Sajnos kevesen ismerik a Magyarországon született és az Amerikai Egyesült Államokban tevékenykedő tudósnőt, a szolártechnika kiváló szakértőjét, számos nemzetközi elismerés és díj birtokosát, akinek a napenergia-hasznosítás terén tett úttörő felfedezéseit napjainkban is alkalmazzák. Személye hazánkban mindmáig szinte ismeretlen, a számára méltán kijáró tudományos elismertség nélkül fedi homály kilétét. Pedig az Amerikában „Sun Queen”-ként emlegetett tudósnő több találmánya is sorozatgyártásban került használatba. Talán a legismertebb szabadalma az első szoláris fűtési rendszerrel működő „napház” volt, de nevéhez fűződik többek között az első napkemence (napenergiával fűtött hússütő berendezés), valamint az első napenergiával működő, tengervíz sótalanítására alkalmas szerkezet ötlete is.

Telkes Mária 1900. december 12-én született Budapesten. A jómódú Telkes Aladár bankigazgató lányaként, nyolc testvére közül volt a legidősebb nővér. Elemi iskolai tanulmányait előbb az Angolkisasszonyoknál, majd a Sophianum katolikus leánygimnáziumban végezte, mindvégig jeles eredménnyel. 1920-ban kezdhette meg tanulmányait a budapesti tudományegyetemen, ahová 1895 óta iratkozhattak be nők is.
Matematika-fizika szakon szerzett diplomát, majd Ribáry István fizikus professzor mellett dolgozott asszisztensként és szerezett doktori fokozatot fizikai-kémia területen 1924-ben. Még ebben az évben látogatott el hozzá nagybátyja, a Clevelandban élő konzul, Ludwig Ernő. Ettől a találkozástól kezdve élete jelentősen megváltozott: nagybátyja hívásának eleget téve Amerikába költözött.

1925-ben a clevelandi Biofizikai Intézet kutatólaborjában kezdte meg munkásságát George S. W. Cryle professzor mellett. Az intézetben az agysejtek sugárzását kutatták, ahol komoly eredményeket sikerült elérniük: egy Telkes Mária által készített elektromos fényképezőgéppel meg tudták mérni az agysejtek infravörös sugarait.

A The New York Times 1934-ben készített egy összeállítást Amerika akkori 11 legismertebb és legsikeresebb nőjéről, ahol filmszínészek, sportolók és közéleti szereplők mellett Telkes Mária is szerepelt egyetlen (ráadásul magyar) tudósként.

Néhány évvel később, 1939-ben Bostonba költözött, ahol a Massachusetts Institute of Technology (MIT) tanáraként és kutatójaként folytatta pályafutását. Innentől kezdve munkássága leginkább a napenergia felhasználása köré összpontosult.

A modern kor napenergia-hasznosítására törekvő kutatások és kísérletezések az ipari forradalomtól kezdve élénkültek fel Európában és Amerikában. A terület kiemelkedő alakja Augustin Mouchot francia matematikaprofesszor volt, aki megteremtette a modern szoláris technika alapjait. Algériában végzett kísérletei eredményeképpen elsőként sikerült megépítenie egy óriási méretű napkazánt, amely óránként 2000 liter víz szivattyúzására alkalmas gőzgépet tudott működtetni. A hatalmas berendezés nagy érdeklődést váltott ki az 1878. évi párizsi világkiállításon, ám ennek ellenére soha nem került használatba Franciaországban. Szintén ebben az időszakban ért el átütő sikereket Amerikában a svéd származású John Ericcson, aki Mouchot berendezését tökéletesítve építette meg napenergiával működő gőzgépét. Találmányának sorozatgyártása azonban sajnos halála miatt nem kezdődhetett meg. Rajtuk kívül számos további kísérletezőt és tudóst említhetnénk még, akik jelentősen járultak hozzá a szoláris technika, mint alternatív energiaforrás használatához és elterjesztéséhez az ipari méretű szivattyúk alkalmazásától, a vízmelegítéses rendszereken át az építészeti alkalmazásokig. A XX. század derekára egyre inkább kérdéssé vált ezen berendezések hatékonyságának fokozása, az erre irányuló kutatások finanszírozására pedig egyre komolyabb összegeket fordított az állami, és elsősorban az Egyesült Államokban az üzleti szféra is.

