A megújuló energiák, tüzelőanyagok összehasonlítása I

Hasonló dokumentumok
Kombinált napkollektoros, napelemes, hőszivattyús rendszerek. Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

Napenergia hasznosítás

2009/2010. Mérnöktanár

Hőszivattyús rendszerek

Napelemek és napkollektorok hozamának számítása. Szakmai továbbképzés február 19., Tatabánya, Edutus Egyetem Előadó: Dr.

ÜZEMBEHELYEZÉSI ÚTMUTATÓ CPC U-Pipe vákuumcsöves kollektorhoz

Távhőszolgáltatás és fogyasztóközeli megújuló energiaforrások

VIESMANN. VITOSOL 200-TM Heatpipe-elven működő vákuumcsöves kollektor a napenergia hasznosítására. Műszaki adatlap. VITOSOL 200-TM Típus: SPEA

TAKARÍTSA MEG EGY NYARALÁS ÁRÁT MINDEN ÉVBEN!

Energiatakarékos épületgépész rendszer megoldások

Napkollektorok telepítése. Előadó: Kardos Ferenc

Miért éppen Apríték? Energetikai önellátás a gyakorlatban

TÖRÖK IMRE :21 Épületgépészeti Tagozat

HŐSZIVATTYÚK AEROGOR ECO INVERTER

Hőszivattyús rendszerek. HKVSZ, Keszthely november 4.

Használati melegvízellátás, napkollektoros használati melegvíz előállítás. Szikra Csaba, 2017 Épületenergetikai és Épületgépészeti Tsz.

Hőszivattyú hőszivattyú kérdései

Napkollektoros pályázat Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

Egy 275 éves cég válasza a jelen kihívásaira

5kW, 6kW, 8kW, 10kW, 14kW, 16kW modell. Levegő-víz hőszivattyú. Kiválasztás, funkciók. 1 Fujitsugeneral Ltd ATW Dimensioning

Két szóból kihoztuk a legjobbat... Altherma hibrid

A megújuló energiák épületgépészeti felhasználásának műszaki követelményei, lehetőségei az Új Széchenyi Terv tükrében

Napelem vagy napkollektor? Beleznai Nándor Wagner Solar Hungária Kft. ügyvezető igazgató

Az alternatív energiák fizikai alapjai. Horváth Ákos ELTE Atomfizikai Tanszék

Hajdúnánás geotermia projekt lehetőség. Előzetes értékelés Hajdúnánás

Korszerű szolártechnika. Szolártechnika Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

Premium VTN vákuumcsöves kollektor TERVEZÉSI SEGÉDLET

NCST és a NAPENERGIA

Megújuló energiák alkalmazása Herz készülékekkel

Geotermikus Energiahasznosítás. Készítette: Pajor Zsófia

Ariston Hybrid 30. Kondenzációs- Hőszivattyú

Épületgépészeti csőhálózat- és berendezés-szerelő Energiahasznosító berendezés szerelője É 1/5

Megújuló energiaforrások épület léptékű alkalmazása. Prof. Dr. Zöld András Budapest, október 9.

Giga Selective síkkollektor TERVEZÉSI SEGÉDLET

300 Liter/Nap 50 C. Vitocell 100-U (300 l)

Medgyasszay Péter PhD

Tóth István gépészmérnök, közgazdász. Levegı-víz hıszivattyúk

Vaillant aurostep szolárrendszer

Az alacsony hőmérsékletű fűtési hálózatok előnyei, 4. Generációs távhőhálózatok. Távfűtés lehetséges jövője, néhány innovatív megoldás

Havasi Patrícia Energia Központ. Szolnok, április 14.

Előadó: Varga Péter Varga Péter

Dióhéjban a hőszivattyúkról

Az 55/2016. (XII. 21.) NFM rendelet a megújuló energiát termelő berendezések és rendszerek műszaki követelményeiről

Buderus: A kombináció szabadsága

A szükségesnek ítélt, de hiányzó adatokat keresse ki könyvekben, segédletekben, rendeletekben, vagy vegye fel legjobb tudása szerint.

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Magyarország Napenergia-hasznosítás iparági helyzetkép. Varga Pál elnök MÉGNAP

Sekély geotermikus energiahasznosítás: Kutatási eredmények és üzemeltetési tapasztalatok

Pécsvárad Kft Pécsvárad, Pécsi út 49. Tel/Fax: 72/ Szerzők:

Energiahasznosítás lehetőségei koncentráló kollektorokkal Délkelet-Magyarországon

A geotermikus energiában rejlő potenciál használhatóságának kérdései. II. Észak-Alföldi Önkormányzati Energia Nap

Legújabb műszaki megoldások napkollektoros használati meleg víz termeléshez. Sajti Miklós Ügyvezető

Tudományos és Művészeti Diákköri Konferencia 2010

Napkollektorok szerelése drain-back rendszerben

Milyen energiaforrást kell alkalmazni az energia hatékony épületekben?

