Napenergia hasznosítás

A Nap A föld energiájának % of a napból származik Az ár/apály 1/3-át a nap tömegvonzása okozza Távolság: 150 millió kilométer

A nap Tömeg a naprendszer tömegének 99,9 % teszi ki (1,989 x kg) Maghőmérséklet: 14,8 millió K Felületi hőmérséklet: K 73,5 % Hidrogén, 25 % Hélium Gravitáció 27-szerese a földinek Kb. 4,5 milliárd éve keletkezett

A nap energiatermelése Főként proton-proton reakció 564 millió t Hidrogén fúzióval alakul át 560 millió t Héliummá Teljesítmény: 3,7 x W E=mc 2

A nap szerkezete Szerkezet –Mag –Sugárzási zóna –Konvekciós zóna –Fotószféra –Kromoszféra –Korona

Életciklus 4,6 milliárd éve: gravitational collaps Ma: fősorozatbeli fejlődés (Kb. a 10 milliárd évnyi H -> He fúzió felénél tart) 900 millió év múlva: föld hőmérséklete > 30°C 1,9 milliárd év múlva: föld hőmérséklete > 100°C 7 milliárd év múlva: vörös óriás, a Vénusz és a Merkúr megsemmisül, a föld felszíne megolvad He -> C fúzió beindul (kb. 130 millió év) Fehér törpe (az eredeti tömegének 50 %)

Napenergia spektruma Napállandó (AM 0): 1354 W/m 2 AM 1: 1040 W/m 2 AM 1,5: 970 W/m 2

Napenergia eloszlása

Napenergia hasznosítás Fototermikus: Hőelnyelés Hőenergia Hatásfok: 50-60% Fotovoltaikus: Fényelektromos hatás Elektromos energia Hatásfok: 10-20% Kombinált rendszerek

Napenergia termikus hasznosítása Aktív: - Fűtés - Hűtés - Elektromos energia Passzív: - Fűtés - Hűtés - Szellőztetés - Hőtároló tömeg

Passzív alkalmazások Passzív alkalmazás: A hőgradiensek természetes konvekcióját használjuk ki; míg az aktív megoldásoknál mesterséges keringtetést alakítunk ki Napkémény Hűtőtorony

Passzív alkalmazások: Trombe fal

Szolár szárító

Sótalanítás

Hőenergia előállítása napenergiából Napkollektorok Koncentrátor nélküli: - Síkkollektor - Vákuumcsöves kollektor Koncentrátoros: - parabola tükör - hosszúkás - paraboloid - Heliosztát - Vákuumcsöves kollektor

Síkkollektor Levegőcsatornás rendszerek: Hűtőközeg levegő Hűtőközeges rendszerek hőtőközegcsatornákkal

Síkkollektor

Vákuumcsöves kollektorok Alacsony hőveszteség hideg időszakokban Ideális hidegebb éghajlatokra Mechanikailag sérülékeny Drágább

Vákuumcsöves kollektor

Koncentrátoros síkkolektorok Nagyobb hőmérsékletek érhetők el Olcsóbb mint a vákuumcsöves megoldás Meleg éghajlatokon ideális magas hőmérsékletek elérésre

Napkollektoros fűtés: Termoszifon

Koncentrátoros napkollektorrendszerek Magas hőmérsékletek Fűtőközeget alkalmaznak (általában valamilyen olaj)

Napenergia aktív hasznosítása: hűtés

Zárt rendszerű adszorpciós hűtés A hűtést az elpárologtatott hűtőközeg által felvett energia biztosítja Hűtőközeg: általában víz Adszorber: Silica gel A két kamra felváltva folyik az adszorpció és deszorpció

Nyitott rendszerű adszorpciós hűtés folyamata

Abszorpciós hűtőrendzserek

Elektromos energia előállítása napenergiából Fotovoltaikus –Egylépéses (közvetlen) energiaátalakítás: fény -> villamos energia –Nincs feltétlenül szükség koncentrálásra –Hatásfok alacsonyabb mint a napkollektoroknál –Energiát villamos formában kell tárolni

Elektromos energia előállítása napenergiából Fototermikus –Többlépéses átalakítás: fény-> hő -> mozgási energia -> elektromos energia – –A koncentrált napenergiából gőzt fejlesztenek –Közönséges gőzturbinás-generátoros erőművek –Stirling motor + generátor –Mindig szükség van koncentrálásra –Energia tárolható hő formájában

Stirling motoros generátorok

Helisztátos naperőművek PS 10 Spain: using molten sodium

PS 10 (Spanyolország) 11 MW 624 Heliosztát Energiatárolás: nagynyomású gőz Egy órányi energiát képes tárolni

SEGS (USA) Mojave sivatag, Kalifornia 354 MW összteljesítmény kilenc naperőműre elosztva tükör szoros fénykoncentrálás 94%-os hatásfokú üvegtükrök SEGS VIII és IX a világ két legnagyobb naperőműve (egyenként 30 MW) Szintetikus olajat fűt fel 400°C-ra Kiegészítő gázfűtés

SEGS rendszerfelépítése

SEGS üzemeltetése A tükrök mosása Közeli felvétel a tükörsorokról (láthatóak a törött tükrök kb tükröt cserélnek évente szélkárok miatt)

Andasol (Spanyolország) 180 GWh/év 300 millió Euro beruházás 50 MW max. teljesítmény Energiatárolás 28,5 tonna olvasztott sóval (Na- és Ka-nitrát) 7,5 órára elegendő energiát tárol 51 hektárnyi terület

Andasol Energiatárolók: Magasság 14 m Átmérő: 36 m

Egyéb naperőművek

Napkohók