Napenergia

A napenergia biztonságos, tiszta és bárhol a világon elérhető, valamint kifogyhatatlan. Kiszámítható, hogy egy átlagos ház tetejét annyi napsütés éri, hogy háromszor annyi energiát nyerhet, mint a háztartás energiaszükséglete. Ezt az energiát próbálják felhasználni a napkollektorok segítségével.

Ez a fajta energiafelhasználás fontos kérdés már napjainkban is, de a jövőben még jobban előtérbe kerül, ugyanis kutatók szerint a világ olajellátása 2050-ig megszűnik. Így van ez a szénnel és a gázzal is. Ezt pedig helyettesíteni kell. Nem fosszilis energia pedig jelen esetben a napenergia, amire szükség van, hogy a jövő igényeit ki tudjuk elégíteni. Erre egyre több kutatás folyik az egész világon. A kutatások legfőbb célja, hogy a napenergiát mechanikai energiává alakítsák át, vagyis elektromos energiát állítsanak elő, illetve nem elektromos energia előállítása, melyet tárolni lehet. Ezen kívül fontos a kémiai energiává való átalakítás és a napfény lézer fénnyé való átalakítása.

A nap energiájának hasznosítása:

A Napból érkező energia hasznosításának két alapvető módja létezik: a passzív és az aktív energiatermelés. Naperőművekben alakítják át a napenergiát elektromos árammá.

Passzív hasznosításkor az épület tájolása és a felhasznált építőanyagok a meghatározóak. Ilyenkor az üvegházhatást használjuk ki hőtermelésre. Alapjában véve passzív napenergia-hasznosító minden olyan épület, amely környezeti adottságai, építészeti kialakítása következtében képes használni a Nap sugárzását mint energiaforrást. A passzív napenergia-hasznosítás főként az átmeneti időszakokban működik, vagyis akkor, mikor a külső hőmérséklet miatt az épületen már/még hőveszteség keletkezik, de a napsugárzás még/már jelentős.

Az aktív energiatermelésnek két módja van. Első módszer, hogy a napenergiát hőenergiává alakítjuk. A jellegzetes napenergia hasznosító épületeken nagy üvegfelületek néznek déli irányba, melyeket estére hőszigetelő táblákkal fednek. Az üvegezésen keresztül a fény vastag, nagy hőtároló képességű padlóra és falakra esik, melyek külső felületei szintén hőszigeteltek, így hosszú időn át képesek tárolni az elnyelt hőt. A hőenergia „gyűjtése" és tárolása főképp napkollektorokkal történik. Ez az a berendezés, ami elnyeli a napsugárzás energiáját, átalakítja hőenergiává, majd ezt átadja valamilyen hőhordozó közegnek. A másik módszerrel – az ún. fotovoltaikus eszköz (PV), vagyis napelem segítségével – a napsugárzás energiáját elektromos energiává alakítjuk, amely igen jótékony jótékony hatással van az áramszámlára.

Magyarországon 2007 augusztusában telepítettek először napkollektort panelházra, a miskolci Avas egyik 50 lakásos házára.

Naperőművek a világban:

Hatalmas naperőművek épülnek/épültek napelemek mezőivel. A spanyolországi PS10 naperőmű, a spanyolországi Tres naperőmű, a spanyolországi Monte Alto naperőmű, a spanyolországi Andasol 1 naperőmű, az ausztráliai King's Canyon naperőmű, az ausztráliai White Cliffs naperőmű, a németországi Waldpolenz naperőmű, az amerikai Nellis naperőmű, az amerikai Nevada naperőmű, az amerikai Mojave-sivatag naperőműje, az algériai Hassi R'mel naperőmű, a portugáliai Sepra naperőmű, az amerikai SEGS naperőmű, mind olyan erőfeszítések, hogy az emberiség végleg megszabaduljon a globális felmelegedést előidéző szénerőművektől és más hagyományos energiaforrásoktól.

Energianövények felhasználása

Energianövények felhasználása

Energetikai hasznosításra a legtöbb növény alkalmas, mint biomassza, amiből tüzelőanyagot lehet készíteni. Léteznek olyan növények, melyeket kifejezetten energetikai céllal termesztenek (pl. repce). A fafajok közül sokat használnak fel energiatermelés céljával.

Mielőtt még az ipar és a népesség ekkorára nőtt volna a Földön, azelőtt a természet még képes volt egyensúlyban tartani az energiaigényt a környezettel. Az ipari forradalom és a népességrobbanás következtében afosszilis energiaforrások fogyni és drágulni kezdtek, felhasználási igényük viszont egyre csak nőtt, és nő még ma is.

Ilyen körülmények mellett a vegetáció új értelmezést nyert és most már potenciális energiaforrásként tekintünk rá. A biomasszában óriási potenciál van, hiszen a Föld egyik olyan energiahordozóját képes adni, amely a napenergiát „raktározva", jól hasznosítható módon képes az emberiség rendelkezésére bocsátani. Az ilyen céllal termesztett növények általában gyorsan növekszenek, könnyen betakaríthatóak és jók a tüzeléstechnikai tulajdonságaik. Hagyományos mezőgazdasági eszközökkel művelhetők és arathatók.