Jelen projekt célja Karácsond Község egyes közintézményeinek energetikai célú korszerűsítése.

Tüzelőanyagok fejlődése

MEGÚJULÓ ENERGIÁK INTEGRÁLÁSA A HAZAI ENERGIARENDSZERBE, KÜLÖNLEGES TEKINTETTEL A NAPENERGIA TERMIKUS HASZNOSÍTÁSÁRA. Prof. Dr.

Alternatív ENERGIAFORRÁSOK Új Termék +10% hatásfok -25% ár NAPKOLLEKTOR

Földgáztüzelésű abszorpciós hőszivattyú. Gas HP 35A

Fókuszban a Bosch hőszivattyúk

Energia hatékonyság, energiahatékony épületgépészeti rendszerek

A természetes. ombináció. DAikin Altherma

A napenergia családi házakban történő felhasználási lehetőségeinek áttekintése. Szabó Zsuzsanna V. földrajz környezettan szak

Éjjel-nappal, télen-nyáron

Fujitsu Waterstage levegős hőszivattyú

VITOCAL 200-S Levegős hőszivattyú rendszerek, hatékonyságra hangolva

Fűtési célú hőszivattyúk. Hőszivattyúk Buderus Fűtéstechnika Kft. Minden jog fenntartva!

11. Előadás: A napsugárzás és a földhő energetikai hasznosítása, hulladékgazdálkodása. (kimeríthetetlen energiaforrások)

A napenergia hasznosítás lehetőségei

ÁLTALÁNOS ISMERTETŐ. emelkedő energia árak

Napenergia-hasznosítás iparági helyzetkép

Napkollektoros rendszerek rati. kezelése. Lendvay Gábor tervező Naplopó Kft.

ENERGIA- MEGTAKARÍTÁS HŐVISSZANYERÉS A FÜRDŐVÍZBŐL RÉZCSÖVEK SEGÍTSÉGÉVEL RÉZZEL SOROZAT/ 1

Napkollektoros rendszerek méretezése. Miért kell méretezni? Célunk: Megtalálni a hőtechnikai, valamint pénzügyigazdasági

HÁZTARTÁSI MELEGVÍZ ELLÁTÁS ÉS FŰTÉSRÁSEGÍTÉS BIZTOSÍTÁSA

Aktív termikus napenergiahasznosítás. Előadó: Balajti Zsolt

Hőszivattyúk. Hőszivattyúk csoportosítása hőforrás szerint. Talaj

Energiaforrások és megújuló energia technológiák M4_ ENERGY DEMAND REDUCTION STRATEGIES: POTENTIAL IN NEW BUILDINGS AND REFURBISHMENT

Energiahatékony gépészeti rendszerek

2.4 A VNR 100 M és VNR 200 B puffer tárolók bemutatása

A napenergia hasznosítási lehetőségei a Váli völgy térségében. Simó Ágnes Biológia környezettan 2008

Éves energetikai szakreferensi jelentés év

A napenergia hasznosítás támogatásának helyzete és fejlesztési tervei Magyarországon Március 16. Rajnai Attila Ügyvezetı igazgató

ÜDVÖZÖLJÜK A NAPKOLLEKTOR BEMUTATÓN!

Hőszivattyúk alkalmazása Magyarországon, innovatív példák

Új Széchenyi Terv Zöldgazdaság-fejlesztési Programjához kapcsolódó megújuló energia forrást támogató pályázati lehetőségek az Észak-Alföldi régióban

JÜLLICH GLAS SOLAR Karnyújtásnyira a Naptól Nagyméretű napelemes erőművek

Passzív házak. Ni-How Kft Veszprém Rozmaring u.1/1. Tel.:

Tóth István gépészmérnök, közgazdász. levegő-víz hőszivattyúk

Vágóhídi tisztított szennyvíz hőhasznosítása. Fodor Zoltán Magyar Épületgépészek Szövetsége Geotermikus Hőszivattyú tagozat elnök

1. TECHNIKAI JELLEMZŐK ÉS MÉRETEK 1.1 MÉRETEK 1.2 HIDRAULIKAI VÁZLAT 1.3 VÍZSZÁLLÍTÁS HATÁSOS NYOMÁS DIAGRAM. L= 400 mm H= 720 mm P= 300 mm

MI AZ A HÕSZIVATTYÚ?

