Naperőművek és napkollektorok Dr. Kádár Péter kadar.peter@kvk.uni-obuda.hu
Naptűzhely
Naperőmű típusok Napteknő (eng: solar trough, deu: Parabolrinne): Teknő alakú tükrök követik a Nap mozgását, a tükrök fókuszában egy cső található, benne hőátadó folyadék kering és veszi fel a hőt. Naptorony (eng: solar tower, deu: Heliostat): Koncentrikus körökbe telepített nagy felületű és napkövető síklap tükrök irányítják a visszavert fényt a középpontban álló torony tetejére. Itt egy tartályban található a hőátadó folyadék, ami felveszi a hőt. Naptányér (eng: solar dish, deu: Paraboloid): Több korong alakú homorú tükröt mozgat egyszerre a napkövető állványzat. A tükrök közös fókuszpontjában veszi át a hőt a hőátadó folyadék. Napkémény (eng: solar tower(2), Solar chimney, Solar flue): Nagy földterületet borítanak kör alakú üveg vagy műanyagszerkezettel, ami a kör közepe irányába magasodik. Középen egy magas torony található, benne szélturbina vagy szélturbinák. Naptó (eng: solar ponds): A naptó a napenergiából keletkező hőt tárolja úgy, hogy akadályozza a felmelegített vizet felszínre jutásban. Az alsó rétegében oldott só található, így ez a víz túl nehéz ahhoz, hogy a felszínre áramolhasson. (forrás: www.kekenergia.hu)
Kramer Junction erőmű, CA, USA (forrás: www.kekenergia.hu)
3 MW-os egységek, 3 erőműcsoport, 354 MW csúcsteljesítmény (+ földgáz tüzelés)
Működés A napenergia vagy a gázkazán által megtermelt hő hőcserélőkön keresztül szárazgőzt termel, ami a turbinát meghajtja. A turbina által megforgatott és a hálózatra szinkronizált generátor termeli az áramot. A turbináról a gőz a kondenzátorba kerül, ahol a hűtővíz egy hőcserélőn keresztül lehűti. A hűtővíz a hűtőtoronyban leadja a felvett hőt, a kondenzvíz pedig ismét a hőcserélőhöz kerül, ahol vagy a napenergia vagy az elégetett gáz hőjét veszi fel. A teknő alakú tükrök fókuszpontjában egy cső található, ami a visszavert napsugarakat elnyeli, és a keletkezett hőt a benne áramló hőátadó folyadéknak továbbítja. A "teknők" napkövető mechanizmussal mindig a Nap irányába fordulnak, így ha süt a Nap, az erőmű is működik. (forrás: www.kekenergia.hu)
Napteknő
A napteknő rendszer
Messongi, Korfu
Naptorony (forrás: www.kekenergia.hu)
A naptorony rendszer
Naptányér
Napkémény
Manzanares, Spanyolország View Video: "Beyond 2000" - a 5 minute article on the Pilot Plant in Spain
Hőtárolás a nehezebb, sós vízben (75 C)
Solucar, Sevilla
Solucar, Sevilla
Solucar, Sevilla
Solucar PS10 (11 MW) www.solucar.es
Solucar, Sevilla
Solucar, Sevilla
Solanova 50 MW www.solucar.es
Solucar, Sevilla
Solucar, Sevilla
Összehasonlítás Jellege: farm farm torony Kollektor típusa: teknő tányér torony Koncentrálóképesség 10...100 100...600 100...1000 Elnyelő hőmérséklet ( C) 150...350 400...900 450...1200 Hatásfoka (%) 6...12 8...20 15...25 Kollektorra vetített teljesítménye m 2 /kw Beépített felületre vetített teljesítménye m 2 /kw 20...10 16...6 8...5 80...40 60...25 40...20 Hűtőfolyadék termo-olaj termo-olaj - Munka (hőátvevő) folyadék Turbina típusa szerves folyadék, víz csavaros, gőzturbina Stirling-motor víz, gáz csavaros, gőzturbina, Stirling-motor víz, levegő, hélium, nátrium gőzturbina, gázturbina (forrás: www.kekenergia.hu)
Háztartási energiamérleg
Háztartási napkollektoros rendszer - túlnyomásos és - drain rendszerek
Részegységek 3 db napkollektor: 6 m2. 1db 300 l-es tároló réz csővezeték tágulási tartály keringető szivattyú vezérlő rendszer hőmérséklet érzékelők
Sík kollektor
Felépítés
Vákuumcsöves kollektor I. Hosszúság: 1800 mm A külső cső átmérője: 58 mm A belső cső átmérője: 47 mm Az üveg vastagsága: 1,6 mm Hőtágulás: 3,3 x 10-6 C Anyag: Bórszilikát üveg Elnyelő bevonat: Szelektív Al-N/ Al Elnyelés: > 92% (AM 1,5% ) Vákuum: P < 5 x 10-3 Pa Üresjárati hőmérséklet: 245 C ( G= 1000 W/m2 ) Hőveszteség: < 0,8 W/( m 2 C ) Max. nyomás: 8 bar
Vákumkollektor működése: A hőátadó folyadék nem kerül a vákuumcsőbe, csak a fejszerkezetben veszi fel a nap hőenergiáját.
