a társadalom vagy akár egy ember hozzáállása. Nem csak a család és a tervezési folyamatban résztvevő szakemberek meggyőzése, hanem a hivatalos engedélyeztetés során sokszor legkevésbé sem energiatudatos vagy épp környezettudatos szabályozások kikerülése is komoly feladatot ró ránk. A mai magyar települési felépítés és a folyó rendezési tervek egyáltalán nem támogatják az ilyen jellegű épületek létrehozását. Így az első és legfontosabb lépés, a telek kiválsztása is már nehézségekbe ütközhet, azért mert az ilyen épületnél a tájolás és a fekvés nagyon fontos kritérium, aminek megfelelő építési telket választani igazán körültekintően lehet csak. A következő akadály lehet az regionális építési hatóságok szabályozásai, amelyek vonatkozhatnak az épület alakjára méreteire magasságára ,ill. arra hogy mennyire sűlyeszthető a földbe, vagy mennyi földtakarás tölthető fel mellé. Ezek a szabályok megint csak figyelmen kívül hagyják egy passzívház vagy ahhoz hasonló épület „igényeit”. Az itt bemutatott ház 2007-ben, Szentendrén a Petyina déli lankáin fekvő 190nöl déldélnyugati lejtésű telken épül.(8. kép)

8..kép A ház helye a Petyina déli lejtő, Szentendrén

57

A telekvásárlást a téli időszakra időzítettük, egyrészt a téli benapozottságot figyeltük, másrészt a megközelíthetőséget teszteltük. Az épület kedvező tájolása szerencsére nem volt probléma, mert a telek jó fekvése és formája elősegítette a dél-délnyugati tájolást. A terület csaknem szabályos négyszög alakú így a hatóság által engedélyezett 15%-os beépíthetőség, és a szomszédtól való távolságok megtartásával egy kompakt négyzetes formájú épületet tervezhettünk. Később ez a forma kisé változott és szabályos l alak lett, amelynek szárai között egy déli tájolású terasz foglal helyet, amely a későbbiekben napcsapdaként funkcionálhat télen egy leszerelhető télikert kialakításával, nyáron megfelelő árnyékolással kell ellátni. Fontos, hogy a leendő ház környezetét is szemügyre vegyük, hogy a téli passzív napenergia nyereségünket ne csökkentse árnyékoló tereptárgy, ami lehet akár növényzet is. A téli alacsonyabb nap beesési szögek miatt hosszabb árnyékokat vetnek a fák, így egy közeli lombos fa árnyéka problémákat okozhat, ami esetleg nyári időszakban fel sem tűnik. A tervezési folyamatot kezdetben szakemberre bíztuk, felvázolva céljainkat, hogy passzívházhoz közelítő minőségben de költség hatékony módon kívánunk építkezni. Neves építészünk ebben a szellemben alkotta meg az első rajzokat, amelyektől alapjaiban nem tértünk el. Később csak részleteiben alakítottuk a lehetőségekhez mérten a legjobban (ablakok elosztása tájolás szerint, belsőtér kialakítása tájolás szerint) kiaknázva a passzív napenergia felhasználás lehetőségeit a területi adottságok fényében. Saját lehetőségeink és igényeink figyelembevételével készült el az engedélyezett terv, amelyen látható, hogy az épület homlokzati felépítése szokványos, de feltűnik az ablakok teljesen aszimmetrikus elrendezése. Déli homlokzat

58

Nyugati homlokzat

Keleti homlokzat (A szaggatott vonalak a pincét jelzik.)

Északi homlokzat

59

A fenti képeken is jól látható, hogy az É- homlokzat szinte „üres” míg a déli nagyfelületű ablakokkal jócskán tagolt. Mindig törekedjünk arra, hogy a déli falfelületeken sok ablakot helyezzünk el míg az északi oldalon lehetőleg egyet sem!(15.ábra)

Észak

Emelet

Piceszint 60

Észak

Dél

Földszint

15.ábra. Alaprajzok, az ablakok méretének és helyének feltűntetésével. (Az épület tájolását a nyíl jelzi)

Azt figyelembe véve, hogy adott iránytól való ~ 15-20º eltérés elhanyagolható az ablakok összfelülete, tájolás szerinti aránya (ami a passzív építkezésben döntő fontosságú) a példaháznál, a következő táblázatban látható. (1.tábl.)

Ablakok tájolása:

Déli

Keleti

Nyugati

Északi

összesítés

1,2x1,5m 1,2x1,5m

1,00x1,5m

3,0x2,1m

1,7x1,6m

1,2x1,5m

0,8x1,5m

2,4x2,1m

3db 0,9x1,2m

2db0,9x1,2m

0,6x1,5m

2db0,6x0 9m

0,6x0,9m

0,6x1,5m

1,00x1,5m

0, 88m2

Ablakméretek kerettel

1,2x1,5m

2db0,6x0,6m

1,00x1,5m

(bevilágítósor)

Ablak felület (m²)

17, 28

4, 98

13, 16

1, 96

37, 38

1, 73

0, 5

1, 32

1, 764

5, 314

4, 48

11, 84

0, 196

32, 07

37%

1%

2

Keret (m ) ha a keretarány=0, 9

Összes üvegfelület (m²) 15, 55 %-os tájolás szerinti ablakarány

48%

14%

ajánlott

35%

60%

5%

1. táblázat. Ablakok tájolás szerinti aránya az összes ablakfelületre vonatkoztatva.

61

Fontos itt megjegyezni, hogy ez az ablakarány nagymértékben befolyásolja a belső tér kialakítását, ahol lehetőleg az un. pufferzóna kialakításával (lépcsőház, tároló, mosókonyha, kazánhelység, garázs stb.) alacsonyabb hőmérsékletű vagy akár fűtés nélküli helységeket tervezhetünk. Ezek a részek a ház hőháztartásában jelentős szerepet kapnak, egyrészt a téli időszakban a hideg északi határolófalat választják el a fűtött helységektől, így azok hőleadását csökkentik, másrészt a nyári időszakban a hűvös levegő tárolásával az északi oldalon hűthetik a lakás többi részét. Ilyen jelen esetben még a pince is amelyben a kazánhelység és a garázs található. Ilyen megfontolásból, ahogy az alaprajzokon is látszik a déli és dél-nyugati ablakokkal ellátott helységek lettek a hálószobák, a lakótér nagy része. A fürdőszobák WC-k, konyha és a lépcsőház az északi és keleti fallal határoltak. 3.2 Az ablakok passzív napenergia-nyereségének számítása Esetlegesen költséget csökkentő szándékkal, miután utánajártam, hogy a korszerű három rétegű nyílászárók ára nagyon magas, választ kerestem arra, hogy kell-e három rétegű ablakot vásárolni, ha tartani akarjuk magunkat az energia-minimális ház építéséhez. Nyereség-veszteség analízisemet a ház déli tájolású ablakaira vonatkozólag és különböző ablaktípusokkal végeztem el napi napsugárzás intenzitás adatoknak és hőmérséklet mérési adatok segítségével az előbbiekben ismertetett képletek alapján. Az ablakok műszaki adatait az Interneten bármely gyártó honlapján elérhető. Bázis vagy referencia-évnek a 2005-2006-os évet vettem, mivel abban az idényben Magyarország éghajlatához képest átlagos téli időjárás volt. A különböző típusú ablakok passzív energianyereségeit (csak Déli oldalon) m²-enként, napi átlaghőmérsékleti11 adatok ás napi napsugárzási adatok12 felhasználásával számítottam Mivel azonban a mérések 45º-os felületre eső intenzitást közölnek, és az ablakok 90º-os dőlésszögben tehát függőlegesen helyezkednek el, az alábbi beesési szög intenzitást, 11

A hőmérsékleti adatok Hevesi László (ELTE-TTK) mérései, az Interneten hozzáférhetőek A sugárzási adatok a Naplopó kft. által a Szentendrei úton (telephelyükön) 45º-os dőlésszöggel d-i irányban felállított műszer adatai amely az Interneten hozzáférhető

12

62

befolyásoló diagrammját alapul véve százalékos arányt becsültem a függőleges felszínre eső sugárzást illetően a mért adatokból.(16.ábra) 16.

ábra.

A

intenzitásának

napsugárzás

változása

egy

adott felületre, annak dőlésszöge szerint.

Így számolva a 2005-2006-os téli félévben havi átlagokkal számolva a következő eredményeket kaptam:(17. ábra)

összes sugárzás (Wh/m2)

Ablak nyereség-veszteség analízis 2005-2006 tél 140000 130000 120000 110000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 -10000

október

november

december

január

február

március

április

120713

52860

44466

53487

67452

104086

133652

kétrétegű k=2.8 N=0.77

63349.0585

7671.552

-5497.2036

-6231.33

6847.596

28179.7894

50480.6652

kétrétegü ablak,lágyfém bevonattal k=1.4 N=0.53

46552.4065

11193.888

3827.9196

4639.95

12226.284

25711.0966

37449.4428

kétrétegű ablak ,lágyfémbevonat,gáztöltéssel k=1.1 N=0.51

46177.8855

13543.536

7251.6132

8650.53

15286.788

27700.9722

37303.3476

háromrétegű ablak,lágyfémbevonattal k=0.7 N=0.51

47388.625

17522.16

12572.46

14889.42

20379.24

31689.91

38511.9

háromrétegű ablak,lágyfémbevonat,gáztöltés k=0,4 N=0,43

41883.8015

17334.528

13728.3876

16225.65

20404.404

29672.4746

34155.7668

átlagos sugárzási energia (hónap/m2)

17. ábra Déli ablakfelületek passzív napenergia-nyeresége különféle ablaktípusok esetén.

63

A kapott adatok segítettek a nyílászárók kiválasztásában, és annak eldöntésében fontos-e megvenni a sokkal drágább háromrétegű gáztöltéses nyílászárókat amelyet a legjobb hőszigetelési tulajdonságokkal hirdetnek. Eredményeim azt mutatják, hogy a déli tájolású nyílászárókat lehet akár hagyományos kétrétegű minőségben rendelni, hiszen nagymértékű passzív napenergia nyereséget jelent a 0.77 -es Nü érték a magasabb hőátbocsátási ellenére is.(2.táblázat).Legjobb megoldásnak bizonyul a háromrétegű üvegezés, aminek a belső tér felé eső rétegét lágyfémbevonattal látják el. Passzív napenergia nyereségek összesítése: 2005-2006 tél (okt.-apr. végéig) * Float üveg= torzításmentes üveg Sugárzás (Wh/m²)

576716

Átlaghőmérséklet (ºC)

4,3693

függőleges felületre vetített sugárzás (Wh/m²)

477247, 75

T kint + T bent (20°C) (ºC)

15, 63

Kétrétegű üvegszerkezeten m²-enként nyert passzív napenergia Q (W/m2) 4Float*-16-4Float (Nü=0. 77 k=2. 8) Kétrétegű üvegszerkezeten m²-enként nyert passziv napenergia Q (W/m2) (4Float-16argon-4 lágybevonat (Nü=0.51 k=1.1) Háromrétegű üvegszerkezeten m²-enként nyert passziv napenergia Q (W/m2)

(4Float-8-4Float-8-4 lágybevonat (Nü=0.5 k=0,7)

Háromrétegű üvegszerkezeten m²-enként nyert passziv napenergia Q (W/m2)

(4Float-8-4Float-8-4 lágybevonat+gáztöltés (Nü=0.43 k=0,4)

144800 155914 182953 173405

2. táblázat Az ablak kiválasztó számítás eredményei

Ha figyelembe vesszük, hogy körültekintő használattal (függöny, spaletta, redőny, zsalu és ezek kombinációjának alkalmazása) az éjjeli vagy napsütésmentes időszakokban az ablakok hővesztesége tovább csökkenthető nem szükséges a legdrágább üvegezést használni.(2.táblázat). Sőt a déli oldalon akár a hagyományos kétrétegű ablakok is megfelelnek.