2. sz. melléklet Számítások - szociális otthon/a

Geotermikus energiahasznosítás - hőszivattyú

Akadémia Összetett fűtési rendszerek II. Napkollektorok és hőszivattyúk

Magyarország elso zero energia háza CSALÁDI HÁZ ESETTANULMÁNY KÉSZÍTETTE: GAIASOLAR KFT 2004 Február 23

Passzívházakról kicsit másként

Energiakulcs A gondolatoktól a megszületésig. Előadó: Kardos Ferenc

Melegvíz nagyban: Faluház

Átírás:

A megújuló energiák, tüzelőanyagok összehasonlítása I Jelen írásomban a háztartási hőtermelési célra használható megújuló energiák összehasonlításával foglalkozom. A geotermikus energiát (hőszivattyús hasznosítás), solar energiát (napkollektoros hasznosítás), szilárd biomasszát (pellet, és hasábfatüzelés) vizsgáljuk. Az összehasonlítás előtt tisztában kell lennünk ezek működési alapelvével/technológiájával, illetve egy modellházra vonatkoztatva vizsgáljuk a költségeket. Modellházunk egy 120 m 2 -es, két felnőtt, két gyermek által lakott családi ház. A fűtési szezonban a lakás átlagos hőmérséklete 21 0 C, a külső méretezési hőmérséklet -15 0 C, az épület határoló szerkezetei (falak, nyílászárók, födémek, stb.) átlagos hőszigeteltségűek, a ház déli tájolású. Az éves kumulált hőigény 25.500 kwh, ez a mai gázárral (131 Ft/m 3, és 85 %- os gázkazán hatásfokkal ) számolva 410.000 Ft-os éves fűtési költséget jelent. A melegvíz igényt személyenként napi 50 l-es felhasználással, 14 0 C hálózati vízhőmérséklettel, valamint 50 0 C-os használati hőmérséklettel számoltam: így az éves vízigény: 7.3000 l. Ennek felmelegítéséhez 3.081 kwh energia kell, ez gázzal előállítva 50.241 Ft. Fontos megjegyezni, hogy a számítás során a gázkészülékek hatásfokát 85 %-nak feltételeztük, ám ez nagyban függ a konkrét készüléktől. Előre kell bocsátanunk, hogy az alábbiakban bemutatott megtérülés-számítások általánosításokat, és feltételezéseket is tartalmaznak, az így kapott eredmények az adott konkrét rendszerek vonatkozásában eltérhetnek a számításoktól. Emellett a megtérülést adott esetben jelentősen befolyásolhatja, hogy egy meglévő rendszer mellé kell telepíteni valamilyen megújuló energiával működő berendezést, vagy új létesítésről beszélünk, ahol lehetőség van csak megújulós készülék választására. Ez utóbbi esetben csak az árkülönbözetet kell figyelembe venni a számításoknál. Geotermikus energia A geotermikus energiát nem tárgyalom részletesen, mivel családi házas alkalmazása gazdaságosan nem megoldható. Kivétel a hőszivattyú, de ez csak részben tekinthető geotermikus energiahasznosító berendezésnek. A hőszivattyú Mi is az a hőszivattyú? Egy egyszerű példa: egy patak, ami a hegyről lezúdulva munkát végez (pl.: vízimalmot hajt), majd belefolyik a tengerbe, a nap elpárologtatja, eső lesz belőle, ez eljut a hegyi patak medrébe, és kezdődik újból a folyamat. Ha megtennénk - mint ahogy meg is teszik, hogy a napenergiát nem a párologtatásra, hanem egy szivattyú meghajtására használjuk, akkor a víz sokkal hamarabb feljuttatható a hegyre. Azaz: látszólag energia nélkül, pontosabban energiaköltség nélkül tudunk energiát (a víz helyzeti energiájából) előállítani. A hőszivattyú működési elve ehhez a folyamathoz nagyon hasonló. A hő a melegebb helyről a hidegebb felé áramlik, a víz a magasabb helyről az alacsonyabb felé. Azonban van olyan

