A napenergia felhasználás

Ennek az írásnak a célja egy kis figyelemfelkeltés a napenergia házi felhasználásának irányába, és remélhetőleg egy kis ötletbörze is kialakul a hozzászólásoknál :)

A "zöld energia" téma manapság igen felkapott, sokat hallani róla, de én itt Magyarországon elsősorban nem a "zöldséget" helyezném előtérbe, hanem az "ingyen energiát", bár kettő sokszor együtt jár. Mint láthatjuk a villanyszámlákon óriási összegek szerepelnek, és a szolgáltatók mindenféle kamuindokokkal emelgetik az árakat, a termelési költségek többszöröséért adják tovább nekünk mezei fogyasztóknak, szintén kamu költségek miatt, és mivel verseny nincs, csak piac felosztás/kartellezés, választás sincs.
Az egyetlen megoldás, hogy ezektől a lehúzásoktól szabaduljon az ember az hogy maga termeli az energiát amit felhasznál, vagy legalább is egy részét.
Az egyetlen könnyen elérhető "ingyen" energia mindenkinél a napfény. Igaz hogy Magyarország nem a legnapfényesebb ország, de azért nyáron, tavasszal, sőt még ősszel is tapasztalhatjuk, hogy kapunk belőle rendesen.
A napenergia felhasználására 3 reális, és hatékony módszert látok:

Napelemek:

Ezek szerintem mindenki számára ismertek, "fotovoltatikus" cellák alkotják. Ez egy szilicium alapú félvezető technológia, olyan eszköz amiben elektronmágneses besugárzás(ilyen a fény is) hatására áram keletkezik. Hasonló módon készülnek mint a számítógépes chipek.
[Bővebben]
Előnyük az, hogy egyszerűen használhatók, hiszen csak kitesszük a napra, és a kivezetésein lecsapoljuk a keletkező egyenáramot, akár több modult felsorakoztatva. Mivel házi felhasználásra van szükség, illik a hálózati árammal kompatibilissé tenni, tehát egy inverterrel 230V 50hz-s váltakozó áramra alakítani.
Hátrányuk viszont az hogy elképesztően drágák a megtermelt energiához viszonyítva, úgy hogy hatásfokuk sem túl jó (~17% körül). Persze léteznek jobb hatásfokúak is(akár 50%), de főleg laboratóriumokban, még nagyságrendekkel nagyobb áron...

Napkollektorok:

Ezek is ismertek, de sokan összekeverik a napelemekkel, márpedig csak annyi a közös bennük hogy napenergiát használnak fel, és hasonlóan néznek ki.
A napkollektorok nem áramot termelnek, hanem a bennük keringő folyadékot melegíti fel a nap.
Manapság a házi kollektorokat főként vízmelegítésre használják, vagy fűtésvíz rásegítésre. Az elv egyszerű, egy nagy felületű hővezetőre (pl réz) hegesztett kígyózó szintén hővezető csőrendszeren átmegy a folyadék, amit a nap szépen felmelegít.

[Bővebben]
Az előnye az, hogy egy ilyen kollektor és a hozzátartozó rendszer kis pénz és idő befektetéssel akár házilag elkészíthető.
Hátránya viszont az, hogy a viszonylag egyszerűen kiépíthető rendszer csak vízmelegítésre használható, fűtés rásegítésnél már bonyolódik a helyzet, áram termelésnél bizonyos részletekben még bonyolultabb, de más részletekben egyszerűbbnek tűnik.
Mivel itt főként az áramtermelésről van szó, és mivel az áram univerzálisan mindenfélére felhasználható, így ezt az "ágat" vinném tovább. Tehát az áramtermelés így első ránézésre igen egyszerű, mindössze egy mini gőzturbina kell, ami a kollektorban felforrósított vizet hőenergiáját, forgássá alakítja majd egy generátor tengelyére kötve árammá, méghozzá viszonylag hatékonyan. De a kisebbik probléma az, hogy a csőrendszernek nyomásállónak kell lennie.
A nagyobbik probléma viszont maga a gőzturbina, hogy úgy tűnik ilyen házi termelésre alkalmas kis gőzturbinát készen nem lehet vásárolni, és bár igen egyszerű eszköz, nagy részét egy fém megmunkálásra képes ismerőssel ki lehet alakítani, viszont jól le kellene szigetelni a kijövő forgó tengelyt, emellett a tengelyt tartó csapágyak felforrósodását is meg kellene előzni, ezek nem hiszem hogy megoldhatóak otthon.

Stirling motoros parabolatükrös generátor

A stirling motor egy igen egyszerű szerkezet, nem sokkal a gőzgép feltalálása után találta fel, egy meglepő módon Striling vezetéknevű ember :).
Ez a motor egy zárt rendszerben lévő valamilyen gáz (pl levegő, hélium, stb) hőre való tágulását, és hűtésre való összehúzódását használja ki, 2 darab dugattyúval (gyakorlatilag, melegítik a megfelelő részét, másik részét hűtik, a dugattyúk meg mozognak, minél nagyobb a hőmérsékletkülönbség, annál gyorsabban) . A 19. században igen elterjedt volt, főleg szivattyúk meghajtására szolgálták, majd a 20. sz-ban a hűtőgépekre (mivel fordítva is működik).

A parabola tükrös módszer igen egyszerű, egy ilyen stirling motort egy parabola tükör fókuszpontjába helyezünk, majd az fókuszált napfény komoly energiát kifejtve meghajtja a stirling motort, ami egy generátort hajt meg. (parabola tükröt akár otthon is lehet csinálni, pl venni egy nagyobb műholdas parabolát, venni egy nagy sík tükröt, majd azt felkockázva szépen felragasztgatni a műanyag parabolára :D)
Előnye hogy kis anyagköltségből egyszerű eszközzel komoly mennyiségű áramot lehet termelni.
Hátránya pedig az, hogy bár a csapágy kívül lehet(sőt még csapágy nélkül is meg lehet oldani ;) ), így nem éri nagy hőhatás, így hűteni sem kell, viszont a dugattyúkat szigetelni kell, mert ha szökik a a gáz belőle, akkor a dugattyú belső nyomásától függően vagy csökken a hatásfoka, vagy akár működésképtelenné válik. És hát ez megint csak mozgó eszköz szigetelése, amit házilag nem könnyű megoldani, főleg úgy hogy ennek a dugattyúnak több-száz ciklust is be kéne járnia percenként, és nem árt ha éveken keresztül működik...

Ilyen stirling motoros generátort gyárt néhány cég(vagyis lassan kezd sorozat gyártani, tényleg lassan mert minden évben átjavítják a sorozatgyártós terveiket a következő évre...), de mivel nincs konkurencia, ezért pofátlanul magas áron adják (2-9kw-os stirling generátor 6-7 milla huf...)

Végezetül pedig tudni kell, hogy ezek az eszközök így nyers formában nem adnak háztartásban is felhasználható áramot, átalakítás szükséges. A napelemeknél említettem már az invertert, viszont a másik kettőnél bonyolultabb az átalakítás, hiszen generátort érdemes használni(váltakozó áramot termel), amiben nincsenek szénkefék mint a dinamóban(egyenáramot termel), mivel a szénkefék bizony kopnak...
Persze feltűnik az embernek, hogy hiszen a konnektorban váltakozó áram folyik, tehát a generátor pont jó, de az a gáz, hogy mivel a nap nem egyenletesen süt, változó feszültségű és frekvenciájú áram jön a generátorból, amit fix 230v 50hz-ra kell alakítani (én egy lecsapolós váltós (mint a régebbi mozdonyoknál) kimenetre szükséges feszültségre transzformálós, egyenirányítós, majd 50hz-es inverteres megoldásra gondoltam, de gondolom van egyszerűbb megoldás is, az okosok majd megmondják :))
Azt sem árt tudni hogy a házi napenergiás rendszereket egyben kiépítős magyar cégek igencsak lehúzás szagúak, hiszen azok tényleg elképesztő árakat írnak olyan dolgokra, amiknél egyáltalán nem lenne indokolt, tehát a durván drágát is még sokszor drágábban adják el.
Várom az ötleteket, tapasztalatokat, infokat ilyen (trükkök, technikák, olcsóbb lehetőségek, stb), hátha valamikor majd jól jönnek valakinek :)