A napenergia és felhasználása

Forrás:

http://www.ecolinst.hu/letoltok/kiadvanyok/energia_energiahatekonysag.pdf

 

A napenergia és felhasználása

Bevezetés

Az energia maga az éltető erő. Egész földi ökoszisztémánk nem létezne energia nélkül. A legparányibb élőlénynek is szüksége van energiára életműködésének fenntartásához. De az energiát mi, emberek is rendkívül változatos formában alkalmazzuk és különféle célokra használjuk.

Napjaink egyre inkább növekvő energiaigényét egyre nehezebben tudja kielégíteni az energiatermelő szektor – gondoljunk csak a 2000-es kaliforniai energiaválságra a közelmúlt eseményei közül. Az emberiség egyre növekvő létszáma, a fejlődő országok rohamos iparosodása, a robbanásszerűen fokozódó közlekedés mind-mind egyre több energiát igényelnek.

Mind a felhasznált energia előállítása, mind pedig annak felhasználása során nagy mennyiségű szennyezőanyag (CO, CO2, NOX, SO2, SH, Pb, aromás szénhidrogének, kőolaj…) kerül a környezetbe, veszélyeztetve ezzel nemcsak az élő rendszereket, hanem az emberi egészséget is

A népek és nemzetek közötti konfliktusok a kezdeti természeti erőforrásokért (termőföld, erdők, ásványkincsek, folyók, tengerek…) folyó küzdelmekben egyre inkább az energiaforrásokért folyó versengéssé alakulnak át.

Mindezek a folyamatok az egyéb környezetet szennyező és károsító emberi tevékenységekkel együtt hozzájárulnak olyan, globális méretűvé kiszélesedő jelenségekhez, mint a klímaváltozás, élőhelyek elpusztulása, fajok kihalása, elszegényedés, éhínség, járványok.

Ez az írás a megújuló energiaforrások – ezen belül a napenergia – alkalmazásának néhány környezetvédelmi vonatkozását villantja fel.

Hagyományos energiatermelés

Az ipari forradalom kora gyökeres változásokat hozott a technikai fejlődésben és az emberek életmódjában is. Az egyre növekvő igények kielégítésre újabb és újabb energiatermelési technológiák alkalmazását követelte meg. A fa elégetése mellett egyre inkább előtérbe került a kőszén, a földgáz és a kőolaj felhasználása, s ezzel együtt a bányászat is. Az elektromosság felfedezése megváltoztatta a világot. Most már nem csak a fűtéshez és kohászathoz, közlekedéshez szükséges energiát kellett előállítani, hanem az egyre növekvő elektromos áram iránti igényeket is ki kellett elégíteni. A belsőégésű motorok feltalálásával radikális változás következett be a közlekedésben. Majd a radioaktivitás és az atomenergia felfedezésével beköszöntött az „atomkorszak”. Ma a világ energiaszükségletének döntő részét a fosszilis tüzelőanyagok (barnakőszén, feketekőszén, lignit, kőolaj, földgáz) és az atomenergia szolgáltatják.

Azonban már a vezető politikusok és tudósok, valamint a közvélemény számára is nyilvánvaló, hogy az egykori növényi és állati maradványok átalakulásával keletkezett fosszilis energiahordozókból rendelkezésre álló készletek végesek. Az atomenergia árnyoldalairól szólva elég Csernobilra emlékeznünk. A nukleáris-energiaipar híveinek minden érvelése ellenére ez a fajta energiaforrás kétségkívül rendkívüli veszélyeket hordoz magában, akár a hasadóanyagok bányászatát, vagy a közvetlen energiatermelési folyamatot, akár a sugárzó végtermék elhelyezését nézzük.

Vajon mi lehet a megoldás? Hogy lehetne az egyre növekvő energiaigényeket kielégíteni, és ugyanakkor a környezet terheltségét csökkenteni?

Napsugárzás

A világűrből érkező sugárzás és a világűrbe távozó hő normál körülmények között egyensúlyban van. A földi élettel és az emberi tevékenységgel járó csekély hőáramok (technikai hőfejlesztés és a növények által hasznosított hő) azok, amelyekkel az egyensúlyt – sajnos rossz irányban – befolyásolni lehet. Ez történik jelenleg: a technológiai szén-dioxidtermelés határozottan befolyásolja a légkör sugárzás-átbocsátó képességét. A kényes egyensúly felbillent, a Földön többlet hő marad (üvegházhatás).

