A Nap energiája


A Nap energiája

A természet és a környezet védelmének egyik lehetséges módja a fosszilis tüzelőanyagokra épülő energiaellátás kiváltása, aminek több lehetséges módozata van. Ezeket manapság alternatív energiaforrások névvel illetik, holott ezek az energiák az emberiség történelme során folyamatosan rendelkezése álltak, és az ember használta is őket évezredeken keresztül. Szokás őket megújuló erőforrások néven is emlegetni, ami alatt röviden azt értjük, hogy az energia felhasználása nem jár a környezet számára káros hatásokkal (pl. nincs szén-dioxid, vagy káros anyag kibocsátása), illetve hogy a rendelkezésre álló készletek nem végesek. Ezek a nap-, szél-, vízenergia, biomassza (bioenergia), valamint a geotermikus energia.

A legtöbb földi energia forrása a Nap. Nélküle nem lenne kellemes hőmérsékletű a levegő, nem lenne szél, nem lenne folyékony víz, és nem lenne fosszilis tüzelőanyag sem, hisz napfény nélkül növények sem lennének, amiből kialakultak a nagy széntelepek. A Naprendszer legnagyobb energiaforrása a Nap, amely 3,82*1026 W teljesítménnyel ontja a sugárzását. Ennek a hatalmas teljesítménynek kis töredéke jut el a Földre. Ennek nagysága a napállandóval adható meg, ami egy négyzetméterre eső teljesítmény mértéke a légkör felső határán, merőleges sugárzás esetén. Átlagos értéke 1353 W/m2, ami a Föld pályamozgásai miatt 1307 és 1398 W/m2 között változik. Ebből a teljesítményből a légkör állapotától függően kb. 1000 W/m2 teljesítmény jut a felszínre. Ez a sugárzási mennyiség használható fel, de ez a mennyiség is nagymértékben függ attól, hogy a sugárzás merőlegesen éri-e a földfelszínt, felhős-e az idő, illetve a légköri aeroszolok mennyisége mekkora. A nap energiájának hasznosítására több lehetőségünk is van. Az egyik leggyakrabban elterjedt módja a napkollektorok használata. Ezek a berendezések a nap hőjét direkt módon hasznosítják. Az alap rendszer a következőképpen épül fel: kell egy fekete színű cső, amiben folyadék található. A nap hője ezt a folyadékot melegíti fel, ami a továbbiakban vízmelegítésre vagy fűtésre használható. A legegyszerűbb változatai a kerti zuhanyzók, ahol feketére, vagy sötétre festett tartályban melegítik a vizet fürdéshez. A rendszer tovább fejlesztető, ha a fekete csövet üveglap alá helyezzük, ugyanis ebben az esetben üvegházhatás lép fel, ami a rendszer hatékonyságát növeli azáltal, hogy a hőt visszatartja. Ha a cső és az üveglap közül a levegőt kiszivattyúzzuk, akkor megkapjuk a ma fellelhető legkorszerűbb napkollektor-típust, a vákuumcsöves kollektort. A napkollektorokat használati meleg víz előállítására, valamint fűtésre, vagy fűtés kiegészítésre használják. Készítése, használata, karbantartása egyszerű, kisebb teljesítményű napkollektorok akár otthon is elkészíthetők.

A napkollektorral nagyon gyakran összekeverik a napelem fogalmát. Amíg a kollektor a nap hőjét hasznosítja, addig a napelem a fény elektromágneses tulajdonságát használja ki. A napelemben általában két réteg található (amit a szakma „p” és „n” félvezetőnek nevez), a napsugárzás hatására a közöttük keletkező potenciálkülönbség feszültséget indukál, amiből könnyűszerrel használható elektromos áram nyerhető ki. A legismertebb napelem alkotó a szilícium. Napelemmel találkozhatunk pl. a zsebszámológépen, olyan helyeken, ahol az elektromos áram elérhetősége nehézkes (pl. villanypásztor). A kereskedelmi forgalomban több típusú napelemet lehet kapni (amorf, mono- és polikristályos), melyek élettartama, és hatásfoka eltérő.

A napenergia további lehetséges felhasználási módja a naptűzhely. Ez egy fényes felületű homorú tükör, aminek a gyújtópontjában gyűjtjük össze a nap sugárzását. A gyújtópontba helyezett víz felforr, vagy az étel megfelelő körülmények között megfő (ha nincs nagyon hideg, és nem fúj erős szél).

Több parabola tükör használatával és egy pontra irányításával napkohót lehet előállítani. A tükrök általában egy nagy toronyra irányulnak, aminek egy bizonyos pontján vizet keringetnek. A napsugárzás hatására a víz felmelegszik, és gőzzé alakul át, amivel turbinákat hajtanak meg, és generátor segítségével máris kész az elektromos áram. Napkohók építésének ideális terepe a sivatagok, ahol magas a napsütéses órák száma, valamint egyéb hasznosítása nincs a területnek (ugyanis elég nagy területet foglal el egy ilyen létesítmény).

Speciális, ugyanakkor egyszerű és hatékony felhasználási módja a napenergiának az ún. Stirling-motor. Ez egy nagyon egyszerű felépítésű gép, ami a hőmérséklet különbségre épül. A fűtött oldalon a levegő felmelegszik és kitágul, megmozdítja a munkahengert, ami vagy tengelyt, vagy lendkereket forgat. A meleg levegő a henger hűtött végén lehűl és a dugattyútengely, illetve a lendkerék forgását kihasználva a folyamat ciklikusan ismételhető, ameddig a hőforrás rendelkezésre áll. Egyaránt fel lehet használni munkavégzésre, valamint elektromos áram termelésére is.

Mint látható, a nap sugárzása igen sokféle és ötletes módon használható fel, akár a mindennapokban is.


Szerkesztés dátuma: szerda, 2013. március 27. Szerkesztette: Mereteiné-Matosics Ágnes
Nézettség: 2,360 Kategória: Környezetvédelem
Előző cikk: A levegő szennyezése Következő cikk: A talaj pusztulása

Forrás:
www.zoldmuzeum.hu


   







Tetszik  




Cikkhez csatolt fotók módosítása

 
 

URL: