Kverneland Accord Optima preciziós vetőgépek
Függesztett és vontatott kivitelben
MTZ traktorok folyamatosan készletről
Teljes típusválasztékkal várjuk
Gregoire szőlőkombájn márkakereskedés
Alkatrészellátás és szakszervíz
Gyöngyös, Karácsondi út 11.
Gyöngyös, Karácsondi út 11.
Ursus 8014H; 9014H; 10014H kiváló választás!
Perkins motor 4.400 ccm, 82-102 Le, 12/12 váltó mászófokozattal, légfék, utasülés, klíma, CD-s rádió, stb.
Rabaud erdészeti és kommunális gépek
RABAUD márkaképviselet, alkatrész, szervíz
Ursus traktorok újra Magyarországon!
Egymást követő generációk traktora, már 68 éve!
Termékeink:
Traktorok
Pótkocsik
Szerves- és műtrágyaszórók
Szálastakarmány betekarítás
Rakodógépek
Takarmány keverő és kiosztók
Talajművelő gépek
Erdészeti munkagépek
Kommunális munkagépek
Tolólapok, vonólapok, gréderek
Permetezők
Kiegészítő termékek
MSE

 

MSE

(Method of Solar Energy)

 Vezetői összefoglaló

Az elmúlt évek erőfeszítéseinek eredménye képen bátran mondhatjuk, hogy egy forradalmian új energia felhasználási rendszert fejlesztettünk ki, mely megoldás lehet a az emberiségnek a fosszilis energiától való függetlenedésére. Elsőre talán fellengzősen hat ez a kifejezés, de röviden bemutatjuk, hogy súlya van ennek a kijelentésnek.

Számos olyan rendszer létezik, mely megújuló energia felhasználásával oldja meg a lakóházak, közösségi terek fűtését-hűtését, és/vagy világítását. Ezek általában geotermikus energiát, szélenergiát, vagy a napsugárzást használják fel energia termelésre.

Ezen rendszerek azonban azt a komplex feladatot, hogy egész évben biztosítsák az emberek energia szükségletét nem tudják ellátni. A leginkább hatékony megoldás a napsugárzás kétirányú hasznosítása, elektromos áram és hőenergia termelésre. Azonban mindeddig egy nagyon fontos kérdést nem sikerült hosszan tartóan és gazdaságosan megoldani, ez pedig az energia tárolás. Sem a villamos energia, sem a hőenergia tárolása nem megoldott gazdaságosan.

E téren hoz forradalmian új megoldást az MSE rendszer, mégpedig a FGGS energia tároló modul kifejlesztésével és alkalmazásával. Egyedülálló módon tudjuk a kollektor által nyáron összegyűjtött hőenergiát gazdaságosan eltárolni a téli fűtési időszakra, ezáltal megoldva az egyik legnagyobb energetikai problémát a világon.

Az MSE rendszer 3 fő alkotó elemből áll:

Energia termelő modul:                       mely egy nagy hatékonyságú hibrid napkollektor;

Energia átalakító modul:                      magas C.O.P. számú hőszivattyú;

Energia tároló modul (FGGS):            méretezett hőszigetelő FGG burkolattal ellátott energia tároló;

Melyeket a vezérlő és összekötő egységek egészítenek ki. E rendszer segítségével ténylegesen megvalósíthatóak a passzív házak. A nyári napsütésből annyi energiát tudunk tárolni, mely a teljes fűtési szezonban biztosítja az épületek temperálását, és a működéséhez szükséges elektromos áramot is elő állítja.

 

MSE rendszer sematikus ábrája:

 

 

Hogyan jutottunk el idáig?