Nagyon sok és egyre szigorúbb mérést végeztek az úgynevezett napállandó meghatározására. A napállandó az a számérték, amely megadja, hogy átlagos Föld-Nap távolságban, a légkör felső határán, a sugárzás haladási irányára merőleges egységnyi felületre időegység alatt mennyi energia esik. Ma elfogadott átlagos értéke 1353 W/m2. Mivel a Föld a Nap körül ellipszispályán kering – melynek egyik gyújtópontjában van a Nap – ezért a Nap-Föld távolság folyamatosan változik, így a napállandó is 1307 W/m2 és 1398 W/m2 között változik az év során. A napsugárzás intenzitása a légkörön való áthaladáskor csökken: a légkör alkotórészei részben elnyelik, részben visszaverik és megtörik a sugárzást. A légkör határáig párhuzamosnak tekinthető sugárnyalábok egy része a légkörben szórt (diffúz) sugárzássá alakul. A napenergia-hasznosító berendezéseknél általában a légkörön áthaladó közvetlen sugárzás és a szórt sugárzás összegével, a teljes sugárzással számolnak. Az alábbi táblázat a légkör határához érkező, a légkörön áthaladó, a szórt és a teljes sugárzásintenzitás átlagos, hónaponkénti értékeit mutatja.

Az eddig elmondottak ideális, tiszta légkörre vonatkoznak. A valódi légkörben a természetes és civilizációs szennyeződés miatt a direkt sugárzás tovább csökken. A légkör sugárzáscsökkentő tulajdonságát a homályossági tényezővel jellemzik, amely megadja, hogy a légkör a sugárzás mekkora részét engedi át. A homályossági tényező tapasztalati, tájékoztató értékei a következők:

zavartalan természet, tenger0,6-0,7
mezõgazdasági terület, falu0,4-0,5
kis- és közepes város0,3-0,4
ipari környezet, nagyváros0,2-0,3

Sajnos a homályossági tényező egyre romlik: Budapesten 1965-ben 0, 4-et, 1993-ban viszont már csak 0, 25-ot mértek.

A Föld tengelye a Nap körüli pályához képest ferde. Ferdesége 23, 5°. A ferde forgástengely miatt a sugárzás beesési szöge is változik az év folyamán. A Nap helyzete egy adott nap folyamán is változik. Természetesen a sugárintenzitás ettől is függ.

Megújuló energiaforrások – napenergia

Energiát előállítani nemcsak olajjal, gázzal vagy kőszénnel fűtött hőerőművekben, avagy atomerőművekben lehet, hanem a természetben rejlő, megújuló és tiszta (a környezetet jóval kisebb mértékben terhelő) energiaforrások felhasználásával is.

Az emberiség már a történelem kezdete óta használja a természet által kínált energiaforrásokat: a villám által gyújtott, majd később saját maga által csiholt tüzet. A nap energiája növelte, majd szárította a learatott termést, a szelet fogták vitorlájukba hajózó őseink, de ugyancsak szél hajtotta a szélmalmok kerekeit, folyóvizek energiájával vízimalmokat működtettek, az erdőben gyűjtött fával fűtöttek, a hőforrások vizével üzemeltették a római kori és a török fürdőket, és még sorolhatnánk.

Ha nem éreznénk felelősséget a jövőnk iránt, ha nem érdekelne az életünk minősége, akkor a jelenlegi energia-felhasználási szokásaink még a ma élő generáció számára fenntartható lehetne, és nem volna indokolt a változtatás. A jövőnk és a fenntartható fejlődés érdekében szükséges eddigi energia-felhasználási- és energiaforrás-szerkezeten változtatni, és ezért a megújuló energiaforrások minél szélesebb körű elterjesztését megcélozni, ugyanakkor ezeknek az energiaforrások alkalmazásánál is fontos szempont környezetvédelmi hatásuk, melyek elsősorban a használattal összefüggő emissziós kérdések, de más környezetvédelmi vonatkozásaik is jelentősek lehetnek.

