Napenergia hasznosítása

Ma már tudjuk, hogy a Földön az életet a Nap melege, a Nap sugárzása teszi lehetővé. A növényekben elraktározott szerves vegyületek létüket a Nap melegének köszönhetik. A kőolaj, a földgáz, a szén létrejötte a Nap melegére vezethető vissza. A Nap melege emeli a tavak, tengerek, folyók elpárolgó vizét a felhők közé. Innen jut a csapadék a hegyekbe, a hegyekből lezúduló víz pedig felhasználható energiát ad. A napsugárzásra vezethető vissza energiaforrásaink jelentős része.

A napenergia közvetlenül vagy közvetve alkalmazható. Az elnyelt sugárzási energia elektromos vagy hőenergia formájában hasznosítható. A közvetlen alkalmazásnál a hőenergiát melegítésre, az elektromos energiát mechanikai munkavégzésre vagy egyéb célok elérésére használhatjuk

Napelem

A fényelektromos rendszerek alapegysége a fényelem, a napcella. A napcellában az adalékolt szilícium fénnyel megvilágított negatív, illetve pozitív vezetési típusú rétegei között feszültségkülönbség keletkezik. Ha ezt fogyasztóval áthidaljuk, az áramkörben áram folyik.

A napelemeket nemcsak a Földön, hanem a világűrben is alkalmazzák. Az űrben történő alkalmazás előnyös, mert itt a sugárzási energia gyengítetlenül érkezik a munkafelületre, és a munkafelület folyamatos megvilágítása biztosítható.

Az űrállomások napenergia-szolgáltató egységei kW nagyságrendűek. Itt nemcsak a fedélzeti számítógépek, az audiovizuális adóvevő berendezések üzemeltetése, hanem a kísérletek és az emberi élet feltételeit biztosító sokrétű energiaszolgáltatás is feladat.

  Skylab Szaljut 7.
Méret (átmérő×hossz) 6,7 m × 25,4 m 4,15 m × 15 m
Térfogat 345 m3 180 m3
Napelemtáblák felülete 220 m2 116 m2
Napelemtáblák teljesítménye 8,4 kW 7,0 kW
Éves termelt energia 265 GJ 221 GJ

A napelemek alkalmazásának főbb területei a következők:

Napkollektor

A kollektorokban elnyelt napenergia használati melegvíz előállítására is alkalmas. Amennyiben a hőenergiát egy hőcserélőn keresztül egy lakás fűtőkör-hálózatába juttatjuk, a napenergia felhasználásával a fűtési energiaköltségek mérsékelhetők. A viszonylag magas beruházási és üzemeltetési költségek megtérülését azonban akadályozza a gyenge és változó téli napbesugárzás. 

A napkollektorok felállításakor igen lényeges a déli tájolás és a legmegfelelőbb dőlési szög megválasztása. Ehhez ismerni kell a felállítási hely földrajzi koordinátáit és a felállítási helyen átmenő délvonal (meridián) helyzetét

A déli tájolás feltétlenül fontos, a dőlésszöget pedig a napkollektor hatásfoka és a földrajzi szélesség határozza meg. Minél nagyobb a napkollektor hatásfoka, annál kisebb dőlésszöget választhatunk, hogy a tavaszi és őszi napsütést is ki lehessen használni. Magyarországon a napkollektorok dőlésszöge általában 40-70° között változik.

Naperőmű

A naperőművekben MW nagyságrendű teljesítményeket állítanak elő. Tükröket félkör alakban úgy helyeznek el, hogy azok a visszaverődő sugarakat egy magas betontoronyra gyűjtsék össze. Az ott elhelyezett vízzel telt csövekben nagynyomású gőz keletkezik, amivel áramfejlesztőket lehet működtetni. A naptorony-erőművek tükörrendszere álló vagy mozgatható tükrökből áll.

Naptorony-erőművek működnek az USA-ban, Kaliforniában, Mexikóban, Izraelben, Franciaországban, Németországban és Japánban. Az erőművek toronymagassága 60-450 m között változik. A tükrök száma 100-2000. A tükröző felületek nagysága 1000 m2-1,6 km2, teljesítményük 60 kW-tól 500 MW-ig terjed.

Vályú alakzatú, vonalfókusz-kollektorokkal az USA-ban és Kairóban 2,5-100 MW-os naperőműveket üzemeltetnek.

5 MW-os sóstó energiatároló és átalakító naperőműveket 1984. óta működtetnek az USA-ban és Izraelben.