 

Az elmúlt években, évtizedekben mindenki számára világossá vált, hogy életvitelünk, felelőtlenségünk, az energiaforrások pazarlása a természeti erőforrások kimerüléséhez, ökológiai katasztrófához vezet. Az aránytalanul a fosszilis energiahordozókra támaszkodott életvitelünk már a laikusok szerint sem tartható fenn nyugodt lelkiismerettel. Az ózonréteg elvékonyodásával, a túlzott széndioxid kibocsátással, a természeti katasztrófákkal való riogatás hatására szerencsére a fosszilis energiahordozók használata helyett egyre inkább a megújuló energiaforrások alkalmazásai kerülnek előtérbe. Számtalan esetben a riogatás persze nem is megfelelő szó, hiszen olyan katasztrófákat tudhatunk magunk mögött, melyek egyértelműen visszavezethetőek környezetromboló életvitelünkre. Tehát nemcsak felelősségünk, de kötelességünk is megújuló energiaforrásokat használni, a lehető legszélesebb körben, még lakossági szinten is!

Megújuló energiaforrásnak nevezünk minden olyan energiaforrást, amely a természeti folyamatoknak köszönhetően folyamatosan rendelkezésre áll, vagy újratermelődik. Igazán sajnálatosnak mondható, hogy egyes felmérések szerint hazánkban is mindössze a népesség 2-5 százaléka érdeklődik az alternatív energiaforrások iránt. Fontos lenne ezen változtatni, hiszen a hazánk területére a napsugárzással érkező energia mennyisége több ezerszerese a felhasznált villamos energiának.

Ha a jelenlegi arányokon érezhető mértékben tudnánk változtatni, sokkal élhetőbb környezetet örökíthetnénk unokáinkra.

A korlátlanul rendelkezésre álló energia

Kevesen tudják, de a Napból 1 óra alatt több energia érkezik a Földre, mint amennyit az emberiség 1 év alatt elfogyaszt jelenleg. Mégis, a fejlett USA-ban, az energiafogyasztásnak mindössze 0,39%-a érkezett napenergiából 2014-ben. A látnokok, mint Elon Musk szerint, 2031-re a napenergia lesz a legnagyobb energiaforrás, egy interjú szerint. De hogy nézne ki a világ, ha csak a napenergiát hasznosítaná? A Föld valószínűleg tele lenne napelem panelekkel, igaz? Nem.

 

Ha a napfény csak 20%-a hasznosítható napenergiaként (laboratóriumi mérések eredménye, jelenlegi technológiai szintet figyelembe véve), nagyjából egy Spanyolország méretű területet kellene befedni napelemekkel, hogy a teljes Föld energiaellátása, megújuló energia legyen 2030-ban. Ez a térkép megmutatja, hogy milyen kis területről is van szó valójában.

 

A következő számítást végezték, hogy kiszámítsák a területek nagyságát: A 2030-ra prognosztizált 198.721.800.000.000 kilowattórát (kWh) 400 kWh-nyi napenergia termelés / négyzetméterrel elosztották (alap: 20%-os hatékonyság, az év 70%-a napsütéses nap, a Földön minden négyzetméterre 1000 watt napenergia érkezik), ami = 496.805 négyzetkilométernyi napelem mező.

Jó dolog látni a szükséges napelemes területi nagyságokat négyzetméterben egy-egy helyre koncentrálva, de valójában ezeket a felületeket tovább lehet osztani, háztetőkre és sivatagokra például. Az összes szükséges négyzetméter nagyjából Spanyolország területi nagyságával egyezik meg. Ne feledkezzünk meg róla, hogy mindez akkor igaz, ha csak napenergiára támaszkodunk – nincs olaj, szén vagy gáz. Most már csak azon kell dolgozzunk, hogy mindez megvalósuljon.

 

Hibrid kollektor

 

Miután látjuk, hogy a jelenlegi felhasználás mellett szinte korlátlan mennyiségben áll rendelkezésünkre a Napból származó energia, és még jó 5 milliárd évig ez nem is fog változni… Milyen eszközzel érdemes felfognunk ezt az energiát? Erre a jelenlegi tudásunk szerint a hibrid kollektorok a leginkább alkalmasak. Az MSE rendszer hatékonyságához nagyban hozzájárul a modern hibrid kollektor által nyújtott lehetőségek. Az első és legfontosabb tulajdonság a jól átgondolt felépítés a hibrid kollektornál.

