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
 

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.