PD 71685 A környezettudatosság összetevői és mérési lehetőségeik 2008-2011 Kutatásvezető: Dr. Berényi László KÖRNYEZETTUDATOS HÁZTARTÁSOK ALTERNATÍV ENERGIAELLÁTÁS Tumik Tamás esettanulmány Miskolci Egyetem Vezetéstudományi Intézet
Magyarázat Tumik Tamás a Miskolci Egyetem szigorló környezetmérnök hallgatója, 2011-ben, az OTKA PD 71685 kutatás lezárása után fejezi be tanulmányait, konzulense Dr. Berényi László. A jelen esettanulmányban bemutatott számításai képezik szakdolgozatának szakmai részét. Az esettanulmány egy népszerű témát, az alternatív energiaforrások hasznosítását járja körül, műszaki és gazdasági oldalról. Tulajdonképpen bebizonyítja, hogy a környezettudatosság a köztudatban és a gyakorlatban (gazdaságilag) nem mindig ugyanazt jelenti! Az esettanulmány feldolgozásához megfogalmazott kérdések: - Milyen egyéb alternatív lehetőségek vannak a háztartási energia biztosítására? - Milyen műszaki és gazdasági feltételek mellett válhatnak rentábilissá a beruházások? I. Szakmai háttér: Megújuló energiák hasznosítási lehetőségei Magyarországon Magyarország földrajzi helyzete Országunk Európa középső részén található. A Keleti Alpok, Kárpátok és a Dinári-hegyvidék által lehatárolt területen a Kárpát-medencében. A szomszédos területekhez képest jóval alacsonyabban fekszik. Éghajlatára jellemző, hogy az óceáni hatás lecsökken, de a kontinentális éghajlat sem egyeduralkodó. Ez a kettősség jellemző a vízjárásban és a növényzet jellegében is. A központi fekvés és az alacsony területek miatt hazánk közúti közlekedés számára kedvező. Az ország domborzatára jellemző az alacsony tengerszint feletti magasság és a gyenge függőleges tagoltság. Az ország 2/3 része 200 méter tengerszint feletti magasságot nem éri el.
Magyarország helyzete napenergia hasznosítás szempontjából Magyarország adottságai napenergia hasznosítás szempontjából sokkal kedvezőbb, mint sok más környékbeli országé. Hazánkban a napsütéses órák száma észak-keleti valamint nyugati határ menti területeken a legkevesebb. Ezeken a területen maximum 1800 a napsütéses órák száma. A legmagasabb értékeket a Duna-Tisza köze valamint a Kőrösök környékén találjuk. Itt a napsütéses órák száma meghaladja a 2000 órát is. Ez akár jó alapot is nyújthatna a kihasználására. 1. ábra Napfénytartam átlagos évi összegei Magyarországon (http://www.met.hu/eghajlat/magyarorszag/) A napsütéses órákon kívül azonban vannak más fontos adatok is. Ilyen például a területre eső globálsugárzás. Az éghajlat szempontjából nagy jelentőséggel bír a Napból érkező sugárzó energia mennyisége. A Napból érkező energiának csak egy része jut el a földfelszínhez, ennek több oka is van.
2. ábra A napsugárzás földi energiamérlege (http://www.mfk.unideb.hu/) A napból érkező energiát vegyük 100%-nak. A Föld légköréről a visszasugárzás 26%. A légkörben is van elnyelés, amelynek a mértéke 23%. A felszínre tehát 51% energia éri el, de ennek is kétféle összetétele van. Egyik, ha nincs felhő az égen, ekkor ennek a mértéke 33%, ha mégis találkozik felhővel, akkor a felhőzet is szűr a sugárzáson. Ez a szórt sugárzás 18%-ra csökkenti a mennyiséget. A földfelszínnek is van visszaverő hatása ennek mértéke 10%. Így összesen a teljese sugárzásnak csupán 41%-a lesz hasznos. A direkt és az indirekt sugárzás mennyisége a hónapok függvényében változik. A földre jutó sugárzás kw/m 2 /nap a következő ábra mutatja. Az ábrán láthatjuk a legnagyobb intenzitású napsütés az országunkat június hónapban éri. A tél hónapokban természetesen csökken ugyanezen érték már csak 1-1,5 kw/m 2. Magyarországon, nyáron júniusban a legnagyobb a sugárzás mértéke, legalacsonyabb pedig télen van decemberben. A direkt sugárzás nyáron meghaladja az 5 kwh/m 2 nagyságot, decemberben viszont alig több 1 kwh/m 2.