 

Mivel a napelemek és a napkollektorok szerkezete teljesen eltér egymástól, a hibridkollektornak mindkét panelre jellemző struktúrát ötvöznie kell. Napelemek esetében a környezet felé elvezetendő hőnek fontos szerepe van, hiszen a felületi hőmérséklet növekedésével a villamos energia előállítás hatásfoka jelentősen romlik. Ehhez hozzájárul, hogy a panel működéséből kifolyólag is hőt termel.

Napkollektorok esetén viszont a kollektor által megkötött napenergia csak jó hőszigeteléssel fordítható a kollektorban áramló közeg jó hatásfokkal történő felmelegítésére.

Az ideális felépítés tehát az ábrán látható, melyben a szigetelőanyaggal burkolt szerkezetben a közvetítő közeget melegíti a napsugárzás és a napelem, ám a csőrendszerben keletkező hő már nem áramlik a környezet felé, hanem az energia tároló modulban raktározzuk el, a téli időszakra.

Másik fontos tényező a hibrid kollektoroknál a magasabb hatásfok. A napelemek műszaki adatait azonos feltételek mellett adják meg a gyártók, úgymint: besugárzás: 1000 W/m², hőmérséklet: 24°C

A panelek hatásfoka a hőmérséklet növekedésével jelentősen romlik. A felületi hőmérséklet 1°C-kal történő emelkedése 0,3-0,5%-kal csökkenti a villamos teljesítmény termelését. Nyári melegben a felület hőmérséklete akár 110°C is lehet, tehát a villamos energiatermelés akár 43%-kal is csökkenhet, jelentősen rontva az éves nyereséget.

Az aktív hűtéssel üzemeltetett fotovoltaikus, azaz PVT kollektorok felületi hőmérséklete közel esik az ideális üzemi hőmérséklethez. A hibridkollektor alkalmazása esetén (45 °C felületi átlaghőmérséklet mellett) az éves energiatermelés akár 20%-kal magasabb lehet, mint egy hasonló, de nem hűtött napelem esetén. Továbbá az elvezetett hőmennyiség biztosítja az épület téli fűtéséhez szükséges energiát.

A hibrid kollektoroknál még egy fontos tényezőt kell megemlítenünk, ez pedig a költséghatékonyság. A napfényt villamos árammá alakítani, mely mindenki számára ingyen van — ez zseniálisan hangzik. Főképp akkor, ha belegondolunk abba, hogy a napelemek annál több energiát termelhetnek, minél intenzívebb a napsugárzás.

Sajnos ez így nem egészen igaz, mivel a napelemcellák esetében a hőmérséklet emelkedése a hatásfok folyamatos csökkenését eredményezi. Ez azt jelenti: minél jobban süt a nap, annál kevesebb a cellák által termelt villamos áram. Ez egy fatális paradoxon. Mi már tudjuk a megoldást: termeljünk egyidejűleg áramot és hőt! A napenergia látható és láthatatlan hősugarakból áll, melyek különböző technológiával hasznosíthatók. Nem ritka, hogy a szolár kollektorok és a napelemek "versengenek" az igénybe vehető napos tetőfelületért. Miközben létezik egy zseniális megoldás a napban rejlő potenciál kihasználására és egyidejűleg a fotovillamos effektus hatásfokproblémájának megszüntetésére. Ezek a hibridkollektorok, amelyek a két technológiát magukba foglalva egyesítik.

 

Hőszivattyú

 

A hőszivattyú egy olyan berendezés, amelyik képes arra, hogy az egyik oldalán az alacsony hőmérsékletű környezetéből (levegőből, vízből, vagy a föld energiájából) hőt von el, majd ezt a hőt némi elektromos energia felhasználásával a másik oldalán magasabb hőmérsékleten teszi felhasználhatóvá.(fűtendő tér). A mi esetünkben a hőt az energia tároló modul biztosítja (FGG Foamglass granulate storage)

 

A MSE rendszer esetében megfelelő méretezéssel éves szinten a 25 %-os villamos energia többszöröse kerül megtermelésre.

