Új típusú napkollektor, illetve hőcserélő létrehozása lézersugaras technológiával Készítette: Dr. Búza Gábor t.o.v. Kenderi László t.m. BAY-ATI Anyag és Lézertechnológia Osztály

A FEJLESZTÉS CÉLOK Univerzális alkalmazás napfény-víz, víz-víz, víz-levegő Korszerű gyárthatóság Egyedi alkalmazásokra is jól méretezhető Flexibilis technológia Jó beépíthetőség Alacsony előállítási költség, széria-, és egyedi gyártás esetén egyaránt

KORSZERŰ NAPKOLLEKTOROK MŰSZAKI MEGOLDÁSAI A fejlesztés megkezdése előtt végzett irodalomkutatásunkban a következő kérdésekre kerestünk választ: mik a napkollektorok működését leginkább befolyásoló alaptényezők, amelyeket figyelembe kell venni a tervezéskor és fejlesztéskor? mik egy korszerű napkollektor főbb elemei, mik a leggyakrabban alkalmazott műszaki megoldások? milyen felületmódosító eljárások terjedtek el az alumínium felületek esetében, amelyek növelik a napkollektor hatásfokát? NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /1

Napkollektorok működését befolyásoló alaptényezők, paraméterek A napkollektorok hatásfokát befolyásoló legfontosabb paraméterek elnyelés (abszorpció, α), áthatolás (transzmisszió, τ), visszaverődés (reflexió, ρ), kibocsátás (emisszió) NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /2

NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /3

Korszerű napkollektorok felépítése átlátszó tető (üvegházhatás + hőszigetelés + védelem) abszorbeáló felület (főelem) – maximális abszorpció minimális emisszió mellett hőcserélő (ez alakítja át az elnyelt energiát elszállítható hőenergiává) hőszigetelés (veszteség csökkentése) védő burkolat NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /4

NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /5

Napkollektorok hatásfokát növelő műszaki megoldások Szelektíven elnyelő bevonatok Fázisváltó anyagok (hőtárolás) NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /6

Szelektíven elnyelő bevonatok A hatásfokot javító tényezők egyike az elnyelés javítása de úgy, hogy az emisszió közben ne növekedjen (szelektív elnyelés). Ezt általában speciális bevonatok alkalmazásával lehet elérni, mert az egyszerű fekete bevonat növeli ugyan az elnyelést, de – bár jóval kisebb mértékben - növeli a visszasugárzott hő nagyságát is. Az abszorbeáló lemezként alkalmazott alumínium felületét általában elektrolitikusan, foszforsavval és/vagy kénsavval anodizálják, és az így keletkezett réteget átmenetifém (pl. Ni, Co) sókkal pigmentálják a szelektív elnyelés érdekében. Az átmeneti fémek az oxidréteg pórusaiban, a fém/oxid határfelület közelében gyűlnek fel. Az elektrolízis hatására a fémsók részben fémekké alakulnak át és növelik az elnyelést. NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /7

0,10 0,85-0,93 NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /8

Fázisváltó anyagok (hőtárolás) Egy másik, hatásfokot javító eszköz a hőtároló (fázisváltó) anyagok alkalmazása. Köztudott, hogy a látens hővel (pl. olvadáshővel) történő hőtárolás jóval hatékonyabb, mint a szenzibilis hőtárolás (amely csak a hőkapacitást veszi igénybe). NÉHÁNY SZÓ A NAPKOLLEKTOROKRÓL /9

Mivel az egyik legfontosabb fejlesztési cél az olcsóság (versenyképesség), és a flexibilis kialakítás, nem célozhatjuk meg az összetett, többrétegű, vagy vákuumcsöves napkollektorokkal minden tekintetben versenyképes termékek kialakítását. A projekt folytatása során építhetünk egy az BZN tulajdonában lévő, mintaoltalommal is védett megoldásra (alumínium lemezekből felépülő, lézerrel hegesztett hőcserélő járatokat tartalmazó, utólag nagynyomású folyadékkal véglegesre alakított hőcserélő rendszer) Így a fejlesztés célja a fenti műszaki megoldás megvalósítására megfelelő gyártástechnológia és a hegesztés-technológia kialakítása, amit három további, hatékonyság-javító elemmel célszerű kiegészíteni: KONKLUZIÓ /1