3. ábra Direkt és szórt sugárzás a Napból (http://www.futesuzlethaz.hu/) Az Európai Bizottság is foglalkozott a napsugárzásból előállítható elektromos áram mennyiségével. Ezért megbízást adott ki egy nyilvánosan használható Európa napsugárzás intenzitás térkép elkészítésére. 4. ábra Globális besugárzás valamint elektromos potenciál Magyarországon (http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/) A napsugárzás mennyiségét befolyásolhatja a dőlésszög és a tájolás. Magyarországon a legtöbb napsütés megközelítőleg évi 1500 kw/m 2 déli tájolású és 38 %-os dőlésszögű felületre érkezik. Napkövető berendezéseket építhetünk ugyan, de nagyban megnövelik a befektetett összeg nagyságát. A térkép alapján elmondható, hogy a legintenzívebb sugárzású területen 1500 kw/m 2 sugárzásból 1kWh napelemes rendszer használatával 1125 kwh elektromos áramot tudunk előállítani az év során.
5. ábra Napelemek tájolása (http://ekh.kvk.uni-obuda.hu/images/) Magyarország helyzete szélenergia hasznosítás szempontjából Hazánkban hagyománya van a szélenergia hasznosításának. Malmokat működtettek velük és ezzel őrölték például a búzát. A kor fejlődése miatt azonban nagyrészt eltűntek ezek a szélmalmok országunkból. A szél kb. 1 km magasságban állandó irányú és erősségű, a földfelszín közelében azonban jelentősen változékony. Magyarországon 10 méter magasságban a 2-6 m/s közötti sebesség jellemző. A legtöbb területen 2,5-3 m/s az átlagos szélsebesség, a legnagyobb értékeket hegyvidékeken találhatunk. 6. ábra Szélsebesség 10 méteren (http://www.energiakozpont.hu/index.php?p=128)
25 méter magasságban természetesen már jobb a helyzet. Az átlagos szélsebesség ilyen magasságban az ország legtöbb területén 3,5-4,5 m/s között van. A nagyméretű szélgenerátoraink azonban ennél a magasság fölött jóval találhatóak. 7. ábra Szélsebesség 25 méteren (http://caesarom.lapunk.hu/tarhely/) Ezek alapján is elmondható, hogy hazánk mérsékelten szeles. A szél iránya azonban éven belül változó. Országunk területén, sok helyen különböző irányokból fúj téli és nyári időszakokban. A két időszak között nincsenek nagy eltérések. A Tiszántúlon az északkeleti, Észak-Dunántúlon az északnyugati szélirány a jellemző. 8. ábra Uralkodó szélirányok és átlagos szélsebesség (m/s) területi eloszlása országunkban, téli félévben (Dobosi és Felméry, 1971)
9. ábra Uralkodó szélirányok és átlagos szélsebesség (m/s) területi eloszlása országunkban, nyári félévben (Dobosi és Felméry,1971) Magyarország helyzete geotermális energia hasznosítás szempontjából A Földön két fajta geotermális övezetet különböztetünk meg, ezek a passzív és az aktív. Az aktív geotermális területeken jelenleg is vulkáni és lemeztektonikai tevékenység van. Magyarország nem ilyen területen található, így mi a passzív területhez tartozunk. Országunk speciális adottságokkal rendelkezik Európán belül. A Kárpát-medence alatt található földkéreg vastagsága elég alacsony, mindössze 24-26 km. A geotermális gradiens értéke másfélszerese a világátlagnak. Európában ez az átlagos hőteljesítmény 60 mw/m 2, míg az országunkban 90 mw/m 2. A 21. ábrán látható, hogy Európán belül 5 km mélységben mekkora hőmérséklettel találkozhatunk. Magyarországon ez kb. 180-200 C. A geotermális gradiens értéke a Dél-Dunántúlon és az Alföldön a legnagyobb, míg a hegyvidéki területeken a legkisebb. Az országban több mint 900 termálkút található. A felszínre jutó vizet általában üvegházak fűtésére, épületek, uszodák fűtésére, használati meleg víz termelésére, esetenként távfűtésben hasznosítják.
