A különféle megújuló energiafajták területi és időbeli jelenléte, nagysága (erőssége), kihasználhatósága és gazdaságossága eltérő.Érdemes megvizsgálni, hogyan lehet ezeket a leggazdaságosabb módon bekapcsolni mindennapi életünkbe.
A földi élet energetikai alapját a napenergia jelenti. Ez táplálja a Föld növény- és állatvilágát, az emberiség több tízezer éve használja. A földi élet szempontjából a legfontosabb a Nap elektromágneses sugárzása, amelynek viszonylag kis részét fény és hő formájában közvetlenül is érzékeljük.
A napenergia hasznosításának két alapvető módját ismerjük.
A hőenergia-hasznosítás több ezer év óta ismeretes, sőt növényeink, állataink is ezt hasznosítják. A mai fosszilis energiaforrásaink (kőolaj, szén, földgáz, barnaszén, tőzeg) is ezt a folyamatosan sugárzó napenergiát tárolják.
Az ember által készített technikai eszközöket, amelyek a naptól eredő hőenergiát összegyűjtik, napkollektornak nevezzük. Olyan eszközt, amely a napenergiát elektromos (villamos) energiává alakítja át, egyedül az ember tud készíteni: ez a napelem (elterjedt angol neve solar PV azaz: – solar PhotoVoltaic”).
A napsugárzás egy része közvetlenül lejut a földfelszínre, más része azonban visszaverődik, illetve a légkörben szórt sugárzássá válik. A légkör külső felületére lényegesen erősebb sugárzás érkezik, ám mire ez leér a földfelszínre, egy része elnyelődik, számunkra csak a maradék (mintegy 47,4 százalék) jelenti a felhasználható forrást.
Napenergia-örökké
A megújuló energiaforrások között a napenergia kitüntetett szerepet foglal el több okból is.
n A napenergia mennyisége és időbeli felhasználhatósága ugyan helyenként változó, de nem kötött egyetlen földrajzi területhez sem.
n Átlagos időjárás mellett a – nap mindennap dolgozik”.
n Igazi – tiszta energia”: nincs káros melléktermék, nincs mozgó alkatrész, hangtalan.
n A napelemes villamos naperőművek könnyen és rövid idő alatt létrehozhatók, kibővíthetők, átrendezhetők.
n A naperőmű felépítése és megvalósítása a jelenlegi villamos erőművekhez képest viszonylag egyszerű.
n A Napból jelentős energiasugárzás éri Földünket. A napállandó értéke 1353 W/m2, ez más szavakkal azt jelenti, hogy minden egyes négyzetméterről, megfelelő eszközökkel, ideális esetben óránként 1353 Wh energiát lehetne kinyerni.
A Föld görbültsége, a tengely körüli forgás és a Föld Nap körüli keringése következtében a napsugárzás erőssége a földfelszín különböző pontjain eltérő lehet, függ a légköri, illetve az időjárási viszonyoktól.
Jelentősen befolyásolja:
n a sugárzás beesési szöge az energiagyűjtő felületre;
n a nap helyzete az égbolton (évszak, napszak);
n a légkör átlátszósága, illetve párássága (földrajzi hely, évszak, napszak, helyi klimatikus viszonyok).
Meteorológiai, úgynevezett – besugárzási térképek” segítségével jól összehasonlíthatjuk ezeket az értékeket Földünk különböző pontjain. Azt tapasztalhatjuk, hogy a legkisebb, illetve a legnagyobb érték között alig van 4?5-szörös különbség.
Változó szélenergia
A szélenergia léte és erőssége területenként és időszakonként erősen változó. Vannak helyek a világon, ahol szinte soha nincs jelentős szél, és vannak területek, ahol szinte állandóan fúj (Dánia, Hollandia, Skócia, tipikusan a hegyvidéki illetve tengerparti területek).
A szélenergiát korábban szinte kizárólag a szélmalmok hasznosították. Ma már szélmotorokkal (szélgenerátor) képes villamos áramot termelni. Villamosenergia-termelésre azonban csak meghatározott erősségű szél alkalmas a szélgépek kialakításából következően.
Egy családi ház ellátására tipikusan 3?20 kW szükséges, ipari méretekben 200?300 kW számít átlagos teljesítménynek. Egy komolyabb szélerőműtelep több szélmotorral akár MW (1 000 000 W) teljesítményt is adhat.
A szélgépek leghatékonyabban a 30?40 m-es magasságban tudnak működni. A megújuló források közül ez a második legolcsóbb forrás.
Egy átlagos helyen telepített szélmotor a névleges üzemi teljesítményből számítható átlagos éves energia mennyiségnek maximum 20?40 százalékát – hozza”. Ebből egyenesen következik, hogy a szélgenerátor telepítésének helyét nagyon gondosan kell megválasztani.
Magyarországon az eddigi felmérések alapján kevés olyan terület van, ahol gazdaságos lehet az – otthoni” szélerőmű üzemeltetése az említett korlátok miatt (hazánkban egyébként összesen három ipari szélerőmű működik).
A szélenergia rendszerint a téli hónapokban használható, amikor a napenergia éppen gyengül, ezért kézenfekvő és gazdaságos megoldás a solar?szél hibrid erőművek alkalmazása.
Ma az egyik legolcsóbb, egyben a legrégibb és legelterjedtebb alternatív energia a vízi energia. Hátránya, hogy csak meghatározott helyeken használható, a beruházás eléggé technikaigényes. Többféle formája létezik: a folyóvízi, az árapály-, illetve a víz-hullám-energia, stb.
Munkára fogható talajhő
Az egyik legígéretesebb megújuló energiafajta a talajhő. Mindenütt jelen van, ezért szinte mindenütt alkalmazható. Vannak olyan helyek, ahol a föld mélyén meleg vízű források találhatók, ezek melege egyszerű eszközökkel is hasznosítható. Kevéssé tudott azonban, hogy a talajhő kinyerése akkor is lehetséges, ha nincsenek ilyen meleg források. A talaj mélyebb rétegeiben (mintegy 10 métertől lefelé) a hőmérséklet nagyjából állandó, 5 fok körül van. Ez az 5 fokos közeg eléggé sok hőenergiát tartalmaz ahhoz, hogy fűtésre, melegvízkészítésre felhasználhassuk. Megfelelő eszközökkel ez a hőenergia kinyerhető és hasznosítható. A gép, amely ezt képes megtenni, hasonló a hűtőgéphez (egy zárt közeges, kompresszoros szivattyú), csak éppen fordított üzemben működik. A lenti teret hűti, onnan kivonva a hőt, a fenti lakóteret pedig fűti. Nyári melegben ez a működés megfordítható.
A biomasszát is felhasználhatjuk energiaforrásként. A lehullott ágak, a levelek, a fanyesedékek kiválóan alkalmasak tüzelésre. Az égés során bőven keletkezik hamu, többféle gáz és egyéb szennyező anyag, ezért az így nyert energia nem mondható tiszta energiának.
Tipikus biomassza energiaforrásnak számít a bizonyos növényekből egyszerűen előállítható alkohol, illetve a kinyerhető éghető növényi olaj, ezek felhasználhatók például robbanómotorokban (biodízel). Igazából ez sem tekinthető tiszta energiának az égetéssel járó szennyezések miatt.
Gazdaságos
megoldások
A háztartásunkban alapvetően kétféle energiafajtát használunk: villamos energiát és hőenergiát, az utóbbit többnyire fűtéshez és használati meleg vízhez.
Egy családi ház esetében a legtöbb energiát a fűtésre fordítjuk (villamos fűtés vagy melegvizes fűtés, a kályhás rendszerű tüzelésekről most nem beszélünk). Az átlagos 4 fős háztartás villamosenergia-igénye a fűtésen kívül kb. 2,5-3 kW (230 V, 10-12 A).
Táblázatunk egy átlagos, tipikus adatokkal összeállított ház energiaforrásainak és veszteségének nagyságrendi áttekintését mutatja. Kitűnik, hogy az energiaveszteség többnyire a rosszul szigetelt ablakoknak, falfelületeknek – köszönhető”, ezért fontos a korszerű jó szigetelő tulajdonságokkal rendelkező építőanyagok használata. A kiadás rendszerint megtérül. Egy jól megtervezett, korszerű építőanyagokból megépített ház energiaszükséglete a mai átlag fele, harmada alá szorítható.
A napenergiát kétféle módon lehet használni: villamos energiává átalakítva (napelemek) és hőenergiaként (napkollektorok).
Alkalmazásának nincsenek technikai korlátai. Akár egy családi ház komplett villamosenergia-ellátása is megoldható – különösen nyáron – megfelelően tervezett napelemes rendszerrel. A napelemekkel a villamos berendezéseinket működtethetjük, a napkollektor használati meleg vizet tud szolgáltatni. Napelemmel ugyan lehet, de nem érdemes meleg vizet készíteni (lásd villamos bojler), mert gazdaságtalan.
A napenergia főleg a nyári időszakban áll rendelkezésre (márciustól novemberig). A téli időszakban a nyári érték mintegy hatoda áll rendelkezésre. A nyári időszakban viszont megoldható, hogy igényeinknek akár 80?90 százalékát napenergiából fedezzük.
A napkollektor legcélszerűbb és leggazdaságosabb alkalmazása a használati meleg víz előállítása. Egy négyfős család kollektorigénye mintegy 3-4 m2, ha csak használati meleg víz előállítására használják.
A megújuló energiaforrások közül egyedül a geotermikus energia alkalmas arra, hogy önmagában is biztosítsa egy ház fűtési igényeit.
Gyakran alkalmaznak megfelelően kombinált hibrid rendszereket.
Tipikus kombinációk:
– Solar villamos?szél: a villamos energia előállítására,
– Solar villamos?szél?napkollektor kombináció: a villamos energia és a használati melegvíz előállítására.
– Szolar villamos?geotermikus kombináció: a fűtés, a használati meleg víz és villamos energia előállítására.
Hozzászólások