Napenergia hasznosítása

A napenergia a napban lejátszódó magfúziós folyamatok során felszabaduló energia.

A napból a földfelszínre körülbelül 70 - 80 MW/m2 energia érkezik. Az energia sűrűség a föld atmoszférájának szélén átlagosan 1367 W/m2. Ez azt jelenti, hogy évenként megközelítőleg 219 milliárd GWh sugárzási energia éri el a földfelszínt, ami 2500-szorosa napjaink teljes energia szükségletének. Hozzávetőleg három óra napsugárzás képes fedezni földünk éves energia szükségletét.

A légkörben jelen lévő vízpára és jég kristályok elnyelésének eredményeképp a földfelszínt ténylegesen elérő sugárzási energia 1000 W/m2, sík felszínen, a nap legmagasabb állásában. A beeső sugárzási energia a légköri körülmények függvényében 50 W/m2 -től (erősen felhős idő) 1200 W/m2-ig (optimális felhőzet) változik. Európában a napi átlagos sugárzási energia 2.2 - 4.8 kWó/m2nap.

Ennek ellenére ezt az energiaforrást jelenleg alig használjuk ki, pedig kétségtelenül számos kedvező tényező szól alkalmazása mellett :

• mindenki számára könnyen elérhető,
• tiszta, környezetkímélő energiaforrás,
• még sok millió évig rendelkezésre fog állni ,
• kíméli a nyersanyagkészletet,
• kedvezően hat a helyi gazdaságra,
• nem kell szállítani, hozzájutásához nem kell költséges közműhálózat,
• átalakítási, felhasználási költségei minimálisak

Azok a készülékek, amelyek a napenergiát képesek számunkra hatékony módon hasznosítani a napkollektorok és a napelemek (aktív napenergia hasznosítás). Közvetett módon a hőszivattyúk is a napenergiát hasznosítják, a talaj a talaj víz, a levegő közvetíti a napenergiát, amit a hőszivattyú hasznosítani képes. Ezekkel a berendezésekkel a jelenlegi energiaszükségletünknek csupán 2 %-át, míg a fejlett ipari országokban is csupán 7 %-át fedezik. Ezen a tényen saját érdekünkben jelentős fejlődést kell elérnünk!

Az EU 2050-re megcélozta, hogy energiaszükségletünk 60 %-át kell biztosítani megújuló energiaforrásokból ! Hazánk éghajlati viszonya lehetővé teszi, hogy gazdaságosan hasznosíthassuk a napenergiát napkollektorokkal, napelemekkel. Évente 2000 - 2200 a napsütéses órák száma, aminek köszönhetően évi 1200-1800 kWó/év/kollektor m2 energiával számolhatunk. Magyarország jelenleg energiahordozó szükségletének 65-70 %-át importból biztosítja

A napkollektorok hatékonysága függ annak helyzetétől, a napkollektor felület dőlésszögétől és annak tájolásától. A napkollektorokat optimálisan dél felé kell tájolni. Az azimut szög az eltérést definiálja a kollektor tájolása és pontos déli tájolás között (-90° keleti tájolás, +90° nyugati tájolás). 40°-os keleti vagy nyugati eltérés a déli tájolástól és 45°-60°-os dőlésszög 10% teljesítmény csökkenést jelent a napkollektoroknál, ami az ábráról leolvasható. Ebből következik, hogy 90%-os teljesítmény még elég tág orientációs határokon belül elérhető.

Amennyiben a tető kelet-nyugati tájolású az egész napkollektor felületet a nyugati tetőre kell elhelyezni. Általában a nyugati tető felületet kevesebb eső, jégeső vihar éri, magasabb a külső napi átlag hőmérséklet, így a nyugati tájolású napkollektor felülettel magasabb teljesímény érhető el, mint a keleti tájolásúval.

A napkollektor dőlésszögét úgy kell megválasztani, hogy a felhasználási időszakban optimális működést biztosítson. Fontos figyelembe venni, hogy az éves napsugárzási energia 2/3-a a nyári időszakban éri a földfelszínt. Ha teljesen nyári üzemre tervezzük napkollektoros rendszereünket (medence fűtés, nyaraló használati melegvíz ellátása stb.), akkor az optimális napkollektor dőlésszög 15° és 25° között van, mivel nyáron a nap magasabban helyezkedik el az égen. Ha a napkollektoros rendszert egész éves üzemre tervezzük (használati melegvíz ellátás, alacsony hőmérsékletű fűtés), akkor 45° és 60° közötti napkollektor dőlésszög szolgátatja az optimális teljesítményt. A napkollektorok elhelyzhetőek függőleges helyzetben az épület déli homlokzatán, ugyanis az átmeneti időszakokban és télen a nap alacsonyabban helyezkedik el az égen, így megfelelő teljesítményt biztosítanak a függőleges déli tájolású napkollektorok is.