10. ábra Európa geotermális erőforrásai (http://www.soultz.net/) Hőszivattyúk alkalmazása leginkább fűtésre történik. A rendszer kialakításához az esetleges átalakítások miatt új építésű vagy felújítás alatt lévő házak alkalmasak. Bár több éve a magyar piacon is megtalálhatóak ezek a szerkezetek, a mai napig nem terjedtek el tömegesen. A szélesebb körű elterjedés érdekében az államnak jobban kellene támogatni a szerkezeteket és bővebb ismereteket kellene nyújtani a vásárlóknak. Napenergia hasznosítása hazánkban Megújuló energiaforrások közül az elsők között juthat bárkinek eszébe a Nap. A napenergiát közvetve vagy közvetlenül is tudjuk hasznosítani otthonunkban. Előállíthatunk vele hőenergiát napkollektorok segítségével, de akár elektromos energiát is napelemekkel. Az elmúlt tíz évben a napelemek ára a harmadára esett vissza, a gyártásának volumene pedig dinamikusan fejlődik. Ennek ellenére az Európai Unióban 2004 ben a megújuló energiák között kevesebb, mint 1 % -ot ért el a napenergia. Legnagyobb mennyiségben Németországban gyártanak paneleket, közel 30 ezer fő foglalkoztatásával. Ekkora eredményt még az Egyesült Államok és Japán sem ért el. Magyarországon a napos órák száma jóval meghaladja a német adatokat, azonban nálunk mégsem olyan elterjedtek. A Magyar Tudományos Akadémia felmérése szerint 1838 PJ energiát tudnánk kinyerni elméletileg. A jelenlegi felhasználásunk ezt meg sem közelíti (0,1 PJ). A reálisan
kinyerhető energiamennyiség természetesen ennél jóval kisebb, de ez is 4-10 PJ, ami többszöröse a jelenlegi felhasználásunknak. Legegyszerűbb felhasználási lehetőség a használati meleg víz előállítása kollektorok segítségével. 4-6 m 2 felületű kollektorral egy átlagos családi ház éves meleg víz szükségletének 50-70 % -a fedezhető. Állami támogatás is indult 1999 ben, azonban 2006 ra mindössze 450 családi ház kapott támogatást a beruházás megvalósításához. A beépített felület nagysága kb. 50.000 m 2. Ez az érték nagyon alacsony, főleg figyelembe véve Ausztriát, ahol 3 millió m 2 napkollektor felület található. A napelemeket jelenleg kis nagyságban alkalmazzák hazánkban. Ennek egyik fő oka a magas árban található. Egyedül tanyáknál van elterjedve, ott is csak azért választják leginkább ezt, mert a villamos szolgáltató drágábban bővítené feléjük a hálózatukat, mint ha napelemes rendszert vennének. Szélenergia hasznosítása az EU-ban A szélerőművek a szél mozgató energiáját felhasználva elektromos energiát állítanak elő. A generátorok közvetlenül is csatlakoztathatóak a villamos hálózathoz, de akár lakások energiaigénye is kielégíthető vele. A szélgenerátorokat gyártó cégek mennyisége és termelése folyamatosan növekszik. Ez a versenyhelyzet ahhoz vezetett, hogy a technológia rengeteget fejlődött az elmúl negyed évszázadban. A kezdeti 50 kw kapacitásról mára 5 MW lett. Európában a kilencvenes évektől a legdinamikusabban fejlődő megújuló energiaforrás a szél volt. 2010 ben 84.278 MW beépített szélgenerátor kapacitás volt az Unióban. Az első helyen Németország található, amely majdnem harmadát adja az Uniós termelésnek 27.214 MW -al. Második helyen Spanyolország van szintén jelentős 20.676 MW beépített teljesítménnyel. A szélenergia az Unióban 2000-2010 alatti időszakban a kezdeti 2 % részesedésről kb. 9,6 % -ra emelkedett az összes energiaforrás közül. Hazánkban az első szélerőmű 2000 vége óta üzemel. 2010. szeptember 1 ig 295,325 MW beépített kapacitás létesült. 2006 ban 330 MW kapacitást engedélyezett a Magyar Energia Hivatal, ettől függetlenül 1500 MW feletti engedély kérelmet adtak be. Ez a szám is jelzi, hogy jelenleg szélenergiába fektetni vonzó. Hosszabb távon várható a földgáz árának emelkedése és akkor a támogatás majd csökken feléjük, de ettől függetlenül is érdemes bele fektetni. A szélgenerátorok telepítése gyorsan kivitelezhető, üzemeltetésük egyszerű. Megfelelő szélsebesség esetén árukat képesek rövid időn belül visszahozni. Sajnos országunkban az átlagos összesített kihasználtság 20 % körüli. Problémát jelent a szélgenerátorok országos energia elosztó hálózatba való kötése a változó szélerősségek miatt. Ahhoz, hogy a jelenleg engedélyezett 330 MW kapacitást tovább tudjuk növelni meg kell oldani a rendszerszabályozási problémákat. Ezzel a problémával nem csak hazánk szembesült, hanem egész Európa próbálja megtalálni a kiutat. A villamos energiát nem
lehet tárolni, mindig annyit kell előállítani belőle amennyire szükség van. 2006 ban Németországban lekapcsoltak egy távvezetéket, ami az ország keleti és nyugati részét kötötte össze. Az egyik oldalon termelési hiány, míg a másikon energia többlet alakult ki. Ezen hiba után egész Európában működési problémák jelentkeztek az energiaszolgáltatásban. A megoldás az lehet, amit Dániában is használnak. Az országban fejlett a meteorológiai célú szélenergia előrejelzés, ezzel segítve az iparágat. A szélerőművek előnye, hogy nincs károsanyag-kibocsájtás, viszont környezeti hatásai vannak (zaj, látvány). Geotermikus energia hasznosítása az Európai Unióban 2004 ben a geotermikus energia felhasználás 5-6 % volt a teljes megújuló energiaforrások közül az Unióban. Az élen Olaszország állt az energia előállítás valamint a hőtermelést is figyelembe véve. Európán kívül a Fülöp-szigeteken és az Egyesült Államokban található jelentős mennyiségű beépített kapacitás. Az olaszok az élen járó amerikaiak termelésének kb. harmadát állítják csak elő 785 MW al. Hazánk is kedvező adottságokkal rendelkezik. A geotermikus gradiens nálunk másfélszerese a világ átlagának. Európában az egységnyi területen kilépő hő teljesítmény átlagosan 60 mw/m 2. Országunkban a Dél-Dunántúl valamint az Alföld van a legkedvezőbb helyzetben. A Kisalföld és a hegyvidéki területeken az országos átlag alatt van a geotermális gradiens értéke. Magyarországon az első világháború után széles körben kezdték el kutatni a szénhidrogén lehetséges előfordulási területeit. A fúrások során jelentős mennyiségben találtak forró vizes rétegeket. Jelenleg is több mint 900 termálkút üzemel. Legtöbbjüket direkt hő hasznosításra használják, de jelentős még a balneológia valamint ivóvíz célú felhasználás. A hőszivattyúk elterjedésére hazánkban még várni kell. A magas beruházási költségek, valamint a sok esetben szükséges átépítések miatt leginkább új építésű vagy rekonstrukció alatt álló épületeknél jön figyelembe. Európában csak Olaszországban és Portugáliában van elektromos energiát előállító geotermikus erőmű. Számuk a közeljövőben nem valószínű, hogy nőni fog. A geotermikus erőművekben általában már 130 C vagy azon felüli hőmérséklet esetén már gazdaságos lehet a beruházás. További kutatások folynak annak érdekében, hogyan lehetne ezt a hőmérsékletet még jobban lecsökkentve minél több helyen válhasson gazdaságossá az energiatermelés.
II. Esetpéldák: Megújuló energiaforrások vizsgálata Az utóbbi tíz év alatt az áramárak jelentősen megnőttek. Két típusú áramdíjat vettem figyelembe, ezek a lakossági átlag valamint a vezérelt ( B ). A vezérelt típusú díjszabás a használati meleg víz előállító bojlert üzemelteti. Egyetlen visszaesés volt az évek alatt, az is az áfa változása miatt történt. Ezen sorok alapján a lakossági átlag díja több mint kétszeresére nőtt. 18,47 Ft-ról 40,15 Ftra. A számsor alapján 8,1 %-ra vettem az éves áramdíj növekedését. A vezérelt típusnál majdnem két és félszeresére nőtt a díj. Ennek alapján az átlagos évenkénti növekedést 9,5 %-nak vettem. Az első táblázatban láthatjuk 2000-2009 közötti időszakban az áramárak változását. Lakossági átlag vezérelt ("B") 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 18,47 19,57 20,52 24,3 27,61 29,5 28,32 34,05 39,03 40,15 10,3 10,86 11,42 12,99 16,25 17,88 17,16 22,92 25,09 25,6 1. táblázat Áramárak növekedése (szerző saját szerkesztése) 2011 márciusában az A1 kedvezményes árszabás keretén belül 1 kw/h bruttó díja 47,57 Ft, míg a B típusnál 30,1 Ft. Magyarország több településén élőktől kértem adatokat. A kérdések között volt például az évi gáz illetve áramfogyasztás mennyisége, lakásuk alapterülete. 1. Vizsgálat családi házaknál Ongai ház jelenlegi kiadásai Saját családi házunkat vettem egy kicsit nagyító alá ebben a részben. Szüleimmel együtt élünk 3- an. Az alapterülete 100 m 2, éves energiafogyasztásunk 4104 kw. Kettő összetevője van a fogyasztás díjazásának megszabásában. Egyik a normál árszabás illetve a B alap árszabás, ami a használati meleg vizet előállító bojler fogyasztását méri. Ez az érték annak is köszönhető, hogy az épületben található fényforrások 90 % -a energiatakarékos. A nagyobb fogyasztású személyi számítógépek egy éve cseréltem le notebookra, ami sokkal energiatakarékosabb, mint elődje. Meleg víz előállításához elektromos bojlert használunk, aminek az űrtartalma 120 liter. A régi fa ablakok műanyag nyílászáróra lettek cserélve 2 éve ez további megtakarítást jelentett a fűtésszámlában. A fűtést egy vegyes tüzelésű kazán valamint egy gázcirkó látja el. Jelenleg az éves
gázfogyasztás 1600 m 3. Megújuló energiát csak a fűtéshez történő fa elégetését használjuk, szívesen használnánk más megújuló energiaforrást is. Jelenlegi áramszolgáltatási díjjal számolva az éves kiadás áramra. A tömbben történő fogyasztás havonta 171 kwh, ami évente 2052 kwh. Jelenleg az ÉMÁSZ területén az A I. tömb ára kilowattonként 47,57 Ft. Ezek alapján az éves díja ennek a tömbnek 97.614 Ft. Az épület rendelkezik még egy mérőórával, ami a meleg víz előállításához szükséges bojlert fogyasztását méri. A bojler havi fogyasztása szintén 171 kwh havonta, így évente ez is 2052 kwh energiát fogyaszt el. ÉMÁSZ területén most a B (vezérelt) áram kilowattonkénti ára 30,1 Ft. Az évente fizetendő összeg 61.765 Ft. Összesen a háztartás évente 159.379 Ft-ot költ áramra. Sályi ház jelenlegi kiadásai Ez a családi épület Sályon található. Az épület alapterület 90 m 2. A házban négyen laknak két felnőtt és két iskolás gyermekük. Éves energiafogyasztásuk 10000 kw. Ennek a magas érték azért adódik, mert az édesapa sokat dolgozik a barkácsgépeivel, elektromos hegesztő berendezésével. Ez a lakás csak egy mérőórával rendelkezik, így a vízmelegítés többe kerül, mintha rendelkeznének vezérelt órával. Az A tömb évenkénti fogyasztása 10000 kwh. Meleg víz előállításához ők is elektromos bojlert használnak. Éves földgáz használta mindössze 600 m 3. Az alacsony mennyiség azért van, hogy a fűtést vegyes tüzelésű kazánnal oldják meg. Megújuló energiát nem használnak, szívesen megtennék, ha belátható időn belül megtérül. A családfő energiaiparban dolgozik, így áramot kedvezményes áron kapja. A kedvezmény mértékénél 25 % -al számoltam. Az éves elektromos áramra elköltött összeg 356.775 Ft. Móri ház jelenlegi kiadásai Szintén családi épület, amelynek az alapterülete 118 m 2. Ez az épület Móron található. Itt ketten élnek. Az éves energiafogyasztásuk 2000 kw. Az épület csak egy mérőórával rendelkezik, így az elfogyasztott áram kilowattonkénti ára egységesen 47,57 Ft. Ez a családnak évente 95.140 Ft-ba kerül. Meleg víz előállításához gázzal működő bojlert használnak. Éves földgáz fogyasztása a családnak 2000 m 3. A fűtéshez gázt illetve fatüzelést használnak. Megújuló energiaforrást nem használnak épületükben, de ők is megtennék, ha belátható időn belül megtérül.
2. Elhelyezkedésből adódó lehetőségek Megújuló energia felhasználása Ongán Onga Borsod-Abaúj-Zemplén megye középső területén található, Miskolctól keletre. Napsugárzás szempontjából itt az évi napsütéses órák száma nem éri el az 2100-at. A napsugárzás energiája e területen az kb. 1206 kw/m 2. Szél szempontjából a 10 méter magasságban a 2,5-3 m/s sebességű területen található. 25 méteres magasságban itt az átlag szélsebesség 3-3,5 m/s. Megújuló energia felhasználása Sályon Sály szintén Borsod-Abaúj-Zemplén megyében található a Bükk hegység déli részén. Mezőkövesdtől kb. 21km-re északkeletre. Napsugárzás szempontjából az évi napsütéses órák száma 2100 és 2200 között található. A napsugárzás energiája itt az utóbbi 5 év alapján számított értéke alapján kb. 1221 kwh/m 2. Szél szempontjából a 10 méteres magasságban a 1,5-2 m/s az átlagsebesség, tehát szélcsendesebb, mint Onga. 25 méteres magasságban azonban a szél átlagsebessége 3,5-4 m/s. Megújuló energia felhasználása Móron A település Fejér megyében található a Vértes és a Bakony hegységek között. Székesfehérvártól kb. 26 km -re északnyugatra található. Az évi napsütéses órák száma 2009-ben 2100 és 2200 között volt. 2005-2010-ben az általam számolt átlagos napsugárzás energiája 1273 kwh/m 2 volt. Ez kicsivel magasabb, mint Sályon. Átlagos szélsebesség 10 méter magasságban 3,5-4 m/s ami elég magasnak mondható. 25 méter magasságban a szélsebesség 4,5-5,5 m/s -ra nő. 3. Napelemes megoldások lehetőségei Megvizsgáltam az adott településre eső napsugárzás intenzitását. Ehhez az adatokat az utóbbi 5 év (2005-2010) között. Évszakonként rendelkezésre állt az Országos Meteorológiai Szolgálat térképei. Az évszakok napsugárzás intenzitásának összegéből adódik az éves intenzitás mértéke. Az adatok J/cm 2 -ben vannak megadva. Átváltás után MJ/cm 2 -ben is megkapjuk az adatokat. Ezeket az értékeket átváltottam kwh/m 2 -re.
