Érdekességek, történetek, látnivalók

Érdekes Világunk

Érdekes Világunk

Éltető Napunk energiája

2013. október 17. - Tokár Tamás Zalán

Mostanában egyre többet hallani a megújuló energiaforrásokról, mint lehetséges alternatíváról. Földünk szén, kőolaj és földgáz készletei végesek, nem tudni pontosan meddig állnak még rendelkezésünkre. A napenergia hasznosítása csupán egy a sok lehetőség közül. Vajon mióta próbálkozik az emberiség energiát nyerni a Napból? Mik a jelenlegi eredmények és a jövőbeli tervek? Lássunk néhány példát!

nap.jpg

A Nap körülbelül 4,6 milliárd éves. Naprendszerünk központi csillaga, a Földtől 150 millió kilométerre van. Fénye 8,3 perc alatt ér el hozzánk. 

Ókori építészet

Már az ókori görögök is szükségesnek érezték a napenergia hasznosítását. Fahiánnyal küszködtek, ezért a kevés fűtőanyag miatt újfajta építészeti megoldáshoz folyamodtak. A napház elv ötletét Szókratésznek (Kr. e. 470-399) tulajdonítják. Ennek lényege, hogy a házak déli oldalát magasabbra építették. Így az előreugró tetőszerkezet lehetővé tette, hogy a téli nap besüssön, és kellemes hőmérsékletet biztosítson, nyáron ennek ellenkezője volt a cél. Az északi oldalon a falat vastagabbra építették, feladata a hőszigetelés volt a hideg időben.

imagesCAE17VDS.jpg

A napház elv:

1. a déli homlokzaton nyáron bejutó napsugarak

2. a déli homlokzaton télen bejutó napsugarak

3. fedett terasz

4. lakóhelyiség

5. raktárhelyiség (egyben termikus védőzóna)

6. északi tájolású hőszigetelő fa

A "forró doboz”

Az első modern, a nap melegének tárolására alkalmas szerkezetet Horace-Bénédict de Saussure készítette el 1767-ben, melyet ő "forró doboznak”nevezett. A svájci tudós egy fadobozt készített benne öt üveglapot helyezett el úgy, hogy közöttük levegőréteg legyen. Ezzel képes volt a 88 °C-ot, sőt, később a 109 °C-ot is elérni. ( A "forró doboznak" azért van jelentősége, mert technikai alapjául szolgált a későbbi, melegvíz előállítására alkalmas napkollektoroknak)

forró doboz.jpg

Horace-Bénédict de Saussure által készített „forró doboz”

Új lendület a XIX. században 

Komolyabb változások a napenergia hasznosítása terén a 19. században következtek be. Míg Anglia hihetetlen fejlődésnek indult az ipari forradalom miatt, addig a szomszédos Franciaország hátrányba került, mivel szénbányászata nem volt hatékony. Augustin Mouchot, tours-i matematikai katedráját otthagyva, 20 évet szentelt a napenergia eszközök fejlesztésének. 1874-ben Tours-ban megalkotta napkazánját, ezt Algériában (mely francia gyarmat volt) továbbfejlesztette, majd az 1878-as világkiállításon bemutatta. A szerkezet egy gőzgépet működtetett, mely képes volt óránként 2000 liter vizet szivattyúzni. Továbbá tudtak vele alkoholt desztillálni, ételt főzni és jégkockát előállítani egy hozzákapcsolt hűtőberendezés segítségével. Mouchot ezután újra Afrikában kísérletezett, hogy hatékonyabbá tegye az energiatárolást. Azonban tevékenységét már nem érezték szükségesnek, mert Franciaországban olcsóbbá és korszerűbbé vált a bányászat, ezért Augustin Mouchot 1880-ban visszatért a matematikai pályához.

napkazán.jpg

Augustin Mouchot napkazánja az 1878-as világkiállításon

Eközben Amerikában is voltak törekvések a napenergia hasznosítására. John Ericsson 1870-ben elkészítette napenergiával működő gőzgépét. Célja a sorozatgyártás volt, de ez nem valósulhatott meg, mert 1889-ben meghalt.

ysds.jpg

John Ericsson napenergiával működő szerkezete

1839-ben Edmond Becquerel rájött, hogy bizonyos anyagok fény hatására elektromos energiát termelnek. Erre az elvre alapozva többen is próbálkoztak áramot előállítani. 1883-ban Charles Fritts elkészítette az első napelemet szelénből. Hatékonysága azonban csekély volt, csupán 1%.

ghfg.jpg

Charles Fritts és az első napelem

Törekvés az ipari mértékű napenergia ellátásra 

A német származású, Philadelphiában élő, Frank Shuman volt az első aki bebizonyította, hogy a napenergia, ipari mértékű energiaellátásra is alkalmas. 1911-ben Philadelphiában, majd 1913-ban Egyiptomban hozott létre egy nap segítségével működő erőművet. Az erőmű egy gőzgépet hajtott, ami olyan berendezéseket üzemeltetett, melyek percenként 25 m3 vizet tudtak szivattyúzni. Shumannak nagyszabású tervei voltak, melyeket azonban az első világháború és halála miatt nem tudott teljesíteni. 

sdsd.jpg

Frank Shuman  nap segítségével működő erőműve 1913-ban

Ezután az olajipar fejlődésnek indult, az üzemanyag árak lecsökkentek, így a napenergia hasznosítása megint háttérbe került. Bár 1952-ben a Truman elnök által létrehozott bizottság azt javasolta, hogy tegyenek erőfeszítéseket a napenergia eszközök fejlesztésére, ezt az Eisenhower kormány elvetette, sőt 1954-ben inkább az atomenergia mellett kötelezte el magát.