64

ablak

ablak+függöny ablak+redõny ablak+függöny+redõny

2,8

2,1

ablak+hõszigetelt zsalu

Kettõs üvegezés

1,82

1,45

0,49

2

k/W/m

3. táblázat. Az üvegszerkezet hőátbocsátási étéke a jelentősen módosulhat, az „árnyékos időszakokban” kiegészítő szigetelők használatával.(Forrás: Épületenergetika 2006)

A diagrammon jól látszik, hogy a hagyományos üvegezés igaz, hogy a leghidegebb időszakban veszteséges egyenleget produkál, az átmeneti időszakokban (tavasz, ősz) nagymértékű szoláris nyereséget jelent. Amennyiben az éjszakai és borult időszakokban a kiegészítő árnyékoló-szigetelő megoldásokat figyelembe vesszük a veszteségek tovább csökkenhetőek. Így a nettó egyenleg elérheti a drágább ablakok passzív nyereségét. (A bemutatott ház esetében az analízis alapján, a déli ablakok hagyományos 2 rétegű a többi égtáj felé nézők, pedig 3 rétegű üvegezéssel kerültek volna beépítésre. Így jelentős költségmegtakarítást okozva, de a Construma építőipari szakkiállításon egy első osztályú nyílászárókat gyártó cég akció keretében a hagyományos ablakok árában kínálta az új 3 rétegű ablakokat, így a helyben megrendeléssel, plusz költség nélkül jutottunk hozzá az amúgy jóval magasabb árfekvésű ablakokhoz. Számításaimra támaszkodva gyártásukat, a hőszigetelést növelő, de a napsugárzás áthatolását már nagymértékben csökkentő gáztöltés nélkül kértünk.) 3.3 A szerkezeti falak minősége A nyílászárók minősége és tájolás szerinti mennyisége (falfelület / ablakfelület arány) mellett az épület falainak és tetőszerkezetének minősége, hőátbocsátási tényezője, hőhídmentessége13 is, döntő fontosságú. A példának bemutatott szentendrei ház 13 Hőhídnak nevezzük a szerkezet azon részét, ahol a hőtranszport többdimenziós.Egyszerűbben fogalmazva az épület külső, határoló szerkezeteinek azok a részei a hőhídak, ahol különböző hővezetési tulajdonságú és eltérő geometriai formájú szerkezetek, anyagok csatlakoznak egymáshoz. Azok a szerkezeti részek, melyek jobban vezetik a hőt, erősebben lehűlnek (tapintásuk hidegebb), mint a rossz hővezetésű részek. A lehűlő felületen és magában a szerkezetben is lecsapódhat a levegő páratartalma, ami elszíneződést, esetleg komolyabb károsodást okozhat.

65

tervezésénél és megépítésénél a napenergia felhasználás, elsősorban a passzív napenergia kiaknázására igyekszünk kiemelt figyelmet fordítani. A passzív-ház esetében jellemző műszaki minőséget a lehető legjobban megközelítve de az építkezés költségét az átlagos szinten tartva mutatunk lehetséges megoldást. A szerkezeti műszaki paraméterek tekintetében a ház nemcsak, hogy az új épületgépészeti direktíva (Magyar Közlöny 2006/05/64/1, 5120. oldal) szerinti határértékek minimum értékeivel rendelkezik, hanem minimális pluszköltséggel csaknem eléri a passzívház homlokzati falaira vonatkozó értékeket. A ház hagyományos téglaépület. Már a tervezés folyamán ki kell választani az anyagokat, amivel építeni szeretnénk, mert a hivatalos engedélyezési folyamathoz szükséges. A tervező által elvégzett számítás alapján a tervezett szigetelés, ami a külső 38-as Porotherm téglából épült falakon lévő Hungarocell 8 cm vastagságban került volna beépítésre, így teljesítette volna a szigorított előírásokat. A kis beépíthetőségi szabályok (15%) miatt inkább a falak vastagságát csökkentve (30-asra) és a beépíthetőségbe nem beleszámító hőszigetelést növelve nyertünk több m2 belső teret. A hőszigetelés expandált polisztirolhab szigetelés, amely 14 cm vastagságban kerül a falra. Ezzel a határoló falak „k”-értéke 0, 17 W/m2K lett, ami a passzívházra vonatkozó 0.15–öt már közelíti. A hőszigetelés tekintetében a környezettudatos szemléletünk kis csorbát szenvedett, hiszen a műanyagok beépítése nem ezt a nézetet bizonyítja, de sajnos ma Magyarországon a környezetbarát szigetelőanyagok (kőzetgyapot, kendergyapot, papírhulladék- pehely) ára még olyan magas, hogy egy átlagos költségvetésű ház kivitelezésénél nem jöhetnek szóba. A hőleadó felület következő tagja a tető melynek műszaki paraméterei szintén döntő fontosságú. Igaz hogy a tető felületre érkező sugárzás (ami a legnagyobb mértékű a kedvező dőlésszög miatt szinte egész évben) módosítja annak veszteségeit, de amennyiben borult időszakban a rossz szigetelése miatt nagy hőátbocsátási tényezővel rendelkezve kisugározza a passzív vagy aktív módon nyert fűtési hőenergiát, a végső mérleget tekintve igen veszteséges lehet ez a felület. Ezért ajánlatos körültekintő méretezéssel a lehető legalacsonyabb „k” értékű szerkezetet kialakítani. A példaház egyik „szárnyán” egy tetőtéri szint helyezkedik el, ami a tető alacsony dőlésszöge (15º)

66

miatt, egy teljes emeletnek minősül. (Minden szint alacsony belmagasságokkal épül a kifűthetőség miatt). A tető kialakításánál, mivel padlás nem építhető így ez, mint puffertér kiesik, figyelni kellett nem csak a hőszigetelés mértékére annak hőhídmentességére, hanem a szerkezet tömegének optimalizálására, elsősorban a nyári gyors felmelegedés elkerülése érdekében. Ezért az emeleti tető vasbeton un. koporsófödémen közvetlenül fekvő 12-es szarufák közötti, és 6 cm vastag szarufák fölötti szigeteléssel majd az előirt vízzáró rétegek (fólia, bitumenes hullámlemez) után felrakott égetett agyagcserépből áll. (Sajnos pluszköltséget jelent a vízzáró rétegek ilyen kiépítése, ami azonban a dőlésszög 20º-ra való emelésével elkerülhető lett volna. Ez a hivatalos, területi magassági korlátozások miatt esetünkben nem volt már lehetséges). Így a tető k értéke elérte a 0.2 értéket, ami szintén kissé a direktívában előírt alatt van. Az épület alatti teljes alapterület méretű pince lesz kialakítva, amely magában foglalja a gépkocsitárolót is és a hőszigetelt garázsajtó az egyetlen nem földtakarással rendelkező felülete. A fűtetlen pinceszint a téli időszakban a födémpadlón át távozó hőt tartja meg (ezzel megoldva a szint pince temperálását) ezáltal a fölötte fekvő padlózat hőátbocsátását is optimalizálja állandó jóval fagypont fölötti hőmérsékletet biztosítva. Így a födémpadló hőszigetelése általános mértékű lehet nem szükséges plusz költséget számolni rá. Itt a k érték 0, 5. A pinceszint oldalfali hőszigetelése a körben megjelenő földtakarás miatt szintén hagyományos mértékű (k=0,5) lehet, itt ez k=0,35-re készül. 3.4 A passzív napenergia hasznosítását támogató építészeti megoldások segítségével megrítakarított energiamennyiség előzetes becslése Ahhoz, hogy meggyőzően alá tudjuk támasztani magunk, és pl.a döntésekben résztvevő családtagok számára, hogy mennyire fontos az első lépésektől, mint a telek választás, az építkezés összes műszaki megoldását a passzív napenergia minél jobb kihasználása érdekében tervezni, kivitelezni, az energia és fűtési költség megtakarítást legalább megközelítőleg ki kell számolni. Ezt a fűtésszerelés előtt az épületgépész számításai alapján is megtudhatjuk, de mivel a fent leírt szerkezetre vonatkozó döntéssorozat már ezt meg kell, előzze egy egyszerű számítással előre is becsülhetjük az épület fűtési energiaszükségletét.(A mai épületgépészeti gyakorlatban már számítógépes programmal

67

az engedélyezett építési tervek a lapján dolgoznak épületgépész tervezők. Ezek a programok (WinWatt sorozat) a fűtésre vonatkozó összes adatot, paramétert kiszámítják, méretezik. A korszerűbbek már a napsugárzás hatásait a különböző tájolású homlokzatokon is számítják, átlagértékeket felhasználva.) A számítási folyamat leegyszerűsítésével, de napi pontos hőmérséklet és napsugárzási adatok felhasználásával végeztem előzetes hőtechnikai számítást. A számolásnál az egyszerűség kedvéért minden oldalt északinak feltételezve vettem a homlokzati falak hőveszteségét. (Fűtésrendszer tervezéséhez biztonsági okokból a gépészeti gyakorlatban is így járnak el). Az északi üvegfelületek minimális nyeresége miatt azt elhanyagoltam, a keleti és nyugati ablakok nyereség veszteség eredőjét tehát az össz. k-t a fal 0, 19 -es értékén vettem figyelembe mivel ezeken az oldalakon a nyereség veszteség arány tart a nullához az ablakfelületek növelésével. Sőt a mérések alapján kis „k” értékű ablakok esetén, még pozitív is lehetez az érték.(Szalay:2006) D-i

K-i

Ny-i

É-i

össz.

falfelület A (m²)

61.36

42.9

42.9

61.36

208.5

ablakfelület A (m²)

15.55

4.48

11.84

0.196

32.07

A(üveg) / A(fal) arány

0.25

0.10

0.27

0.003

k(ablak)<=1.0 ,és k(fal)<=0.25 esetén

az egész felület az egész felület csak nyereség

falnak vehető

falnak vehető

veszteséges oldal

4.táblázat A házra vonatkozó ablak/falfelület arány égtáj szerinti számítása .

A házra jellemző tájolás szerinti ablak/fal aránnyal (4.tábl.) a tanulmány eredményeit összevetve elmondható, a hogy napsugárzás miatti veszteség-csökkenés példaházunknál minden oldalra jellemző, ellentétben a szokásos arányban épült házakkal. (Ha figyelembe veszem, hogy a fal „k” értéke 0.19 míg az elemzésben 0.25-tel számoltak, és az ablakok „k”-értéke szintén jobb nálunk (0.7), mert az elemzésben 1.00 értékkel számoltak, még jobb eredményekre számítok a használat során) Hőtechnikai számításomban a keleti és nyugati ablakok esetében a „k”-t úgy határozom meg, mintha ott fal lenne. Északi és déli ablakok esetében az ablakra jellemző értéket vettem alapul. A déli ablakok passzív nyereségét külön számoltam ki a fentebb ismertetett ablakok „napenergianyereség-veszteség analízise” során, hogy összevethető legyen az összes hőigénnyel. Az ablakkiválasztáshoz végzett számításnál említett 68

keretarányt (ablakkeretek méreteit m2-ben) ennél a számításnál kell figyelembe venni, mert az ablakkeretek a passzív napenergia nyereségben ugyan nem játszanak szerepet, azonban a falra vonatkozó hőátbocsátási tényezők összegét befolyásolják. Ezen épület esetében a hőhíd hatás kiküszöbölése érdekében az ablakok keretére ráfutó szigetelési technológia miatt a keretek (melyek „k” értéke ~ 0,3) olyan kis részarányt jelentenek az összes falfelületen, hogy hatásuk elhanyagolható. Ezért az összes lehűlő felület, a homlokzat ill. abból kivont északi és déli üvegfelületek, a padló és a tető hőveszteségét az adott szerkezetre vonatkozó hőátbocsátási tényezők ismeretében, viszonylag pontosan számolhatunk. A gépészeti gyakorlatban a helyiségeket külön-külön számolják. Itt az egyszerűség kedvért egy légtérnek vehető az egész épület. Kizárólag a földszín fölötti részekre szorítkoztam, a fűtetlen pincét állandó 7ºC-os hőmérsékletű puffertérként figyelembe véve, amely csupán a padló hőleadás szempontjából lényeges. A fűtési rendszer feladata, hogy az adott épület, illetve helyiség hőveszteségét pótolja. Egy helyiség alap hővesztesége (Qö) a következő összefüggéssel határozható meg:

Qö=Qk+Qf-Qb (W) Ahol,

Qö: A fűtési hőszükséglet Qk: a külső transzmissziós energiaáram (az épület határoló szerkezetein –fal, nyílászárók- hővezetéssel távozó hőenergia)

Qf : a filtrációs hőszükséglet (szellőzéssel, illetve a nyílászárók tökéletlen záródása miatt a réseken távozó hőenergia)

Qb : a belső hőfejlődés (élő szervezetek, és gépek által termelt hőenergia), amelyet napi 500W átlaggal veszünk figyelembe A külső transzmissziós energiaáram (Qk) számítása: A számítás a lehűlő felületek összegére határozza meg, az épülethatároló szerkezeteken hővezetéssel eltávozó energiamennyiséget, alábbi képlet szerint: Ok = k ⋅ A ⋅ ∆T (W)

69

Ahol,

Qk: külső transzmissziós energiaáram [W] k: az adott szerkezet hőátbocsátási tényezője[W/m2K] A: a felület [m2] ∆T: Tb-Tk A külső és belső(20°C) hőmérséklet különbség.( Ez az érték a gépészeti gyakorlatban mindig a -15celsius fokos kinti határhőmérséklethez viszonyít, így egységesen 35C jelenik meg a hőtechnikai számításokban, ez a fűtési rendszer túlméretezését okozza, ami ez extrém hőmérsékleti minimumok esetén is kielégíti ugyan a fűtési hősszükségletet, de legtöbbször csak 60-70%-át használjuk ki.)

Tb: belső hőmérséklet [oC] Tk: külső hőmérséklet [oC] A filtrációs hőszükséglet (Qf) meghatározása : A

filtrációt

a

légcsereszám

ismeretében

kell

meghatározni.

Ehhez

először

meghatároztam a belső térfogatot. Itt is csak a földszín feletti részeket számítottam, a fűtetlen pinceszint nélkül, úgy tekintve a belső teret mintha a ház „üres doboz” lenne. Az így kapott térfogat ~525m3 Az óránkénti légcsere (B) legalább félszeres kell, hogy legyen a lakóházak esetében. A használt összefüggés:

Of = B ⋅ V ⋅ δ ⋅ c ⋅ ∆T (W) Ahol,

V : a légtérfogat( 525 m3) B : óránkénti légcsere 0,5

δ :1.3 kg/m3 ( a levegő sűrűsége ) c : 0,28 Wh/kg ( a levegő fajhője )

∆T :A külső és belső(20°C) hőmérséklet különbség Számításaimban a napi átlaghőmérséklet adatait, az általam kiszámolt lehűlő felületek m2-ben megadott értékeit a szerkezetek „k” értékeit figyelembe véve, a fenti összefüggések segítségével, a következő eredményeket kaptam a ház fűtési hőszükségletére.(5.tábl.)

70

Felhasznált adatok: V (ház légtérfogata) ~ 525 m3 A (ablak)csak déli és északi (nyugati és keleti falnak vehető)~15.75m2 k=0.7 A (homlokzati fal)~209m2 (padlózat nélkül)-15.75m2(ablakok)=193.25m2 k=0,19 A (padló fűtetlen pince fölött)~98m² k=0.5 (szabvány szerinti) A (tető)~100m2 k=0,2

2005-

Átl. Hőm

∆T

2006 tél

(C)

(C)

Qk ( W)

október

12,48

7,51

1126,54

november

4,423

15,57

december

0,59

19,40

január

-2,76

22,76

Qö (W) * 7004,85

Qf ( W)

Qö (W)

F

P

K 9112,12

718,16

1344,70

32272,95

25734,25

1672,55

1488,35

2660,90

63861,82

13151,56

1931,76

1853,97

3285,74

78857,92

11375,40

68620,05

2159,24

2174,84

3834,08

92018,02

13414,88

79944,62

52025,41

február

-1,20

21,20

2053,72

2026,00

3579,72

85913,39

16856,97

70742,11

március

3,90

16,09

1707,79

1538,04

2745,83

65900,09

20101,18

47809,02

április

12,88

7,12

1129,10

680,31

1309,42

31426,14

21822,03

11786,31

Napi átlag:

48577,09 4,33

15,66

1682,96

7004,85

1497,10

2680,06

64321,48

17493,75 48,5

1,7kW

7kW

1,5kW

2,7kW

64kWh

17,5kWh

*Hőtechnikai számítás a gépészeti 35°C hőmérsékletkülönbséggel (Qö=Qk+Qf-QB)

5.táblázat A ház hőigényének számításának eredményei

Ezzel a számítással bizonyítható, hogy az ismertetett szerkezeti műszaki paraméterekkel épült ház valóban energiatakarékos, és a megfelelően megválasztott nyílászárók ill. azok átgondolt tájolás függő elhelyezése nagymértékben befolyásolja az épület energetikai viselkedését, téli időszakban a fűtési hőigény mértékét.

71

átlagos hőigény számítás 8000 35C-os hőmérsékletkülönbséggel számítva

7000 6000 5000

napi átlaghőmérséklettel számolt hőmérsékletkülönbséggell

4000 3000 2000

szellöztetés miatti veszteség,az átlaghőmérséklettel számolt hömérsékletkülönbséggel számolva

1000

is áp ri l

s ciu m ár

ru ár fe b

ár ja nu

m be r de ce

m be r no ve

ok

tó be r

0

fűt és i idény hónapja i

17.ábra. A házunk hőigényének a kétféle számítási módszer szerinti összehasonlítása, és a szellőztetés hőveszteségének aránya az összes hőveszteséghez képest.

A fűtés tervezésénél, a gépészeti számításokban figyelembe vett 35 ºC-os átlagos kinti és benti (20ºC) hőmérsékletkülönbséggel számolva, példaházunk átlagos hőigénye 7kW, ami az érvényben lévő szabályok értelmében is rendkívül energiatakarékosnak számít 14. A pontos napi átlaghőmérsékletekkel számolva, ez csak 2,7kW, tehát a gépészeti módszerekkel tervezett fűtési rendszerünk kihasználtsága átlagosan nagyon csekély. De ne felejtsük el, hogy a fűtési rendszernek az extrém hőmérsékleti minimumokkal jellemezhető napokon is biztosítani kell a megfelelő lakáshőmérsékletet. Ezzel is alátámasztható, hogy nemcsak hogy az új direktívának megfelelő épületeket kívánatos tervezni, hanem törekedni kell a hőátbocsátási értékek minél alacsonyabban tartásához a szerkezetek kialakításánál. Megjegyzendő, hogy a lakás célú épületekben nagymértékű a szellőztetéssel elveszített hőmennyiség, mint ahogy az a fenti ábrán is jól látszik, a példaháznál a veszteségek több mint felét teszi ki (17.ábra). Ennek mérséklése megoldható a lakásba beépített szellőztető rendszerrel. Ez azért is ajánlatos, mert az ilyen jól szigetelt házak falakon át történő légcseréje kevés az ott élők egészséges friss levegő szükségletének kielégítésére, sőt fennáll a levegőben felgyülemlett CO2 miatti balesetek

veszélye.

Elégséges

szellőztetéssel

azonban

ez

elkerülhető,

és

a

hővisszanyerővel ellátott kis energiafelhasználású légcserélő rendszerek beépítésével a

Qf filtrációs hőveszteséget akár 50% -kal is csökkenthetjük. 14

150 m2 alapterületű energiatakarékosnak számító ház hősszükséglete 8-12 kW

72

A nyílászárókra vonatkozó számításaim alapján elhelyezendő ablakok, pontosabban a déli tájolású nagyfelületű ablakok passzív hőenergia-nyeresége a következőképpen csökkenti az amúgy is alacsony fűtési energiaigényt:

fűtési energiaigény

100000 90000

havi átlag (Wh)

80000 70000 60000

napi átlagos fűtési energiaigény

50000 40000

napi átlagos passzív energianyereség a D-i ablakokon

30000 20000 10000 0 október

november

december

január

február

március

április

fűtési idény hónapjai

18.ábra. A fűtési energiaigényből az ablak elhelyezéssel mint passzív megoldással fedezhető mennyiség

A nyílászáróink passzív bevétele az átmeneti időszakokban igen jelentős fűtési energiamegtakarítást jelent, ami 80%-ot is elérheti (18 ábra). Ami viszont még meggyőzőbben terelhet bárkit a dolgozatban bemutatott számítások és gondolatmenet követésére, az hogy a téli időszakban is minimum 20%-kal csökkenthető a fűtésre elhasznált energia. Fenti adatok az általam választott 3 rétegű ablakokra vonatkozik és arra az esetre, ha a kiegészítő árnyékoló szigetelő megoldásokat nem alkalmazzuk. Hasonlóan jó (a nagyobb sugárzás áteresztő képesség révén nagyobb nyereségek miatt, az átmeneti időszakban) eredménnyel járhat a kétrétegű ablakok használata a D-i oldalakon, ha biztosítható a kiegészítő hőszigetelő szerkezetek (spaletta, függöny, zsalu, redőny) használata a napsütésmentes időszakokban ill. éjjel. (Ez jelentős költségmegtakarítást jelenthet, bár a spaletták, redőnyök ára sem elhanyagolható.)

73

168 180 160 140 120 fűtési energiaigény 100 (kWh/nap) 80

64 48.5

60 40 20 0

hőigény számítások összehasonlítása és a passzív nyereség

35C -os átlagos hömérsékletkülönbségge l számolt fűtési energiaigény

168

valós hömérsékletkülönbségekkel számolt fűtési energiaigény

64

passzív napenergianyereséggel korrigált fűtési energiaigény

48.5

19.ábra. A hagyományos gépészeti számítással, saját számítással meghatározott hőigéy és a passzív megoldásokkal csökkentett hőigény összefogalása

Összegezve, a gépészeti gyakorlatban megszokott (átlagos hőmérsékletkülönbséggel számolt) napi energiaigény számítást az általam pontos hőmérséklet különbségekkel kalkulált fűtési energiaigényt, ill. a házunk várható passzív szoláris nyereségét, elmondható, hogy általában a túlméretezett fűtésrendszer felét használjuk majd ki, és házunk rendkívüli energiatakarékos szerkezetei mellett passzív napenergia-nyeresége is jelentősen csökkenti a fűtésre használt energiát.(19.ábra) Gáz kazánnal működő fűtés rendszerünket, amely alacsony hőmérsékletű felületfűtés, úgy tervezzük csak igen rövid ideig, fogjuk használni a téli időszakban, amikor tartósan messze fagypont alatti a hőmérséklet, és sem a passzív „rendszer” sem a beépített fatüzelésű kandalló nem látja el az épület fűtését. A kandalló elvileg tartalékfűtési megoldásként (amely a szabályok szerint is kötelező) került bele az építési tervekbe, de reméljük, hogy nagy részben azonban így tudjuk majd fűteni a házat, ezzel is növelve az épület környezeti értékét, és a biomasszából, mint megújuló energiaforrásból történő működtetését.