Évszakok (J/cm2) Tavasz Nyár Ősz Tél Éves átlag (J/cm2) Onga 145000 175000 85000 34000 439000 2005 Mór 152500 175000 85000 40500 453000 Sály 147500 175000 85000 36000 443500 Onga 125000 185000 90000 37500 437500 2006 Mór 135000 190000 95000 37500 457500 Sály 125000 185000 90000 37500 437500 Onga 153000 195000 73500 31500 453000 2007 Mór 163000 195000 81000 39000 478000 Sály 153000 195000 73500 31500 453000 Onga 135000 185000 72500 36500 429000 2008 Mór 145000 200000 77500 42500 465000 Sály 140000 195000 77500 39500 452000 Onga 150000 185000 74500 37000 446500 2009 Mór 155000 190000 84500 36000 465500 Sály 155000 185000 74500 37000 451500 Onga 102500 195000 74500 27000 399000 2010 Mór 127500 195000 74500 33000 430000 Sály 102500 195000 74500 27000 399000 2. táblázat Sugárzási adatok évszakonként és évenként (szerző saját szerkesztése) A táblázat alapján elmondható, hogy hazánkra nyáron érkezik a legtöbb sugárzás, télen a legkevesebb. A három település között nincs lényeges eltérés az éves sugárzást illetően. Az utóbbi évek átlaga alapján a három településen négyzetméterenként 1,2-1,3 kw energia esik. A napelem gyártók általában Wp -ben adták meg a napelem teljesítményét. A Wp a WattPeak (csúcsteljesítmény) rövidítése. Ez azt jelenti, hogy 1000 W/m 2 besugárzás mellett az egyes napelem modulok ennyit termelhetnek. A három település közül Mórra érkezik a legnagyobb mennyiségben sugárzás. Itt 1 kw beépített napelemből az elméleti maximálisan kinyerhető energiamennyiség a 6 év átlaga alapján 1,273 MW/m 2. 2005-2010 átlaga J/cm 2 MJ/m 2 kw/m 2 Onga 434000 4340 1206 Mór 458167 4582 1273 Sály 439417 4394 1221 3. táblázat Sugárzási adatok a településeken 6 éves átlag (szerző saját szerkesztése) Az energiafogyasztásunkat részben és egészben is ki lehet váltani napelemekkel. A lehetőségek, amiket választottam az, hogy a jelenlegi éves felhasználás alapján kb. 50,75,90,100 valamint 125 százalékát váltanám ki napelemekkel. A gyártók saját maguk által megszabott Wp teljesítményű napelem táblákat állítanak elő. A százalékos szorzás által meghatározott energiát pontosan előállító
paneleket találni szinte lehetetlen. Ezért a rendszereket úgy állítottam össze, hogy az összes teljesítményük minél közelebb legyen az elvárthoz. Legegyszerűbb megoldásnak a hálózatra való energiatermelést választottam. Ennek több oka is van: - nem kell az energiát akkumulátorokban tárolni - az akkumulátorokat cserélni kell megfelelő időközönként (6-8 év) - töltésvezérlőt kell alkalmazni az akkumulátorokhoz - nyáron többet tudunk termelni, mint télen ezért télen kevesebb energiát állítanánk elő nyáron pedig többet - megfelelő invertert kell alkalmazni: egyenfeszültségű hálózat vagy szinuszos inverter - ott célszerű alkalmazni, ahol nincs kiépített elektromos hálózat (pl. tanyák) - az áram átvételi díja megegyezik a szolgáltatott áram díjával (jelenleg 47,57 Ft/kWh) - ha többlettermelésünk van a szolgáltató köteles átvenni, de a szolgáltatott áram díjának 85%-t kell kifizetnie A rendszerekhez jelenleg a jogszabály írja elő, hogy inverter márkát kell használni. Így ezeket kell nekünk is beépítenünk. Ezek a következőek SMA Sunny Boy és Sunny Tripower. Ezek az inverterek és a kábelek vesztesége együtt kb. 8%-os hatásfokromlást eredményez. Az inverterek és a napelemek árai euróban voltak, ezeket az árusító 280Ft váltási áron számolta ki. A rendszer nem csak a napelemekből és az inverterből áll, a különböző szerelvények és szerelési költségek is felmerülnek. A paneleket úgy választottam meg, hogy együttes termelésük minél közelebb legyen az elvárt teljesítményhez. Az inverter és a napelemeken kívül szükséges még: - szerelőkeret, szerelvények ferde tetőre (panelenként 14.000 Ft), - 40 méter kábel a napelemek és az inverter bekötéséhez (35.000 Ft) - villanyszerelési anyagok, kapcsolótábla- biztonságtechnikai kiegészítők (45.000 Ft) További plusz költségek: (kb.: 100.000 Ft) - munkadíj, - szállítási költségeket
