Organikus napelem és koncentrált napenergia hasznosítás a "Környezettudatos energiahatékony Épület" TAMOP projekt keretében. Dr. Csóka Levente Dr. Németh Gábor Nyugat-magyarországi Egyetem Faipari Mérnöki Kar

Bevezetés -Napenergia jelentősége: a Föld felszínét ért sugárzás 1 óra fedezné a teljes energia szükségletünket 1 éven keresztül - Több fajta hasznosítás: meleg víz, áram, passzív melegítés- hűtés, fény -Energia függetlenedés: >1%-át használjuk ki napjainkban -Tudatos energia felhasználás, fogyasztás csökkentés -Napenergia hasznosítás: forró víz – gőz előállítás – turbina sóoldat melegítés – hőcserélő foto voltaikus rendszerek

Hazánk helyzete Source:

Napenergia

Napelem fejlesztés A fény spektruma

Napelem fejlesztés - Egykristályos szilicium napelemek hatásfoka 14% - Vékony filmes rendszerek 7-9% - A napelemek többségének közvetlen fényforrás kell, de terveznek már szórt fényre is - Éjszaka nincs fény – energiatárolási probléma! - Felhők zavarhatják a napsugárzást - Megoldás: akkumlátorok, elemek, hibrid eszközök, és hidrogén - Egyenárammal tudunk vizet bontani elektrolízis útján (hidrogén és oxigén)

Organikus napelem fejlesztés Jelenlegi hátrányok: alacsony hatásfok hőmérséklet függés napelem felületéről való visszaverődés 43% a foton energiája a kristályok melegítésére használódik el

Organikus napelem fejlesztés Organikus napelemek: - megújuló alapanyagokból készül - fenntartható fejlődést biztosít - rossz hővezetési tulajdonság - hengeres rost felület növeli a fény szóródását - átlátszó hordozó - homogén nano félvezető adszorpció - relatív alacsony dielektromos tulajdonság - nano TiO2 hidrolízis a rostok felületén - nano TiO2 porozítás kontrolálása karboxil és hidroxil csoportokkal

Fókuszáló napkollektor De miért kell/jó fókuszálni a napsugarakat? A hagyományos napkollektorokhoz képest nagyobb hőmérséklet – és természetesen nagyobb hatásfok érhető el - érhető el a hőhordozó/hőközlő közeg esetében Cél: Olyan helyeken használható berendezést készítsünk amit ott is lehet használni, ahol a °C-os hőmérséklet - mint pl.: faipari szárítás – szükséges

Fókuszáló napkollektor A prototípus kutatási, tervezési és gyártási lépései: 1.Irodalmi feldolgozás a napenergiával kapcsolatosan 2.Alapelképzelések definiálása, vázlat készítés 3.Tervezés, kiegészítő vizsgálatok elvégzése (pl: tükör reflexió vizsgálata) 4.Tervezés során felmerülő problémák alapján az alapkonstrukció újragondolása 5.Prototípus gyártás 6.Gyártás során felmerülő ésszerűsítések alapján a tervezett prototípus átalakítása 7.Tesztelés, mérések 8.Tesztelés során felmerülő tapasztalatok alapján a tervezett prototípus minimális átalakítása

Fókuszáló napkollektor Tervezési szempontok Alacsony bekerülési költség Helyszíni szerelhetőség Állékonyság Stabilitás Időjárásálló felületkezelés Megfelelő mozgatási Lehetőségek Funkcionális szempontok Horizontális mozgatás Vertikális mozgatás Fókuszálás

A konstrukció fő egységei: 1.Tartószerkezet 2.Horizontális és vertikális mozgató egység 3.Tükör egység: Biztonsági üvegből készült (nagy reflexió miatt), ragasztott kivitelben 4.Vezérlés PLC-vel (napra állás; mozgatóberemdezések vezérlése) 5.Hőcserélő és kiegészítő elemei 6.Hő- és villamos mennyiség mérő a rendszer hatásfokának feltérképezése, a paraméterek pontosításának megkönnyítése érdekében Fókuszáló napkollektor

A konstrukció…

Fókuszáló napkollektor Reflexióvizsgálatok (kitettségi és felületkezelési vizsgálatokkal kombinálva) TükörTükörfólia Alumínium (négyféle anyagösszetétel) A fentiek felületkezelt változatai

Fókuszáló napkollektor Jövőbeni elképzelések (a tesztelés jelenleg történik ) Tartószerkezet Forgástengely és a súlyvonal közelítése Fókuszálás A tükörfelfogó gömbcsuklók állítási tartományának növelése Áramellátás Napelemes működtetés „Nap követése” Előre definiált pálya ↔ folyamatos fotodiagnosztika Hatásfok megőrzése „Automata” öntisztító-rendszer a tükörfelületek esetén

Köszönjük a megtisztelő figyelmet! Jelen előadásban bemutatott kutatás,tanulmány a Környezettudatos energia hatékony épület című TÁMOP A–11/1/KONV számú projekt keretében, az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.