74

3.4. A napenergia aktív hasznosításának lehetősége, elsősorban melegvízkészítésre: A napenergia-hasznosítás aktív formája is szerepel a távlati terveinkben. A nagyfelületű déli tájolású tetőre helyezett napkollektorok elláthatják az év nagy részében a melegvízelőállítás feladatát ill. a teljes rendszer kiépítése esetén a fűtésrásegítés is megoldható, lenne. Egy jól működő napkollektoros rendszer kiépítése sajnos még elég nagy költségekkel jár ma Magyarországon, de az új építésű házak esetében az előre gondolkodás, vagyis a későbbi beépítés előkészítése tervbevétele fontos és elvárható. A tervezés során nemcsak a később az épületre kerülő napkollektorok helyét, hanem számát méretét elhelyezési (állvány, vagy tetőbe integrált) formáját is meg kell határozni. Nagyon megkönnyíti, és költség-hatékonnyá teszi a későbbi beépítést, ha a hát építési folyamatánál már meg tudjuk mondani, hol szeretnénk a kollektorból a tárolóig (esetünkben, a pincében elhelyezett kazánhelységig) majd vissza a kollektorba futó szigetelt csöveket átvezetni a tetőn ill. a födémeken, hiszen ezen áttörések kialakítása igen kényelmetlen és költséges lehet később. Építkezés során, pedig csupán időt kell fordítani ennek átgondolására de, költségbe nem kerül (hasonlóképp, mint a már említett légtechnikai berendezésnél) (Rövid tájékozódás után a Naplopó kft. Honlapjáról letöltött ajánlatkérő lap kitöltésével15 árkalkulációt kértem a ház melegvízellátását és fűtésrásegítését ellátó napkollektoros rendszerre. A válaszukból kiderült hogy a teljes rendszerár meghaladja a 3 millió forintot így nem kerül most beépítésre.) Egy egyszerű használati melegvizet előállító kollektoros rendszer egy hőszigetelt tárolóval, amely hozzákapcsolható a kazánhoz, hogy ha nem elég meleg a víz ráfűtsön még, a közeljövőben könnyebben megvalósíthatónak bizonyult. Alábbi számítással a lehető legpontosabban szándékoztam megbecsülni, hogy legalább hány m2 kollektorra lenne szükségünk, ill. mennyi költségráfordítást igényel minimum, hogy az év jó részében tiszta energiával biztosítsuk a melegvizet a család számára. Magyarországon a legtöbb napsütés a déli tájolású és 40-45°-os dőlésszögű felületre érkezik, ha az egész évet vesszük figyelembe. Tehát egész éves használat esetén ez a

15

az épület adatait: tájolás hőátbocsátási tényező alapterület tetőfelület, melegvíz igény stb. az on-line ajánlatkérőlapon kell megadni

75

kollektor dőlésszög az ideális. Ha azonban figyelembe vesszük hogy a téli időszakban a dőlésszög növelésével az egységnyi felületre merőlegesen érkező sugárzás is növelhető, érdemes a dőlésszöget emelni, pláne a nem szelektív bevonatú kollektoroknál. Feltételezhetjük, hogy a dőlésszög megváltoztatása az amúgy is sok napenergia nyereséget nem csökkenti a melegvíz felfűtésének energiaigénye alá, viszont télen jobb hatásfokot érünk el. A napkollektorok a felületükre érkező napsugárzásnak csak egy részét alakítják át hasznos hőenergiává. Hasznosított hőenergiának azt nevezzük, amit a hőhordozó közeggel elvezetünk a kollektorból. A kollektorok veszteségei optikai- és hőveszteségekre oszthatók (20.ábra). Az optikai veszteségek az üvegfelület visszaverése és elnyelése, valamint az abszorberfelület visszaverése.

20. ábra A napkollektor jellemző veszteségei

Az optikai veszteségek nem függnek a kollektorok hőmérsékletétől. A hővesztesége a napsugárzás hatására felmelegedett abszorberlemez sugárzás, konfekció és hőátadás útján létrejövő veszteségei. Ezek a veszteségek erősen függnek a kollektor és a környezeti levegő hőmérséklet-különbségétől. A napkollektorok hatásfokát az alábbi, nemzetközi szabványok által elfogadott összefüggés szerint szokás megadni:

η = η 0 − a1 ⋅

(∆T ) ∆T − a2 ⋅ G G

2

Ahol:

η: a kollektor hatásfoka, η0: a kollektor optikai hatásfoka, 76

a1: az elsőfokú hőveszteségi együttható, a2: a másodfokú hőveszteségi együttható, ∆T: hőmérsékletkülönbség ∆T = (Tkoll. – Tlev.) Tkoll: kollektor közepes hőmérséklete Tkoll.= (Tki + Tbe)/2 Tki: a kollektorból kilépő közeg hőmérséklete, Tbe: a kollektorba belépő közeg hőmérséklete Tlev: a környezeti levegő hőmérséklete G: a kollektor felületére érkező globális napsugárzás A hatásfok fenti képlete egy másodfokú görbe egyenlete, melynek matematikai formátuma:

y = b0 + b1 ⋅ x + b2 ⋅ x 2 Ahol:

b0 = η0 , b=-a1 , b2= − a 2 ⋅ G , x = ∆T / G (∆T= T (kollektor közepes hőmérséklet

16

)-T (kinti

hőmérséklet)

A hatásfokgörbét az x = független változó függvényében szokás ábrázolni (21.ábra), az alábbi képlet szerint:

η = η 0 − a1 ⋅ x − a 2 ⋅ x ⋅ G ⋅ x ² b1 21.ábra

A

napkollektor

általános hatásfok-görbéje

16

a kollektorba befutó és az abból kilépő közeg hőmérsékletének átlaga: általában 30-60 C fok közötti érték.

77

A hatásfokgörbe minden kollektor típusnak jellemzője. Az általam választott vákumos síkkolektor egyesíti a vákuumcsöves kollektorok alacsony hőveszteségét és a síkkollektorok magas optikai hatásfokát. A kollektorra vonatkozó hatásfok képlete a következő:

η = 0,8 − 2,61 ⋅ x − 0,008 ⋅ G ⋅ x ² Mivel a hatásfok az állandóan változó hőmérsékletektől és a szintén változó besugárzástól együttesen függ nehéz pontosan számolni.17 A kollektor közepes hőmérsékletének ahhoz, hogy 50ºC vizet tudjon készíteni legalább 60ºC-nak kell lenni. Újra felhasználva a már ismert napsugárzási adatokat és a napi hőmérsékleti átlagokat az általam kiválasztott kollektor napi átlagos hatásfokát a fenti képlet alapján igyekeztem meghatározni, hogy a napi melegvíz előállításához szükséges energiamennyiséget hány m2 kollektor és a hónap hány napján tudja biztosítani. Először meg kellett állapítani az átlagos napi melegvízszükségletet. Ez meghatározható számítással, a személyenkénti fogyasztás megbecsülésével. A napi vízfogyasztás: V = n ⋅ V 1[1 / nap ]

Ahol: n: a felhasználó személyek száma, V1: a személyenkénti melegvízfogyasztás [l/nap] 18 Családi házak esetén 45-50°C-os vízből A napi melegvíz mennyiség előállításához szükséges hőmennyiség számítása: QHMV = 1,1 ⋅ c ⋅ ρ ⋅ V⋅ (Tm -Tth) [Wh/nap]

17

Azért, hogy a napkollektorok egy hatásfok értékkel minősíthetőek legyenek, a hatásfokgörbe egy jellegzetes üzemmódra vonatkozó pontját szokás megadni, mint jellegzetes hatásfokot. Ez az üzemmód 800W/m2 értékű napsugárzásnál, és ∆T=40°C kollektor és környezeti hőmérsékletkülönbségnél van. Ekkor a független változó értéke x = 40 / 800 = 0,05.

18

V1 = 60-120 magas igények, 40-60 átlagos igények, 30-40 alacsony igények,

78

Ahol: c=1,16 Wh/kgK a víz fajhője, ρ=1kg/l a víz sűrűsége, T Th=10-15°C a hidegvíz hőmérséklete, Tm=45-60°C a felhasználáskor figyelembevett melegvíz hőmérséklete. A képletben az 1,1 -es szorzó a tárolási és felhasználási veszteségeket veszi figyelembe. A melegvíz igény előállításának energiaszükséglete esetünkben (napi 200 l 50ºC-os víz, 4 személy átlagos igényeivel számolva): QHMV = 1,1 ⋅ 200 ⋅ 4,18 ⋅ 40 = 10,21kWh Fenti képletekkel és adatokkal számolva a következő eredményeket kaptam : Napok száma mikor a melegvíz igény előállítása 100%-ban fedezhető 5 db napkollektorral

4 db napkollektorral

3 db napkollektorral

2 db napkollektorral

Okt.

27

25

21

6

Nov.

9

8

5

1

Dec.

8

5

2

0

Jan.

7

5

0

0

2005-2006

Febr.

9

9

5

3

téli félév

Márc.

20

17

14

7

~40%

~38%

~26%

~6%

A félév hány százalékában fedezi

egészében

a

melegvíz hőigényét

2006 nyári félév

Ápr.

23

22

18

14

Máj.

23

23

21

15

Jún.

26

26

25

16

Júl.

31

31

29

24

Aug.

24

24

22

18

Szept.

24

24

23

15

~83%

~83%

~76%

~56%

A félév hány százalékában fedezi egészében a melegvíz hőigényét

6. táblázat Napkollektorokkal teljes mértékben fedezhető napi melegvízigény (nap/hónap)

79

Eredményeim meggyőzően mutatják, hogy még két darab napkollektorral is főleg a nyári időszakban a napok 56%-ában kizárólag ezzel a tiszta energiaforrással nyerhetünk melegvizet. A későbbiekben érdemes az aktív rendszer felépítését elkezdeni annak költségeit mérlegelni és lehetőleg minimum 3 vagy 4 napkollektort felszerelni a tetőre. Ebben az esetben a melegvíz előállításának energia fogyasztását a nyári félévben akár 83%-kal is csökkenthetjük, a téli félévben az októberi és márciusi hónapok jó arányai miatt még szintén akár 40%-kos is lehet a megtakarítás, és a hideg téli hónapokban is néhány napon a teljes vízmelegítési energiaigényt fedezni tudja a napkollektor rendszer. Számításaim, mivel az átlagos intenzitásokat vettem figyelembe ill. a napi átlaghőmérsékletet (ebbe beleszámít az éjszaka is), ami a kollektor hatásfokának meghatározása szempontjából fontos és alacsonyabb értéket jelent, csak irányadónak számítanak. A napkollektorok valós hatásfoka, a napi pillanatnyi hatásfokok összege, és ez alapján várható energianyereség csak működés közbeni mérésekkel pontosítható. 3.5. A bemutatott példaház és ehhez hasonló műszaki tulajdonságokkal rendelkező házak

költségeinek

áttekintése,

anyagi

és

környezetvédelmi

szempontok

szembenállása.

Az energiaforrások csökkenése, a növekvő energiaköltségek, illetve a környezet állapotának romlása mellett az egészségmegőrzés igényének növekedése a hagyományos házszerkezetek,

újragondolását

veti

fel.

Az

energiahordozók

árának

várható

növekedésével egyre növekszik az épületek hőszigetelésének szerepe. Az épület hőigénye kifejezhető egy négyzetméterre jutó éves fűtési igényben, mely érték jelentősen javult az elmúlt évtizedekben. Míg a 1900-as évek elején épült kő házfűtési energiaszükséglete, 600 kWh/m2év, a 2000-es években épült tégla/pórusbeton házé 225 kWh/m2év, ami a példánkhoz hasonló kb.150 m2-es ház esetében ez 33750 kWh/év Az un. fenntartható, más néven energiatakarékos ház fűtésre fordított energiafogyasztása nem haladhatja meg a

75 kWh/m2 év, ami a példánkhoz hasonló házméretnél,

11250kWh/év .

