Síkkollektoros napenergia-hasznosítás gyakorlati tapasztalatai II.
2008/10. lapszám | VGF&HKL online | 28 856 |
Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az „Autonóm ház” című kutatási projekt kapcsán Debrecenben vizsgáljuk a napenergia-hasznosítás lehetőségeit, mégpedig egy komplex rendszer segítségével, melynek fő alkotóelemei a napenergia-hasznosítás tekintetében a síkkollektorok. A debreceni „Autonóm-ház” projekt során egy olyan napkollektoros rendszer tervezése volt a célunk, mely ellátja az irodaépület használati melegvíz-igényét, télen rásegít a fűtési rendszerre, nyáron pedig megoldható a termelt „plusz” napenergia tárolása, mivel a napenergia-hasznosítás egyik sarkalatos pontja a felhasználásig az energia tárolása.
Nyáron a kapcsolási sorrend alapján a napkollektoros rendszer - amennyiben a használati melegvíz-igény ellátása már megoldott – 2 db 100 méter mélységű talajszonda, valamint 2 db puffertartály temperálását is ellátja, melyek össztérfogata 126 m3. A napkollektorok különböző tájolásúak, ezért két szivattyú vezérli a rendszert. Az egyik rendszer esetében déli tájolással, 45˚-os dőlésszöggel telepítettük a napkollektorokat. A másik rendszernél a napkollektorok napkövetők, így mindig a legjobb hatásfokkal működnek (1. kép).
A napkollektoros rendszer bemutatása
A projekt tárgyát képező épületben a napenergiát síkkollektorokkal hasznosítjuk, melyek a kapcsolási sorrend alapján több funkcióval is rendelkeznek.
1. Használati melegvíz-termelés. Az energetikai rendszerben ez könnyen mérhető, ugyanis a megfelelő pontra integráltunk hőmennyiségmérőt.
2. Fűtési rendszer rásegítő energiaellátása.
3. 2 db 100 méter hosszúságú talajszonda segítségével a földköpeny temperálása, így meg tudjuk határozni, hogy a hőszivattyú milyen hatékonysággal dolgozik az egyik előfűtött, és a másik, nem előfűtött földközegben.
4. 2 db földbe süllyesztett puffertartály fűtése, melyek össztérfogata 126 m3. A tartályokban elhelyezett 3-3 db hőmérő alapján tudjuk ellenőrizni a hőmérsékletet. A tartályban légköri nyomás van, a hőmérőket pedig a vízoszlop tetején, közepén és alján helyeztük el. A tárolt energiát a téli időszakban hasznosítjuk.
A napkollektorok és a fogyasztók hőcserélői között áramló hőhordozó közegnek több tulajdonsággal kell rendelkeznie. Fagyállónak kell lennie, mert a rendszert télen sem eresztjük le (ilyenkor is van napsütés), ugyanakkor ebben az időszakban nagy hidegek is előfordulhatnak. Forrásállónak is kell lennie, mert a rendszerben uralkodó 4-5 bar nyomáshoz tartozó telítési hőmérséklet víznél csak 143-151 ˚C, aminél egyes esetekben magasabb hőmérsékletek is felléphetnek. Ha a rendszerben gőzbuborék keletkezik, az hideg helyre érve hirtelen összeomlással vízütést okozhat, ami a rendszert mechanikusan károsítja.
A projekt keretében 2007. június óta vizsgáljuk, mekkora energiamennyiséget lehet termelni a déli tájolású, 45˚-os dőlésszögű síkkollektorainkkal. Az 1 m2-re eső egységnyi energiatermelést az 1. számú ábrán foglaltuk össze. Megállapítható, hogy a nyári időszakban átlagosan 85-95 kWh/m2 energiát, téli időszakban pedig átlagosan 13-15 kWh/m2-t termeltek havonta, amely hőmennyiség télen előmelegítésre elegendő. Ez év augusztusában négyzetméterenként átlagosan 88 kWh energiát termeltek síkkollektoraink. A kutatási projekt során üzembe helyeztünk egy napkövető napkollektort 4,82 m2 abszorberfelülettel, amely a nap évi és napi járását is követi. Vizsgáljuk, hogy mekkora egységnyi energiatermelés-különbség tapasztalható a napkövető és a fixen rögzített napkollektorok energiatermelése között. A 2. ábrán látható az energiatermelés időbeli függvénye egy napra vetítve. Megállapítható, hogy a napkövető napkollektor 1 órával korábban kezd dolgozni, mint a fixen rögzített.
A 3. ábrán ábrázoltuk a az energiatermelés különbségének százalékos eloszlását a napkövető és a fix napkollektor között. Látható, hogy igen magas értékű, 50%-kal nagyobb energiatermelést végez a forgatható napkollektor 6 és 7 óra között, valamint 16 órától 20 óráig. A projekt során kutatási jelleggel szigeteletlen KPE-csöves napkollektort is alkalmazunk, amely szintén a korábban említett földbe süllyesztett puffertartályra dolgozik. A 4. ábrán mutatjuk be a KPE-csöves kollektor által termelt energiamennyiséget és a külső átlaghőmérsékletet. Megállapítható, hogy nem csak a külső hőmérséklet függvénye az energiatermelés mértéke, ugyanis átlagos külső hőmérséklet esetén, de magas napfény-besugárzási arány mellett is képes termelni ez a rendszer, mint ahogy látható az eredményekből.
Végezetül szeretnénk hangsúlyozni a megújuló energiaforrások használatának szemléletét és fontosságát. A megújuló energiaforrások jellemzője, hogy emberi léptékkel mérve ésszerű gazdálkodás esetén nem fogynak el. Ha felhasználásuk mértéke növekedne, annak számos kedvező hatása lenne, például javulna a környezet minősége, és takarékosabban bánhatnánk a hagyományos energiahordozókkal. A megújuló energiaforrások alkalmazásánál tehát fontos szempont a környezetvédelmi hatása, amely elsősorban a használattal összefüggő emissziós kérdés, de más vonatkozásban is meghatározó követelményekkel jár.
Bővebb információt a projekttel kapcsolatban a www.fold-energia.hu weboldalon olvashatnak!
Dibáczi Zita projektmenedzser
Szemán Róbert épületgépész mérnök
