Napenergia hasznosítása

Átírás

1 Napenergia hasznosítása

2 A felhasználható energia szinte teljes egészében a Napból (fosszilis energia, biomassza, szél, beeső sugárzás)ered. A napsugárzásból eredő energia- mennyiség: 178 ezer terrawatt / év. (1 TW=10 12 W). 15 perc alatt a Földre jutó energia több, mint amennyit az emberiség évente felhasznál. Beeső sugárzás 30 %-a visszaverődik; 50 %-a elnyelődik, majd visszasugárzódik. A maradék 20 % tartja fenn a víz körforgását. A napsugárzásnak csak egy nagyon kicsi százaléka (0,06 %) fordítódik fotoszintézisre.

3 Rövidhullámú sugárzás bejutása, hosszúhullámú sugárzás visszatartása (+16 0 C) - (-18 0 C)

4 A napenergia energetikai hasznosítása Aktív: napkollektorok, napelemek Elsősorban melegvízellátás, villamos energia előállítás. Passzív: építészeti eszközök alkalmazása: üvegházak, fűtéstechnika; mezőgazdasági hasznosítás: szárítók, aszalás

5 A napenergia energetikai hasznosítása A napelem a fénysugárzás energiáját közvetlenül villamos energiává átalakító technikai rendszer. (napelemes számológép vagy karóra) A napkollektor A (lat. collektio = összeszedés, gyűjtés) a nap sugárzási energiáját gyűjti össze, tárolja, leggyakrabban víz felmelegítésével.

6 Napelem Működésük fotoelektromos hatáson alapszik. Elemek két rétegből állnak: Egyik, a felső: fény elnyelésekor töltéshordozók keletkeznek (Si-kristályok) Másik, az alsó: potenciálgát=töltéshordozókat szétválasztja

7 Napelem alkalmazási területei Űrkutatás: műholdak, űrállomások Lakóházak, tanyák áramellátása Használati cikkek: számológépek, órák, játékok, rádiók, televíziók Járművek: elektromos autókat, motorcsónakokat, repülőgépet

8 Kollektorok-Síkkollektor vázlata

9 Naperőművek Kollektorok egész sora szükséges-gyűjtőlencsék Lencsék = tükrök gyújtópontja hőcserélőkben gőzölögtetik el a munkaközeget További részeire nézve olyan, mint egy hagyományos hőerőmű igen tiszta, nem okoz környezetszennyezést nagy a napos órák száma erős a napsugárzás Naperőmű típusok: Napteknő Naptorony Naptányér

10 Napteknő Teknő alakú tükrökre esik be a Napfény tükrök fókuszában egy cső hőátadó folyadék kering és veszi fel a hőt. A teknőt napkövető rendszerrel látják el. Építés időtartama: ~9 hónap. (évekkel szemben)

11 Tükörfelületet parabola alakra hajlítunk, akkor egy fókuszpontot kapunk, ahová az összes visszaverődő Napteknő fény koncentrálódik.

12 Napteknő Fókuszpontba helyezik a gyűjtőt, ami egy abszorber (fényelnyelő) anyaggal bevont cső. A csőben hőátvevő folyadék kering. Az abszorber elnyeli a napfény nagy részét és hővé alakítja, melyet átad a folyadéknak. Ha a csöveket vákuumcsőben helyezzük el, hatásfok növelhető A folyadék lehet víz és olaj is.

13 Kaliforniai napteknős erőmű elvi sémája

14 Naptorony Koncentrikus körökbe telepített nagy felületű és napkövető síklap tükrök irányítják a napfényt középpontban álló torony a toronyban tartály van,melyben hőátadó folyadék található, ami felveszi a hőt

15 A kaliforniai Mojave-sivatag naptoronya 300 napsütéses nap egy évben

16 A kaliforniai Mojave-sivatag naptoronya A telep tükröző felülete 40 hektár összesen 1818 körkörösen elhelyezett tükör irányítja a napsugarakat a 78 m magas torony tetején lévő kazánra. Ez a kaliforniai telep elegendő energiát ad egy kisváros lakossági energiaigényeinek kielégítésére

