Tartalom
A napenergia fogalma
Mit jelent a napenergia? A Nap energiája hő és fény formájában éri Földünket, ezt az energiát az őskortól fogva használjuk aktív vagy passzív formában.
De honnan jön ez az energia?
A Nap úgy működik, mint egy távoli, nagyon hatékony reaktor. Hogy az arányokat érzékeltessük: ez a csillag tartalmazza a teljes Naprendszer anyagának 99,8%-át. A Nap legfontosabb összetevője a hidrogén (73,5%), a csillag belsejében a magfúzió hatására a hidrogén héliummá alakul, a folyamat során pedig hatalmas mennyiségű energia sugárzik a világűrbe. Ennek az energiának töredéke, kevesebb, mint tízmilliárdod része éri a Földünket.
A másodpercenként 174 Petawattnyi energia 30%-a visszatükröződik az űrbe, a maradékot pedig a felhők, óceánok, földfelszín nyeli el, ennek az elnyelt energiának köszönhetjük Földünk 14 °C-os átlaghőmérsékletét. Óránként több napenergia éri a Földet, mint amennyi a bolygónk lakosságának éves energiaellátásához szükséges.
A napenergia hasznosítása
A napenergia révén négyzetméterenként átlagosan 1000 Joule energia éri a földfelszínt másodpercenként! Ez azt jelenti, hogy percenként 60 kW teljesítmény érkezik hozzánk ingyen és bérmentve. De hogy tudjuk ezt az energiát hasznosítani?
Léteznek passzív és aktív felhasználási módszerek, kezdjük a passzív módszerekkel:
A napenergia hasznosítása nagyjából egyidős az építészettel, a nap fény- és hőenergiáját igyekeztek kiaknázni már az ókori görögök vagy a kínaiak is. A passzív módszerrel mind a mai napig az üvegházhatás elvét alkalmazzuk, vagyis az épületet úgy tájoljuk, hogy a lehető legnagyobb felületen érje a napsütés, és a megfelelően kiválasztott építőanyag (pl. műanyag vagy üveg) segítségével a fóliasátorhoz hasonlóan csapdába ejtjük a hőenergiát.
A modern építészeti irányzatok egyszerre alkalmazzák a napenergia passzív és aktív hasznosítási lehetőségét. A világ egyik legimpozánsabb napenergia-alapú épülete Kínában, Dezhou városában található, a közel 75 000 négyzetméteres komplexum a környezettudatos dizájn jegyében épült.
És hogy használhatjuk aktívan a napenergiát?
Naperőművekkel, napkollektorok vagy napelemek segítségével. A két leginkább elterjedt megoldás gyakran keveredik a köznyelvben. A napkollektor és a napelem is leginkább a tetőn van, napenergiát használ, de van néhány fontos különbség.
A napkollektor
A napkollektor egy külső egység segítségével összegyűjti és közvetlenül hasznosítja a napenergiát. Ha közelebbről megnézzük a tetőre szerelt külső egységet, csöveket látunk, ebben a tárolórendszerben víz vagy fagyálló tulajdonságokkal rendelkező folyadék kering. Ezt a csőrendszert közvetlenül érinti a napsütés, a napenergia hatására fölmelegszik a folyadék, és az így nyert hőenergia segítségével lehet az épületet fűteni, hűteni, meleg vízzel ellátni. Fontos, hogy a napkollektort a kontinentális éghajlattal rendelkező területeken leginkább átmeneti fűtőtechnológiaként szokták alkalmazni a tavaszi és őszi időszakokban.
Mielőtt a házunkat napkollektorral látnánk el, győződjünk meg arról, hogy az épület megfelelő módon van-e szigetelve, különben nem lesz sok hatása ennek a megújuló energiaforrásnak. A napkollektor megtérülési ideje elég sok, kb. 600 000 forintnyi beruházás szükséges hozzá, és havi 2-3 ezer forintnyi melegvizet nyerünk vele.
A napelem
Míg a napkollektor összegyűjti és tárolja a hőenergiát, addig a napelem árammá alakítja át a napenergiát. Ezt az egyenáramot képes tárolni, és egy inverter segítségével váltóárammá alakítani a rendszer, a napenergia felhasználásával tudjuk működtetni elektromos eszközeinket.
Egyetlen napelemcella 0,5 Volt feszültséget képes létrehozni, vagyis ahhoz, hogy egy teljes háztartást ellássunk árammal, sok cellára, napelemre lesz szükségünk. Hogy pontosan mennyire, az nagyban függ attól, hogy milyen tájolású a tetőnk, és hogy a lakhelyünkön mennyi a napsütéses órák száma.
A napsütés ingyen van, házhoz jön, és van még egy jó hírünk: a napelem egyik kulcsösszetevője, vagyis a félvezetőként működő szilícium a földkéreg második leggyakrabban előforduló anyaga. Minden a rendelkezésünkre áll hát, hogy a napelem-alapú energiatermelés világviszonylatban is az élre törjön!
A napelemek hatásfoka és tartóssága attól függ, hogy amorf, polikristályos vagy monokristályos formában helyezkedik el benne a szilícium. Az amorf szilícium napelem a legkevésbé hatékony, és ennek van a legnagyobb felületigénye, viszont a másik két típushoz képest olcsóbb a kiépítése és a fenntartása.
Ma Magyarországon a polikristályos napelem a legelterjedtebb, az amorfnál magasabb az élettartalma, a hatásfoka pedig közepes. A három típus közül a monokristályos napelem a leghatékonyabb (kb. 15-20%-os) és akár 30 éven át működik. A napelem megtérülési ideje nagyjából tíz év, persze ez nagyban függ a napelem minőségétől, elhelyezkedésétől és az időjárástól.
A naphőerőmű
A naphőerőművek a napkollektor elve alapján gyűjtik össze a napenergiát, ami felmelegíti a rendszerben (csőrendszer vagy nagy térfogatú tároló) található folyadékot, gőzt vagy gázt fejleszt, és turbinák segítségével áramot termel. Léteznek tányéros, kéményes, parabolavályús és tornyos elrendezésű naphőerőművek.
Mik a napenergia előnyei?
A napenergia alkalmazásának egyik nagyon lényeges környezeti előnye a hagyományos erőművekkel szemben, hogy nincs szén-dioxid-kibocsátása, vagyis ilyen módon nem járul hozzá a globális felmelegedéshez.
Gazdasági előnye a függetlenség: onnantól, hogy megfelelő előkészületek után a rendszert felszereltettük a házunkra, csak a szükséges karbantartási munkákat kell elvégeznünk, a napenergia ingyen van és házhoz jön, nem függünk a szolgáltatótól, nem kell fizetnünk az elektromos áramért.
Ugyanez a szempont országos szinten is nagyon fontos: például ha Magyarország következetesen és kormányzatokon átívelő szemléletmóddal támogatná a megújuló energiaforrásokat (szélenergia, napenergia, geotermikus energia, biomassza), kevésbé lenne kiszolgáltatva a földgázlobbinak és Oroszországnak.
Ráadásul ha helyi energiát használunk, fellendül a megújuló energiaellátásra szakosodott hazai ipar is, cégek, munkahelyek és egy stabilabb gazdasági háttér alakulhat ki a lokális energiapiacon.
Mik a napenergia hátrányai?
A napenergia egyik hátránya a kiszámíthatatlanság. A napelemek kevésbé hatékonyak, ha felhős az idő, éjszaka pedig értelemszerűen egyáltalán nem termelnek energiát. Épp ezért nem mindegy, hogy milyen éghajlati körülmények jellemzik azt a területet, ahová a napelemet telepítjük.
A másik nagyon fontos kérdés a használt, működésképtelen napelemek sorsa. A szén-dioxid-kibocsátás csökkentése szempontjából komoly előrelépésnek számít, hogy 2017 végére világszerte 400 GW teljesítményt termeltek a fotovoltaikus napelemek. És ez a szám 2050-re elérheti a 4500 GW teljesítményt! Viszont a napelemek átlagos élettartalma 25 év, vagyis 2050-ig kb. 78 millió tonna hulladék keletkezik csak napelemekből.
Elképzelhető, hogy a fejlesztéseknek köszönhetően a jövőben a jelentősen hatékonyabb napelemek kiszorítják a jelenleg használtakat. Az elemek újrahasznosításának lehetőségét folyamatosan kutatják, hiszen ezen múlhat, hogy az egyik legprogresszívebben fejlődő megújuló energiaforrásunk valóban környezetbarát technológia legyen.
A napenergia tárolása
Amikor kevesebb a napsütés, kevesebb a napelem által termelt áram, viszont ha bőségesen éri a napenergia a háztetőnkre szerelt napelem-rendszert, többletenergia keletkezik. A legtöbb rendszer úgy működik, hogy az ezt a többletet visszatölti a hálózatra, így az energia nem vész el. Amennyiben teljesen függetlenedni szeretnénk a hálózattól, sok-sok szolár akkumulátor segítségével eltehetjük magunknak az energiafölösleget szűkösebb, felhősebb napokra.
Ipari méretekben is működik a napenergia raktározása, ennek legfejlettebb technológiája a power-to-gas eljárás, vagyis az energia gázzá való átalakítása. A P2G technológiával a fölösleges elektromos energia segítségével vízből és szén-dioxidból metánt állítanak elő, amit a földgáz-vezeték rendszerbe táplálnak.
Gyakran Ismételt Kérdések
A Nap energiája hő és fény formájában éri Földünket, ezt az energiát az őskortól fogva használjuk aktív vagy passzív formában.
A napenergia megújuló energiaforrás, környezetbarát, nincs szén-dioxid-kibocsátás az energiatermelés során.
Áramfejlesztésre, fűtésre, hűtésre, világításra, melegvíz előállítására használjuk a napenergiát.
Borbáth Péter| Író, túravezető – mesét, kritikát, reklámszövegeket ír, túravezetőként Latin-Amerikát, Madeirát és az Azori-szigeteket járja
Vélemény, hozzászólás?