Így lesz a napsütésből energia

Milyen energiává alakítható át a napsütés?

A legtöbb energia forrása, amit felhasználunk (pl. szén vagy kőolaj), valamilyen formában a Nap, vagyis az évmilliók alatti fotoszintézis eredménye. Manapság a napenergiát hasznosíthatjuk hő formájában, vagy közvetlenül állíthatunk elő belőle villamos áramot. A villamos áram termelésének eszköze a napelem, ennek legelterjedtebb változatai szilíciumból készülnek. A napenergiából való hőtermelés célja lehet közvetlen hasznosítás vagy egy hőkörfolyamatban való hasznosítás, amikor ismét villamos áramot termelünk. Ez utóbbi esetben naperőműről beszélünk, ami olyan, mint egy hőerőmű, csak a nap energiájával működik, nem pedig tüzelőanyagot kell elégetni vagy nukleáris fűtőanyagot használni.

Többféle módszerrel is hasznosíthatjuk a napenergiát?

A felhasználásnak lehet aktív és passzív formája. A passzív forma elsősorban építészeti megoldást jelent, például a nap járásához igazított árnyékolórendszer alkalmazását. Az aktív hasznosítás során meleg vizet állítunk elő, vagy a lakásfűtéshez szükséges hőt nyerjük a napkollektorokból. Léteznek hőenergiával működő hűtőgépek, vagyis hideg energiát is nyerhetünk a napenergia felhasználásával. Az alkalmazás egyik fontos szempontja, hogy akkor akarjuk-e felhasználni az energiát, amikor rendelkezésre áll, vagy később. Az utóbbi esetben elengedhetetlen a tárolás kérdése, ami az ilyen technológiák legnehezebb összetevője.

Hogyan lesz a napsugarakból energia?

A napkollektorok működését azzal szoktuk illusztrálni, ahogy a kerti locsolótömlőben lévő víz felmelegszik. A felmelegedés nem olyan erőteljes, ha a tömlő a környezetet is melegíti, és a szél is lassíthatja a folyamatot. Hasonló a helyzet a napkollektoroknál. Kell egy felület, ahol a munkaközegnek járatok vannak kialakítva, hogy jól elnyelje a napsugarakat. A síkkollektoroknál ahhoz, hogy a csapdába ejtett meleg meg is maradjon, a hőgyüjtő felületnek azt a felét, amelyet nem süt a Nap, leszigetelik, a napsütés felőli oldal fölé pedig üveget szerelnek. Vannak vákuumcsöves napkollektorok, amelyeket úgy képzelhetünk el, mint egy hosszú (1,5 méteres) üvegtermoszt. Ez a vákuumcső átengedi a napsugarakat, ugyanakkor nagyon jó hőszigetelő. A cső belsejében helyeznek el egy hőgyűjtő felületet és egy hőcsőnek nevezett eszközt, ami kivezeti a nyert energiát a vákuumcső egyik végére, ahonnan azt a rendszerben keringő folyadék elszállítja.

Mennyire terjedt el Magyarországon a lakossági felhasználásban a napenergia?

A magyar háztartásokban leggyakrabban használati meleg vizet állítanak elő napkollektorral. Az ilyen rendszerekben mindig van egy szigetelt tartály, hogy tárolni tudjuk a szükséges mennyiségű meleg vizet. Ez az egyik leggazdaságosabb alkalmazási módszer: éves átlagban 30-50%-os hatásfokkal hasznosíthatjuk a napenergiát, ha megfelelő tájolású, dőlésszögű és árnyékmentes helyen működnek a napkollektorok. Akár a szükséges melegvízigény 60-70%-a is kielégíthető egy megfelelő rendszerrel. A fűtési célú rendszerből kevesebb van. Ennek oka, hogy aránytalanul alacsonyabb a fűtési hónapokban hasznosítható napenergia az év másik felével összehasonlítva, így az ilyen rendszerek gazdaságtalanok. A szezonális tárolás műszakilag ugyan megoldható lenne, de ez nagyon költséges. Az élenjáró országokhoz képest sajnos el vagyunk maradva akár kollektorokról, akár napelemekről beszélünk.

Alkalmas helyszínnek számít Magyarország a napenergia hasznosítására?

Hazánk adottságai a napenergia-hasznosítás szempontjából kedvezőbbek, mint sok európai országé, tekintettel arra, hogy az évi napsütéses órák száma 1900–2200, és a beeső napsugárzás éves összege is viszonylag magas. A napsugárzás szempontjából legjobb helyzetben az Alföld középső és déli része van, kevésbé előnyös a nyugati és az északi határhoz közeli hegyvidék. Az ország földrajzi helyzetéből adódóan azonban – szemben a mediterrán országokkal – jelentős különbség van a téli és a nyári napsugárzási adatok között, ezért a Nap hőenergiája a téli idényben fűtésre csak korlátozottan használható fel.

Számíthatunk nagyobb fejlesztésekre a napenergia-felhasználás területén?

A jövőt elsősorban a jobb hatásfokú napelemek jelentik. A laboratóriumi eredmények nagyon biztatóak. Ha ezek a fejlesztések előbb-utóbb megjelennek a kereskedelemben kapható eszközökben, évtizedes távlatban akár meg is duplázódhat a hatásfok. Másrészt az elektronikai egység, amely vezérli a napelemes rendszereket, egyre intelligensebb, ami szintén hatékonyság-növelést eredményez.

A hagyományos energiaforrások mely részeit helyettesítheti vagy egészítheti ki a napenergia?

Leginkább a helyhez kötött energiafelhasználásban tudjuk ma jól hasznosítani a napenergiát. A termelt villamos áramot használhatjuk gépkocsihajtásra az elektromos autókban. Ezenkívül a növényiolaj- és a bioalkohol-termelés is napenergia-hasznosításnak fogható fel, és ezen keresztül, ha üzemanyagot vagy tüzelőanyagot állítunk elő, mindenféle hasznosításra lehetőség van. Hosszú távon akár valamennyi energiaigényt kielégíthető napenergiából.

Végre itt a nyár, egyre több a napos órák száma, ami a hangulatunknak is jót tesz, és a tél során „szerzett” sápadtságunkon is javíthat. A Nap azonban ennél sokkal többre is képes: a napenergia felhasználásáról és jövőjéről Dr. Gróf Gyulát, a Budapesti Műszaki Egyetem Energetikai Gépek és Rendszerek tanszékvezetőjét kérdeztük.