Ugrás a tartalomhoz

Energetika – Energiamenedzsment

Dr. Benkő Zsolt István, Dr. Pitrik József (2011)

Mechanikai munka előállítás módszerei

Mechanikai munka előállítás módszerei

Az emberiség történetének kezdetén már nagy szerepet játszott a „gép” létrehozása[65] . A gép megkönnyíti az ember munkáját. Az ember tudatosan kereste azokat a módszereket, amelyekkel hatékonyan tud mechanikai munkát létrehozni és alkalmazni. Az ember az összes energiafelhasználásának 20–30%-át fordítja mechanikai energia előállítására.

A víz energiájának hasznosítása

Az áramlatokat, vízfolyásokat szállításra, közlekedésre az ember régóta alkalmazza. Az emberi és az állati munka kímélésére törekedett, így a víz energiáját gépek működtetésére kezdte használni. Kezdetben egy erőgéppel egy munkagépet (kovácsműhely: kalapács, fújtató; kőtörő; malom; textilgép; esztergagép; fűrészgép, …) hajtott meg, később a transzmissziós hajtás alkalmazásával egy nagyobb teljesítményű erőgépről több munkagépet működtetett. A két klasszikus vízkerék típus: a felülcsapott (amelyet a „dobozokba” belefolyó víz súlyereje működtet) és az alulcsapott (melyet a fellépő az impulzuserő nyomatéka hajt). [66] A vízkerekek kis teljesítményük miatt, az ipari forradalmat követő időszakban már nem feleltek meg az igényeknek (9.5. kép, 9.6. kép).

9.7. ábra - Felülcsapott és alulcsapott vízkerék működési elve

Felülcsapott és alulcsapott vízkerék működési elve


9.8. ábra - Felülcsapott és alulcsapott vízkerék modellje

Felülcsapott és alulcsapott vízkerék modellje


A szél energiájának hasznosítása

A szél energiája jól ismert az ember előtt, hiszen károkat, katasztrófákat okoz a természeti és a művi „alkotásokban”. Ez döbbentette rá az embert, hogy keresse a szél energiájának hasznosítási lehetőségeit. Így születtek meg a szélerőgépek, melyek csak kisegítő erőforrásként, szolgáltak időszakosságuk és változó erejük miatt. Ezek csak a kis magasságú áramlatokat hasznosították. Jellegzetes típusa a Holland szélkerék, mely a tengerparti szelet hasznosította és festékmalomként, gabonaőrlő malomként, zsilipeket működtető erőgépként hasznosítottak (9.8. kép).

9.9. ábra - Szélmalom hajtóműve – Ópusztaszeri Nemzeti Emlékpark

Szélmalom hajtóműve – Ópusztaszeri Nemzeti Emlékpark


Hőerőgépek

Ebbe a családba soroljuk mindazon erőgépeket (motorokat), melyek kémiailag kötött energiából (tüzelőanyagból) mechanikai energiát állítanak elő. A külső- és belsőégésű motorok ma már az élet minden területén használatosak, de legfőbb felhasználója a közlekedés (66%), az egyéb felhasználók (~34%) közül a legjelentősebbek a darabolás, a rakodás, az emelés, mozgatás gépeinek működtetése.

Villamos motorok

A villamos motorok a különböző módon előállított villamos energiából mechanikai energiát állítanak elő. Az utóbbi 100 évben jelentős mértékben elterjedtek, amelyet elsősorban jó erőtani tulajdonságaiknak, jó szabályozhatóságuknak, kedvező méreteiknek, árfekvésüknek és jó hatásfokuknak köszönhető. Az első energetikai vertikumok (Pl. gőzkazán → gőzgép → generátor → villamos hálózat → fogyasztók (világítás, villanymotor, …) szűk területeket feddtek le, később a villanytelepek, majd a villamos hálózati rendszerek tették lehetővé a villanymotorok általánossá válását. [67] (9.7. kép)

Egyéb rendszerek

A mechanikai munka előállítására további közvetlen és közvetett eljárásokat fejlesztettek ki, de ezek általában csak szűk körben használatosak. Néhány ismertebb elv: a lendítőkerék tárolt energiájának, a súlyerőnek, a rugóerőnek, a folyadék és a levegő energiájának hasznosítása, a sugárhajtómű alkalmazása.

9.10. ábra - Műhely transzmissziós hajtással (Szeged)

Műhely transzmissziós hajtással (Szeged)




[65] Klasszikus értelemben a gép olyan rendszer, amelyben mechanikai energiaátalakítás történik.

[66] Az alulcsapott vízkerék hatásfoka kisebb, mint 10%. Részletesen. Pattantyús Ábrahám Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. pp. 252–260.

[67] Részletesen: 100 éves a Dél-Aföldi Áramszolgáltatás. Délmagyarországi Áramszolgáltató Rt., Sze­ged, 1995. p. 472.