A panelek energiatermelése az évek során nem egyenletes. A napelemek 20 év után teljesítményük kb. 20 % -át vesztik el. Lineáris csökkenéssel számoltam, ezzel évente csökkenést valószínűsítek. 1,1 % teljesítmény Napelemek telepítése Ongán Az éves áramfogyasztás 4104 kwh. A vizsgált kiváltani kívánt mennyiségek a következőek: 2052 kwh, 3078 kwh, 3693,6 kwh, 4104 kwh valamint a plusztermelésnél 5130 kwh. A település adottsága az elmúlt 6 év alapján számolt sugárzási intenzitása 1206 kw/m 2. Ez azt jelenti, hogy egy 1 kw-os rendszerből körülbelül 1206 kw energiát tudunk előállítani évente, azonban a rendszereknek van veszteségük. A területen ezekkel az értékekkel számolva 1kW beépített rendszerből 1109,52 kw energiát tud a napelem előállítani évente az inverterek hatásfokát figyelembe véve valamint a vezetékek veszteségét. A 4. táblázatban találhatóak, hogy a rendszerek miből állnak össze és mekkora tényleges teljesítményt várhatunk tőlük. Kiváltani kívánt mennyiség (%) Ténylegesen beépítendő teljesítmény napelem modulokban (kwh) Napelemek típusa db Beépített teljesítmény Wp Tényleges % Tényleges teljesítmény (kwh) 50 1701,49 75 2552,24 90 3062,69 100 3402,99 SE 170 Wp SE SE 235 Wp SE 10 1700 45,96 1886,18 10 2850 77,05 3162,13 14 3290 88,95 3650,32 13 3705 100,17 4110,77 125 4253,73 SE 16 4560 123,28 5059,41 4. táblázat Onga napelemes rendszerek teljesítménye (szerző saját szerkesztése) Az 5. táblázatban található a kiválasztott inverter valamint napelemek és az összköltsége a rendszernek.
Inverter típusa Inverter ára (Ft) Napelemek típusa db Panel ára (Ft) Tényleges teljesítmény (kwh) Rendszer költsége (Ft) SMA SB 2000HF 2000 W SMA SB 3800 3800 W SMA SB 3800 3800 W SMA SB 4000TL 4000 W SMA SB 5000TL 5000 W 437 500 521 500 521 500 626 500 675 500 Sun Earth 170 Wp Sun Earth Sun Earth 235 Wp Sun Earth Sun Earth 10 107 100 1886,18 1 828 500 10 179 550 3162,13 2 637 000 14 148 050 3650,32 2 970 200 13 179 550 4110,77 3 322 650 16 179 550 5059,41 3 952 300 5. táblázat Onga napelemes rendszerek árai (szerző saját szerkesztése) Olyan invertert kell választanunk minden esetben, hogy a maximális terhelést elbírja. Tehát hiába van nekünk pl. 1700 Wp beépített teljesítményünk, amihez elegendő lenne egy 1700 W -os inverter, mikor ezek az adott hely körülményeihez viszonyítva kb. 1886,18 W energiát állítanak elő, így szükségünk van egy nagyobb teljesítményű inverterre, ebben az esetben 2000 W -ra. Napelemek telepítése Sályon Az éves áramfogyasztás 10000 kwh. A vizsgált kiváltani kívánt mennyiségek a következőek:5000 kwh, 7500 kwh, 9000 kwh, 10000 kwh valamint a plusztermelésnél 11000 kwh. A település adottsága az elmúlt 6 év alapján számolt sugárzási intenzitása 1221 kw/m 2. Ez azt jelenti, hogy egy 1 kw-os rendszerből körülbelül 1221 kw energiát tudunk előállítani évente, azonban a rendszereknek van veszteségük. A területen ezekkel az értékekkel számolva 1kW beépített rendszerből 1123,32 kw energiát tud a napelem előállítani évente. A 6. táblázatban találhatóak, hogy a rendszerek miből állnak össze és mekkora tényleges teljesítményt várhatunk tőlük.