Egy ilyen, magántőkéből finanszírozott program volt a bostoni MIT-n alakult csoport (MIT Research Committee on Solar Energy), melynek vezetője Hoyt Hottel, az MIT vegyészmérnöki karának ismert professzora volt. Az 1938–1988 között tartó programot (Solar Energy Research Project), egy amerikai iparmágnás, Godfrey Lowell Cabot finanszírozta, az általa felajánlott 650 ezer dollárból hat kísérleti napház is felépült Amerikában.¹ Ennek a kutatócsoportnak lett felkért tagja, majd később, 1940-től vezetője Telkes Mária, aki elsőszámú feladatként kapta a napenergia-átalakítás lehetőségeinek kutatását.

A probléma nagyságát érzékelteti, hogy abban az időben egy átlagos nyári napon a New York városnegyedére eső napfényből származó energia nagyságrendje 2000 tonna szén elégetéséből származó hőnek felelt meg (melynek ára az 1950-es években 25 ezer dollár körül volt). Jelentős megtakarítás, mely napjainkban is hasonló nagyságrendet jelentene. A napenergia-hasznosítás terén kor legnagyobb problémáját a hőtárolás kérdése jelentette. Erre talált megoldást Telkes Mária a kémiai hőtárolás segítségével.

Az említett program első napháza a Boston melletti Dover városkában épült fel 1948-ban (1. ábra). Az épületet Eleanor Raymond, a fűtésrendszert pedig Telkes Mária tervezte. Ez volt az első, 100%-ban napenergia hasznosításával fűtött kísérleti lakóház. Talán a kísérleti jellege miatt látták jobbnak a tervezők, ha idegenek helyett inkább ismerősöket költöztetnek a házba, így lakója a Telkes Máriához rokoni szálakkal fűződő Némethy család lett.

A fűtési rendszert a napenergia tárolásával oldotta meg Telkes Mária. Alapötlete az volt, hogy a napsugarak energiáját egy speciális vegyületben próbálja meg eltárolni. Kísérletei során jött rá, hogy erre legalkalmasabb a glaubersó (nátrium-szulfát dekahidrát, Na₂SO₄x10H₂O, a háztartási használatból is ismert tisztítószer és hashajtó) oldata lehet. A vegyület vízoldékonysági karakterisztikája igen érdekes képet mutat (2. ábra).

Viszonylag alacsony értéken (32,4 °C-on) magas olvadáshőt képez: oldhatósága 0 és 32,4 °C között több mint tízszeresére növekszik, és innentől az oldékonyság mértéke a hőmérséklettől majdnem teljesen független marad. A megolvadt vegyület akár 10 napig is képes tárolni az elnyelt napenergiát, majd a hőmérséklet hűlésének következtében visszakristályosodva adja le újra a felvett hőt. A dermedéskor ily módon felszabaduló fázisátalakulási hő 82-szer nagyobb a víz olvadáshőjénél. Az épület oldalára és tetejére felszerelt glaubersó-vegyület tárolói, valamint az azzal összekötött, a lakószobákat behálózó csővezetékek lég- és vízkeringető rendszere jelentette tehát a ház fűtési rendszerét. A rendszer legnagyobb előnye a felhasznált glaubersó-vegyület gyakori előfordulása miatt annak olcsósága, a viszonylag nagy hő leadásához szükséges relatív kis mennyisége, valamint a rendszer „önmagát újrahasznosító jellege”² volt.

A ház fűtési rendszere azonban mégsem mutatkozott teljesen kielégítőnek. Jóllehet az őszi hónapokban és az enyhébb hidegben a ház lakói élvezhették a környezetbarát fűtés nyújtotta kellemes meleget, 1948 tomboló telén azonban a rendszer túlságosan hidegnek bizonyult, a Némethy család fázott. Ennek oka az volt, hogy nem terveztek kisegítő fűtést arra az esetre, ha megfelelő napsütés hiánya miatt, illetve, figyelembe véve az USA északi területeinek klimatikus viszonyait, nagyobb hidegek esetén a rendszer alacsonyabb hatásfokon működne.

Az ötlet azonban tökéletesnek bizonyult: a látens hő felhasználásának elvét hőtárolási célokra egyre kiterjedtebben, napjainkban is használják (például kollektoros rendszerek hőtárolására). Ugyan a doveri ház sorsa megpecsételődött; a gyenge hőfelszabadulás következtében fellépő működési zavarok és a tartályokból szivárgó glaubersó-oldat miatt 1953-ban végleg leszerelték a rendszert és hagyományos fűtésre tértek át, ám ennek az elvnek a mintájára további házak épültek Amerikában. A sajtó ezekről részletesen adott tudósítást, ezáltal válhatott ismertté Telkes Mária az amerikai lakosság körében.