Földünk legfőbb energiaforrása a Nap. Legyen az bármilyen megújuló energiaforrás, a geotermikus energia kivételével mind közvetve vagy közvetlenül a Nap sugárzásából nyeri az energiáját. A napjainkban felhasznált fosszilis tüzelőanyagok energiája is a Napból származik! Az egykor élt növények a nap energiájának segítségével építették fel szervezetüket, amelyet azután a táplálkozási hálózatok különböző szintjein levő állatok fogyasztottak el. Pusztulásuk után a mélybe süllyedt tetemeik nagy nyomáson oxigénmentes környezetben az évmilliók során kőszénné, kőolajjá és földgázzá alakultak.

A napenergia a Napban lejátszódó magfúziós folyamatok során keletkező energia. Ennek az energiának egy része szétsugárzódik Napot körülvevő térbe. A Föld közel állandó értékű sugárzó energiát vesz fel (5, 51*1024 J/a). Elsősorban ez a felvett külső energia tartja fenn a Föld bio-geokémiai körfolyamatait és az életet is. A Nap energiát az ultraibolya, a látható és az infravörös tartományban sugároz.

Az aktív napenergia hőhasznosítása minden környezetszennyezés nélkül teszi lehetővé használati és technológiai melegvíz vagy meleg levegő előállítását.

A passzív (építészeti) napenergia hasznosítása építészeti tervek (elvek és eszközök) alkalmazásával lehetővé teszi olyan szolár bioklimatikus épületek létesítését, amelyeknek hagyományos energiafogyasztása 50-60%-kal csökkenthető, így egyrészt az energiatermelés környezeti hatásai csökkennek, másrészt biológiailag sokkal kedvezőbb lakókörnyezetet biztosít, mint a hagyományos épületek. Alább látható egy „ökoház” makettje.

A napenergiát közvetlenül alkalmazhatjuk termények szárításához, megfelelő tájolású és nagyságú üvegfelületek, fóliák alkalmazásával, passzív módon fóliasátrak, üvegházak, épületek fűtésére. Aktív módon napkollektoros rendszerekben felhasználhatjuk használati melegvíz előállítására és/vagy fűtésére. A Nap sugárzásából nyerhető hőenergia nagyobb léptékű alkalmazására ma már naperőműveket hoznak létre, melyek különféle típusú és elrendezésű tükörfelületek segítségével gyűjtik össze a hőenergiát. A naperőmű háztartásokban is alkalmazható, kisméretű megfelelője a naptűzhely.

Fotovillamos cellák (napcellák vagy napelemek) segítségével a napenergiából közvetlenül elektromos áramot állíthatunk elő, amelyet akkumulátor-rendszerekben, elektromos hálózaton raktározhatunk, vagy felhasználhatjuk hidrogén termelésére. Az így nyert H2 gázt pedig tüzelőanyag-cellában elégetve bármikor a szükséges mennyiségű elektromos energiához juthatunk. Sokan ez utóbbi eljárást a „nap-hidrogén forradalmat” tekintik a jövő egyik ígéretes megoldásának az energiatermelés tekintetében.

A napenergia hasznosításának megítélése környezetvédelmi szempontból

A napenergia-hasznosítás a napból érkező elektromágneses sugárzás átalakítása más energiaformává. A napból érkező energia egyrészt természeti jelenségekben (szélenergiában, a tengerek energiájában), valamint a víz természetes körforgásából származó folyók áramlási energiájában jelentkezik; másrészt az élő növényzet az elnyelt sugárzásból fotoszintézis útján élő növényi anyagot, biomasszát állít elő. Félvezető alkalmazásával napelem (fotovoltaikus cella) készíthető, amely közvetlenül elektromos energiát termel. A hőtermelés napsugárzásból a technikai hasznosítás lényeges és egyszerű formája. A napenergia-hasznosítás korlátai: a napsütés véletlenszerű előfordulása, a viszonylag kis teljesítmény, a hasznosítás és a fogyasztás eltérő időpontja, nagy terjedelmű és költséges berendezés. Előnye: a sugárzó energia kimeríthetetlensége, az energiatermelés környezetbarát működése.