Felhasználhatjuk közvetlenül, vagy feldolgozott formában, pl. aprítva, préselve, bálázva, pellettként, folyékony állagú motorolajként, stb. A bioetanolhoz magas cukortartalommal rendelkező, olajos növényre van szükség, amely helyettesíteni tudja a benzint. Erre tökéletes a repce. Gáz halmazállapotában is használják a növényi hulladékot, áramtermelésre, vagy fűtésre.

Az energianövények iránti igény exponenciálisan nő, hiszen az energiafelhasználás környezeti hatásai miatt egyre többen az alternatív megoldásokat választják.

Gázturbina

Olyan hőerőgép, amiben egy turbina lapátjain haladnak keresztül a levegővel kevert üzemanyag égéstermékei. A turbina működtet egy légkompresszort, amely az égési folyamathoz szolgáltatja a levegőt. Az égéstermékek energiája, amit a kompresszor nem használ fel, hasznosítható kipufogógáz sugárként, vagy akár egy másik turbina üzemeltetésére.
Nagy levegőigénnyel működik. Miután a hajtómű elindul, a turbokompresszor (légsűrűsítő) a többszörösére növeli a levegő nyomását, és azt az égéstérbe nyomja a bevezető nyíláson keresztül. Itt a levegő keveredik a kerozinnal (beporlasztott üzemanyag). A keverék égésével állandó nyomású, folyamatos égés alakul ki. Az így létrejövő gázok hevült állapotban vannak, és nagymértékben terjednek ki, ezáltal forgatják a turbinát. A turbina működteti a kompresszort, a hajtómű táprendszerét és a segédberendezéseket is. A gázturbina fúvócsövébe kerülnek az égéstermék gázok, itt a nyomásuk mozgási energiává alakul át, csökken a kiterjedő gázok hőmérséklete. A gázsugár hőmérséklete ilyenkor 500-600 °C, és körülbelül 2000 km/óra sebességgel lép ki a szabadba.

A turbina részei:

• fúvócső,
• turbina,
• tüzelőtér,
• kompresszor,
• beömlőnyílás (szívótorok).

Csoportosításuk

Három nagy típusa van:

1. Kompresszortípusok szerint

• Centrifugálkompresszoros gázturbina
• Axiálkompresszoros gázturbina
• Külső gázgenerátoros turbina (szabadturbina)

2. Hajtásmechanizmus szerint

• Légcsavaros gázturbina
• Sugárhajtásos gázturbina

3. Áramkörök száma szerint

• Egyáramú gázturbinás sugárhajtómű
• Kétáramú gázturbinás sugárhajtómű

Alkalmazási területei:

1) Sugárhajtóművek:

• Extrém sporteszközök, kísérleti járművek
• Rakétatechnika
• Polgári repülés
• Katonai repülés

2) Tengelyteljesítményt adó gázturbinák

• Mobil áramforrás aggregátorok
• Villamos erőművek
• Jármű gázturbinák
• Helikopterek
• Légpárnás járművek
• Gépkocsik, munkagépek, harcjárművek
• Vasúti vontatás
• Légcsavaros repülőgépek

3) Egyéb célzatú gázturbinák

• Nagy teljesítményű fertőtlenítő gépek
• Tűzoltó berendezések
• Gőzsugaras tisztítóberendezések
  

Ampére-féle gerjesztési törvény

1827-ben fogalmazta meg André Marie Ampére. A törvény az elektrodinamikaban a vezetőben folyó elektromos áram és az általa keltett mágneses mező közötti összefüggés.

A törvény kimondja, hogy bármilyen alakú vezetékekben folyó áram keltette mágneses mezőre általánosan érvényes, hogy bármely (irányított) zárt görbére számított örvényerősség független a görbe alakjától és az általa körülvett áramok algebrai összegével arányos.
Két párhuzamos, egymástól R távolságra lévő, l hosszúságú vezetőben folyó I₁, illetve I₂ áramerősség esetén fellépő elektrodinamikus erő:
F = 2*10-7 I₁ I₂ 1/R
E törvény alapján definiálják az áramerősség SI mértékegységét.

Vízturbina

A vízturbina egy olyan forgó erőgép, amely a mozgó folyadék energiáját a járókerék forgatásával mechanikai munkává alakítja át.

Története

A 19. században fejlesztették ki, és akkor kezdték alkalmazni széles körben ipari energiaforrásként, elsősorban elektromos energia fejlesztésére. Az előnyük az, hogy tiszta és megújuló energiát használnak fel.