eszköz, amivel a hőenergiát a hidegebb helyről a melegebb felé lehet továbbítani, mint ahogy a vizet is fel lehet juttatni az alacsonyabb helyről a magasabbra hőszivattyúval. A hőszivattyú működése egy körfolyamatban zajlik. Fő részei a 3. ábrán láthatók: A és C hőcserélők, a B kompresszor és a D fojtó (expanziós) szelep, illetve az ezeket összekötő csővezetékek, melyben a munkaközeg kering. A vékony vonalak a munkaközeg tényleges csővezetékei, a vastag sávok pedig szimbolikus energia áramlását mutatják. A D fojtószelep által lecsökkentett nyomású folyadék (munkaközeg) az A hőcserélőbe jut, ahol a munkaközeg telítési hőmérséklete 2 bar nyomáson -25 0 C. A hőcserélőn az ennél magasabb (akár t 1 =-15 0 C) hőmérsékletű primer közeg hőt ad át a munkaközegnek és elpárologtatja azt. Az elpárolgott, most már gőz halmazállapotú munkaközeg ezután a B kompresszorba jut, ahol 25 bárra sűrítik. Ennek következtében a gőznek nem csak a nyomása nő, de a hőmérséklete is megemelkedik 60 0 C-ra. A gőz átkerül a C hőcserélőbe, ahol leadja a párolgáshőjét a nála hidegebb (pl. t előremenő = 50 0 C, T visszatérő = 40 0 C) szekunder közegnek (általában fűtővíz), és ezáltal lecsapódik. A továbbra is közel 60 0 C-os hőmérsékletű, de most már folyadék halmazállapotú munkaközeg a hőcserélőből a D fojtószelepen halad át, ahol a nyomása ismét 2 bar-ra, hőmérséklete pedig az ehhez tartozó 25 0 C-ra csökken, a folyamat pedig kezdődik elölről. 3. ábra Látható, hogy a munkaközeg sűrítését és áramoltatását a B kompresszor végzi, azaz a körfolyamat nem magától áll fenn, energia-bevitelre van szükség. Összegezve: a hőszivattyú egy nagy mennyiségű alacsony hőmérsékletű közeg (primer közeg) energiatartalmát átadja egy kisebb mennyiségű (szekunder) közegnek, melynek ezáltal megemelkedik a hőmérséklete. A 3. ábra szimbolikus energiafolyamatából látható, hogy a hőszivattyú hasznos hője két részből tevődik össze. Egyrészt a primer közegtől az A hőcserélőn elvont hő, másrészt a B kompresszor hajtásába fektetett munka, mely nagyrészt szintén hővé alakul és a C hőcserélőn keresztül átadható a fűtővíznek.

Fentiek alapján már érthető, hogy a hőszivattyú nagy előnyeként emlegetett több energiát ad, mint amennyit használ megállapítás igaz is, meg nem is. Igaz, ha a pénztárcát nézzük, mert valóban több energiát kapunk a használatával, mint amennyiért fizetnünk kell. De nem igaz a fizika szempontjából, mert ingyen energiát is használunk, és a rendszerből kivett energia nem több mint a bevezetett összes energia. Következik ebből, hogy a megszokott hatásfok fogalom használata ennél a berendezésnél zavaró lenne, főleg akkor, ha pénztárca szemlélet szerint határoznánk meg. Ebben az esetben a 100 %-nál nagyobb számot kapnánk. Ezért a hőszivattyúk értékelésénél a hasznos hőenergiát csak a bevezetett mechanikus (a kompresszor hajtásához szükséges) energiával osztjuk el. Ezen értéknek több elnevezése is használatos, pl. jóságfok, vagy a leggyakoribb a COP (Coefficient of performance) érték, amit teljesítményszámnak szokás nevezni. Ez az érték általában 1-nél nagyobb szám. A hőszivattyú típusát az határozza meg, hogy milyen közegből vonja el az energiát, és milyen közegnek adja át. Ennek megfelelően az alábbi típusok a legelterjedtebbek: levegő-levegő levegő-víz víz-víz talaj-víz víz-levegő Részletesebben ezek közül csak a talaj-víz hőszivattyút vizsgáljuk. Ennél a típusnál a levegő levegő típushoz képest három lényegi különbség adódik: Kisebb mennyiségű primer közeg mozgatására van szükség A primer közeg eléréséhez külön rendszert kell kiépíteni (4.ábra) A primer közeg hőmérséklete stabilabb (5. ábra) talajkollektor talajszonda

