A napkollektoros hőtermelés lehetőségei Magyarországon

Forrás: www.naplopo.hu

A napkollektoros hőtermelés lehetőségei Magyarországon

Képek a linkeken...

Mára a napenergia-hasznosítás Magyarországon is az épületgépészeti szakma részévé vált.

Szinte minden nagyobb kazángyártó cég termékpalettáján megtalálhatók a napkollektorok, és egyre több az olyan cég is, aki speciálisan csak napkollektoros rendszereket kínál. A bőség persze nem jelent feltétlenül minőséget is. Éppen ennek a területnek az újdonsága teszi azt lehetővé, hogy az ilyen rendszereket forgalmazók sokszor irreális ígéretekkel nyerik el a megrendelők bizalmát. Érthető az, hogy a Nap ingyenes, tiszta energiáját mindenki szeretné hasznosítani. Ahhoz azonban, hogy a leendő megrendelő reálisan tudjon mérlegelni és dönteni, tisztában kell lennie azzal, hogy napkollektorokkal mennyi energiát tud majd hasznosítani, és ezzel milyen részarányban tudja fedezni házának, vagy egyéb létesítményének a hőigényét.

Az első tisztázandó kérdés: Magyarországon mekkora a hasznosítható napenergia mennyisége? Létezik olyan vélemény, mely szerint a hazai napsugárzás túl kevés a reális hasznosításhoz. Az ilyen kétkedőket azonban célszerű átküldeni a szomszédos Ausztriába – ahol a napsütéses órák száma kevesebb mint Magyarországon – mégis több mint hárommillió négyzetméter napkollektort szereltek már fel idáig, míg nálunk ezt kb. 50.0002-re becsülik.
Ha megvizsgáljuk az országok rangsorát az egy lakosra eső napkollektorfelület szempontjából (1. ábra), akkor látható, hogy a napkollektorok alkalmazásában élenjáró országok többségében a hasznosítható napsugárzás kevesebb, mint Magyarországon (Ausztria, Dánia, Svájc, Németország, Svédország).
1. ábra: A lakosság számához viszonyított napkollektorfelület nagysága (2000 évi adatok)

1. ábra: A lakosság számához viszonyított napkollektorfelület nagysága (2000 évi adatok)

Ha a nálunk rosszabb meteorológiai adottságokkal rendelkező országok is előttünk járnak a napkollektoros rendszerek megvalósításában, akkor valószínűleg a hazai napsugárzásnak is elegendőnek kell lennie. Magyarországon a napsütéses órák száma megközelítőleg évi 2100 óra, derült idő esetén a déli órákban a napsugárzás teljesítménye eléri, rövid időre akár meg is haladja az 1000 W/m2 értéket. A 2. ábrából látható, hogy Magyarországon 1 m2 déli tájolású és 45°-os dőlésű felületre a nyári hónapokban naponta több mint 5 kWh hőmennyiség érkezik, és ebből napkollektorokkal közel 3 kWh hasznosítható. Látható az ábrából az is, hogy a napkollektorok nem csak nyáron, hanem egész évben, tehát ha kisebb mértékben is, de a téli félévben is alkalmasak hőtermelésre.
2. ábra: Déli tájolású és 45°-os dõlésû felületre érkezõ, valamint hasznosítható napsugárzás

2. ábra: Déli tájolású és 45°-os dõlésû felületre érkezõ, valamint hasznosítható napsugárzás