17 Boeing naptorony A hőátadást hevített só látja el. A sót tárolótartályból szivattyúzzák fel a toronyba, ahol a rá irányított tükrök (heliostat-ok) által termelt hőt felveszi. Innen másik tárolótartályba és hőcserélőhöz szivattyúzzák. A hőcserélőben vízből szárazgőzt fejleszt A gőz egy turbinát hajt meg

18 Boeing naptorony

19 Naptányér Egy vagy több korong alakú homorú tükröt mozgat egyszerre a napkövető állványzat. A kollektorok (tükör) tányér(ok) a fókuszpontban lévő abszorberre irányítják a napfényt, mely összegyűjti és hővé alakítja át azt. A keletkezett hőt a hőátadó folyadék a hőkezelő berendezés által lehet továbbtranszformálni.

20 Naptányér elvi vázlata

21 Naptányér kialakítások

22 Jellege: farm farm torony Kollektor típusa: teknő tányér torony Koncentrálóképesség Elnyelő hőmérséklet ( C) Hatásfoka (%) Beépített felületre vetített teljesítménye m 2 /kw Munka (hőátvevő) folyadék szerves folyadék, víz víz, gáz víz, levegő, hélium, nátrium

23 Egyéb-Napkémény (termikerőmű) Nagy földterületet borítanak kör alakú üveg vagy műanyagszerkezettel. A kör közepének irányába a borítás magasodik. Középen egy magas torony található. A toronyban a szélturbina(nák) van. A kör és a földfelszín között a levegő képes cirkulálni. Napsütés hatására az üveg (vagy műanyag) alatt található levegő felmelegszik, a torony irányába kezd áramlik, helyébe a perem felől hideg levegő érkezik. A toronyban a meleg levegő felszáll és a turbina lapátjait megforgatja. A turbinához generátor csatlakozik, mely villamos energiát termel.

24 Napkémény

25 Napkémény

26 Termikerőmű méretei Az első termikerőművet Spanyolországban építették júliusától 1989 februárjáig folyamatosan üzemelt Max teljesítménye 50 kw. A kollektorának átmérője 240 m, felülete m 2. A kémény átmérője 10 méter, Kémény magassága 195 méter.

27 Termikerőmű méretei Erőmű teljesítmé ny Kollektor (m) Kémény magass ág (m) Kémény (m) 5 MW MW A kéményben a légáram sebessége 8 m/s, ha a turbina és a generátor üzemben van; enélkül 15 m/s!

28 Termikerőmű méretei Egy olyan termikerőmű, melynek a kollektorának az átmérője 7000 m, egy olyan területen, ahol a napsugárzás értéke eléri a 2.3MWh/m 2, egy év alatt körülbelül GWh energiát termelhet. Ezzel az energiamennyiséggel egy nukleális erőművet lenne képes kiváltani.

29 Termikerőmű szélturbinája

30 Egyéb - Naptó működési elve : a meleg levegő víz fölfelé áramlik Tavaknál a felmelegedő víz a felszínre áramlik, és ott elveszti a hőjét, átadva azt az atmoszférának. Ekkor a tó hőmérséklete közel megegyezik a levegő hőmérsékletével. A naptó ezt a hőt akadályozza meg a felszínre jutásban, azáltal, hogy az alsó rétegében oldott só található, így ez a víz túl nehéz ahhoz, hogy a felszínre áramolhasson.

31 Naptó kialakítás három vízréteg: 2.Felső (T víz =T lev, enyhén sós) 4.Elválasztó zóna (víz nem áramlik, enyhén sós, fényt átengedi) 6.Alsó: nagyon sós és meleg:70-80 C. Fénycsapda; tárolja a hőt. Feláramlás a só miatt nincs.

32 Naptó kialakítás Előnyös, ha: a só olcsón beszerezhető, az elpárolgó víz könnyen utántölthető - lehetőség szerint tengervízzel, a napsugárzás intenzív és a terület (telek) ára nem magas.

33 Az első naptó A Bhuj naptó Indiában található, 1987-ben hozták létre. Jelenleg ez a legnagyobb működő naptó. Területe 6000 m 2. A tó 100 méter hosszú, 60 m széles és 3,5 m mély. A vízbe 4000 tonna sót oldottak fel. A víz átlagos hőfoka egész évben 75 C.