A hőszivattyús rendszerek alapvető célja, hogy töredéknyi villamos energia befektetéssel az változó hőmérsékletű környezetben rendelkezésre álló hőenergiát kiszivattyúzzák és azt más hőmérsékleten hasznosíthatóvá tegyék. A hőszivattyú működése egy zárt körfolyamaton alapul. A folyamatot a kompresszor tartja fenn.

A zárt rendszer elemei a következők (lásd a fenti kép középső dobozát):

·elpárologtató hőcserélő

·kompresszor

·kondenzátor hőcserélő

·expanziós szelep

A zárt rendszerben egy ún. munkagáz kering. A munkagáz olyan anyag, mely kis nyomáson folyadék halmazállapotú, és nagyon alacsony hőmérsékleten képes elpárologni.

A hőszivattyú működése a következő:

A működés első szakaszában a jéghideg és cseppfolyós munkaközeg az elpárologtató hőcserélőbe lép. Ez a hőcserélő van kapcsolatban a környezeti hőforrással (az FGGS tároló hője). Mivel a környezet hőmérséklete még télen is magasabb, mint a munkaközegé, a környezeti hő hatására a munkaközeg felmelegszik és elpárolog. Az elpárolgással történik meg a hőkinyerés a környezetből. A néhány fokkal melegebb (de még mindig hideg) munkaközeg fűtésre még nem használható, de már összenyomható.

 

A folyamat második részeként a gáz a kompresszorba jut, ahol a kompresszor a gázt összenyomja, amelynek a hatására a gáz felforrósodik és felveszi azt az elektromos energiát is, melyet a kompresszor működtetéséhez biztosítottunk és a folyamat során hővé alakult.

A működés harmadik szakaszában a forró és nagy nyomású gáz halmazállapotú munkaközeg a kondenzátor hőcserélőbe kerül (az ábrán a középső doboz jobb oldala). Ez a hőcserélő van kapcsolatban az épület fűtésére szolgáló vízzel. A forró gáz itt adja le az eddig felvett energiát a nála hűvösebb fűtővíznek, és eközben lecsapódik, cseppfolyóssá válik. Ezt a meleg és magas nyomású cseppfolyós közeget a működés utolsó szakaszában le kell hűtenünk, hogy ismét képes legyen energiát felvenni. Erre szolgál az expanziós szelep, mely hirtelen leejti a munkaközeg nyomását, mely ennek hatására hirtelen nulla fok alá hül, és ismét képes lesz hőenergiát felvenni a környezetéből.

 

A hőközegtől, és az alkalmazott technológiától függően a hőszivattyúk „jóságát” a C.O.P. számmal jelölik, Ez általában 4,5-es érték felet már jónak mondható. Az MSE rendszerben alkalmazott hőszivattyú ezen értéke meghaladja a 7-et, ami kiemelkedően jónak minősül.

Mi is az a C.O.P (Coefficient Of Performance) érték? Amikor hőszivattyú elvű megoldás után nézelődik az ember, a legelső adat amivel találkozik a COP (C.O.P. – Coefficent of Performance) érték. Az angol rövidítés már elve sokat mondhat, de röviden bemutatjuk, hogy mi is ennek a lényege. A COP érték a hőszivattyú szekunder oldalán leadott hőmennyiség hatásfokát jelöli. A gyakorlatban ez egy arányszám ami azt mutatja meg, hogy 1 kWh felhasznált villamosenergiával mennyi hőenergiát tud termelni az adott készülék. A COP egy relatív adat, ami erősen függ a pillanatnyi hőigénytől és természetesen a primer oldali forrás hőmérsékletétől is. (Plusz emellett számos egyéb dologtól amelyek jellemzően az adott konstrukciótól függnek).