A megújuló energiaforrások alkalmazásának környezetvédelmi vonatkozásai sokszínűen jelennek meg a különböző energiaforrások esetén. Vannak egyértelmű és általános környezetvédelmi előnyök, melyek függetlenek az energiaforrás formájától. A megújuló energiaforrások alkalmazásának ilyen egyértelmű hatása az üvegház-hatást okozó gázok mennyiségének csökkentése. Ennek mértéke a különböző energiaformák esetén eltérő, de minden esetben számottevő. Vannak azonban olyan hatások is, melyek közvetlenül nem is mérhetőek. Ilyen például a biomassza eltüzelése esetén az emisszió mértéke, mely ugyanúgy megjelenik, mint a hagyományos energiahordozóknál.

A napenergia közvetlen termikus hasznosítása során a kiváltott hagyományos (fosszilis) energia átalakításakor a környezetbe jutó szennyezőanyagok mennyisége takarítható meg. A fűtőanyag elégetésekor keletkező szennyezőanyag kibocsátásának tájékoztató értéke:

CO2 314 t/t fûtõolaj
SO2 648 kg/t fûtõolaj
NOX 180 kg/t fûtõolaj
CO 252 kg/t fûtõolaj
CXHY 054 kg/t fûtõolaj

A napenergia-hasznosító berendezések létesítésekor a környezetszennyezés csökkentése ezekkel az adatokkal számítható. Ha egy településen pl. 100 családi házban napenergia-hasznosítással állítják elő a használt meleg víz energiaigényének nagy részét, a berendezésekhez összesen 600m2 napkollektorra van szükség. Ezzel a mennyiséggel kb. 240 MWh hagyományos energiahordozót lehet megtakarítani évente, kb. 4t SO2-dal, 1t NO2-dal, 2000t CO2-dal kevesebb szennyezőanyag és üvegház-hatású gáz kerül a környezetbe. A teljes képhez hozzátartozik az is, hogy ebből a mennyiségből a napenergia-átalakító berendezés előállításához felhasznált fosszilis energiahordozó szennyezését le kellene vonni, de egyrészt ez nem számottevő, másrészt a hagyományos energiahordozó használata esetén sem vettük ezt figyelembe. Így a számított értékek a valóságos szennyezőanyag-megtakarítást mutatják.

A napelem

A napelem a napsugárzás energiáját hasznosító eszköz, amely a hő- illetve fényenergiát közvetlenül elektromos árammá alakítja; félvezető anyagokból álló optoelektronikus építőelem, amely a fény (napsugárzás) hatására villamos feszültséget állít elő. A napelem villamos generátorként működik, a külső áramkörön villamos áramot hajt át. A foto-villamos hasznosítás során a viszonylag alacsony cellafeszültség miatt több egységet kapcsolnak párhuzamosan, hogy a szokásos fogyasztók feszültség- és teljesítményszintjét el lehessen érni.

A napelemek a Napból érkező sugárzási energiát 8-15% hatásfokkal alakítják át elektromos energiává. A fotovillamos berendezések elterjedését a jelentős előállítási költség lassítja. A mikroelektronikában az alapanyagköltség elenyésző, ezért a kis teljesítményű berendezéseknél (pl. zsebszámológépeknél) a napelemeket használják. A nagy felületű napelemeknél az alapanyag drága, ezért ezeket főleg kísérleti célokra használják.

A napelemek alkalmazásának főbb területei a következők:

  • Lakóházak, tanyák áramellátása.
  • Közszükségleti cikkek, pl. számológépek, órák, játékok, rádiók, televíziók, akkumulátortöltők áramforrásának biztosítása.
  • Helyi telefonközpontok áramellátása.
  • Villamos hálózattal kapcsolatban lévő energiatermelő rendszerek kialakítása.

A napkollektor

A napkollektor a napenergia aktív hőhasznosításának eszköze. A rendszerint szelektív bevonattal ellátott abszorberének felületén elnyelődő sugárzási energia folyékony vagy légnemű munkaközeg felmelegítésére fordítódik. A munkaközeg áramlását az abszorber felülete mentén, vagy az abszorber felületére rögzített csővezetékben nyomáskülönbséget létesítő eszköz (termoszifon-elrendezés, szivattyú, ventilátor) tartja fenn. Alacsony hőmérsékletű vízigény (pl. uszodavíz melegítése) esetén a síkkollektor abszorbere többnyire lefedetlen (pl. műanyag szőnyegkollektor).

Nagy hőmérsékletű vízigény esetén az abszorber általában üvegfedésű, és az abszorber felfekvő felülete hőszigetelt. Igen nagy hőmérséklet elérésére – az abszorber hőveszteségének csökkentése érdekében – úgynevezett vákuumkollektor alkalmazható, amelynek abszorbere és üvegborítása közötti térben vákuum van. A vákuumkollektorok általában hengeres kivitelűek.

A naperőművek

A naperőművek a napenergia felhasználásával villamos energiát termelnek. Fő típusai: a nap-hőerőművek és a szoláris foto-villamos erőművek.

A nap-hőerőművek működése a napsugárzás hőhatásának felhasználásán alapul. Számos változatuk használatos.

Az óceánok termikus energiáját hasznosító erőmű a besugárzott felszíni réteg és a mélyen fekvő rétegek hőmérséklet-különbségét használja fel, Rankine-körfolyamatban, szerves gőz munkaközeggel. Az igen kis (20°C) hőmérséklet-lépcső miatt hatásfoka igen alacsony. A sós tavakban a felületen elnyelt sugárzás által felmelegített víz a tófenéken gyűlik össze, és a felszíni hőmérsékletnél 50-60°C-kal nagyobb hőmérsékletű lehet. Szerves gőz munkaközegű Rankine-körfolyamattal turbinagenerátor-rendszer működtethető. Több kísérleti rendszer üzemel.

A torony típusú nap-hőerőmű napkövető mechanizmussal ellátott síktükrös (heliosztát) reflektáló rendszert tartalmaz. A tükrök egy magas (80m) torony tetején elrendezett hőelnyelő felületre koncentrált sugárzást juttatnak, amely nagy hőmérsékletű vízgőz (510°C) előállításával körfolyamatot működtet. Az épületek energiaigényének kielégítésében nagy teljesítményű (10MW) kísérleti rendszerek már üzemelnek.

A parabolavályús (Luz-rendszerű) naperőmű energianyelőjét olyan kollektormező alkotja, amely parabolavályú alakú tükröző felületelemekből áll. Az elemek napkövető mechanizmussal vannak ellátva. A parabolavályú felületén beeső sugárzás a felület fókuszvonalában elhelyezett csőre reflektálódik, amelyben hőfelvevő munkaközeg (termoolaj) áramlik. Felvett hőjét nagy hőmérsékletű vízgőz termelésére lehet felhasználni. Nagy teljesítményű (80MW) kísérleti rendszerek már üzemelnek.

A parabolatányéros nap-hőerőmű napkövető, tükröző felületének fókuszában egy Stirling-motor hőcserélője kap koncentrált besugárzást. Kisebb (5-től 25KW-ig) egységteljesítményű energiatermelésre alkalmas.

A szolárkéményes erőmű a talaj felett elhelyezett, átlátszó lefedés alatti tér közepén kiképzett, magas kéménnyel rendelkezik. A napenergia által felmelegített levegő a kéményhatás következtében a kéményen keresztül felfelé áramlik és a kéményben elhelyezett szélturbina-generátor egységet hajtja meg. Kísérleti egységek (50KW) már üzemelnek.

A szolár-hidrogén energetikai technológia célja a tárolásra szánt napenergia hidrogénben való tárolása. A hidrogén vízbontással (elektrolízis útján), fotovillamos energiatermelő berendezéssel (nap-hőerőművek, szélerőművek vagy vízerőművek) termelt villamos egyenáram segítségével, valamint biomassza elgázosítása útján (illetve metanol vagy etanol felhasználásával) is előállítható. A hidrogén tárolható, csővezetékben vagy tartályban – nagynyomású gáz vagy folyadék alakban (-253°C hőmérsékleten) – szállítható. A hidrogén tüzelőanyag-cellában közvetlen villamosenergia-termelésre felhasználható, vagy hőtermelésre fordítható – pl. katalitikus elégetéssel, alacsony hőmérsékleten biztonságosan és jelentéktelen NOX emisszió mellett. A szolár-hídrogéntechnológia közvetett napenergia-tárolási módszernek tekinthető. Az alkalmazott technológiai módszerek a biztonsági követelményeknek megfelelnek.

A magyar napelem-program lehetőségei

Magyarországon a napsugárzásból érkező energia éves értéke négyzetméterenként (vízszintes felületre) 1200 és 1450 kWh között ingadozik. A napsugárzás éves értéke Magyarország egész területén belül lényegesen nem változik.

A napelemek piacának várható bővülését indokolja a viszonylag magas importfüggőségünk a villamos energiánál és az energiaárak emelése is. Ahhoz, hogy a teljes belföldi szükségletet a jelenlegi fényelem-technológiával fedezni tudjuk, Magyarország területének 0, 24 százalékát kellene napelemekkel befedni.

Az energiaárakat – szociális és politikai okokból – erőteljesen támogatták az előző évtizedekben, ami pazarláshoz vezetett. Egyidejűleg a támogatásokkal előnyben részesítették az ún. hagyományos erőművek (szén, kőolaj, földgáz és atom) termelését a megújuló energiaforrásokra épülő vagy az energiafelhasználás szempontjából hatékonyabb technológiákkal szemben.

Környezetvédelmi indokok is a napelemek elterjedése mellett szólnak, hiszen a teljes életutat figyelembe véve környezetterhelésük – a többi energiaforráshoz képest – alacsony. Magyarországnak teljesítenie kell nemzetközi szerződésekben foglalt kötelezettségeit (a nitrogén-oxidok és a kénkibocsátások csökkentéséről, az éghajlat-változtatás megelőzéséről).

A tapasztalatok szerint hazánkban a legfontosabb felhasználási területek a következők:

  • távközlés (pl. mikrohullámú berendezések, segélyhívók)
  • mezőgazdaság (pl. villanypásztorok, szivattyúk, világítás),
  • szezonális szükségletek kielégítésére (pl. hétvégi házakban),
  • a hálózati termelés.

A piac bővülésének a legjelentősebb akadálya a fizetőképes kereslet hiánya. A magánszféra korlátozott forrásait nem enyhítik központi vagy helyi szintű támogatások – ellenkezőleg: 25%-os általános forgalmi adó sújtja a napelemeket is.

Szükség van egy nemzeti napelem-programra. A finanszírozást nem csupán közvetlen támogatásból állhat; a célt széleskörű adókedvezményekkel, illetve az önkormányzatok és egyéb finanszírozási intézmények bevonásával is el lehet érni.

Ezenfelül a korszerű technológiai megoldások elterjesztése végett nemzetközi befektetőket is be kell vonni az energiaszektor fejlesztésébe.

Napelem-gyártó hazai vegyes vállalatok létrehozása nagy mértékben segítené a program megvalósítását. Jól képzett szakemberek, megfelelő infrastruktúra, kutatási és fejlesztési tapasztalatok, valamint a közép-európai kiaknázatlan piacok közelsége mind-mind a magyar gyártási kapacitások mellett szólnak.

Érdekességek

Napautók, versenyek

A megújuló erőforrások fejlesztését segítik a különböző versenyek, díjak, melyek között olyan szórakoztató események is találhatók, mint az American Solar Challenge napelemes autóverseny. A jelenleg is zajló versenyen az a napelemes autó győz, amely leghamarabb megteszi a 66-os úton a Chicago és a kaliforniai Claremont közti 2300 mérföldes távot. Egyelőre a Missouri-Rolla Egyetem Solar Miner III nevű autója áll nyerésre, mely az eddig megtett 436 mérföldön közel egy órás előnyre tett szert a Michigani Egyetem második helyen álló járművével szemben.

Az egyszemélyes „autók” felülnézetben egy nagy lepény formáját mutatják, mert jókora felület kell a napelemek elhelyezéséhez. Szemből viszont csészealjra emlékeztetnek, mert tervezőik mindent elkövetnek, hogy kicsi legyen a légellenállásuk. A szilíciumtól a gallium-arzeniden keresztül az amorf kénig sokféle anyag használatos a napelemekben. Minél jobb hatásfokú a napelem, annál nagyobb az esély a győzelemre. De ez még messze nem elég. A lehető legkönnyebb szerkezeten a kedvező aerodinamikai tulajdonságokon túl fontos a meghajtó motor és a hajtás mechanikai kialakítása is. Ne felejtsük el, e motorok olyan teljesítményűek, mint egy “izmosabb” hajszárító! No meg vezetői tudás és szerencse is kell, hiszen verseny ez a javából, a 7 napos nagy futam alatt sok minden közbejöhet.