4. ábra A föld hőjének kinyerésére a fenti két lehetőség közül lehet választani. A talajkollektoros megoldásnál 1,5 m mélységben fektetünk le PE csövet, és az abban keringtetett fagyálló folyadék szállítja a hőenergiát a hőszivattyú elpárologtatójához. A kinyerhető energia függ a talajszerkezettől, és ehhez kötődik a csövek közti fektetési távolság is. altalaj kinyerhető energia csőtávolság (m) Száraz, nem kötött 10 W/m 2 0,8 Kötött, nedves 20-30 W/m 2 0,6 Vizes-homokos 40 W/m 2 0,5 Ezen mód alkalmazása új építésű háznál nem jelent gondot általában, ha van elegendő terület. Ha mégsincs, vagy már parkosítva van, akkor a talajszondás kialakítás kerülhet szóba. A talajszonda a felszíntől 30-120 m mélységre nyúlik le, és két U típusú PE csőből kialakított szondát szokás elhelyezni benne. A szondát jó hővezető folyadékkal kell feltölteni. Mint az 5. ábrán látszik, 15 m mélység alatt a talajhőmérséklet már évszaktól függetlenül állandó, így ezen típus jósági foka nem függ a külső hőmérséklettől. Telepítése viszont komoly szakértelmet igényel. altalaj Száraz, nem kötött Köves, nedves Jó hővezető kinyerhető energia 20 W/m 50 W/m 70 W/m 5. ábra A fenti lehetőségeken kívül szóba jöhet még fúrt kút, vagy halastó hőenergiájának a hasznosítása is, ezek azonban ritka adottságok. Most nézzük meg a hőszivattyú alkalmazásának gazdasági vonatkozásait; mennyibe kerül, mennyi idő alatt térül meg.

A modellházunkba telepítendő hőszivattyú talaj-víz típusú, a hőkinyerés talajszondával történik. A teljes beruházási érték jó talajadottságok mellett is minimum 4.000.000 Ft. Az éves hőigény 25.500 kwh, gázt használva ez 410.000 Ft egy fűtési szezonban. 4-es COP értéket feltételezve a hőszivattyúnknál 25.500/4=6.375 kwh-t kell áramfogyasztásból megfizetnünk, ami átlagolva nappali és csúcskizárt áramot (átlagár cca: 37 Ft/kWh) használva évente 235.875 Ft-os költséget jelent. Az éves megtakarítás 410.000-235.875=174.125 Ft. A megtérülés több mint 20 év, s ezt jelentősen csökkentheti, ha a hőszivattyút nem csak fűtésre, hanem hűtésre is igénybe vesszük (ezt még kedvezőbben tudja biztosítani, mint a fűtést). Ebben az esetben a modellházunknál évente a hűtési költség cca 100.000 Ft, azaz az összes energiaköltség 510.000 Ft. Hagyományos energiák használatával, hőszivattyúval viszont minimálisan emelkedik (csak a keringtető-szivattyú minimális áramfelvételével) kb. 250.000 Ft. Az előzőek alapján 510.000-250.000=260.000 Ft az éves megtakarítás. A megtérülés 4.000.000/260.000=15,4 év. Fontos még megemlíteni, hogy a teljesítményszükséglettel arányosan növekvő beruházási költségek miatt általában a beépített hőszivattyú teljesítménye cca 70%-a az épület tényleges hőigényének. Ez a fűtési szezon 90%-át önállóan kiszolgálja, és valamilyen segédkazánt (gázkazánt) alkalmaznak a hiányzó teljesítmény fedezésére. Látható, hogy a hőszivattyú nagyszerű berendezés, rendkívüli energiamérleggel, ám a gazdasági mérleg nem ennyire vonzó. Ugyan kevesebb fizetendő energiát (áramot) kell használnunk a működtetéséhez, viszont ez lényegesen drágább egységáron kapható, mint a kiváltott energia. Ráadásul magas beruházási költséggel is jár. Lehetőség van persze a hőszivattyú kompresszorának egyéb energiaforrással való meghajtására is, pl.: gázmotor, de családi házas méretekben ez ritkán megvalósítható megoldás. Napenergia A 6. - már ismert - ábra jól mutatja, hogy a napsugárzás formájában a Földünket elérő energia milyen hatalmas mennyiség az összes energiafelhasználásunkhoz képest. 6. ábra

Noha a besugárzásnak csak egy része éri el a földet (7. ábra), és annak is csak egy töredéke hasznosítható a gyakorlatban, a Magyarország területére érkező napsugárzás elméletben az éves villamos energiafogyasztásunk 2900-szorosát is fedezheti! 7.ábra A napsugárzás értéke a légkör felső határán a Naptól való közepes távolságban, és a beesési irányra merőleges felületen mérve 1,36 kw/m 2. Ez az érték a napállandó. Ezen sugárzás egy részét a légkör visszaveri, egy részét pedig elnyeli. Így a Föld felszínén mérhető sugárzás értéke ideális esetben 1 kw/m 2. A közvetlen sugárzás eltérítés nélkül éri el földet és melegíti a légkört. A szórt sugárzás az általános megvilágítást javítja, így árnyékban sincs egészen sötét. Nem mindenütt egyforma a földfelszínt érő napsugárzás erőssége (sugárzási intenzitás: I). Ez egyrészt a földrajzi szélességtől függ, hiszen a napsugárzás beesési szöge eltérő. Számít, hogy milyen évszak van, és hogy derült-e vagy felhős az ég. Hazánk az északi félteke 47 0 szélességi kör magasságában helyezkedik el. Ezen a körön láthatjuk a napmagasságokat a különböző évszakokban (8. ábra).