Energiaválság és új fejlesztések

Az 1970-es években olajár-robbanás következett be, ezért újra előtérbe kerültek a napenergia kutatások.

Gordon Pearson, Darryl Chapin és Calvin Fuller szilíciumból készített napelemet, melynek hatékonysága még mindig alacsony volt. Az energiaválság előrelendítette a kutatásokat, de a fejlesztőknek rá kellett jönniük, hogy a napelem alkalmazhatósága meglehetősen korlátozott. A ma 15 % hatásfokú napelemeket leginkább űrkutatáshoz, űreszközökhöz, különleges házakhoz, zsebszámológépekhez, zsebrádiókhoz, zseblámpákhoz, órákhoz használják.

asa.jpg

Napelemek

Az első naperőműveket az 1980-as években építették meg a Mojave-sivatagban. Két típusuk van, a naphőerőművek a napenergia hővé alakításával, a fotovillamos naperőművek pedig közvetlenül napelemekkel termelnek áramot. 

-áé.jpg

Egy fotovillamos naperőmű

 

A naphőerőművek fajtái:

sas.jpg

Parabolavályús naphőerőmű: A vályúkat  mindig a nap felé fordítják, ezeken vezetik át a felfűtendő folyadékot tartalmazó csöveket

 sasas.jpg

Tornyos naphőerőmű: A naperőműben úgy termelődik energia, hogy a mozgatható állású síktükrök a toronyra fókuszálják a nap fényét 

ssss.jpg

Tányéros naphőerőmű: Itt a tükröket egy parabolakonzolra helyezik, melynek fókuszpontjában van a fűthető folyadék

Solar_updraft_tower.png

 

url_10.jpg

Kéményes naphőerőmű: Ez egy kéményből és az azt körülvevő napkollektorból áll. A kollektor felmelegíti az alatta lévő levegőt, amely beáramlik a kémény lábán levő beömlőnyílásokon, és meghajtja az áramot termelő turbinákat

Aktív és passzív házak

Az ókor után a 20. században újra lehetőséget láttak a napenergiával fűtött épületekben. Több kísérleti próbálkozás közül a legnagyobb a Massachusetts Institute of Technology projektje volt, 1938 és 1958 között épült napházaik 1962-ig üzemeltek.

A görögök napház elve alapján épülnek manapság a passzív házak (a ház déli oldala magasabb, így besüt a téli napfény, az északi oldal vastagabb, hőszigetelt). A passzív házak először az 1990-es években jelentek meg Németországban. Az ilyen épületeknek minimális a fűtésigényük, évente 15 kWh/m2. A passzív napenergiát a mezőgazdaságban is hasznosítják (pl. takarmányszárítás, fóliasátrak, üvegházak). 

passzívház.jpg

Egy passzívház

Manapság egyre több aktív ház épül. Abban különböznek a passzív társaiktól, hogy nem csak energiatakarékosak, hanem képesek többet termelni az általuk felhasznált energiánál. Borsos ára miatt, egyenlőre azonban nem várható, hogy tömegesen el fog terjedni.

aktív ház.jpg

Egy aktív ház

Napenergia a világűrből 

Határ a csillagos ég! Igen, ez most szó szerint értendő! Az amerikai National Space Society (NSS) bejelentette, hogy Indiával együtt naperőművet küldenének a világűrbe. Mivel a fény csak szűrten érkezik a Föld felszínére, a napelemek, a naperőművek kevésbé hatékonyak mint „odafent” lennének. A űrnaperőmű orbitális pályán mozogva képes lenne 24 órán át a nap felé nézni, ez óriási előnyt jelentene. Az energiát egy lézersugárzóval továbbítaná, amit egy földi bázis antennája fogna és alakítana elektromossággá. Az NSS 2025-ig szeretné megvalósítani tervét több ország (Oroszország, Kína, EU tagállamok) bevonásával. Mark Hopkins az NSS végrehajtó bizottságának elnöke és Abdul Kalam, tudós és India volt elnöke közös nyilatkozatunkban bejelentették: „Az űr napenergiája lehet az élhetőbb Föld kulcsa, miközben hozzájárul a klímaváltozás enyhítéséhez.”

SSP03-350.jpg

A National Space Society űrbéli terve

A bejegyzés trackback címe:

https://erdekesvilagunk.blog.hu/api/trackback/id/tr125579238

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Kecskeszem 2013.10.18. 09:19:40

Na és mi van akkor, ha 15mm-t megbillen a naperőmű, a felszínen meg 150km-el odébb jön le az a lézersugár?

belekotty 2013.10.18. 12:54:00

@Kecskeszem: Ott véletlenül egy moszlim terrorista lesz akkor, akit pont ártalmatlanná tesz.
süti beállítások módosítása