Napelemes mobil és PDA

Az elemek nemcsak az őserdei törzsek számára létfontosságúak a kommunikációhoz: a mobiltelefonok, laptopok, digitális kamerák és kézi számítógépek alatt roskadozó menedzserek is működésképtelenné válnak, ha lemerülnek az akkumulátorok. A felkészültebbek mindenhová pótelemekkel és feltöltött akkuval indulnak, néhány nap az elektromos hálózattól távol azonban mindenképpen a berendezések halálát jelenti. A megoldást a napenergia felhasználása hozhatja meg: a napelemes kézi számítógépek felhasználóinak többé nem kellene a lemerüléstől tartaniuk.

A Fraunhofer Intézet egy Casio kézi számítógép és egy Siemens mobiltelefon napelemes prototípusát is elkészítette, írja a Wired. A készülékek hátára szerelt napcellák a kutatók szerint egy gyenge halogénlámpa fényéből is elég energiát nyernek a kézi számítógép működtetéséhez. A cellák által biztosított energia csak a mobiltelefon készenléti állapotban tartásához elég, a beszélgetéshez nem. A kutatók szerint az akár egy év múlva piacra dobható napelemes gépek ára mintegy 100 dollárral lesz magasabb a hagyományos változatnál.

Helios

Első, sikeres tesztrepülésén 23 kilométer magasba emelkedett a NASA Helios nevű napelemes repülője. A 15 millió dolláros szerkezet egyetlen hatalmas, 75 méter hosszú, napelemekkel borított szárnyból áll, melyre 14 propellert szereltek. A légcsavarokat napenergiával működő elektromotorok hajtják, a Heliost két pilóta irányítja földi számítógépeikről. Tervezői olcsó pótműholdnak szánják, telekommunikációs célokra, de remekül alkalmas légköri mérésekre is, így a hurrikánok előrejelzését is segíthetné. A Heliost még idén nyáron 30 kilométer magasba küldik, amellyel rekordot döntene a távirányítású repülő szerkezetek között.

Hidrogéncella

A napelemes készülékekből sajnos nem lehet kispórolni a nehézfémekkel telezsúfolt akkumulátorokat, hiszen sötétben is működnie kell a gépnek. A jelenlegi akkumulátorokat azonban hamarosan felválthatják az olcsó és környezetbarát hidrogéncellás tápegységek. Míg a napelemek által termelt energia csak a kézi számítógépek működtetéséhez elég, a nagyobb energiaigényű berendezéseket nem tudja ellátni, a hidrogéncellák már a laptopok és mobiltelefonok számára is elég áramot tudnak biztosítani.

A hidrogéncellák hidrogénnek és a légkör oxigénjének elegyítésével állítanak elő energiát, melléktermékként vizet termelve. Egy apró, szivarforma hidrogéntartályba 20-30 liter hidrogén fér, amely egy 30 wattos laptopot egy-két órán át ellát árammal, a nagyobb tartály pedig akár tíz órás működést is lehetővé tesz. A laptop-akkuk 200 dolláros árával szemben a hidrogéncellák várható ára 30 dollár körüli lesz.

A legnagyobb problémát egyelőre a tartályok utántöltése jelenti, a kutatók szerint ezt a gázpalackok töltéséhez hasonlóan a benzinkutakra kellene bízni. Szintén probléma a vásárlók megnyerése az ismeretlen, új technológiának, mely a kutatók szerint teljesen biztonságos. A tartályok egyetlen kellemetlen tulajdonságát már sikerült megszüntetni: míg korábban gyanús vízfoltokat folyattak tulajdonosaik nadrágjára, az új hidrogéncellák már elpárologtatják a keletkező vizet.

Források:

Energia és Környezet Alapítvány: Almanach 2002

Akadémiai Kiadó: Környezet- és Természetvédelmi Lexikon

Info-prod Műszaki kiadványok: Ipari és kommunális környezetvédelem

REAK: Energiahatékonysági kézikönyv

Megújuló energiaforrások hasznosítása

Móczár Gábor – Farkas István: Napenergia-hasznosítás

Lukács Gábor: A napenergia a környezetvédelem szolgálatában

Farkas Roland A közlekedés eddigi és a jövőben várható fejlődése.

MINDEN VÉLEMÉNY SZÁMÍT!

Egy fenntartható jövőért…