Kiváltani kívánt mennyiség (%) Ténylegesen beépítendő teljesítmény napelem modulokban (kwh) Napelemek típusa db Beépített teljesítmény Wp Tényleges % Tényleges teljesítmény (kwh) 50 4095,00 75 6142,51 90 7371,01 100 8190,01 SE SE SE SE 15 4275 48,02 4802,19 24 6840 76,84 7683,51 28 7980 89,64 8964,09 31 8835 99,25 9924,53 110 9009,01 SE 33 9405 105,65 10564,82 6. táblázat Sály napelemes rendszerek teljesítménye (szerző saját szerkesztése) A 7. táblázatban található a kiválasztott inverter valamint napelemek és az összköltsége a rendszernek. Inverter típusa Inverter ára (Ft) Napelemek típusa db Panel ára (Ft) Tényleges teljesítmény (kwh) Rendszer költsége (Ft) SMA SB 5000TL 5000 W SMA SMC 8000TL 8000 W SMA SMC 9000TL 9000 W SMA SMC 11000TL 11000 W SMA SMC 11000TL 11000 W 675 500 780 500 857 500 969 500 969 500 Sun Earth Sun Earth Sun Earth Sun Earth Sun Earth 15 179 550 4802,19 3 758 750 24 179 550 7683,51 5 605 700 28 179 550 8964,09 6 456 900 31 179 550 9924,53 7 149 550 33 179 550 10564,82 7 536 650 7. táblázat Sály napelemes rendszerek árai (szerző saját szerkesztése)
Napelemek telepítése Móron Az éves áramfogyasztás 2000 kwh. A vizsgált kiváltani kívánt mennyiségek a következőek:1000 kwh, 1500 kwh, 1800 kwh, 2000 kwh valamint a plusztermelésnél 2500 kwh. A település adottsága az elmúlt 6 év alapján számolt sugárzási intenzitása 1273 kw/m 2. Ez azt jelenti, hogy egy 1 kw-os rendszerből körülbelül 1273 kw energiát tudunk előállítani évente, azonban a rendszereknek van veszteségük. A területen ezekkel az értékekkel számolva 1kW beépített rendszerből 1171,16 kw energiát tud a napelem előállítani évente. A 8. táblázatban találhatóak, hogy a rendszerek miből állnak össze és mekkora tényleges teljesítményt várhatunk tőlük. Kiváltani kívánt mennyiség (%) Ténylegesen beépítendő teljesítmény napelem modulokban (kwh) Napelemek típusa db Beépített teljesítmény Wp Tényleges % Tényleges teljesítmény (kwh) 50 785,55 75 1178,32 90 1413,98 100 1571,09 SE SE monokristályos 250 Wp SE monokristályos 250 Wp SE 3 855 50,07 1001,34 5 1250 73,20 1463,95 6 1500 87,84 1756,74 6 1710 100,13 2002,68 125 1963,86 SE 235 Wp 9 2115 123,85 2477,00 8. táblázat Mór napelemes rendszerek teljesítménye (szerző saját szerkesztése)
A 9. táblázatban található a kiválasztott inverter valamint napelemek és az összköltsége a rendszernek. Inverter típusa Inverter ára (Ft) Napelemek típusa db Panel ára (Ft) Tényleges teljesítmény (kwh) Rendszer költsége (Ft) SMA SB 1200 1200 W SMA SB 1700 1700 W SMA SB 2000HF 2000W SMA SB 2100 TL 2100W SMA SB 2500HF 2500W 280 000 329 000 437 500 388 500 465 500 Sun Earth 285 Wp Sun Earth monokristályos 250 Wp Sun Earth monokristályos 250 Wp Sun Earth 285 Wp Sun Earth 235 Wp 3 179 550 1001,34 1 040 650 5 157 500 1463,95 1 366 500 6 157 500 1756,74 1 646 500 6 179 550 2002,68 1 729 800 9 148 050 2477,00 2 103 950 9. táblázat Mór napelemes rendszerek árai (szerző saját szerkesztése) 4. Vizsgált szélgenerátorok lakásonként Három különböző teljesítményű szélgenerátort vizsgáltam meg a településeken. A típusok a Zenwind 600, ami 600 Wattos, Zenwind 1000, ami 1000 Wattos és a Zenwind 2000, 2000 Watt névleges teljesítményű. A vízszintes szélgenerátorok általában 2-2,2 m/s sebességnél kezdenek el termelni áramot. Általában a névleges teljesítményüket 9 m/s sebességnél érik el. Ilyen mértékű szélsebesség hazánkban 10 méteren nem található, de még 25 méter magasságban sem. Ennek ellenére tudunk kinyerni nagyobb mennyiségű elektromos energiát. Az éves termelésnél figyelembe kell venni az inverter és a kábel veszteségeket. Ezt a kettőt összesen 8 %-nak vettem. Egynél több szélgenerátor felállítása szerintem családi házaknál felesleges és túl sok területet is foglalna le a feszítő kábelezés miatt, valamint az áruk sem alacsony a generátoroknak, ill. a tartó oszlopoknak. Komplett szélgenerátor rendszereket alkalmaztam a számításokhoz. Az Abwind nevű cég csomagjait vizsgáltam meg.(www.abwind.hu) A csomagok tartalmazzák: