Energiaszükséglet

Egy konkrét energiafajta (pl. mechanikai-, hő-, fény-, vegyi-, elektromágneses-, villamos-, gravitációs-, atomenergia) iránti szükséglet. Ezek az energiafajták energiahordozókból nyerhetők ki.

Attól még nincs kielégítve az energiaszükséglet, hogy fellelhetők maguk az energiák. Ehhez energetikai láncolatra van szükség.

Természetes energiaforrások:

• emberi beavatkozás nélkül rendelkezésre álló forrás. pl. a Föld légköre, felszín, felszín alatti részek.
• megújuló energiaforrások: újratermelődő, növényi vagy állati eredetű, illetve szervetlen források. A felhasználás üteme egyenlő a keletkezésével.
• fogyó energia: a falhasználás üteme nagyobb a keletkezésnél. Ide tartozik az emberi energiaigény döntő része. Szilárd, folyékony tüzelőanyagok, természetes hasadóanyagok, melyek véges mennyiségben állnak rendelkezésünkre.
• mesterséges energiaforrások: átalakítás útján használjuk fel őket.

A lakosság energiaszükségletét az áram- és gázszolgáltatók elégítik ki legnagyobb részben.

Szélerőmű

Az energiával foglalkozó szakemberek szerint ma a szélenergia a legígéretesebb megújuló energiaforrások egyikének. Bár kisebb a kihasználható éves mennyisége a napenergiánál, de elég arra, hogy meghatározó szerepet kapjon az energiatermelésben. A ma használatos szélerőművek közel ugyanazon az elven működnek, mint a régi szélmalmok, csak az alakjuk változott meg, valamint az, hogy ma már energiatermelésre használják őket. Olyan helyeken használható gazdaságosan, amelyeket viszonylag állandó, közepes szélsebesség jellemez. Ilyen lehet például a tengerpart, de a kontinensek belsejében is találhatóak szélerőművek. A fejlett országokban már nagy hangsúlyt fektetnek a szélenergia kihasználására. Európában ezen a téren Németország jár az élen.

A szélerőmű részei

• torony,
• szélturbina 2-3 lapáttal,
• szélirányfigyelő berendezés,
• mechanikus hajtómű,
• generátor,
• sebességérzékelő és -vezérlő,
• teljesítményelektronika és egyéb vezérlő egységek,
• hálózati kapcsolat.

Magyarországi szélerőművek

Magyarországon összesen 96 szélerőmű van, a 2008. december 31-ig üzembe helyezett szélerőművekkel zárva. A legnagyobb szélerőmű az ország északnyugati részén, Mosonmagyaróvár környékén található.

Csikai Gyula

Csikai Gyula 1930. október 31-én született Tiszaladányban. Magyar atomfizikus, egyetemi tanár, a Magyar Tudományos Akadémia rendes tagja. Főleg az atomfizikával, a nukleáris módszerek tudományos és gyakorlati alkalmazásával foglalkozott.

Felesége Buczkó Margit, fizikus, kandidátus.

Iskolái:
1948-as érettségije után a Kossuth Lajos Tudományegyetem (mai Debreceni Egyetem) Természettudományi Kar, fizika-matematika szakára iratkozott be. Itt 1953-ban középiskolai tanári diplomát szerzett. Ezután az MTA Atommagkutató Intézetében (ATOMKI) aspirantúrát kapott Debrecenben. Elvégzése után 1956-ban az intézet tudományos munkatársa, 1961-ben osztályvezetője, majd 1964-től három éven át az intézet tudományos igazgatóhelyettese lett.

1957-ben védte meg a fizikai tudományok kandidátusi, 1966-ban akadémiai doktori értekezését.

1967-ben a KLTE Természettudományi Kar kísérleti fizikai tanszékére került, mint egyetemi tanár és tanszékvezető. 1968-ban dékánhelyettes, majd 1972-ben dékán lett ugyanitt.
1978-ban lett rektorhelyettes, majd rektor 1981-1986-ig. 1995-ig vezette a tanszéket.

Az MTA Magfizikai Bizottságának és a Debreceni Akadémiai Bizottságnak lett tagja, utóbbinak 1990–1992-ben alelnöke volt.
1990 és 1993 között a Matematikai és Fizikai Tudományok Osztálya elnökhelyettese, majd a két tudományterület külön osztályba sorolása után 1999-ig a Fizikai Tudományok Osztálya elnökhelyettese volt. 1991-ben a londoni Európai Akadémia is felvette tagjai sorába.

1973-ban az MTA levelező, majd 1985-ben rendes tagja. Bekerült a Sugárvédelmi, Környezetfizikai és Reaktorfizikai Bizottságba. 1970-1980 a Tudományos Minősítő Bizottság tagja.

Akadémiai tisztségei mellett 1976 és 1980 között az Eötvös Loránd Fizikai Társulat főtitkára, majd 1986-ig elnöke volt. 1987-ben a társaság tiszteletbeli elnökévé választották. 1987-ben rövid ideig a Művelődésügyi Minisztérium miniszterhelyettese volt. A 2002-es országgyűlési választáson a Centrum Párt képviselőjelöltjeként indult.

2000-ben megkapta a professor emeritusi címet.

Eközben több külföldi helyszínen 1976-tól a Nemzetközi Atomenergia-ügynökség (IAEA) állandó szakértője.