Vákumkollektor felépítése:
Vákumcső és benne heatpipe
Kompakt kollektor
Patra, Görögország
Vákuumcsöves kollektor II. Vákuumcsövek száma: 8db Kollektor súlya: 30 kg Kollektor nettó felülete: 1,33 m2 Kollektor űrtartalma: 1300 cm3 Kollektor mérete: 1700 mm * 897 mm * 110 mm Vákuumcső átmérője külső: 47 mm Vákuumcső átmérője belső: 37 mm Vákuumcső hossza: 1500 mm Abszorpció (hőelnyelés): 94-96% Emisszió (hőveszteség): 4-6% Üresjárati max. hőmérséklet: ~ 265 c
Összehasonlítás Síkkollektor Konvekcióval adja át a hőt a hűtőközegnek Egyszerű technológia Olcsóbb Rosszabb hatásfok Nagyobb hőveszteség Hátsó hőszigetelés kell Vákumkollektor Párologtatás útján felveszi a hőt, lecsapódással leadja Bonyolult technológia Drágább Jobb hatásfok Kisebb hőveszteség Nem kell annyi hőszigetelés
Hőcserélő tartály: Álló kivitelő 300 literes 2 hıcserélıs hıszigeteléssel
Napkollektor Gazdaságos alkalmazás alkalmazás: új épületben
Hőszivattyú és napkollektor
(Várnai) Pista bácsi háza
(Várnai) Pista bácsi háza
(Várnai) Pista bácsi hőközpontja
Az ÓE KVK VEI rendszer
Napkollektorok és hőközpont ÓE KVK VEI-ben
Hőáramlás
Megtérülés számítás Konkrét Kivitelezési ajánlat Villamosenergia ár Gáz ár Élettartam Fogyasztási szokás ismerete HMV és/vagy fűtés Megtérülés ma Magyarországon 3-5 év (forrás: installateur)
Katalógus értékek 1800/58 V12 12 csöves napkollektor 1800/58 V 20 20 csöves napkollektor Bruttó ár éves termelés napi min kwh napi maxkwh 720-960 kwh 2,0 2,7 68.640,- 1200-1600 kwh 3,3 4,4 114.360,- 1800/58 V 30 30 csöves 1800-2400 kwh 5,0 6,7 171.480,- napkollektor TZ-58 /1800 15 15 csöves prémium napkollektor TZ-58/1800 30 30 csöves prémium napkollektor 1200-1600 kwh 3,3 4,4 164.880,- 2400-3200 kwh 6,7 8,9 316.680,- http://www.sussfelnap.com
Energia költség megtérülés számítás 100 l vizet 1 kwh 8,6 C-vel melegít fel 80 l vizet 20 C ról 75 C-ra kb. 5,1 kwh melegít fel Ez villanyból kb. 255 Ft (50 Ft/kWh) Ez gázból kb. 101 Ft (80% hatásfok, 150 Ft/m 3 ) Évi 93.000 Ft vagy 37.000 Ft Szezonalitás! Fogyasztási szokások!
(forrás: installateur)
Felhasznált ajánlott irodalom www.zoldenergiakft.hu www.kardoslabor.hu www.jauk-solar.com Solar rendszer ismertetése (Sigér Imre előadása, 2006 nov., +36-70-515-1699, sigeri@vipmail.hu www.eki.kando.hu //aurora.crest.org //solstice.crest.org www.ases.org www.ises.org www.mrsolar.com www.napenergia.lap.hu
Köszönöm a figyelmet!