Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Napenergia és hasznosítása. Napenergia Tények Az egy nap alatt sugárzással érkező energia többszöröse a más forrásból származó energiának. Az egy nap.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Napenergia és hasznosítása. Napenergia Tények Az egy nap alatt sugárzással érkező energia többszöröse a más forrásból származó energiának. Az egy nap."— Előadás másolata:

1 Napenergia és hasznosítása

2 Napenergia Tények Az egy nap alatt sugárzással érkező energia többszöröse a más forrásból származó energiának. Az egy nap alatt sugárzással érkező energia többszöröse a más forrásból származó energiának. Jól tervezett épület esetén az energiafelhasználás 1/3..1/2 része fedezhető napenergiával. Jól tervezett épület esetén az energiafelhasználás 1/3..1/2 része fedezhető napenergiával. A napenergia felhasználás az összes energiafelhasználás kb. 1,5%-át teszi ki. A napenergia felhasználás az összes energiafelhasználás kb. 1,5%-át teszi ki.

3 Sugárzások A sugárzási energia forrása a Napban végbemenő fúziós folyamat. A sugárzási energia forrása a Napban végbemenő fúziós folyamat. A beeső sugárzás a légkör jellemzőitől függ. A beeső sugárzás a légkör jellemzőitől függ. Sugárzási komponensek: Sugárzási komponensek:  Direkt (közvetlen) sugárzás  Diffúz sugárzás  Visszavert sugárzás

4 Sugárzás energiamérlege

5 Sugárzási energia (éves)

6 Elegendő? Éves átlagos primer energiahordozó teljesítmény-igény a világon: 16 TW Éves átlagos primer energiahordozó teljesítmény-igény a világon: 16 TW Átlagos sugárzási teljesítmény a légkör határán: 1360 W/m2 Átlagos sugárzási teljesítmény a légkör határán: 1360 W/m2 A Föld keresztmetszetének területe: A Föld keresztmetszetének területe: πR 2 =1,29·10 14 m 2 A napsugárzás teljesítménye a légkör határán: A napsugárzás teljesítménye a légkör határán: 1,76·10 17 W Ebből az atmoszférán átjut: 9,1·10 16 W

7 Elegendő? A Nap állásszögének változása, időjárási viszonyok és a nappal/éjszaka váltakozások miatt átlagosan 200 W/m 2 hasznosítható. A Nap állásszögének változása, időjárási viszonyok és a nappal/éjszaka váltakozások miatt átlagosan 200 W/m 2 hasznosítható. Napcella hatásfok: ~10% → 20 W/m 2. Napcella hatásfok: ~10% → 20 W/m 2. A szükséges terület: 8·10 11 m 2 = km 2 A szükséges terület: 8·10 11 m 2 = km 2

8 Elegendő? 5 darab 3,2 TW teljesítményű naperőmű

9 Napenergia hasznosítás Elterjedt megoldás: használati melegvíz készítés Elterjedt megoldás: használati melegvíz készítés Típusok: Típusok:  aktív,  passzív. Közvetlen HMV készítés

10 Aktív napenergia hasznosítás A napsugárzás által melegített közeget hőcserélőn keresztül használjuk. A napsugárzás által melegített közeget hőcserélőn keresztül használjuk. Típusok: Típusok:  síkkollektor  melegített tároló  termoszifon

11 Síkkolektorok Abszorber: vékony fémlemez. Abszorber: vékony fémlemez. A csövekben folyadék kering, mely elszállítja a hőt. A csövekben folyadék kering, mely elszállítja a hőt.

12 Kollektor hatásfok

13 Melegített tároló Előmelegített vizet tovább melegítünk vagy temperálunk. Előmelegített vizet tovább melegítünk vagy temperálunk. A tartályokon sugárzáselnyelő bevonat van. A tartályokon sugárzáselnyelő bevonat van. A vizet tovább melegítjük felhasználás előtt. A vizet tovább melegítjük felhasználás előtt.

14 Termoszifon Kollektorral együtt működik. Kollektorral együtt működik. A víz sűrűség szerinti rétegződését használja. A víz sűrűség szerinti rétegződését használja.

15 Passzív napenergia hasznosítás Az épület maga a kollektor és a tároló. Az épület maga a kollektor és a tároló. Nincs aktív elem (szivattyú, ventilátor stb.). Nincs aktív elem (szivattyú, ventilátor stb.). Az épület anyaga az abszorbens. Az épület anyaga az abszorbens. Típusok: Típusok:  Közvetlen sugárzás hasznosítás  Közvetett sugárzás hasznosítás  Üvegházzal kiegészített hasznosítás

16 Közvetlen passzív hasznosítás Nagy felület nyitott a sugárzás számára. Nagy felület nyitott a sugárzás számára. Az építőanyag-tömeg energiatárolóként működik. Az építőanyag-tömeg energiatárolóként működik. A nappal elnyelt energiát éjszaka kisugározza. A nappal elnyelt energiát éjszaka kisugározza.