8. ábra A 9. ábrán látható az egységnyi napelem-felületből nyerhető energia változása reggeltől estig, különböző időjárási viszonyok mellett. 9. ábra Közép Európában átlagosan 1800-2400 napos órával lehet számolni, hazánkra ez az érték 1900-2250 napos óra közé esik (10. ábra).

10.ábra A napenergia-hasznosító berendezéseknél általában a közvetlen és a szórt (diffúz) sugárzás összegével, vagyis a teljes sugárzási intenzitással számolnak (9. ábra). Ennek átlagos értéke tiszta légkörben 1225 W/m 2 lenne, ám a civilizációs szennyeződés miatt a légkör sugárzáscsökkentő tulajdonságát az úgynevezett homályossági tényezővel kell jellemezzük. Értékei attól függően, hogy ipari, szennyezet környezetben, vagy zavartalan természetben számolunk vele 0,3 és 0,8-as érték közé esnek. 9. ábra A napenergia hasznosításának két lehetősége van: a napelem és a napkollektor. A napelemek a fotoelektromos effektus a foton (a fénysugárzás elemi részecskéje) kilöki az atom elektronját, azaz ionizálja, vagyis szabad töltést hoz létre révén a napsugárzásból közvetlenül elektromos energiát állítanak elő, amit aztán megfelelő berendezésekkel a kívánt feszültségű, akár 230 V-os váltóárammá lehet alakítani

A napkollektorok a sugárzási energiával egy speciális hőcserélőn keresztül valamilyen hőhordozó közeget melegítenek, és az így nyert energia használati melegvíz előállításra, fűtésrásegítésre, vagy medencevíz-fűtésre használható. A két rendszer összehasonlításakor tudnunk kell, hogy ha veszünk egy csúcsidőben 2000 W hőteljesítménnyel működő napkollektort, és vele azonos árú napelemet, akkor ezen napelem elektromos teljesítménye nem éri el a 200 W-ot. Vagyis jelenleg a napelemeknek ott van jelentőségük, ahol nincs elektromos hálózat, azaz a cikk által vizsgált területen ezen megoldásnak nincs gazdasági alapja. Napkollektorok: A napkollektorok mindig rendszerbe építendők, mivel a hőtermelés és a hő-fogyasztás időben ritkán esik egybe. A megtermelt energiát a fogyasztási időszakra, a felhasználási módoknak megfelelő módon, szabályozottan kell eltárolni, és a rendszerben arról is gondoskodni kell, hogy ha a napenergia kevés, a szükséges hőigény más hő-termelő berendezéssel biztosítható legyen. Egy lehetséges rendszerkapcsolást mutat be a 10. ábra. 10. ábra 1. napkollektor-csoport, 2. szivattyú és csővezetékek, 3. hőhordozó folyadék, 4. tágulási tartály, 5. szabályozó egység, 6. többfunkciós puffertartály, 7. kisegítő kazán, 8 fűtési kör, 9 használati melegvíz kör A kollektoroknak két fő típusát különböztetjük meg: Síkkollektorok Vákuumcsöves kollektorok A síkkollektor felépítése a 11. ábrán látható.