Telkes Mária a napenergia hasznosítására vonatkozóan számos szabadalmat jelentett be. Egyik legsikeresebb találmánya a második világháború amerikai katonai pilótáinak kifejlesztett napenergiával működő tengervíz-sótalanító berendezése volt. Komoly problémát jelentett, hogy a háborúban a szerencsétlenül járt, tengerre lezuhanó repülőgépek pilótáinak, ha sikerült is túlélniük a szerencsétlenséget, az ivóvízhiánnyal is meg kellett küzdeniük. Telkes szabadalmaztatott egy saját maga által tesztelt felfújható, napenergiával működő berendezést, amely naponta körülbelül 1 liter víz lepárlására volt alkalmas. A műanyag, átlátszó focilabdára emlékeztető eszköz belsejében volt elhelyezve egy fekete filcpárna, melyet a sós vízbe kellett mártani, és a hő hatására a gömb belső felületén csapódott le az édesvíz. A szabadalmat sorozatgyártás követte és a háborúban minden pilóta felszerelésében elhelyeztek egy ilyen berendezést.

Szintén ezen az elven működött egy másik, üzemi és városi vízellátásra is alkalmazható lepárlótelep szabadalma (3. ábra). Az alapötlet a sós vízből kizárólag napenergia-felhasználás segítségével történő édesvíz előállítása volt. A tervek szerint az eljárással 100 négyzetméternyi felületen kb. 400 liter édesvizet lehetett volna kinyerni, ez a módszer azonban túl drágának bizonyult (kb. két és félszer került volna többe így a vízelőállítás, mint hagyományos módszerekkel), így a telep nem épülhetett meg.

Tervezett ezenkívül egy napenergiával működő hússütőt is, amely Indiában vált elterjedtté, ahol a magas napsütéses órák száma garantálta a háziasszonyoknak, hogy az ételeik kellőképpen átsüljenek a berendezés segítségével. A találmány nagy sikerét itt is az egyszerű elven alapuló működése és könnyű hétköznapi használata, valamint a készülék alacsony fogyasztói ára jelentette.

Telkes munkásságát és sikerességét jól jellemzi több mint száz tudományos publikációja, húsz szabadalma és az általa elnyert tizenkét nemzetközi kitüntetés (köztük az Amerikai Tudományos és Kutatás-fejlesztési Hivatal díja). Egyetemi oktatóként, majd később nagyvállalatok tanácsadójaként dolgozott, részt vett több állami megbízású tengerészeti és űrkutatási programban is. Kutatási eredményeinek jelentősége – a napenergia hasznosításának továbbfejlesztése – az 1970-es évek olajválsága óta tovább fokozódott. Az MIT Energetikai Hivatal programjának keretében további napházak építésén dolgoztak a korábbi tervek és eredmények felhasználásával.

Telkes Mária 1995-ben tért haza ismét Magyarországra, még abban az évben hunyt el Budapesten. Számos találmányával, melyek közül többet napjainkban is használnak, élete méltán lehet példaértékű minden fiatal és tapasztal kutató számára.

Irodalom

Lester David: Hot news about the sun in Mechanix Illustrated Aug. 1955 (http://blog.modernmechanix.com/2008/05/27/hot-news-about-the-sun)
Pap János: A napenergia magyar tudósnője, a szolártechnika nagyja: Telkes Mária in. Asszonysorsok a 20. században, szerk. Balogh Margit és S. Nagy Katalin, Budapest 2000, BME
Papp Katalin, Kondics Ferenc: Telkes Mária, „A Nap királynője” in. Fizikai Szemle 2001/3 p. 85-87.
Solar 7 – MIT Decathlon Team (http://web.mit.edu/solardecathlon/solar6.html)
Solar Houses – MIT Libraries (http://libguides.mit.edu/content.php?pid=16705&sid=112736)
Telkes Maria – Encyklopedia of Earth (http://www.eoearth.org/article/Telkes,_Maria)
The Biographical Dictionary of Women in Science – Pioneering Lives from Ancient Times to the Mid-20th Century, ed. Marilyn Oglivie and Joy Harvey, Taylor & Francis, 2000
Ujfaludi László: A napenergia-hasznosítás rövid története, in. Fizikai Szemle 2003/3. p. 99
Wikipédia – Nátrium-szulfát (http://hu.wikipedia.org/wiki/N%C3%A1trium-szulf%C3%A1t)
Jegyzetek 1. Az MIT napház programjáró további részletek az Interneten: http://libguides.mit.edu/content.php?pid=16705&sid=112736
2. A vegyület teljes mértékben újrahasznosul olvadásával és újradermedésével