17 Közvetett passzív hasznosítás A ház egy része a kollektor és a tároló. A ház egy része a kollektor és a tároló. Hőszállítás természetes cirklulációval. Hőszállítás természetes cirklulációval. Elterjedt módszer a Trombe-fal (tömegfal), mely abszorber és energiatároló. Elterjedt módszer a Trombe-fal (tömegfal), mely abszorber és energiatároló.

18 Kiegészítő üvegház A direkt és indirekt módszer kombinációja: a tömegfal víztartály. A direkt és indirekt módszer kombinációja: a tömegfal víztartály. A termoszifon hatás használható közvetlen légfűtésre, akár mesterséges keringtetéssel is. A termoszifon hatás használható közvetlen légfűtésre, akár mesterséges keringtetéssel is.

19 Energiatárolás Melegvízre, fűtésre hideg éjszakákon (is) szükség van → tárolót kell építeni. Melegvízre, fűtésre hideg éjszakákon (is) szükség van → tárolót kell építeni. A tároló nagyságát az anyagjellemzők és az igények (nagyság, időtartam) határozzák meg. A tároló nagyságát az anyagjellemzők és az igények (nagyság, időtartam) határozzák meg. Hőtárolás: szilárd test, folyadék, folyadék- gőz fázisváltozással. Hőtárolás: szilárd test, folyadék, folyadék- gőz fázisváltozással.

20 Nagyléptékű energiaátalakítás: Naperőmű Naptányér Napvályú

21 Naperőmű: Központi torony

22

23 Heliosztatikus tükörmező

24 Naperőmű: Szoláris farm

25 Szoláris farm 354 MW beépített teljesítőképesség (USA, Kalifornia állam)

26 Stirling motor alkalmazása  Heliosztatikus tükörrendszer,  Kisteljesítményű alkalmazások,  Magas technikai felkészültség,  Kisebb területfoglalás

27 Naperőmű: Napkémény

28 Napkémény: A prototípus Manzanares (Spanyolország, Madridtól délre). Üzemidő: 1986 július február. Csúcsteljesítmény: 50 kW. Kollektor átmérő: 240 m, felület m 2. Kéményátmérő: 10 m, magasság: 195 m.

29 Fotovoltaikus energiaátalakítás (PV) Cellák felépítés Cellák felépítés Fotovillamos jelenség Fotovillamos jelenség Előnyök és hátrányok Előnyök és hátrányok

30 Fotovillamos jelenség Történeti áttekintés: 1839 Becquerel: fényelektromos hatás; 1877 Fritts: Se fotocella (hatásfok: 1%); 1950: félvezetők alkalmazása; 1958: napcella az űrkütatásban (Vanguard-1 műhold, 6%)

31 Félvezető anyagok Szilícium (Si) (leggyakoribb) Szilícium (Si) (leggyakoribb) Gallium-arzenid (GaAs) Gallium-arzenid (GaAs) Kadmium-tellurid (CdTe) Kadmium-tellurid (CdTe) Réz-indium- diszelenid (CuInSe 2 ) Réz-indium- diszelenid (CuInSe 2 )

32 Si polikristály cellák A PV cellák jelentős része ezzel a technológiával készül. A PV cellák jelentős része ezzel a technológiával készül. A szilícium-dioxid (SiO 2 ) a cellagyártás alapanyaga. Finomítás → tisztítás → olvasztás → újrakristályosítás → cellagyártás. A szilícium-dioxid (SiO 2 ) a cellagyártás alapanyaga. Finomítás → tisztítás → olvasztás → újrakristályosítás → cellagyártás. Foszfort és bórt használnak szennyezőként a félvezető rétegek előállításához (n-p rétegek). Foszfort és bórt használnak szennyezőként a félvezető rétegek előállításához (n-p rétegek). A rétegeket egyesítik: létrejön a fotovillamos cella. A rétegeket egyesítik: létrejön a fotovillamos cella.

33 Cellagyártás SiO 2 mindenütt megtalálható egykristály gyártás cellagyártás

34 Hogyan lesz a cellából panel? A PV rendszer alapköve a cella. A PV rendszer alapköve a cella. A cellafeszültség 0,5 és 1 V közötti. A cellafeszültség 0,5 és 1 V közötti. A cellákat modulokba, a modulokat panelekbe rendezik. A cellákat modulokba, a modulokat panelekbe rendezik. A jobb használhatóság érdekében DC→AC konverterrel látják el a paneleket. A jobb használhatóság érdekében DC→AC konverterrel látják el a paneleket. A panel önmagában már használható. A panel önmagában már használható.

35

36 Alkalmazások

37 Fotovillamos jelenség Az elnyelt foton elektront „üt ki” a helyéről. Az elnyelt foton elektront „üt ki” a helyéről. A P-ral szennyezett n- réteg elektrontöbblettel rendelkezik, mely a B- ral szennyezett p- rétegbe vándorol. A P-ral szennyezett n- réteg elektrontöbblettel rendelkezik, mely a B- ral szennyezett p- rétegbe vándorol. Külső összekötéssel villamos áramkör hozható létre. Külső összekötéssel villamos áramkör hozható létre.

38 Jellemzők áramerősségfeszültség I ph : fotonok generálta áram I 0 : a dióda telítési árama k: Boltzmann állandó e 0 : elektron töltése T: cella hőmérséklete R S : vezetési és kontakt ell. R P : belső (elszivárgás) ellenállások C: a cella belső kapacitása

39 PV cella felépítése

40 PV modul felépítése

41 Hatásfok 25 °C és 1 kW/m 2 mellett; általában cella: %, modul: %

42 PV rendszerek Szigetüzemű Hálózatra kapcsolt

43 Fotovillamos rendszer

44 Tiszta technológia, kevés környezeti hatás (területfoglalás). Tiszta technológia, kevés környezeti hatás (területfoglalás). Nincs légszennyezés. Nincs légszennyezés. Nincs üvegházhatású gáz kibocsátás. Nincs üvegházhatású gáz kibocsátás. Alkalmazási előnyök

45 Gyártás Veszélyes anyagok felhasználás + magas hőmérséklet → energiaigényes = drága. Veszélyes anyagok felhasználás + magas hőmérséklet → energiaigényes = drága. A gyártási költség a mennyiség növekedésével csökken. A gyártási költség a mennyiség növekedésével csökken.

46 Üzemidő Általában év. Általában év. Hatásfokromlás kb. 1%/a. Hatásfokromlás kb. 1%/a. Folyamatos kutatás és fejlesztés: Folyamatos kutatás és fejlesztés: –nagyobb hatásfok, –elhasznált cellák feldolgozása.

47 Gazdaságosság Beruházási költségMegtérülési idő TípusÁtl. megt. idő, a Si egykristály7,3 Si multikrist.4,6 Amorf Si2,8 CdTe1,5

48 Leszerelés Hulladék csak az üzemidő végén keletkezik. Hulladék csak az üzemidő végén keletkezik. Megesemmisítéskor veszélyes anyagok és mérgező gázok keletkeznek. Megesemmisítéskor veszélyes anyagok és mérgező gázok keletkeznek. Energiaigényes (magas hőmérséklet). Energiaigényes (magas hőmérséklet).

49 Előnyök/Hátrányok A félvezető cellák előállítása meglehetősen drága. A félvezető cellák előállítása meglehetősen drága. Csökkenti az energiafüggőséget. Csökkenti az energiafüggőséget. A PV cellák gyártása munkahelyet teremt(het). A PV cellák gyártása munkahelyet teremt(het). A gyártás rendkívül energiaigényes. A gyártás rendkívül energiaigényes. Nem jár veszélyes anyagok szállításával. Nem jár veszélyes anyagok szállításával. A napenergia szabadon, bárki által hozzáférhető! A napenergia szabadon, bárki által hozzáférhető!

50 Előnyök/Hátrányok A PV cellák széles körben alkalmazhatók. A PV cellák széles körben alkalmazhatók. Nincs zaj és légszennyezés. Nincs zaj és légszennyezés. Karbantartási igény minimális, karbantartási időszak hosszú. Karbantartási igény minimális, karbantartási időszak hosszú. Szigetüzemben és hálózatra kapcsoltan is üzemeltethető. Szigetüzemben és hálózatra kapcsoltan is üzemeltethető. Gyártás és leszerelés: veszélyes hulladékok keletkeznek. Gyártás és leszerelés: veszélyes hulladékok keletkeznek.

51 A napelemek regionális terjedése 2015-ig 51 Forrás: Goetzpartners: Investing into the Solar Industry, nov. 25% 35% 32% 7% 15% 25% 7% 10% 12% 11% 17%

52 Napelemes (PV) teljesítőképesség Forrás: IEA: World Energy Outlook 2011, p.185 Az új energiapolitika forgatókönyve alapján GW

53 Napelemes villanytermelés, EU-27, 2020-ra Forrás: EWEA: EU Energy Policy to 2050, március TWh


Letölteni ppt "Napenergia és hasznosítása. Napenergia Tények Az egy nap alatt sugárzással érkező energia többszöröse a más forrásból származó energiának. Az egy nap."

Hasonló előadás


Google Hirdetések