A kezdeti időkben korlátozott volt a víz energiájának a hasznosítása, ugyanis azt csak helyben tudták felhasználni. Nagy lendületet adott a villamos energia termelésének a lehetősége, mivel ez biztosította az energia nagyobb távolságra való szállítását. A feltaláló Benoit Fourneyron, francia mérnök volt. Ő egy sokkal hatékonyabb vízkereket használt, és ezzel az első sikeres vízturbinát biztosította. Azonban több újítást is tartalmazott ez a turbina. Az egyik legfontosabb, hogy a vízbe merülő turbina vezetőlapátokkal rendelkezett, és így a vizet pontosan a lapátokra irányította. Ezzel pedig biztosította a víz egyenletes elosztását, amely megnövelte a hatékonyságot. St. Blasien-ben alkalmazták az első ilyen turbinát.

Ezt követően újabb és újabb fejlődések, fejlesztések következtek. Például a magyar Bánki Donát által kifejlesztett, és róla elnevezett Bánki-turbina. További típusok még: Francis-, Pelton-, Kaplan-turbinák.

A turbina szót Claude Bourdin francia mérnök vezette be a 19. század elején (egy latin igéből, az „örvénylés" vagy „örvény" szóból ered).

Működése

Az áramló víz a turbina járókerekeinek lapátjaira irányul, ez által erőt gyakorol a lapátokra. Mivel így a járókerék forog, az erő egy út mentén hat, tehát egy út mentén ható erő munkát végez. Ily módon a vízáram energiát ad a turbinának.

Két nagy csoportja van a turbináknak: a reakciós-, és a szabadsugár-turbinák.
A vízturbinák alakja a működtető vízoszlop nyomásától függ.

Felhasználása

A legnagyobb vízenergia felhasználók a világon Svájc, Olaszország, Norvégia, Svédország és Finnország. Majd az utóbbi évtizedekben Oroszország, Németország, USA és Dél-Amerikában, Brazíliában, valamint Afrikában is létesítettek hatalmas erőműveket. A világ legnagyobb vízienergia-készletével Afrika rendelkezik.

Fényenergia

A fényenergia elsődleges természetes forrása a nap. A napenergia kifogyhatatlan, biztonságos, tiszta és a világon bárhol elérhető energia.

· Felhasználásának módjai:

o Közvetlenül (passzív felhasználás):

§ Az üvegházhatást kihasználva épületek (például télikertek) melegítésére

§ Mezőgazdaságban üvegházak, fóliasátrak melegentartására (kiegészítőként)

§ Természetes fényforrásként (világítás)

o Közvetve (aktív felhasználás):

§ Fényenergiából hőenergia:

· Használati melegvíz előállítására az arra alkalmas napkollektor segítségével az ellátó rendszer kiegészítéseként (Magyarországon nyáron helyes méretezés mellett az egész szükséglet fedezhető vele)

· Fűtésrásegítésre szintén napkollektor segítségével (alacsony hatásfok miatt kevésbé használatos)

§ Fényenergiából villamos energia:

§ Napelem (az úgynevezett fotovoltaikus eszköz) segítségével a nap energiája villamos energiává alakítható, felhasználására kétféle mód ismert. Egyik a hálózatba termelő kiserőmű, mely esetén a helyben fel nem használt villamos energiát a hálózatba táplálják, míg a másik esetben az úgynevezett sziget üzemű rendszer esetén a termelt felesleget akkumulátorokban tárolják.

· Biológiai felhasználás:

o Fotoszintézis

§ A növények, egyes moszatok, baktériumok a fényenergiát biokémiai úton szervetlen anyagokból szerveseket képesek létrehozni.

o Léteznek bizonyos fényenergiát gyógyításra használó eljárások is, ám ezek a nyugati orvoslásban kevésbé elfogadottak.

Előnyök és hátrányok:

A fényenergia hasznosításának előnyei:

· Olcsó (ha a hasznosító-rendszer készen van, gyakorlatilag ingyen juthatunk hozzá)

· Tiszta, biztonságos, megújuló energia.

· Környezetbarát, hiszen környezetterheléssel csak a hasznosításához szükséges eszközökkel kapcsolatban kell számolnunk (gyártás, szállítás, telepítés, elbontás)

· Használatával csökken a más országokkal szembeni energiafüggés

· Nincs beszállító, így nincs függőség.

Hátrányai:

· Jelentős beruházásigény

· Időbeni eloszlása és intenzitása változó, nem tervezhető.

· Szezonális megoszlása miatt nem egyenletesen áll rendelkezésre.

· Villamos energia felhasználás esetén a felesleg tárolása korlátozottan megoldott.

Energiapasszus

Energiapasszus

Az energiapasszus egy zöldkártya, amely megmutatja az épületek energiaszükségletét.
A, B, C, D, E, F, G osztályokat különböztetünk meg. Az „A" legtakarékosabb, a „G" pedig a legpazarolóbb.
Például, ha egy mosógépet, vagy hűtőt vásárolunk, akkor az eladók gyakran emlegetik, hogy a berendezés „A" vagy „B" osztályba tartozik. Hasonló a helyzet az energiatakarékos kompakt fénycsövek esetében is. Az épületeknél is hasonlóan osztályoznak. Zöldkártyájuk megmutatja, hogy mennyi energiát használnak fel. A szabályozás előírja az épületek falainak, nyílászáróinak hőátbocsátási maximumát.