A hasznosítható napsugárzás mennyiségét természetesen befolyásolja a napkollektorok elhelyezése, vagyis dőlésszöge és tájolása. Az optimális tájolás általában mindig déli, de az optimális dőlésszög már függ a földrajzi helyzettől és a felhasználás időszakától. Magyarországon a legtöbb napsütés – megközelítőleg évi 1450 kWh/m2 déli tájolású és 40° körüli dőlésszögű felületre érkezik.
A napkollektorok dőlésszögét és tájolását általában meghatározza a rendelkezésre álló tetőfelület, ami persze sokszor nem egyezik meg a kívánatossal. A 3. ábrán látható, hogy egész éves felhasználás esetén a hasznosítható napsugárzás hogyan csökken az optimális elhelyezéstől való eltérés függvényében. Jelentős csökkenés csak függőleges dőlés, és keleti vagy nyugati tájolás közelében tapasztalható. Ezért nem kell elkeseredni, ha a tetőfelület nem pont déli, és 40° körüli dőlésű, hiszen pl. délkeleti tájolás és 30°-os dőlés esetén a sugárzásjövedelem csökkenés mindössze 10%. Felmerülhet az a kérdés is, hogy célszerű-e a Nap irányába forgatni a kollektorokat. Mivel a napsugárzás jelentős része határozott irány nélküli szórt sugárzás, ezért a napkövetéssel elérhető teljesítmény növekedés általában nem áll arányban a forgatás miatti bonyolultság- és költségnövekedéssel.
3. ábra: A napsugárzás csökkenése az elnyelõfelület elhelyezkedésének függvényében

3. ábra: A napsugárzás csökkenése az elnyelõfelület elhelyezkedésének függvényében

Mire elegendő a Magyarországon hasznosítható napenergia? Ennek megválaszolásához azt is tudnunk kell, hogy mekkora az épületgépészeti hőigény. Nézzünk egy példát: családi ház, 120m2 fűtött alapterülettel. Egy ekkora épület fűtési hőszükséglete – ami azt mutatja meg, hogy a méretezési külső hőmérséklet (pl. -13°C) esetén mekkora teljesítményű fűtési rendszer szükséges – megközelítőleg 10-15 kW. A valóságban azonban ilyen hideg vagy egyáltalán nincs, vagy csak néhány napig tart, ezért a tényleges hőszükséglet a fűtési szezon legnagyobb részében alacsonyabb. A hőszükséglet éves alakulása számítógépes szimuláció alapján a 4. ábrán látható. A vizsgált épület fűtésének hőszükséglete a teljes fűtési időszakban megközelítőleg 13.500 kWh. Az ábrán látható a melegvíz készítéséhez szükséges, 4 fő esetén megközelítőleg napi 10 kWh nagyságú hőmennyiség is.
4. ábra

4. ábra

Az ábrán a hőszükséglet mellett látható a különböző nagyságú (5-40m2) szelektív síkkollektor felületekkel hasznosítható napenergia mennyisége is. Az ábra alapján az alábbi következtetéseket lehet levonni:

* Viszonylag kis napkollektor felülettel (5m2) az éves meleg víz szükségletet közel 70%-ban elő lehet állítani, ezzel a ház teljes hőszükségletének 14%-a fedezhető.
* Ha a napkollektorokkal a fűtés rásegítés is cél, akkor látható, hogy a hideg téli hónapokban nagy napkollektor felülettel is csak viszonylag szerény eredményt lehet elérni, az átmeneti időszakokban (tavasszal és ősszel) viszont akár 100%-ban is fedezhető kollektorokkal a fűtés hőigénye.
* Ha a fűtés miatt nagy napkollektor felületet alkalmazunk, akkor nyári félévben óriási mennyiségű hasznosítható napenergia megy veszendőbe. Ezért célszerű a kollektorokkal nyáron nyerhető hőenergiát is felhasználni pl. szabadtéri medencék vizének fűtésére. Az ilyen hármas célú rendszerrel kiemelkedően magas éves hatásfokot lehet elérni.

Napkollektorokkal tehát Magyarországon reális beruházás mellett nem lehet ugyan 100%-ban fedezni az épületgépészeti hőigényeket, de jelentős mértékű, akár 60-70%-os éves megtakarítás is elérhető. Ez hatalmas mennyiségű energia, amit nem lenne szabad veszni hagyni. Nagy méretű, központi naperőművek építésére a magyarországi klíma nem alkalmas, azonban sok kis méretű, lokális napkollektoros rendszerrel érezhetően csökkenteni lehetne az ország fosszilis energiahordozó felhasználását, és így a környezetszennyezés mértékét is.