Megújuló energiaforrások használata Napenergia Smahajcsik Dóra, 2017.03.27.

Bevezető Köztudott tény, hogy a napsugárzás a földi élet kialakulásának egyik kulcsfontosságú tényezője (fénye, hője egyaránt nélkülözhetetlen) Az ember mejelenése óta fontos szerepet játszik az életében, nem véletlen, hogy számos vallás és kultúra istenként tisztelte a Napot Hamar a korai tudományos kutatások témájává vált Századunk legnagyobb kihívása az energiaválság, kiemelkedő fontosságú a megújuló energiák felhasználási lehetőségeinek kutatása

A Nap A Naprendszer központi csillaga, a Naprendszer bolygói, így Földünk is körülötte keringenek 73,5%-ban hidrogénből áll  magjában zajló magfúzió során héliummá alakul. A fúzió során keletkező energiát nevezzük napenergiának A magban a hőmérséklet eléri a 15 millió K-t

A Nap felépítése Mag (15 millió K) Fotoszféra (5800- 6000 K) A magfúzió színtere Fotoszféra (5800- 6000 K) A Nap látható felszíne Napfoltok – alacsonyabb hőmérsékletű sötétebb foltok, periodicitást mutat (11.2 év egy napciklus) Kromoszféra Napkitörések  kromoszféra kifényesedik, rtg, rádió és UV sugárzás mértéke megnő Töltött részecskék  aurora borealis, sarki fény Korona (1- 5 millió K) Gyors részecskék A Nap külső légköre

A Nap felépítése

A napenergia A Nap „üzemanyaga” a hidrogén, magjában hidrogénégéssel hatalmas energia keletkezik Proton- proton fúzió során felszabaduló energiát nevezzük napenergiának Hidrogénatommagok egyesülnek  héliumatommag + energia

A napenergia

A napsugárzás

A napsugárzás

A napenergia hasznosítása Aktív hasznosítás Passzív hasznosítás (berendezés nélkül) Fototermikus (napkollektor) Fűtés Melegvíz Fotovoltaikus (napelem) Villamosáram előállítása Épületek tájolása, formája Külső és belső szerkezet Üvegezettségi arány Energiagyűjtő falak Megfelelő szigetelés

Fototermikus felhasználás – A napkollektor Napkollektoron folyadékot vagy levegőt áramoltatnak keresztül (pumpa) Energia visszasugárzás vagy hővezetés általi eltávozását a készülékből minimalizálják Működés elve: napsugárzás felmelegíti az áramoltatott közeget, ami hőcserével pl egy tartály vizét/ épület levegőjét melegíti fel

Napkollektor típusok Koncentrációs kollektorok Síkkollektorok Reflektáló lemezek, tükrök koncentrálják a napsugárzást az adszorberes rendszerre Síkkollektorok Két típusa: szelektív és nem szelektív Szelektív elterjedtebb: speciális szelektív hőelnyelő bevonat a felületén Vákuumcsöves síkkollektor: az áramoltatott közeg duplafalú vákuumos csőben kering, ami a leghatékonyabb hőszigetelést biztosítja

A fő probléma: a hő tárolása A napenergia hasznosításánál a fő problémát mindig a megtermelt energia tárolása jelenti Szoláris hőtárolók – megfelelő méretű, kis hőveszteséggel rendelkező, könnyen karbantartható tartályok

Fototermikus naperőmű Kellően nagy kiterjedésű „kollektormezők” segítségével jelentős mennyiségű hőt lehet előállítani, ami gőzturbinák meghajtására fordítható A fototermikus úton előállított hő így elektromos árammá alakítható

Fotovoltaikus felhasználás – A napelem Napelem segítségével alakítjuk át a napenergiát közvetlenül villamos energiává. Az így kapott 12 vagy 24 V-os egyenárammal működtethetünk közvetlenül fogyasztókat, vagy inverterrel 220 V-os váltóárammá alakítható a megtermelt energia. Működés elve: az elnyelt fény töltött részecskéket hoz létre, amiket egy beépített elektromos tér egyirányú mozgásra kényszerít. A napelem elkészítéséhez a hatásfok növelése érdekében egykristályos, vagy polikristályos szilíciumot alkalmaznak. A megtermelt elektromos áram akkumulátorokban tárolható. Leggyakrabban Ni-Cd és Pb akkumulátorok („tiszta energia”?)

Kétirányú villanyóra, a visszatápláló rendszer A rendszer egy kétirányú villanyóra segítségével lehetővé teszi, hogy a megtermelt egyenáramot 220V váltóárammá alakítva visszatápláljuk a hálózatra. Így a megtermelt, de fel nem használt áram a szolgáltató által később jóváírásra kerül (a villanyóra visszafelé számlál) Megkerüli a tárolás problémáját

Áttekintés Előnyök Hátrányok Korlátlanul rendelkezésre áll „Ingyen” van (rendszer kiépítése után) Tiszta energia - termelés közben nem szennyez Lokálisan felhasználható Nem megújuló nyersanyagkészletekre alternatíva Nem mindig áll rendelkezésre – nem lehet függetlenedni a szolgáltatótól Nem prediktálható (sugárzás intenzitása és eloszlása változó) Rendszerek felállítása költséges, nem mindenhol elérhető Környezetszennyező anyagok felhasználása a rendszerben (pl akkumulátorokban) Teljes életciklus! (gyártás, megsemmisítés)

Köszönöm a figyelmet! 