Munkássága:

Csika Gyula nevéhez fűződik a neutrínó létezésének ködkamra felvételekkel történő kimutatása az impulzusmegmaradás törvénye alapján.
Az ő nevét öregbíti a Csikai-Pető-effektus. Alacsony feszültségű neutrongenerátorokkal, amit ő fejlesztett ki, nagyszámú magreakció-hatáskeresztmetszetben asszimetriaparaméter-függést észlelt. Ebben Pető Gáborral együtt dolgozott.

Nagy eredménye az „n, 3He" reakció kimutatása.

A nukleonok kötési energiáját és az atommag mérete közötti korrelációt is felismerte.

Bevezette a termikus neutronokra a reflexiós hatáskeresztmetszet koncepcióját.

Kezdeményezte a folytonos spektrumú neutronok rugalmas visszaszórására alapozott kémiai analitikai módszert.

Két szabadalom tulajdonosa. Munkái magyar, angol és orosz nyelven jelentek meg. 280 publikáció szerzője és társszerzője. Négy könyv, 13 könyvfejezet.

Főbb publikációi:
• Observation of the (n, He3) Reaction (társszerző, 1965)
• Dependence of (n. 2n) Cross Sections on the Symmetry Parameter N-Z (társszerző, 1966)
• Magreakciók kísérleti vizsgálata 14 MeV körüli neutronokkal (1968)
• A neutron-atommag kölcsönhatásokban észlelt új jelenségek és azok értelmezése (1973)
• Use of Small Neutron Generators in Science and Technology (1973)
• Photographic Evidence for the Existence of the Neutrino (1975)
• Measurement of (N,T) Cross-sections at 14 MeV and Calculation of Excitation-functions for Fast-neutron Reactions (társszerző, 1979)
• Handbook on Nuclear Activation Data (1987)
• Handbook of Fast Neutron Generators I–II. (1987)
• A gyors neutron adatok és a fúziós reaktorok (1987)
• Improved Gas-cell D-D Neutron Sources (1994)
• The Concept of the Reflection Cross Section of Thermal Neutrons (társszerző, 1999)
• Bulk Media Assay using Backscattered Pu-Be Neutrons (társszerző, 1999)
• Comparison of Photo- and Deuteron-induced Effects in Amorphous Chalcogenide Layers (társszerző, 2003)
• Activation Cross-sections of Long-lived Products of Proton-induced Nuclear Reactions on Zinc (társszerző, 2005)

Díjai, elismerései:
• Bródy Imre-díj (1957)
• Akadémiai Díj (1967)
• Eötvös-érem (1980)
• Állami Díj (1983)
• Magfizikai Különleges Teljesítmény díja (1986, USA)
• Tiszaladány díszpolgára (2000)
• a Kijevi Állami Egyetem díszdoktora (2001)
• Szilárd Leó-díj (2004)
• Wigner Jenő-díj (2005)

Levegő

A földi légkört a levegő alkotja, főbb alkotórészei:

• line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1;tab-stops:list 36.0pt">78% nitrogénből
• line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1;tab-stops:list 36.0pt">21% oxigénből
• line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1;tab-stops:list 36.0pt">1% argonból
• line-height:normal;mso-list:l0 level1 lfo1;tab-stops:list 36.0pt">és egyéb kisebb mennyiségben előforduló anyagokból (szén-dioxid, neon, hélium, kripton, hidrogén, xenon) álló gázelegy.

Egy liter levegő tömege 1, 293gramm. Tiszta állapotban színtelen, szagtalan.

Vízben nagyon rosszul oldódik, oldódás közben annak összetétele is megváltozik.

Vízben a levegő oldott oxigéntartalma 20 Celsius-fokon 34%. Nagyon lehűlve cseppfolyós, ilyenkor világoskék színű. Átlagos moláris tömege 29 g/mol.

A levegő vízgőzt is tartalmaz, vízgőztartalmát a következőképpen határozzák meg: az abszolút vízgőztartalom kifejezi, hogy a levegő 1m³-e hány g vízgőzt tartalmaz. A relatív vízgőztartalom azt fejezi ki, hogy a levegőben lévő vízgőz mennyisége hány százaléka a vízgőz mennyiségnek, amely az adott hőmérsékleten telítené a levegőt.

Légkör:

A levegő valaha főleg széndioxidból állt. 600millió éve azonban a növények a fotoszintézis révén már oxigénné alakították át a széndioxid egy részét. A nitrogén mennyisége is egyre nőtt, aránya majdnem elérte a 80%-ot. A légköri levegőbe az élő szervezetek, a talaj szerves anyagaiban lefolyó oxidációs folyamatok állandóan juttatnak széndioxidot, de ennek ellenére a levegő széndioxid tartalma viszonylag állandó, mert a zöld növények asszimilációs folyamataihoz állandóan felhasználják (fotoszintézis) és ugyanakkor oxigén szabadul fel. A levegő egyéb szennyezőanyagokat is tartalmazhat pl: kén tartalmú gázokat, szénmonoxidokat és különféle szállóport.

Légszennyezés:

Körülöttünk a gyárak, az erőművek, az autók és a háztartások szennyezik a levegőt.

Mára a nagyvárosokban a levegő minősége sokszor alig alkalmas légzésre. Megnőtt a légzőszervi betegségek száma, ritkul az ultraibolya sugárzástól védő ózonpajzs, pusztulnak az állatok és a növények. Nő a Föld átlaghőmérséklete. A levegő szennyeződése világméretű, globális probléma.

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