Ugrás a tartalomhoz

Energetika – Energiamenedzsment

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

Napenergia hasznosítása

Napenergia hasznosítása

Napelemek alkalmazása

A napelemek (PV) félvezető technológiát alkalmazó fotoelektromos berendezések. Legkisebb egységei a cellák, amelyeket modulokká kapcsolnak. A hálózati modulok ~240 cellából állnak, melyek által előállított egyenáramú villamos energiát váltakozó árammá kell alakítani.

A napelemek hatásfoka 5–15%. Jelenleg a világ összes villamosenergia felhasználásának csak ~1%-át állítják elő ily módon. Ennek az energiának „kézzel fogható” hasznosítására óriási felületeket kellene kialakítani. Ezzel létrehozható energia jelenleg reálisan csak lokális igényeknek tud megfelelni.[76] Különböző kísérletek folynak, s amennyiben a napelem modulok ára és a kapcsolódó berendezések költségei csökkennek, van remény arra, hogy a napelem felületek nőnek. A 10.22. kép egy napelem telepet mutat be (Portugália). A 10.23. képek helyi alkalmazásokat szemléltetik.

Az alábbi táblázat megépült napelem parkok főbb jellemzőit foglalja össze.

10.4. táblázat - táblázat: Működő napelem parkok a világon (50 MWp felett)[a]

Erőmű neve Teljesítmény Helyszín Építés időszaka
Sarnia Photovoltaic Power Plant 97 MWp Canada 2009–2010
Rovigo Photovoltaic Power Plant 70 MWp Italy 2010
Olmedilla Photovoltaic Park 60 MWp Spain 2008

[a] http://en, wikipedia.org/wiki/Solar­_power_plan


10.22. ábra - Napelem telep (Portugália)

Napelem telep (Portugália)


10.23. ábra - Egyszerű napelem alkalmazások

Egyszerű napelem alkalmazások


Naperőművek

A Nap energiájának legegyszerűbb alkalmazása a közvetlen hasznosítás. Azokon a földrajzi helyeken, ahol a Nap energiáját közvetlenül hasznosították az elmúlt évezredekben, most új eszközökkel hatékony, jól felhasználható energiához juthatunk. A 10.26. kép a halszárítás hagyományos módját mutatja be, mely és a nap­­elempark közötti analógiát könnyen fel lehet ismerni.

A termikus naperőmű lényegileg egy 50–60 m magas toronyban elhelyezett „kazán”, amelyet a körkörösen elhelyezkedő tükörrendszerről érkező napsugarak felmelegítenek. Ideális meteorológiai viszonyok esetén gőz állítható elő, amely gőzturbinában hasznosítható és villamos energia fejleszthető (10.25. kép).

A rendszer hatékonysága fokozható, ha a tükrök szöge állítható, és ha nem sík­tükröket, hanem parabolatükröket alkalmaznak (10.26. kép).

A naperőmű mintájára napkohók is építhetők, melyeket elsősorban metallur­giai kísérletekhez használnak.

A naperőmű egyik változatában vízszintes csőregisztereket melegítenek parabolikus tükrökkel, így torony építésének költségei megtakaríthatók (10.27. kép).

10.24. ábra - A Napenergia hagyományos és modern felhasználási módjai között analógia van

A Napenergia hagyományos és modern felhasználási módjai között analógia van


10.25. ábra - Naptorony[77]

Naptorony


10.26. ábra - Parabola teknős naperőmű hőgyűjtő rendszere

Parabola teknős naperőmű hőgyűjtő rendszere


10.27. ábra - Parabola tükrös napkonyha

Parabola tükrös napkonyha


Naptorony

A naptorony egy magas kémény, melynek környezetében hőgyűjtő felületeket (üvegház és napkollektor kombinációja) állítanak fel, s az üvegházhatás során felmelegedett levegő egy turbinát hajt. A friss levegő a vákuum hatására beáramlik a hőgyűjtőbe, s felmelegedve fenntartja a folyamatot. A napkémény modelljét és elvi rajzát a 10.28. kép szemlélteti.

10.28. ábra - Napkémény modellje és működési elve

Napkémény modellje és működési elve


Szélenergia hasznosítása

A szélenergia hasznosítására – a gyakorlati tapasztalatok szerint – ott van lehe­tőség, ahol a szélsebesség értéke 5–10 m/s közé esik. A szélsebesség átlagértéke és a szeles órák száma elsősorban a tengerparti régiókban magas. Így vált Hollandia, Dánia és Németország szélerőmű „nagyhatalommá”. A kinyerhető valóságos teljesítménysűrűség: 30–1000 W/m2.

A hazai szélvagyon főként a Kisalföldre, a Bakony északi és északnyugati részére és Szolnok megye területeire koncentrálódik. A szélkerekek a nagy magasság miatt rendkívül költségesek, de egyértelműen megújuló energiának tekinthetők. Kedvezőtlen környzeti hatásuk a zajhatás, mely céltudatos telepítéssel elkerülhető.

10.29. ábra - Függőleges és vízszintes tengelyű szélkerekek

Függőleges és vízszintes tengelyű szélkerekek


10.30. ábra - „Kapcsolt” energiátalakító rendszerek

„Kapcsolt” energiátalakító rendszerek


Vízenergia hasznosítása

A vízenergia villamos energia előállítására való hasznosítása egyidős a villamos energia ellátással. A vízerőművek adják a világ villamos energia termelésének ~20%-át. A vízerőművek főbb típusai:

  • Átfolyós vízerőművek, melyeket a nagy vízhozamú, de kis esésű folyókra építenek. A vízesés nem sokat változik.

  • Tározós vízerőművek, amelyek a naponta, vagy meghatározott periőduson­ként gyűjtik össze a vizet. Magas gátrendszert igényel. Általában csúcs­üzem­ben működtetik.

  • Üzemvíz csatornára telepített erőművek, melyek építése a legkevesebb kör­nyezeti beavatkozással jár.

  • Szivattyús tárolós vízerőművek többféle üzemmódban működhetnek. Leg­gyakoribb, hogy csúcsra járatják, azaz a felső víztározót akkor töltik fel, amikor nincs villamos csúcs és akkor engedik le a vizet, amikor a villamos ener­giaigény megnőt. Ma már motor-generátor és turbina-szivattyú üzem­módú gépeket is alkalmaznak.

  • Árapály erőművek és a hullám erőművek alkalmazása is előtérbe került, de ezek többsége még kísérleti szakaszban működik.

A hazai vízerőművek közül a Kiskörei erőmű a legnagyobb beépített teljesítményű: vízesése 6,7 m, vízhozama: 560 m3/s, villamos teljesítménye: 28 MW, 4 db csőturbina szolgáltatja az energiát. Tározó hasznos térfogata: 132 millió m3.

10.31. ábra - A kiskörei vízerőmű modellje, billenő szegmensei és uszadék tisztítója

A kiskörei vízerőmű modellje, billenő szegmensei és uszadék tisztítója


10.32. ábra - Mini vízerőmű a Nyítra folyón, partfal karbantartása

Mini vízerőmű a Nyítra folyón, partfal karbantartása


10.33. ábra - A turbina elhelyezése, a vezetőkerék szabályozó rendszere

A turbina elhelyezése, a vezetőkerék szabályozó rendszere




[76] Részletesen: Dr. Giber János: Megújuló energiák szerepe az energiaellátásban. B+V Kiadó, Buda­pest, 2005.

[77] Naptorony épült Spanyolországban, 83 m-es toronnyal. A napsugarakat gyűjtő felület (300 darab, egyenként 40 m2-es tükrökből áll (heliostat). Népszabadság, 2011. január 12.