Szoláris energia

A megyei sugárzási viszonyok általános értékelése, a sugárzási energia megyei hasznosításához szükséges információk összefoglalása, meteorológiai összesítése

Hazánk az északi szélesség 45° 48’, a 48° 35’ között helyezkedik el. Lényegében az Egyenlítőtől és az Északi sarktól egyenlő távolságra. Ez a földrajzi adottság meghatározza az ország klímáját és az ország területén számításba vehető napenergia értékeket is. A napsugárzás légkör feletti 1352 W/m2 intenzitásából - a felhőzet következtében beálló veszteségeket követően 137 W/m2 fajlagos teljesítménnyel lehet számolni. Az éves átlaghoz képest igen nagy az évszakonkénti ingadozás. Míg decemberben 32 W/m2, addig júliusban 238 W/m2, ami több mint 7-szeres különbséget jelent. Természetesen a napsütés intenzitása mellett az átlagos időtartam is jelentősen változik. Míg decemberben a napsütés átlagos időtartama 1,3 óra/nap, addig júliusban 9,7 óra/nap. Ez az intenzitás változás, valamint az átlagos időtartam meghatározza a várható átlagos energiamennyiséget is, ami átlagosan decemberben 15,2 MJ/m2 egy hónap alatt, míg júliusban 456 MJ/m2. Magyarország egyes területei között az évi sugárzás energia mennyiség eltérése igen csekély, több éves átlagban nem haladja meg az 5%-ot.

A napfényes órák havi és évi összege 60 évi (1901-1960) átlagban
 

Megfigyelőállomás
I.
II.
III.
IV.

H

V.

Ó

VI.

N

VII.

A

VIII.

P

IX.

O

X.

XI.
XII.
Évi napos órák össz.
Nyíregyháza
62
75
139
189
251
259
281
262
191
136
67
46
1960
Kisvárda
62
72
136
184
238
248
296
263
201
147
73
36
1966

Ennek alapján ha megvizsgáljuk megyénkre vonatkozó teljesítmény értékeket, akkor azt látjuk, hogy a megye területén 1950-2000 óra napfénytartalommal lehet évente számolni és a terület 75%-a a 2000 órás izogörbe területére esik. A lehetséges napsütéses órákat a valós napsütéses órákkal összevetve azt látjuk, hogy területünkön ez 46,6% értékű.

Előfordultak azonban több év viszonylatában, sorozatosan olyan periódusok is, hogy több éven át a napfénytartam meghaladta a 2000 órát, pl. Nyíregyházán 1950-ben 2280, 51-ben 2106, 52-ben 2068. Előfordult pl. 1961-ben 2341 óra napfénytartam is.

A területen mért évi globális sugárzás nem mutat jelentős különbséget 104-106 kg kalória/m2 értékű. Ez viszont csak 2 kg kalória/m2-rel marad el Magyarországon legnagyobb besugárzási értékkel szereplő Kalocsa környéki területtől.

Amennyiben összegezzük a területünkre, annak minden egyes m2-ére jutó energiát, akkor egy évre vonatkoztatva összesen 30 x 1014 Joule értéket kapunk. Ez kb. megfelel minden egyes m2-re számolva 100 l olaj eltüzelésével nyerhető hőenergiának.

A fotovillamos energia termelés lehetőségével kapcsolatosan a mellékelt ábra mutatja Kisvárdára vonatkoztatva egy felületegységre érkező sugárzási energia értékét.


 
 
 
 
 
 
 

Kisvárdán egy felületegységre eső sugárzási energia éves görbéje

1975 óta hazánkban különböző célokra, főleg hírközlő láncokban alkalmaznak napelemes áramforrásokat. A felmérés, amit ez az ábra is tükröz, egy napelem modul által termelt áram, pontosabban az energia nagyságának függvényében az üzemelés helyén tapasztalható sugárzási energiának az alapját képezi. Szükségesek ezek a felmérések azért, mert a napelemek egyre nagyobb mértékben terjednek az egész világon. A másik ábra ?(? sz.)? egy magyar napelem modul (A Villamosenergiaipari Kutató Intézet által 1980-ban kifejlesztett 36 db-ból álló - 76 m/m átmérőjű - szilícium napelemből álló modul) töltés görbéjét ábrázolja, szintén Kisvárdára vonatkoztatva. Az ábrából lehet látni, hogy az évi töltés kb. 1190 Ah. Ideális veszteségmentes esetben, amikor a termelt és fogyasztott töltés mennyiség azonos, egyenletes felhasználás esetén 3,25 Ah/nap. A felhasználható töltésmennyiség megfelel (kb. 0,14 A) a folyamatos terhelésnek. Az egyenletes üzem érdekében természetesen akkumulátor alkalmazása szükséges. A görbe azt mutatja, hogy az év folyamán mikor szükséges az akkumulátort üzemeltetni, mikor van az akkumulátor teljes feltöltöttség állapotában, ill. mutatja azt is a görbe, hogy júniustól szeptember végéig az energiatermelés meghaladja az igényt.

A napelem töltési görbéje Kisvárdán, 3 év átlagában

A szoláris energia megyei alkalmazása a fotovillamos modulok mellett belátható időn belül elsősorban a síkkollektorok vonatkozásában terjedhet el, ill. valósulhat meg. Amíg a nap süt, a napkollektor felmelegszik és benne a hőhordozó közeg is. Szabályozó mechanizmuson keresztül a szivattyú bekapcsol, ezzel szállítja napenergia hőjét a kívánt átadóhelyre, ahol a hőt a melegítendő víznek vagy más közegnek átadja. A legismertebb ilyen jellegű felhasználási terület a melegvíz-készítés mindennapos használatra vagy uszodavízfűtésre, valamint levegő előmelegítésére légkollektorokkal nagy csarnokok fűtő-szellőző rendszerében stb. Különböző típusú síkkollektorokat gyártanak, amelyek kiválasztásához azonban a megfelelő sugárzási adatokat ismernünk kell. E területen elsősorban a kollektorokból évente kinyerhető hőmennyiségre vonatkozó fajlagos teljesítményt kell értékelni. Az új típusú kollektorok igen jó adottságúak, pl. átlagos teljesítményük 170 W/m2. Ha az átlagos napsütéses órák számát Nyíregyháza vonatkozásában 1900 óra/évnek vesszük, akkor a leadott teljesítmény Kw órában m2-enként egész évre vonatkoztatva 323 kW/h. A villamosenergia egységára jelenleg (1999.jan.) kW óránként 20,00 Ft. A leadott energia villamosegyenértékben kifejezve Ft/m2 árban 6460 Ft. A kollektor előállítási költsége m2-enként 10000 Ft. A garanciális élettartam minimum 10 év. Az energia ára a garanciális élettartamra így a megtakarítás 54603,12 Ft/év. Tehát ha villamosenergiára vonatkoztatom, akkor tulajdonképpen 1,83 éven belül megtérül a beruházás. A síkkollektorok a használati melegvíz előállításában, s részben kisegítő fűtésben játszhatnak szerepet.

A különböző szoláris berendezésekkel kapcsolatosan meg kell jegyeznünk, hogy addig Magyarországon ennek az energiának a hasznosítása nem tud elterjedni, amíg az 1 m2-re jutó beruházási költségek nem csökkennek és az állam adó- és egyéb kedvezményekkel nem támogatja. Jelenleg az emelkedő energiaárak közelítik azt az értéket, amikor már érdemes a rövidebb megtérülési idővel (régen hosszú, kb. 30 év megtérülési idővel számoltunk az akkori berendezés árak és az akkori energiaárak alapján ma már állandóan emelkedő árak miatt sok kivitelező csak 4-8 éves megtérüléssel számol) erre beruházni. A hazai hasznosító berendezések tömeggyártásával lehet e hasznosító berendezések széles körű elterjedését megoldani.

A napenergia hasznosításának meteorológiai összetevőinek Szabolcs-Szatmár-Bereg megyére vonatkozó összefoglalása

A napsugárzási energiának Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében történő hasznosításához szükséges éghajlati információk röviden összefoglalva tehát a következők:

A napfénytartam

A napsugárzásnak hazánkban a legrégebb óta és széles körben mért legegyszerűbb jellemzője a napfénytartam. (1886-ban állították föl Kalocsán az első napfénytartam-mérő állomást a Haynald Obszervatóriumban.) A sugárzásmérés elemi hálózati műszere megyénkben is a Campbell-Stokes rendszerű napfénytartam-mérő volt. (Az órabeosztással ellátott papírlapról az égetési nyomokat összegezve leolvasható, hogy az egyes óraközökben hány tizedórán keresztül sütött a Nap. Így a napi, havi és évi napfénytartam-óraösszegek is megállapíthatók.) miután az utóbbi évtizedben megjelentek az elektronikus napfénytartam-mérők, szükségessé vált a napfénytartam pontosabb meghatározása. A Meteorológiai Világszervezet illetékes szakmai bizottsága szerint akkor „süt a Nap”, ha a direkt sugárzás erőssége meghaladja a 210 Watt/m2 értéket (Major et.al., 1985.). Ugyanis ez adja a legjobb egyezést a hagyományos napfénytartam-mérők segítségével számított évi összegekkel.
 
 

Napsugárzásra merőleges síkon mért teljes sugárzás átlagok (W/m2)

A napfénytartamnak az 1958-1982. közötti 25 év havi összegeire és az évi összegre megszerkesztett magyarországi átlagok térképei Szabolcs-Szatmár-Bereg megyére vonatkoztatva. E térképeket összehasonlítva a magyarországi átlagok térképével (Major et.al., 1985.) megállapítható, hogy a megyében a napsütéses órák száma átlag körüli, illetve annál valamivel kevesebb. Megyei viszonylatban részletesebb elemzésre a napfénytartam-mérő állomások korlátozott száma (Kisvárda, Nyíregyháza), s a korlátozott adatbázis (csupán néhány éves mérési időszak, s azon belül is megszakított periódusok) miatt sajnos nincs mód.

Térképezve a napsütéses órák havi összegeit Nyíregyházán a legutolsó teljes mérési sorozatú évre, 1992-re, megállapítható, hogy bár aszályos esztendő volt hazánkban, így a napfénytartam is magasabb volt az átlagosnál - e szélső időjárású évben Szabolcs-Szatmár-Bereg napfényviszonyai megfeleltek hazánk legnapfényesebb régiójának, a Közép- és Alsó-Tisza vidék átlagos napsugárzási viszonyainak minden egyes hónapban, csupán október-november volt a kivétel. Az egyes óraközök napfénytartam értékeinek hiányában részletesebb elemzést nem lehetett végezni.


 
 

A napsütéses órák havi összege, Nyíregyháza, 1992.
 
 
 
 
 
 
 

Napfénytartam évi összeg 1958-82.
 
 
 
 
 
 
 
 
 


 
 

Globális sugárzás (évi összeg, 1958-82.)

A globális sugárzás országos mérőhálózata még ritkább, mint a napfénytartamé, s rövidebb - gyakran megszakított - idősorokkal rendelkezik. A hozzáférhető adatokból elemeztük Nyíregyháza globális sugárzásának havi összegeit az utolsó, teljes adatsort tartalmazó évre, 1987-re. Ha ezt összehasonlítjuk a globális sugárzás magyarországi átlagos havi térképeivel, kitűnik, hogy főleg július-augusztus-szeptember hónapokban Nyíregyháza olyan mennyiségű sugárzásban részesült, ami hazánkban csupán az Alföld középső részén szokásos, ahol a globális sugárzás átlagosan a legnagyobb. Ebből meleg, száraz nyárra és nyárutóra lehet következtetni.

A síkkollektorok optimális dőlésszöge Szabolcs-Szatmár-Bereg megye területén 36°- 44°éves átlagban. Nyáron az optimális dőlésszög 29° . Az erre merőleges legkedvezőbb irány a Déli.

A szoláris energia hasznosítása

A szoláris energiára vonatkozóan, a meteorológiai adottságok feltárása mellett legfontosabbnak jelenleg a hazai gazdasági viszonyokból kiindulva még a passzív hasznosítást részesítenénk előnyben.

A lakó- és középületek ilyen irányú tervezésével az angliai, hollandiai, dániai, kanadai tapasztalatok ezt egyértelműen igazolják – jelentős energiamegtakarítás érhető el. Így a célszerű tájolással, területmegválasztással, szigeteléssel, megvilágítási, besugárzási lehetőségekkel, az aktív hasznosító berendezések, síkkolektorok, foto-villamos panelek elhelyezhetőségének figyelembevételével szükséges terveznünk.

Gyökeres változás e területen az aktív hasznosító berendezések árának csökkenésével és kedvező adópolitikával érhető el.

Minden kiegészítő energiaforrásra egyformán vonatkozik a társadalmi elfogadtatás a pozitív környezetbarát gondolkodás. Célszerű lenne ennek szemléletében az iskolai oktatásban is, a tananyagban is beépíteni a legalapvetőbb ismereteket. Részben ezt szolgálná, terveink szerint egy megvalósításra kerülő "energia-park" is Nyíregyházán, ill. egy olyan ház tervezése az E-Misszió közreműködésével, ami tulajdonképpen "zéró" energiájú ház lenne, azaz semmiféle hagyományos energia (villamos áram, gáz, távfűtés stb.) sem csatlakozna hozzá. Ilyen épületek a világon már számos helyen láthatók, még az 50. szélességi fok fölött is, pl. Kanadában. A "The White Paper" című Európai Unió-s dokumentumban közreadott intézkedési terv 2010-ig 1 millió fotovillamos rendszert kíván létesíteni az UNESCO 1995-2005 időszakra Szoláris Világ Programot hirdetett meg. (World Solar Summit Process) Támogatni kellene egy olyan megyei üzem építését, amelyik nagy tömegben gyártana - és így olcsón - egy egyszerű, jó hatásfokú napkollektor típust, a hozzá tartozó kiegészítő berendezésekkel együtt (szivattyú, bojler stb.). Az ilyen referencia üzemek létesítését a Földművelési és Vidékfejlesztési Minisztérium szívesen támogatja.

Európa legnagyobb teljesítményű foto-villamos panel gyára Magyarországon létesült 1999-ben, annyi megrendelése van hogy be kellett vezetniük a három műszakos termelést, termékeik 90 %-át exportálják főként az USA-ba, Belgiumba, Angliába Dániába.