11. ábra 1: mélyhúzott alumínium keret, 2: üveggyapot hőszigetelés, 3: réz csőkígyó, 4: abszorbens, 5 magas áteresztőképességű szolár üveg, 6: előremenő ág, 7: visszatérő ág Működése roppant egyszerű; a 7-es visszatérő ágon lép be a kollektorba a primer körben cirkuláltatott hőhordozó közeg (általában fagyálló folyadék), ami végighalad a 3-as csőkígyón, eközben felmelegszik a 4-es abszorbens által elnyelt napsugárzási energia hatására, és kilép a 6-os előremenő ágon, hogy leadja energiatartalmát a puffertárolóban, vagy hőcserélőben. Síkkollektor esetén a kollektorok szilárd kerete, és a kollektort borító 92 %-os transzparenciájú (áteresztőképességű) solar speciálüveg az időjárás hatásainak jól ellenáll, szerkezete olyan, hogy a nagy hőmérsékletingadozást (-20 0 C-210 0 C) is rugalmasan felvegye, és 40-50 mm vastagságú hőszigetelés borítja az alsó felületet a hővezetésből adódó hőveszteség minimalizálása érdekében. Vákuumcsöves kollektorok: A vákuumcsöves kollektorok két fő részből állnak. A tartóegységből, melynek a fejrészében a hőhordozó közeg áramlik, és a szükséges darabszámú cca 100 mm átmérőjű vákuumcsőből. A tartóegység, mint a kollektor tartóeleme az alsó és oldalsó keretelemekből, valamint a fejrészből álló teljes keretet magában foglalja. A kollektorok szerkezeti felépítése (12. ábra): a vákuumcső (2) közepén van a lényegesen kisebb átmérőjű hőcső (4), ami úgy működik, hogy a benne lévő könnyen párolgó folyadék (3) a napsugárzás hatására elpárolog, gőze felemelkedik a fejrészhez, ahol a hengeres (6) csatlakozó felületen átadja energiáját a hőhordozó közegnek. Közben lehűl, kondenzálódik, és ismét lefolyik a hőcső aljára, elölről kezdve a folyamatot.

12. ábra A működéshez a gravitációra is szükség van, a fejrésznek mindig magasabban kell lennie, mint a vákuumcsövek aljának. Az ideális dőlésszög 30-85 0 közötti. Melyiket érdemes választani? Erre általánosan nem lehet korrekt választ adni, ezért az alábbiakban összefoglaljuk a lényegesebb különbségeket. A napkollektorok hatásfokát az alábbi tényezők befolyásolják: Az üvegfelületről visszaverődő sugárzás (optikai veszteség) mértéke állandó (1-η 0 ), ami normál üveg esetén kb. 30%, de ferdén beeső sugárzáskor ennél lényegesen nagyobb is lehet. Jó minőségű szolár üvegeknél ez 10 % alatt van. Vákuumcsöves kollektoroknál az eleve domború felület miatt az alapérték ugyan valamivel nagyobb, de a kör keresztmetszet miatt a ferdén érkező sugárzás esetén sem nő. A kollektor belseje a hőhordozó közeggel együtt melegebb, mint a környezet, ezért a sugárzással bejutó energia egy része a kollektort határoló felületeken hővezetéssel távozik (hővezetési veszteség). Síkkollektoroknál ez a hőveszteség a keret aljának és oldalának hőszigetelésével jelentősen csökkenthető, de a felső részt borító síküvegnél - aminek a jó sugárzás-áteresztőképesség mellet a mechanikus behatásokkal szemben (pl. jégeső) is ellenállónak kell lennie -, ezt a követelményt nehéz kielégíteni. A vákuumcsöves kollektorban a hőcső és a vákuumcső között közel légüres tér van, ezért a hőveszteség minimális. Számolni kell a hősugárzási veszteséggel is. Mivel minden az abszolút 0 foknál magasabb hőmérsékletű test energiát sugároz, illetve a kollektor melegebb a környezeténél, többet sugároz le, mint amennyit visszakap. Ezen veszteségtípus a hőmérsékletkülönbség négyzetével arányos, mértéke a sík és a vákuumcsöves kollektorok esetében körülbelül azonos. A 13. ábra jól mutatja a két típus közti különbséget, főleg a téli hónapokban.

13.ábra Fontos összehasonlító adat az egyes kollektortípusok hatásfokának beesési szögtől való függése (14. ábra). 14. ábra Összegezve: téli-nyári használat esetén a vákuumcsöves kollektor jobb műszaki megoldás, viszont az ára általában magasabb a síkkollektorénál. (Igaz, hogy az árkülönbség az elmúlt években jelentősen csökkent.) A döntéshez érdemes mindig a konkrét feladatra olyan árajánlatot kérni, ami a várható megtérüléssel/megtakarítással is számol. A legfontosabb adat az egységnyi csúcsteljesítmény bekerülési ára, ezzel az értékkel az azonos típusú kollektorok jól összehasonlíthatók.