80

A Passzív házban, ahol elvileg „nem kell fűtés”, gyakorlatilag a kellő fűtési energiát csak megújuló forrásból (napenergia, talajhő, biomassza) biztosítják 15 kWh/m2év-et nem haladhatja meg a fűtési energiafogyasztás. Ez 150 m2-es családi ház esetén, 2250kWh/év. A költségek számolásakor a létesítési költségek mellett a fenntartási költségeket is figyelembe kell venni, ahol azzal kell számolni, hogy az energiahordozók ára az inflációt lényegesen meghaladó mértékben fog növekedni. A szakdolgozatomban bemutatott családi ház energiatakarékossági elgondolásokból eredő plusz költségei nem emelik meg jelentősen a ma egy ekkora ház kivitelezésekor átlagosnak tekinthető költségeket. Ennek oka részben az, hogy a passzív ház tervezésének alapelveit a legjobban alkalmazva a kezdetektől környezettudatos szemléletben igyekeztünk egyéni igényeink, és vágyaink szerint megtervezni a házat. Másik oka, az hogy az építőanyagok kiválasztásánál is figyelemmel voltunk a passzív építészeti megoldásokat lehetőleg jól támogató szerkezeti anyagokra. Az épület hőszigetelését alapvetően jellemi a határoló szerkezetek hőszigetelési képessége. A falak műszaki paraméterei a direktíva szabályozása szerint is nagyon jók, majdnem elérik a passzív házét. Mivel a z építkezés összköltségéből a téglafalak anyagköltsége viszonylag kis rész jelent, az erre való plusz ráfordítás (a jó minőségű tégla vásárlásával) alig emeli az összes költséget. Sokan gondolják, hogy a szigetelések kialakítása az ilyen házak esetében nagyon sok pénzbe kerülnek, de nem így van. A jó szigetelés nem csak az anyagtól függ, hanem a szigetelés kivitelezés módjától is. Lehet vastag szigetelőanyagot venni, ha az elhelyezés során nem figyelnek a hőhídmentes kiképzésekre (pl.ablakkereteknél, betonkoszorúknál) hiába dobtuk ki a pénzünket az ablakon. Viszonylag nagyobb költséget jelentenek a nyílászárók, amelyek ára a példához hasonló épületnél a 3 millió forintot is elérhetik, ha a gyártók reklámkampányai alapján választjuk

a

kitűnő

hőszigetelő

képességű

háromrétegű

gáztöltéssel

és

lágyfémbevonattal ellátott ablakokat. Mint azt a dolgozatban is bemutattam ez nem szükséges. Érdemes a tájolás szerinti válsztani ablaktípust. Az alábbi táblázatban a szerkezeti falakra vonatkozó pluszköltségeket számoltam ki.(7 .áblázat)

81

Direktíva

szerint

épülő családi ház 2

Plusz

családi ház

energiatakarékos

2

(150 m ) Tégla

Szentendrei (150 m )

Porotherm 30 NF 2

3952 Ft/m

Porotherm

költsége

az

háznak HS

30 4832Ft/m2

A

kiviteli

tervben

kiszámolt

280592 Ft

343072Ft

Austrotherm

Austrotherm

60-80 mm

140 mm

62400Ft

2

anyagszükséglettel számítva (71 m ) Homlokzati szigetelés

2

A

kiviteli

tervben

kiszámolt

1470Ft/m

2940Ft/m2

257250 Ft

514500Ft

257250Ft

2

anyagszükséglettel számítva (175m ) 7.táblázat. A falszerkezet költségeinek összehasonlítása

Tehát házunk építésének plusz költsége, amivel a szerkezeti falak minőségét a passzív házéhoz nagyon közelire alakíthattuk ki (a direktíva szabályozása szerinti padlók, tető építése mellett) csupán 320 000Ft. A teljes építési költséget tekintve ez pont 1%. Az épület és az ablakok optimális tájolása, az ablakarány, az épület formájának (felület/ térfogat arány) helyes megválasztása költséget kímélő, pontosabban nem igénylő, de fáradságos munkát és kitartó tudatos tervezést megkívánó de az energiatakarékosságot döntően meghatározó része az építkezésnek. Ami viszont egy energiatakarékos ház építésekor valóban költséges lehet a fűtésrendszer kialakítása. Ahhoz, hogy az esetlegesen később beépíthető (ennek költségmegtes előkészítése ajánlott) napkollektoros fűtésrásegítő rendszer működtethető legyen alacsony hőmérsékletű fűtést, a felületfűtést kell választani, ezt rendszerbe építeni a rendkívül jó hatásfokú kondenzációs kazánokkal lehet, amelyek borsos ára legtöbbeket eltántorít. A kollektorok használata melegvízkészítésre és a fűtés megoldása fatüzelésű kazánnal, kandallóval, kályhával, kevésbé modern de igazán környezettudatos választás. Összevetve házunkban a passzív, és aktív napenergia-hasznosítással elérhető energiamegtakarítás

mértékét

az

átlagos

ilyen

méretű

házak

energiafogyasztásával

megállapítható a plusz költségráfordítások megtérülésének ideje. Az éves átlagos fűtési energiaigény számításokban a fűtési idényt 153 napnak veszik.

82

Ez

alapján

számítva

a

fenntartható

építkezési

irányelvekkel

(direktívában

meghatározott) energiafelhasználású házhoz képesti falszerkezetek kialakítása, tájolás, helyes

ablakarányok

és

tájolás

szerinti

minőségének

megválasztása

miatti

megtakarítások a szentendrei háznál a követezőek (8.tábl): Direktíva szerint épülő ház Fűtési hőigény (kWh) 150

m2-es

házra

vonatkoztatva MJ-ban kifejezve

70 kWh/m2/fűtési idény

48,5 kWh/m2/fűtési idény

10500 kWh

7275 kWh

37800MJ

26190MJ

A gáz ára (Ft/MJ)

2,393 Ft

Éves gázfűtés költsége (Ft) Szentendrei

ház

megtakarítása (évente)

Szentendrei ház

90455 Ft

62672Ft 27783Ft

8. táblázat. A passzív napenergia-nyereséggel elért megtakarítások kalkulációja

Tehát a falszerkezetek kisebb hőátbocsátási tényezővel történő kialakításának költsége kb.10 év alatt térül meg. A dolgozatomban lévő számítások nem veszik figyelembe pl.: a falak tájolás szerinti napenergia-nyereségét, így a hőigény túlbecsült. Valószínű, hogy a megtakarítás több a gyakorlatban. A gázfogyasztás mérséklése a kandalló használatával is jelentős lehet, így a megtakarítás még nagyobb mértékű. Amennyiben a ház körül „termelődött” faanyag elegendő a fatüzelés költsége nulla. Beruházásaink költségeinek és nyereségeinek mérlegelésénél nem csak a konkrét pénzmegtakarítást kell figyelembe venni. Energiatakarékosságunk hatása a környezetre nagy értékű. Munkámban kitértem a napkollektorokkal előállítható melegvízigény számítására is. Ha családunk melegvízigényét egy 4 tagú család átlagos igényeivel számolom, a melegvízellátást már akár 2 db napkollektor is biztosítja az év nagy részében. Ha 4 vagy 5 db napkollektor biztosítja a melegvízellátás csaknem 65%-át ha csak azt vesszük figyelembe amikor 50ºC-os vizet teljes egészében a kollektorok állítják elő. Ez a

83

megtakarítás jelentősen nagyobb lehet, ha azt is számítjuk mikor a ~10ºC-os vezetékes vizet valamelyest előmelegíti a rendszer és a gázkazán csak erről a hőfokról kell tovább melegítse. A dolgozat központi témáját adó passzív napenergia hasznosítását támogató tervezés, a telekvásárlástól a ház mindennapos használatáig, pedig csupán a megfelelő energiatudatos hozzáállást és környezetvédelmi elkötelezettséget igényel, ami ma minden házépítő és otthont teremtő család elvárható kötelessége.

84

4. A megújuló energiaforrások tanítása 4.1 A környezeti nevelés célja

A környezeti nevelés céljai nemcsak az intézményes nevelés keretein belül, hanem azon túl is érvényesek. Mindenekelőtt a helyi környezeti tudatosság erősítése, a helyi környezetkultúra és fenntarthatóság elősegítése. A környezeti nevelés tartalma, a környezetről szóló nevelés, amely a környezeti értékek problémák ismeretek átadását, megértetését jelenti. A környezetben, ill. a környezet által nevelés, amikor a környezet a tanulás tanítás eszköze. A környezetért nevelés, pedig a környezettel szembeni gondoskodó magatartás, egyéni felelősség, az elsajátított ismeretek konstruktív használatát fejlesztő pedagógia. Az iskolarendszerű környezeti nevelést a konzervatív tábor igyekszik tantárgyasítani, azaz egyetlen, jól meghatározható tananyaglistával megjelölni, amit a diákok megtanulhatnak, és leckeszerűen felmondhatnak. A tanulást szélesen értelmező tábor a tantárgyiasítási törekvést átlépi, és tantárgyközivé (is) teszi a környezeti nevelési lehetőségeket hordozó tanulási tevékenységeket és követelményeket. A környezeti nevelés a polgári nevelés részeként a személyes döntések felelősségére nevel, megtanítja a konfliktusok kezelésének eljárásait és lehetőségeit. Legtágabban ember- és közösségformálás. A környezeti nevelés során (reméljük) szokások és értékek rendeződnek át az emberekben. Sok száz vagy tán ezer év alatt társadalmunkba kialakult értékrendet kell átformálni ennek eredményessége döntő és sajnos kérdéses is. Bármilyen környezetvédelmi, természetvédelmi kérdésben a lehetséges megoldást elsősorban

a

szemléletváltásban

látják

a

szakemberek.

Legyen

szó

energiahatékonyságról, hulladékkezelésről, állatvédelemről, a legnehezebb feladat a pedagógusokra hárul, akik megfelelő tárgyi tudás birtokában, annak közvetítésével a gyermekek, és már nem csak rajtuk keresztül, hanem közvetlenül a szülők, és az egész társadalom attitűdjét kell a környezetvédelem felé terelnie. Fontos, az iskola es a helyi társadalom és intézmények szoros együttműködése. A nagy számban létrejött civil szervezetek változatos programokkal csábítja az iskolákat, pedagógusokat és

85

oktatócsomagokkal, továbbképzésekkel stb. támogatja a környezetvédelem oktatását. Egyre több tanárképzési és tanítóképzési intézményben oktatják a természet-és társadalomtudományi szakokon a környezeti nevelést. 4.2 A környezeti nevelés története fejlődése

A környezeti nevelés csírái az iskolákban már a 20. század elején jelen voltak19. Az első jelentős előrelépés a környezeti nevelésben az első környezetvédelmi világkonferencia volt (1972), ahol megfogalmazták, hogy a környezetvédelem oktatása nemzetközi program keretében kell, hogy megvalósuljon. Az iskolai keretek közötti környezeti nevelés célját és módszereit hivatalosan 1978-ban az UNESCO környezeti nevelési kormányközi konferencián határozták meg. A környezettudatos szemléletű pedagógia nagy lendületet kapott a Rio de Janeiróban tartott Környezet és fejlődés konferencia után (1992), ahol egy új feladat és egy új fogalom került előtérbe: a fenntartható fejlődés megvalósítása, a fenntarthatósági pedagógia. A fenntarthatóság pedagógiája szükségszerű továbblépés a környezeti nevelés történetében. A környezeti nevelés általában a környezet, a természet megismertetését és megszerettetését juttatja eszünkbe, de a globális környezeti váltság megkívánja és előidézte, hogy nemcsak a természet védelmére fenntarthatóságára, hanem a társastársadalmi problémák megoldására, az emberi konfliktusok kezelésére való nevelés is pedagógiai tennivaló lett. A nevelőnek, aki a jövő környezeti polgárának kialakításával foglalkozik, fokozott környezeti tudatosságot kell ébresztenie növendékeiben. Egyre több és egyre komplexebb tudást igényel ez a tanítóktól, tanároktól. A fenntarthatóság pedagógiájának az időhöz való viszonya gyökeresen más, mint a hagyományos szemléletű oktatásé. A hagyományos tantervekben 85-88%-ban a múltra vonatkozó ismeretek, ismeretkörök jelennek meg. Mindössze 7-8% vonatkozik a jelenre, és elenyészően kis százalék a jövőre. A növendékek mintegy a jövőbe kilépve, a jövő felől kell megvizsgálják cselekedeteink következményeit, értelmét. A környezeti nevelés tantervben való megjelenésével, és általa használható, gyakorlati tudásanyag