Bár a C.O.P. érték csökken az alacsonyabb hőmérsékletű primer oldali közeg esetén, azonban ez koránt sem jelenti azt, hogy ne lehetne akár hatékonyan üzemeltetni -5°C körüli külső hőmérséklet esetén is a hőszivattyút. E helyen most nem szeretnénk részletesen belemenni a hőszivattyúk működési elvébe, de azt fontos tudni, hogy még a -5°C hőmérsékletű levegő is tele van hőenergiával (hisz mennyivel “melegebb” mint a -273°C fokos abszolút nulla fok); és bár a hőszivattyú kompresszorának több munkába telik megfelelően állapotba hozni a hűtőközeget; de még így is lényegesen jobb hatásfokkal képes működni, mint a hagyományos fosszilis energiával működő kazánok. Ezért is fontos ezen rendszerek folyamatos fejlesztése és alkalmazása.

 Energia tárolás

Az MSE rendszer legfontosabb eleme a FGGS (FoamGlass Granulate Storage) modul, mely megoldja a nagy sűrűségű energia tárolás kérdését.

Lényege, hogy szilárdtest tároló közeget egy speciális technológiával készült hőszigetelő burkolat veszi körbe, illetőleg a szilárdtest tároló anyagához olyan természetes üveg örleményt keverünk, mely az egyenletes hőeloszlásért felel.

A modul elkészítésének primer energia mérlege jelentősen pozitívabb, mint bármely más ásványi, vagy petrolkémiai eljárással készülő hőszigetelő burkolat. A foamglaas granulate a kiváló hőszigetelő tulajdonsága mellett még két területen nagyságrendekkel jobb paraméterekkel bír, mind az ásványi alapú (üvegszál), mind a petrolkémiai eljárással készülő (styrol) alapú szigetelő rendszerek. Az egyik a magas mechanikai szilárdság, mely kellő rugalmassággal bír, pl. esetleges föld mozgások, földrengés esetén. Továbbá a kapilláris hatást megtörése, így a föld színe alá telepített tároló modul védve van a talajvíz, pangó vizek okozta hőáramlási veszteségeknek.

Működési elve: A tervezés során a szükséges temperálási hőmennyiség meghatározása után, a telepítés helyszínén található természetes anyagok bevizsgálása után kerül meghatározásra az FGGS modul fizikai befoglaló méreteinek meghatározása, mely egy átlagos 100 m²-es különálló családi ház esetén 60-90 m³. A modul alsó és oldalsó határoló felületei cca.: 30-60 cm, míg a fedő határoló felület 40-70 cm, mely egyben az épület teherhordó alapja is lehet, mely a kétirányú energia áramlást is kiküszöböli.

Feltöltés során a helyben található szilárd halmazállapotú anyagokat a speciális üveg őrlemény meghatározott mértékű összekeverése történik, a csövezés elkészítésével egy időben. A fedőréteg elterítése és tömörítése után, már csak a csatlakozások összekötése történik. A hibrid kollektorokból származó speciális szállító közeg által közvetített hőmennyiség a FGGS modulban kerül elraktározásra a nyári időszakban, mely tároló közeg hőmérséklete akár a 80 ºC-ot is elérheti. Télen a hőszivattyú segítségével történik a hő kinyerése a tárolóból.

 

Előnyök

Az MSE rendszer unikális az energia tárolás területén, és pozitív energia szaldóval rendelkezik, ami azt jelenti, hogy több energiát termel éves viszonylatban, mint ami a működéséhez szükséges.

További előnyök: A hibrid kollektor hőmérsékletét a folyamatos közeg áramoltatás miatt mindig közel optimális tartományban tarthatjuk, így maximalizálva a kinyerhető elektromos teljesítményt. Helyes paraméterezés esetén az eltárolt energia a teljes meleg víz és fűtési energia igényt fedezi. A MSE rendszer beépítésével a 31/2010, jelenleg már hatályban lévő Európai Uniós irányelvnek megfelelő épület készíthető.

 

Kapcsolódó anyagok

Energiaklub - NEGAJOULE 2020, A magyar lakóépületekben rejlő energiahatékonysági potenciál (kutatási jelentés)