Megtérülés-számítás: A következőkben megvizsgáljuk egy fűtésrásegítésre alkalmas rendszer megtérülését modellházunknál az alábbiak figyelembevételével: Kollektor típusa: vákuumcsöves Kollektor felülete: 16,8 m 2 Hatásfok: 92% Napi maximum energiahozam (július, napos idő): 5 kwh/m 2 1000 l-es puffertartály Szükséges tartozékok Bruttó bekerülési ár cca: 3.000.000 Ft Számítási eredmények: kwh 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0 A modellépület hőigényeloszlása és a napsugárzásból kinyerhető energia havi fűtési hőigény kollektorhőteljesítmény a fűtési szezonban kollektorhőteljesítmény az évben január február március április május június július hónapok augusztus szeptember október november december kwh 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 0 A fűtési hőigény és napkollektorból nyerhető energia viszonya kumulált hőigény kumulált kollektor hőtelj. a fűtési szezonban január február március április május június július augusztus szeptember október november december hónapok 15. ábra 16.ábra Vagyis: a rendszerrel az éves fűtési energia 20 %- fedezhető, azaz a megtakarítás 410.000*20%=82.000 Ft. Megtérülése a 35 évet is meghaladja. Melegvíz-termelésre használt rendszer adatai: Kollektor típusa: vákuumcsöves Kollektor felülete: 2,4 m 2 Hatásfok: 92% Napi maximum energiahozam (július, napos idő): 5 kwh/m 2 300 l-es puffertartály Szükséges tartozékok Bruttó bekerülési ár cca: 600.000 Ft

kwh 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Havi HMV e lőállítás energiaszükséglete és a kollektorból biztosítható energia január február havi HMV energiaigény kollektor havi energia havi hasznosított kollektor teljesítmény március április május június július hónapok augusztus szeptember október november december kwh 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 Havi HMVelőállítás komulált energiaszükséglete és a kollektorból biztosítható komulált energia, valamint a ténylegesen felhasználható kollektor energia január február éves kumulált HMV energiaigény éves kumulált kollektor telj. éves kumulált felhaszn koll. telj. március április május június július hónapok 17. ábra 18.ábra augusztus szeptember október november december Az adatokból látható, hogy az éves HMV igény cca 70%-át tudja a rendszer kiszolgálni. Forintosítva: 50.241 x 0,7 = 35.169 Ft éves megtakarítás érhető el földgázhoz képest, 17 éves megtérülés. Ha nappali áramot (43,4 Ft/kWh) váltunk ki napkollektorra, akkor az éves költségünk 133.698 Ft. Ennek a 70 %-a 93.589 Ft, a megtérülés pedig kb. 6,4 év! Ez a megoldás sem tud azonban önállóan egész éves hőigényt kiszolgálni, így szükséges mellé telepíteni egy másik berendezést. Szilárd biomassza Tekintettel arra, hogy a szilárd biomassza elsősorban a hasábfa és pellettüzelés - a következő cikk témája, ezen tüzelési mód bemutatására itt nem térek ki. Annyit azonban érdemes rögzíteni, hogy a megújuló energiák közül gyakorlatilag ez az egyetlen, ami egy épület és a használói egész éves hőigényét önállóan, kiegészítő és segédberendezések nélkül képes biztosítani, és ezen belül van olyan technológia, ami a gáztüzelés kényelmét, komfortját szabályozhatóságát nyújtja. Ez a pellettüzelés. Az 1. táblázat a hétköznapokban használt energiahordozók tüzeléstechnikai, és gazdasági adatait mutatja be, illetve hasonlítja össze. A tűzifa, pellet és szén árakban lehet némi eltérés a vásárlás helyétől függően. A hatásfokkal korrigált ár, és sorrend természetesen nagyban függ az alkalmazott készüléktől, esetlegesen a készülék használójának felkészültségétől. A hasábfatüzelésnél figyelembe vett hatásfok valamelyest kevesebb, mint általában a készülékgyártók által közölt adatok. Számít a használt tűzifa nedvességtartalma, és a mint arra a következő cikkben kitérek fűtési alapismeretek, illetve komfort hiánya is. Összefoglalás: A megújuló energiák használata a jelenlegi és a jövőben várható CH alapú energiaárak mellett egyre racionálisabb megoldás lesz, a megtérülési idejük 10, esetenként 5 év alá csökkent. Mindemellett jelentősen hozzájárulnak a környezetvédelmi igények teljesítéséhez, valamint az energiafüggőség csökkentéséhez. Sajnálatos módon azonban ezen rendszerek többsége kiegészítő berendezéseket igényel, és ez a beruházási alapköltséget is megnöveli. Ez alól a

szilárd biomassza képez kivételt, ott viszont a mai komfortigények kielégítése okoz problémát. Erre a pellet technológia ad megoldást: olcsó üzemeltetési költséget; automatikus és folyamatos üzemelést; a megújuló energiákat használó berendezések közül a legkisebb beruházási költséget, s mindezt segéd-berendezési igény nélkül. Burján Zoltán Vállalkozási vezető Pannonpellet Kft. Nagykanizsa, 2008 10. 27