19

Szabadban végzett tevékenység pozitív hatásainak erősítésére szerveztek iskolaszanatóriumokat, zöldosztályokat

86

elsajátításával a prevenció (a megelőzés) a nevelés részévé válik. A környezettudatosság nem egyenlő az állatok növények szeretetével, a természet megóvásával. A szemléletváltás, amit tanítani kell, ha lehet még nagyobb mértékű és átfogóbb. Már nem csak a természet egyensúlyához való alkalmazkodást, hanem, az embernek, (mint fajnak) helyét a természetben és az embernek (mint indivídumnak) helyét a társadalomban. A fenntarthatóság pedagógiájának középpontjában már - az ökológián kívül - a jogi, etikai, gazdasági és szociológiaismeretek és összefüggések állnak. A fenntarthatóság pedagógiájának kerete valójában a társadalomismeretre épül, és az állampolgári neveléshez kapcsolódik, amelyben a politikai, közgazdasági, környezeti konfliktusok társadalmi kezelése válik tananyaggá. A Fenntarthatóságra nevelés a születés pillanatától meg kezdődik a családban, és erre épülhet az intézményes oktatás, nevelés,

amely

fokozatosan

felépülő

tudatos

szakszerű

és

szigorú

követelményrendszernek megfelelő, így alakítja ki a jövő nemzedék új életstílusát, normarendszerét. 4.3 .Környezeti nevelés megjelenése a Magyar törvényekben

Alkotmány: 18. § „A Magyar Köztársaság elismeri és érvényesíti mindenki jogát az egészséges környezethez.” Környezetvédelmi törvény (1995. LIII.) 54 §: „Minden állampolgárnak joga van a környezeti ismeretek megszerzésékhez, és az ismereteinek fejlesztéséhez.” Természetvédelmi törvény (1996. LIII.) 64 §: „A természet védelmével kapcsolatos ismereteket valamennyi intézményben oktatni kell, azok a Nemzeti Alaptanterv részét képezik.” 211/1997. (XI.26) Kormányrendelet:

87

A rendelet értelmében (5. §) a környezetvédelmi felügyelőségnek feladata közé tartozik környezeti tudat- és szemléletformálás, valamint a környezetvédelmi kutatás, oktatás, nevelés és ismeretterjesztés. A nemzeti parkok igazgatóságai állami feladatként látják el a természetvédelmi bemutatók szervezését, az ismeretterjesztő oktatást, nevelést valamint a tudományos kutatást (6. §) 20031/1998 (II.13.) Kormányhatározat – Nemzeti Környezetvédelmi Program „…Magyarországon még nem megfelelő szintű a környezeti tudatosság. A lakosság ismeretei a környezetről, a környezet védelméről, megóvásáról hiányosak és többnyire nem megfelelő színvonalúak.” Együttműködési megállapodás az Oktatási Minisztérium és a Környezetvédelmi Minisztérium között (1999-2002) .A megállapodás lényege, hogy együttműködést írt alá a két tárca a környezeti nevelésről, oktatásról, képzésről és fejlesztésről. Ez vonatkozik például az egyes környezeti nevelési területek céljára, koncepciójára, a megvalósításhoz szükséges tankönyvek és oktatási segédanyagok, módszertani útmutatók kidolgozására. 1993. évi LXXIX. Törvény a közoktatásról – többször (elsősorban az 1995. évi LXXXV. Törvénnyel, az 1995. évi CXXI. Törvénnyel, az 1996. évi LXII. Törvénnyel és az 1999. évi LXVIII. Törvénnyel) módosítva: 8.§ (8): „Az általános műveltséget megalapozó szakaszban asz iskolai nevelés-oktatás tartalmi egységét az iskolák közötti átjárhatóságot a Nemzeti alaptantervben szereplő műveltségi területekre épülő kerettantervek biztosítják.” 10. § (1): „A gyermekek, a tanulónak joga, hogy nevelési, illetőleg nevelési-oktatási intézményben, biztonságban és egészséges környezetben neveljék és oktassák, (…) iskolai tanulmányi rendjét pihenőidő, szabadidő, testmozgás beépítésével, sportolási, étkezési lehetőség biztosításával életkorának megfelelően alakítsák ki.” 39. § (1): „A nevelési-oktatási intézmények szakmai tekintetben önállóak. (…)” 88

41. § (5):”A nevelési-oktatási intézménynek gondoskodnia kell a rábízott tanulók felügyeletéről, a nevelés és oktatás egészséges és biztonságos feltételeinek megteremtéséről, a tanuló- és gyermekbaleseteket előidéző okok feltárásáról és megszüntetéséről, (…)” 2003. évi törvénymódosítás értelmében: 48.§ (3): „Az iskola nevelési programjának részeként el kell készíteni az iskola egészségnevelési és környezeti nevelési programját.” 11/1994 (VI.8) MKM rendelet a nevelési-oktatási intézmények működéséről, (az 1/1998/VII.24./ OM rendelettel módosítva) 6/B.§ (1): „A szabadidő-szervező segíti az iskola pedagógusainak és tanulók szabadidőszervezéssel, közösségi élet kialakításával összefüggő munkáját. A szabadidő-szervező feladata különösen: a) az iskola pedagógiai programjához kapcsolódó tanórán kívüli foglalkozások, programok előkészítése, szervezése, a környezeti neveléssel összefüggő tevékenység segítése (erdei iskola, tábor stb.); f) az egészséges életmóddal (…) összefüggő szabadidős tevékenységek i) a hazai és a külföldi tanulmányi utak szervezésével kapcsolatos pályázati lehetőségek figyelemmel kísérése, a pályázatok elkészítésében való közreműködés.” A Nemzeti Alaptantervről szóló 130/1995. (X.26) és a 63/2000. (V.5) Kormányrendelet Megtörtént a környezeti nevelés tudatos beépítse a nevelés-oktatás folyamatába. A környezeti nevelés kereszttantervi jelleggel megjelenik minden tantárgy oktatásában. Fontos

előrelépés,

hogy

a

műveltségi

területek

közös

követelményeként

megfogalmazódott a környezeti nevelés célja, tartalma, témakörei. A kerettantervek kiadásáról, bevezetéséről és alkalmazásáról szóló 28/2000. (IX.21.) OM rendelete egyes oktatási jogszabályok módosításáról 89

A NAT-ra építve határozza meg a tantárgyi követelményeket, az egyes tantárgyak ismeretanyagát, a belső tevékenységi formákat, valamint a továbbhaladás feltételeit. A környezeti nevelés tartalma és módszerei megjelennek az egyes tantárgyak közös céljaiban, valamint a tanított tananyag tartalmában. A Kerettanterv az interaktív, tevékenykedtető, kézség- és képességfejlesztő pedagógiai módszerek alkalmazását hangsúlyozza a nevelés-oktatás folyamatában, így a környezeti nevelésben is. 4.4 A környezeti nevelés színterei, módszerei, eszközei

A környezeti nevelés színterei az iskolai tanítási órák, a tanórán kívüli foglalkozások, ill. a nem iskolái programok foglalkozások. Módszereit tekintve a legszélesebb palettán válogathatunk. A hagyományos oktatás frontális módszere már szinte feledésbe merül . A környezeti nevelés kapcsán a projektmódszer a kreatív játékok, szituációs játékok problémamegoldó csoportos feladatok, viták nagyon eredményesek, és érdekesek a gyerekek számára . A házi dolgozatok készítése és a tanulói kiselőadás segít megszerettetni a kutatómunkát, közben gyakorolható egy-egy választott téma bizonyos aspektusból való feldolgozása. A kiselőadások, pl. fejlesztik a didaktikai képességeket. A felhasználható tanítási eszközök már nem csak a hagyományos tankönyvek formájában áll rendelkezésre, hanem akár digitális tankönyv, adattár, tudásbázis formájában. Oktatócsomagok ,interaktív CD-ROM-ok, videó-anyagok, rövidfilmek segítik nem csak a pedagógusok munkáját segítik, hanem a diákok által is jól használható az ismeretszerzést elősegítő motiváló értékűek. Néhány hasznos oktatócsomag: Zöld Utipakk – Greenpack Az oktatócsomag 10-16 (18) éves tanulóknak és őket tanító tanároknak készült. 22 különböző környezeti témában tartalmaz átfogó ismereteket, feladatokat úgy, hogy többféle módon közelítik meg az adott problémát és az azok megoldásához tartozó véleményeket. Az oktatócsomag tartalmaz egy tanári kézikönyvet óratervekkel, tanulói feladatlapokkal, egy videokazettát. Számos környezeti témával foglalkozó interaktív

90

CD-ROM-ot tartalmaz, amelyek akár színesíthetik a tantárgyi óra keretében folyó munkát. Az oktatócsomag nem egyszerűen a természettudományos ismeretek átadására helyezi a hangsúlyt, hanem a környezettudatos szemléletmód és viselkedés kialakításában segít az iskolában és a társadalmi élet különböző területein. Eredetileg egy lengyelországi anyag magyarra fordítása, melynek szakmai irányítását a Közép- és Kelet Európai Környezetvédelmi központ (REC) irányított. Hulladéksuli Az oktatócsomag a szentendrei Templomdombi Általános Iskolában bevezetett szelektív hulladékgyűjtési modell alapján készült, kifejezetten a hulladék, mint környezeti probléma és annak megoldása áll a középpontjában. Interaktív weboldalak segítségével a szelektív hulladékgyűjtés fontosságát és mikéntjét ismerteti a gyerekekkel, szülőkkel és pedagógusokkal. „Mi lesz a szeméttel?” Multimédiás oktatócsomag elsősorban környezeti nevelők számára, amit a Hulladék Munkaszövetség szerkesztett. Az iskolai órákon is felhasználható játékokon kívül a hulladék-elhelyezés, újrahasznosítás témakörében is rengeteg háttéranyagot tartalmaz. 4.5 Energiatakarékosság, megújuló energiák tanítása a tanórán a középiskolában.

A 21. sz egyik legnagyobb társadalmi gazdasági, és környezeti problémáját jelenti az emberiség egyre növekvő energiaigényének ellátása. Ennek a problémakörnek az iskolai és iskolán kívüli környezeti nevelési programokban nagy szerepet adhatunk, több időt szentelhetünk. Ahogy azt a Kerettanterv sok helyen elő is írja, szaktantárgyi keretek között az adott korosztály előzetes ismeretanyagára építve lehetőségünk van az energiaprobléma több aspektusból történő körbejárására. A megújuló energiaforrások hasznosítása témakör lehetséges beillesztése a középiskolai szaktárgyi órák megfelelő anyagrészeibe:

91

Évfolyam Tantárgy 8.

10.

Témakör

Környezettani tartalom: (Megújuló energiaforrások tanításának lehetőségei) Kémia Környezeti kémia Energiagazdálkodás: Megújulók: - tüzifa, nap-, szél-, víz-, geotermikus energia Nem megújulók (fosszilis energiahordozók) – kőolaj, földgáz, szén Atomenergia Előnyeik, hátrányaik, környezettani hatásuk: szennyezések, környezetátalakítás, széndioxid-kibocsátás, üvegházhatás Földünk és Magyarország Természeti adottságaink és környezetünk természet és erőforrásaink: társadalomföldrajza -fosszilis energiahordozók bányászata -uránbányászat -nap-, szél-, geotermikus-, vizienergia hasznosítási lehetőségeink. Kémia Szénhidrogének Fosszilis energiahordozók:- földgáz és kőolaj (szén, lignit) - a kőolaj kitermelésének globális problémái - a fosszilis energiahordozók földi készleteinek problémája megújuló energiaforrások hasznosításának előnyei, hátrányai, -fosszilis energiahordozók kiváltásának lehetőségei a közlekedésben, bioüzemanyagok (biogáz, biodíezel)

92

világ Földünk és A társadalmi, környezetünk képe

változó Környezeti szennyezések csökkentése: gazdasági fosszilis energiahordozók és megújuló energiaforrások a fejlett és fejlődő országokban, -energiatakarékossági, környezetvédelmi szabályozások, egyezmények, beruházások az Európai Unióban és Magyarországon -nemzetközi együttműködés lehetőségei (nemzetközi szervezetek mozgalmak) A világgazdaságban Az országok környezeti állapota és különböző szerepet gazdasági helyzete közötti összefüggés: betöltő országok, régiók -a fejlődő országok környezetszennyezésének növekedésének okai fejlődő országok gazdasági részesedésének és környezetszennyezésének aránya a világgazdaságban -energiahatékonyság a fejlett és fejlődő országokban Hőtan A napenergia felhasználás fizikai alapjai: -termodinamikai alaptörvények

Fizika

11 Fizika

A

tanítási

Fény kettős természete

óra

keretein

belül

-Hőtárolás, hővezetés, hősugárzás A napenergia hasznosítás módszerei: - passzív napenergia hasznosítás (építészeti megoldások) -aktív napenergia hasznosítás (napkollektorok) működése, hatásfoka, típusai A napelem, mint megújuló energiaforrás: -napelemek működése, hatásfoka

elsősorban

az

új

ismeretek

megszerzésére,

ismeretterjesztésre van lehetőség. Az adott tantárgyi tematikába beillesztett környezeti tartalmak jó lehetőséget kínálnak a tanításban gyakori frontális szervezeti forma, órafelépítés egyhangúságának feloldására. Az alaptantárgy, anyagrész követelményeinek

93

tanítása közben, azt gyakorlatibbá téve a diákhoz, a mindennapokhoz közelebb hozva adhatunk alkalmat, pl. az energia témakör egy-két óra keretében való tárgyalásához. Ezeken az órákon a témához tartozó széleskörű ismeretanyag tanítása után csoportmunka, játék, vita, ötletbörze, feladatlapok, kísérletek stb. keretében mélyíthetjük el, tehetjük hasznosítható tudásanyaggá a tanultakat. Energia témakörben sokszor látszik, hogy a gyerekeknek rengeteg információ van a birtokukban. Ezeket a különböző tantárgyak keretében az iskolában, a médiából vagy akár az Internetről szerzik be, azonban hiányzik az összekötő szál a mindennapi életük, életmódjuk és a birtokukban lévő tudásanyag között. Ezeket az ismereteket nem mindig tudják alkalmazni, ok- okozati összefüggéseket nem ismerik fel. A tananyagba integrált gyakorlatiasabb környezettani oktatás, méginkább a nevelés meghatározó lehet a diákok adott tudományterületekhez való viszonyában is. A megújuló energiafelhasználás oktatása tanórán kívüli iskolai foglalkozás keretében: A tanórán kívüli foglalkozások nagyobb mozgásteret adnak a pedagógiai módszerek és eszköztár bevetésében. Iskolai de tanórán kívüli foglalkozások a szakkörök, klubok, amiknek keretében az ismeretszerzés a csoportmunka, kiselőadások, kutatómunka, projektek keretében interaktívan folyhat. A gyerekek nagyobb szerepet kapnak, abban hogy milyen témákat érintsünk, milyen feladatokat oldjunk meg. Jeles napok tartása, akár az iskola által meghatározott témában és időben, vagy nemzetközi ill. országos döntés alapján meghatározott un. Világnapokon újabb színtere a környezeti nevelésnek, pontosabban a fenntarthatóságra nevelésnek. Ezek az időpontok jó alkalmat adnak a témahetek tartására is. Kiállítások vetélkedők, diákkonferenciák szervezésére nyújt lehetőséget, akár a szülők és az iskola fenntartója vagy civil szervezetek bevonásával.

94

4.6. A megújuló energiafelhasználás oktatása tanórán kívüli iskolai foglalkozás keretein kívül

Erdei iskola: „Az Erdei iskola sajátos, a környezet adottságaira épülő nevelés és tanulásszervezési egység. A szorgalmi időben megvalósuló egybefüggő, többnapos, a szervező oktatási intézmény székhelyétől különböző helyszínű tanulásszervezési mód, amelynek során a tanulás a tanulók aktív cselekvő együttműködésére és kommunkációjára épül. Témája szorosan kapcsolódik a választott helyszín környezeti adottságait kihasználva a tantervhez. Kiemelkedő pedagógiai feladata a környezeti nevelés és a közösségi tevékenységhez kötődő szocializáció.” (Környezetvédelmi lexikon) Az Erdei iskola módszerei, az ismeretek elsajátítását a helyszín adta lehetőségek és a tanulók érdeklődése határozzák meg, és nem feltétlenül a tananyag. A tanulók testközelben tapasztalhatják meg a természetet, illetve a környezeti jelenségeket és nem tantermi oktatás keretében könyvekből szerezhetik meg az új ismereteket. Gyakran nem is szükséges semmiféle segédeszköz (könyv, taneszköz). A tanulás folyamata a megismerés élményével párosul és elsősorban közösségi csoportokban, történik. Nyári Tábor, Nomád tábor Az iskolán kívüli környezeti nevelés szerintem talán leghatékonyabb formája lehet a táborok szervezése. Egyrészt, azért mert pl. a nomád táborok esetében a természeti környezet közvetlen közelről ismerhető meg. A „nomád élet” adta nehézségek, és feladatok sok gyakorlati tudás megszerzését vonja maga után. Csapatépítő eszköz, amely meghatározó élményt adhat a gyerekek számára, és kialakíthatja, vagy megerősítheti a környezettudatos életszemléletet. Közelebb kerülve a természethez annak problémáira is fogékonyabbak lesznek. Nevelési tanítási módszereket tekintve minden eddigi említett módszer bevethető. Szerintem egy tábori környezetben, ahol sok gyerek van, a legjobb versenyeket, vetélkedőket, játékokat szervezni.

95

Terepgyakorlat: A terepgyakorlatok kitűnő helyszínei a vizsgálódásnak, a tanórán tanultak gyakorlati alkalmazásának. A havi órarendbe is beilleszthetőek ezek a néhány órától akár egy egész napig is tartó terepi séták, gyakorlatok. A terepgyakorlatokhoz hasonlóan a tanulmányi kirándulásokon is alkalom nyílik a kísérletek mérések végzésére, gyakorlati alkalmazások elsajátítására. A szakdolgozatom témáját adó napenergia hasznosítással kapcsolatos méréseket ilyen terepgyakorlatok keretében képzelem el, miután a napenergia-felhasználás elméleti hátterét a tanóra keretében megismertettük. Napsütéses időben szépen demonstrálható a fekete doboz effektus, amely lapja a napkollektorok működésének, vagy a napelemekkel nyerhető elektromos energia is bemutatható. A napkollektor modellezése, a fekete doboz kísérlet. Szükséges eszközök: -

kisebb fadoboz (lehet vastagabb-falú kartondoboz is) melynek belső felülete matt feketére van festve)

-

üveglap (akkora méretű, hogy fedje be a dobozt)

-

hőmérő

A dobozt a diákok árnyékos helyen állítsák össze, úgy hogyhogy helyezzék bele a hőmérőt, ami leolvasható, anélkül hogy hozzányúlnánk a dobozhoz. Tegyék rá az üveglapot. A kezdeti hőmérsékletet jegyezzék fel, ezután tegyék a dobozt a napra. A hőmérséklet emelkedése folyamatosan megfigyelhető. (egy félig töltött flakon víz is a dobozba helyezhető, ami egy idő után felmelegszik. Vigyázat! Akár 50 fokra is felmelegedhet!)

A kísérlet befejezése egy feladatlap csoportos vagy egyéni

kitöltése.(ld. Függelék) Tanulmányi kirándulások: A tanulmányi kirándulások (főleg a többnapos) alkalmával a gyerekek csoportos munkában interjút készíthetnek a szállásadó településen. A csoportok kialakítása után egy témát választanak, és kérdőívet készítenek. Meg kell határozni kb. hány mintavételi 96

szám után, lehet összesíteni az eredményeket, és rövid beszámolót készíteni. A nap végén a csoportok előadják az eredményeiket, amit megvitathatnak. Közvélemény kutatás, interjúkészítés Az interjú (közvélemény kutatás) témája: -Érdemes a fõ témákról interjút készíteni -Érdemes az eredményt az „utókor” számára is rögzíteni Csoportok: 5-10 fő/témakör. Az ilyen felméréseknek mindig egy kis csoport legyen az előkészítője, de a kivitelezésben, kiosztásban, összegyűjtésben, értékelésben mindenki segíthet. Eszközök: kérdőívek, füzet, toll. A megvalósítás: - A feladat kiadása után (például: Készíts kérdőívet arról, hogy ki hogyan takarékoskodik az otthonában!) a kis csapatok összeírják, hogy mire lehet rákérdezni. -Az ötleteket valódi kérdéssé kell formálni, egyértelmű, többségében eldöntendő vagy feleletválasztásos kérdést kell feltenni. - A felmerülő kérdések csoportosíthatók. (áramhasználatra, vízhasználatra, fűtésre, háztartási gépek használatára, szemétkezelésre vonatkozók). -Tegyenek fel olyan kérdést is, ami azt firtatja, hogy fontosnak tartják-e ezt a kérdést, és miért. - Válaszlehetőségeket kell felajánlani (például: igen, nagyon – kevéssé – nem).

97

Értékelés: - A beérkezett kérdőívek adatait összegezni kell, és a válaszok arányait jegyzőkönyvben rögzíteni. Ez lehet a feladat vége és egy beszélgetés kezdete, pl. arról, mennyire takarékos a lakosság, milyen módszerekkel indíthatunk takarékossági kampányt stb.

5.Összegzés: Szakdolgozatom témája a napenergia hasznosítás volt. Ennek kapcsán vázoltam a 21.sz energiaellátásának problémáit mely a fogyatkozó fosszilis energiahordozók miatt a kor egyik legfontosabb társadalmi, gazdasági kérdése. Az emberiség energiaigényének biztosítására legnagyobb mértékben felhasznált kőolaj, földgáz, és szén elégetése miatti környezeti károk enyhítésére alternatív megoldások bevezetés sürget. A megújuló energiaforrások bemutatása után kiemelten foglalkoztam a napenergia passzív hasznosításával a családi házakban. Az energiahatékonyság és energiatakarékosság az Európai Unió központi kérdése, ezt rendeletekkel szabályozza, és különböző pályázati lehetőségekkel és támogatásokkal segíti. A fenntartható építkezés az energiapolitikának olyan része amely egyrészt nemzetközi és nemzeti szinten ,direktívák és rendeletek lapján megvalósítandó, de közvetlenül a mindennapokban általunk követendő cél. Házaink nem csak a hatályos szabályoknak kell megfelelni, hanem a lehetőségeinkhez mérten a legjobban kell követni a tervezésnél a passzív napenergia hasznosítás elveit. A napenergia olyan kimeríthetetlen energiaforrás, amelyet mindenki ingyen felhasználhat. A környezettudatos életmód, az energiatakarékosság nem csak egyéni, hanem társadalmi, gazdasági és környezeti érdek is. Gyermekeinknek a megújuló energiaforrásokat már nem csak mint lehetőséget, érdekességet kell bemutatni. A tudományos alapokon túl közvetlen gyakorlati alkalmazásokat szükséges megismertetni a diákokkal. A környezeti problémák testközelbe hozása ,a tetteik, és azok következményeinek felismerésé kell tanítanunk. Környezeti nevelőként feladatunk a gyerekekben egy új környezettudatos szemlélet kialakítása az általam is felsorolt tanítási módszerekkel és a példamutató magatartással 98

Felhasznált Irodalom Agócs József, Csongrády Béla, Tóth Imréné (szerk): Zöld út környezeti nevelés feladatai, módszerei, eszközei 6 - 18 éves kor között ajánlások általános- és középiskolai pedagógusok részére TIT Nógrád M. Egyes., 1993 Salgótarján ( Uniprint Kft.) Barati Sándor [szerk.], Visnyovszky Tamás [aktualizálta]; Napkollektor a házban / - 3. mód. kiad.. - Gömörszőlős : BAZ Megyei Környezetvédelmi és Területfejlesztési Kht., 2002. - 32 p. ; 30 cm . - (Környezetbarát technológiák ; 4. ) Berecz Endre:A környezettudat alakítása és a környezeti nevelés kérdései a különböző képzési szinteken és területeken in: Környezetvédelmi füzetek OMIKK, [1993] Budapest Benécs József: Passzívházak (in: Építés spektrum, 2007 IV. évfolyam, 2. szám), Spektrum kiadó, Budapest Bihariné Krekó Ilona: A környezeti nevelés pedagógiai és pszichológiai alapjai Budapest : BTF, 1997 Dobi Ildikó [szerk.]; Magyarországi szél és napenergia kutatás eredményei; [kiad. az Országos

Meteorológiai

Szolgálat]. - Budapest : Országos

Meteorológiai

szolgálat, 2006. - 148 p. ; 23 cm Gadó György Pál [szerk.]; A természet romlása, a romlás természete: Magyarország [Budapest] : Föld Napja Alapítvány, 2000. - 216 p. ; 24 cm Giber János ; Réti Ferenc és Kovács Krisztina közrem.; Megújuló energiák szerepe az energiaellátásban - Budapest : B+V Lap- és Kvk., 2005. - 167 p. ; 24 cm Gulyás Pálné (szerk): A környezeti nevelési program, a környezetpedagógiai szakértői tevékenység megalapozása Budapest : Természet- és Környezetvédő Tanárok Egyes., 2003. Budapest ( Saluton Bt.)

99

Gulyás Pálné : A természeti, környezeti nevelés, mint a nevelés megújításának lehetősége és kényszere Iskolakultúra (1993. 3.évf. No.24. 75-76) Havas Péter :A fenntarthatóság pedagógiájáról és a környezeti nevelés helyi programjáról ( p. 87-95.) in: Az Európai Unió és a magyar iskola tudomány és közoktatás

(összeállítás a Koch Sándor Tudományos Ismeretterjesztő Társulat XL.

Pedagógiai Nyári Egyetemén elhangzott előadásokból ,szerk. Komlossy Ákos) Dr. Imre László (elnök) [szerk.] - Magyar Tudományos Akadémia Energetikai Bizottság, Megújuló Energia Albizottság – Magyarország Megújuló Energetikai Potenciálja; Tanulmány 2006 Jan F. Kreider, Frank Kreith; Solar energy handbook - New York [etc.] : McGrawHill, 1981. - [866] ism. oldalsz. ; 23 cm . - (McGraw-Hill series in modern structures : Systems and management Kim Rita, Németh Károly: A Montessori-pedagógia és a környezeti nevelés Fejlesztő pedagógia (1995. 5-6 43-49.p.) Kuba Gellért; A függőleges felületek napenergia felvételének szabályozása szoláris tájolással - Budapest : BME, 1988. - 125 p. ; 21x30 cm Magyar energetika : a Magyar Energetikai Társaság, a Magyar Napenergia Társaság, a Magyar Nukleáris Társaság és a Mérnöki Kamara Energetikai Tagozatának fóruma alapította a Magyar Energetikai Társaság. - [Budapest] : Econ-Soft Kft., 1993-; Ill. ; 30 Medgyasz Péter (Független Ökológiai Központ); Fenntartható energiagazdálkodás az építészetben (in: Lélekzet – A levegő munkacsoport kiadványa – 206/05) Monoki Ákos, Barna Tamás; Környezetbarát energiák : [biomassza-, geotermikus-, napenergia]. - 2.

jav.

kiad. - Szarvas : Nimfea, 2005. - 86

p. ; 21

cm . - (Zöldike

könyvsorozat ; 10. )

100

Nicole Kuhlmann; Napenergia-hasznosítás : napkollektoros, napelemes berendezések Budapest : Cser, 2002. - 84 p. ; 24 cm . - (Csináld magad ) Novák Ágnes: Aszolár építészet alapjai; koord. a Ybl Miklós Műszaki Főiskola Magasépítési és Települési intézet. - [Budapest] : YMMF, [1997]. - 68 p. ; 30 cm . (Építészeti ökológia ) Pató

György,

Stumphauser

Tamás;

A

napenergia

hasznosítása - Eger : Életfa

Környezetvédő Szövetség [etc.], 1999. - p. 75-104. ; 21 cm . - (Energiahatékonysági program Egerben ; 2.) Péntekné Szabó Ágota , Gálosi Márta: Környezeti nevelés tanári kézikönyv Budapest: EVE, [1999]. Peter Gevorkian; Sustainable energy systems in architectural design : a blueprint for green building - New York, N.Y. [etc.] : McGraw-Hill, cop. 2006. - XII, 251 p. ; 25 cm Schróth Ágnes , Chikán Éva et.al. : Környezeti nevelés a középiskolában Budapest : Trefort, 2004. Sipos Endre.: Környezeti etika környezetetikai vizsgálódások oktatási segédanyag Környezeti etika környezetetikai vizsgálódások oktatási segédanyag Szabó Gyula; Adatok a napenergia passzív hasznosításának méretezéséhez Budapest : ÉTK, 1986. - 283 p. ; 23 cm Szalai Zsuzsa; U konkra q, avagy érdemes-e részletesen számolni (in: Épületenergetika, 2006. 05. – Épületenergetikai Társaság, Budapest) Ursula Eicker. - Chichester [etc.]; Solar technologies for buildings - Wiley, cop. 2003. XII, 323 p. ; 26 cm Varga Attila : A környezeti nevelés pedagógiai, pszichológiai alapjai disszertáció)

Eötvös

Loránd

Tudományegyetem,

Bölcsészettudományi

(Ph. D Kar,

Neveléstudományi Doktori Iskola 101

Wheeler, Keith A. ,Bijur, Anne Perraca. (szerk.): A fenntarthatóság pedagógiája a remény paradigmája a XXI. század számára Budapest - Tan-Sor Bt. 2001 (Körlánc könyvek) http://action1.de/minime http://energia.lap.hu/ http://energiak.s8.vhost.hu/ http://fenntarthato.hu/ http://gaiasolar.tar.hu/ http://korlanc.ngo.hu http://ludens.elte.hu/~akos/kt/ejegyz/kornyfi.htm http://napenergia.freeweb.hu/ http://okoenergia.uw.hu/szolar http://okocenter.hu/ http://portal.unesco.org/education/en/ev.phpURL_ID=27234&URL_DO=DO_TOPIC&URL_SECTION=201.html http://www.archiweb.hu/portal http://www.ecoenergy.extra.hu/ http://www.eet.bme.hu/publications/e_books/solar/index.html http://www.foek.hu/korkep/forras/8-4-0.html http://www.foek.hu/korkep/zold/f2_331.htm http://www.foek.hu/korkep/0-0-7-.html http://www.hulladek-suli.hu http://www.humusz.hu http://www.kekenergia.hu/ http://www.kia.hu/konyvtar/szemle/12.htm#ford http://www.ktk-ces.hu/343.html http://www.ktm.hu/ http://www.kfki.hu/fszemle/archivum/fsz0104/bardos.html http://www.lelegzet.hu/RWXO8NQoYF0AATe3O@g/kereses/quick/ http://www.mindenaminap.hu/ http://www.omikk.bme.hu/ http://www.reak.hu/nh/05.htm http://www.reak.hu/kk/023a.htm#03 http://www.szulo.hu/kids/k15/foru219.htm http://www.szolarhaz.hu/passz_bem2.php http://www.xsany.hu/hosziv.html http://www.xsany.hu/bio.html http://www.euractiv.com/ http://itl1.elte.hu/meteo/meteo.html http://ludens.elte.hu/~akos/kt/ejegyz/kornyfi.htm

102

Köszönetnyilvánítás Ez úton szeretnék köszönetet mondani az alábbi személyeknek a szakdolgozatom megírásához nyújtott segítségükért: Horváth Ákos (témavezetőmnek,) ,aki magas szintű szakmai segítséggel lehetővé tette a szakdolgozat megírását. Atomfizika tanszék -ELTE-TTK- a rendelkezésemre bocsátott eszközökért. Kolossváry Anna (statikus tervezőmérnök), aki szaktudásával a háztervezésben, kivitelezésben és a dolgozat megalkotásában is nagy segítséget nyújtott. Dr.Galaskó Gyula (statikus tervezőmérnök, Egyetemi docens, a BME-Mechanika tanszék), akinek közreműködésével a gépészeti, épületenergetikai és építészeti-ökológiai szakirodalmhoz hozzájutottam. Bresztyenszki Katalinnak, a képek szerkesztéséért, a tervrajzok megfelelő formába öntéséért. Galaskó Dénesnek az adatbeviteli segítségéért. Végül családom minden tagjának, akik türelmes és segítőkész hozzáállásukkal támogattak a szakdolgozatom elkészítésében.

103

6. Melléklet Feladatlap minta: (dőlt betűvel kiemelt megoldásokkal)

1. Hol hasznosítható leghatékonyabban Magyarországon a napenergia? mezőgazdaság, háztartás 2. Szerinted hány órát süt a nap évente Magyarországon? a) 1000 órát b) 2000 órát c) 8000 órát 3. Sorold fel hol találkozhatsz még a tapasztalt folyamattal? Üvegházak, télikertek, fóliasátor, épületek passzív napenergia-hasznosításánál, ha a gépkocsinkkal a napon parkolunk, vízmelegítés fekete hordóval. 5. Mit nevezünk üvegházhatásnak? Egy bolygó felmelegedése a légkörében található szén-dioxid (és más üvegházhatású gázok) koncentrációjának növekedésének következtében. Az égitestet érő napfény a felszínről hősugárzás formájában visszaverődik. Ha bolygót sűrű légkör borítja, akkor a hősugárzás nem tud a világűrbe távozni, hanem az égitest felszínét melegíti fel 6. Milyen más módon hasznosítható még a napenergia? Fotoelektromos hasznosítás (napelemekkel elektromos áramot termelünk) Napkollektorokkal gőzt fejlesztve turbinát hajtatunk meg, így termelünk elektromos áramot. 7. A természet milyen erőit (energiáit) lehet hasznosítani? Nap → napenergia (hőenergia)

Víz → vízenergia, ár-apály energia (mozgási

energia)

104

Szél → szélenergia (mozgási energia)

Termálvíz → geotermikus

energia(hőenergia)

Interjúkészítés: Egy példa a kérdőívre:

1. Figyelnek-e önök tudatosan arra, hogy takarékoskodjanak otthonukban? Igen

Nem

2. Fontosnak tartják-e önök ezt a kérdést? Igen, nagyon

Kevéssé

Nem

3. Van-e lakásukban energiatakarékos izzó? Igen

Nincs

4. Háztartási gép vásárlásakor szempont-e önöknél, hogy milyen a fogyasztása? Igen

Nem

5. Kihasználják-e lakásuk világítására a napfényt? Igen, tudatosan

Igen, szerencsés fekvésű a lakás

Nem

6. Van-e csöpögő csap e pillanatban a lakásukban? Nincs

Van

7. Ha van, fordítanak-e figyelmet a kijavítására? Igen, 1-2 napon belül

Igen, két héten belül

Nem

8. Tartályos-e a WC-jük, vagy átfolyós rendszerű?

105

Tartályos

Átfolyós

9. Mindig teljes programmal működtetik a mosógépet? Igen

Nem

10. Szabályozható-e az önök lakásában a fűtés? Igen

Nem

11. Hány fokot tart ideálisnak a lakásban? 18 fok alattit

18-21 fokot

21 fok felettit

12. Hány háztartási gépet használnak a konyhában? .........

darabot

13. Van önöknek mosogatógépük? Van

Nincs

14. Figyelnek arra, hogy minél kevesebb szemét keletkezzen otthonukban? Igen

Nem

15. Gyűjtenek-e valamit, ami újra hasznosítható? Igen

Nem

16. Ha igen, akkor mit? ...................................................................................................................................

106