o Fázisváltó anyag alkalmazása annak megvizsgálása, hogy zárt, fázisváltó anyagot tartalmazó szelvények beiktatásával elfogadható áron javítható-e a rendszer hatásfoka (számítással történő ellenőrzés, pozitív eredmény esetén kísérleti vizsgálat). Tekintettel az alumínium korrózió- érzékenységére fázisváltó anyagként sóhidrátok helyett inkább paraffinok alkalmazása javasolható. KONKLUZIÓ /2

o Szelektív elnyelő rétegek Szelektív elnyelő rétegek kialakításának lehetősége az alumínium felületen. A fekete bevonatok elektrokémiai előállításhoz és a rétegek korróziós vizsgálatához szükséges elektrokémiai berendezések: áramforrások, potenciosztátok valamint impulzus generátor rendelkezésre állnak. A morfológiai vizsgálatok: SEM és EDX mérések Miskolcon elvégezhetőek. Az optikai vizsgálatok reflexiós feltét beszerzésével az ATI -ban megvalósíthatók. KONKLUZIÓ /3

o Hidrofóbbá tétel A szelektív elnyelő felület hidrofóbbá tétele szilán típusú felületkezelőkkel az eső-lepergető sajátság erősítésére, ez feltehetőleg a felgyülemlő por lemosásában is segít. KONKLUZIÓ /4

Lézersugaras hegesztés Az Intézetünknél felhalmozódott technológiai ismeretek birtokában nem okozott gondot a két féle vastagságú alumínium lemez lézersugaras hegesztése, pontosabban fogalmazva átlapoló- hegesztése. A varratok jó minőségű kialakításához szükség volt azonban egy leszorító készülék tervezésére és legyártására. A készülék és a létrehozott hegesztési vonal-rendszer fényképe a az alábbi ábrán megtekinthető: Technológiai vizsgálatok, gyártási kísérletek /1

Technológiai vizsgálatok, gyártási kísérletek /2

Technológiai vizsgálatok, gyártási kísérletek /3

Hidraulikus alakítás (hidro-formázás) Az előbbiek szerint meghegesztett előgyártmány a csatlakozó csonkok felhegesztését követően, középnyomású szivattyú segítségével, vízzel került „felfújásra”, formázásra. A szilárdsági viszonyoknak megfelelően a felső vékonyabbik lemez alakváltozott, így alakult ki a csőkígyó. A hátoldali vastagabb lemez, gyakorlatilag nem deformálódott. Az elkészült hőcserélő panel a képeken jól megtekinthető Technológiai vizsgálatok, gyártási kísérletek /4

Technológiai vizsgálatok, gyártási kísérletek /5

A Direct-Line Kft. által fejlesztett drainback rendszer Ipari partner, rendszergazda Direct-Line Kft. /1

Magas rendszerhatásfok, nincs közvetlen hő veszteség Fagyás és felforrás elleni védelem Intelligens, felhasználóbarát vezérlés, folyamatos állapot kijelzés Légköri nyomás alatti rendszer, nincs szükség nyomástartó edényre (a tartály polimerből van) Víz a hő-átadó közeg, nincs szükség fagyálló folyadékra Nincs lappangó meleg víz, higiéniai szempontból előnyösebb Alacsony karbantartási igény, gyártása és működtetése környezetbarát Üzemeltetése nem igényel szaktudást A Direct-Line Kft. által fejlesztett drainback rendszer előnyei Ipari partner, rendszergazda Direct-Line Kft. /2

Piacképes termék > Rendszerbe illesztés > Minősítés > Pénzügyi támogatás > Forgalmazás A forgalmazás alapja a piacképes termék A forgalmazás szerencsés módja a rendszerbe illesztés A forgalmazás általánosan elvárt feltétele a minősítés A forgalmazás pénzügyi motorja a támogatás A támogatás feltétele lesz az akkreditált minősítés A 4. sz. alprogram keretében az ilyen jogosítványú minősítő labor létrehozható ÖSSZEGZÉS

KÖSZÖNÖM A FIGYELMET