Bevezetés
Az MTA Megújuló Energetikai Technológiák Albizottság (MEA) 2000-ben
tárgyalta az aktív napenergia-hasznosítással kapcsolatban a szoláris
rendszerek hazai fejlesztésének javasolt programkoncepcióját, melyben
vázolta a napenergia aktív és passzív hasznosítási technológiáinak
akkori helyzetét Magyarországon és az Európai Unió országaiban,
valamint a hazai fejlesztés indokait és lehetőségeit.
Ennek megfelelően készült el az albizottság
stratégiai programkoncepciója (MTA MEA, 2001), amelynek kidolgozásában
részt vettek a Magyar Napenergia Társaság szakértői. A program a
napenergia-hasznosítás négy részterületét tárgyalta: aktív
hőhasznosítás, mezőgazdasági hasznosítások, fotovillamos hasznosítás,
valamint passzív hasznosítás.
A javasolt intézkedések közül csak néhány valósult
meg, például az EU-szabványok átvétele vagy kisebb vállalkozások,
oktatási intézmények öntevékeny akciója a társadalmi, lakossági
tájékoztatás, az oktatás megszervezésére. A várt központi intézkedések
területén eddig nem történt átütő előrelépés.
A hazai napenergia-hasznosítási potenciál ismerete
szükséges ahhoz, hogy a mind jobban előtérbe kerülő alternatív
energiaforrások alkalmazási lehetőségeit és az ezekhez szükséges
feltételeket reálisan ítélhessük meg, ugyanakkor az EU előírásainak
hazai szinten megfeleljünk. Ennek megfelelően készült el az
albizottság felmérése az egyes megújuló energiaforrások
részterületeire vonatkozóan (MEA, 2006).
A hazai napenergia-hasznosítás vizsgálatakor fontos
szempont a földrajzi helyzet, a beérkező napsugárzás jellemzői, a
meteorológiai tényezők, a hasznosítás módja, a
technikai feltételek, a társadalmi tényezők, valamint a gazdaságosság.
Jelen dolgozat az albizottság által készített tanulmányra alapozva, az
akkori helyzetet is figyelembe véve ismertet néhány időszerű
gondolatot a környezeti hatások elemzésével kiegészítve.
A NAPENERGIA AKTÍV HASZNOSÍTÁSA1
Adottságok
Magyarország adottságai a napenergia-hasznosítás szempontjából
kedvezőbbek, mint sok európai országé: az évi napsütéses órák száma
1900−2200, a beeső napsugárzás éves összege átlagosan 1300 kWh/m2.
Az érkező napsugárzás szempontjából legjobb helyzetű az Alföld középső
és déli része, kevésbé jó a nyugati és északi határhoz közeli
hegyvidék. Az ország földrajzi helyzetéből adódóan azonban – szemben a
mediterrán országokkal – jelentős különbség van a téli és a nyári
napsugárzási adatok között, ezért a Nap hőenergiája a téli idényben
fűtésre csak korlátozottan használható fel, és a berendezéseknek fagy
esetén is működőképeseknek kell lenniük. Léteznek ún. szezonális (akár
100 000 m3 térfogatú) hőtárolók, amelyek a téli fűtési
igény kielégítésében jelentős szerepet játszhatnak.
A ma korszerűnek mondható termikus
napenergia-hasznosító berendezések Magyarországon leggazdaságosabban
melegvíz készítésére alkalmasak, és éves átlagban 30−50%-os
hatásfokkal hasznosítják a napenergiát, ha megfelelő tájolású,
dőlésszögű és árnyékmentes helyen működnek az energiát átalakító
napkollektorok. A lakossági és intézményi melegvízigény ellátásában az
éves fogyasztás 60−70%‑a fedezhető napenergiából, így csak a
fennmaradó 30−40%‑ot kell fedezni hagyományos energiahordozókkal. A
legnagyobb sugárzási időszakban, a kempingek, szállodák, panziók
esetén a szezonális hasznosítás hatásfoka elérheti a 90%-ot is, ezért
ilyen létesítményekben a legjobbak az alkalmazás lehetőségei. A ma
használatos napenergia-hasznosító technológiák átlagos
hőenergia-hozama Magyarországon kb. 1500 MJ/m2 évente, ami
417 kWh/m2 éves értéknek felel meg. Az így kiváltott
hagyományos energiahordozók mennyisége és energiatartalma azok
fajtájától, a berendezések hatásfokától függően az említett érték
két-háromszorosa is lehet. A csak nyári üzemre alkalmas berendezések
átlagos hőenergia-hozama az öt legmelegebb hónap (május-szeptember)
alatt 300−350 kWh/m2.
Használati melegvíz előállítása lakossági célra
A megvalósítható lakossági hasznosítás nagyságrendjét a lakás-,
illetve épületállomány ismeretében lehet megítélni. A harminc évnél
régebben épült panellakások értékének átlagosan 1%-át fordítják
felújításra, ami kb. 30 milliárd Ft. Ebből az összegből valós
felújítás nem hajtható végre, de például a fűtéskorszerűsítés
területén jelentős eredményeket lehetne elérni. Itt lehet szerepe a
napenergia hasznosításának is.
Egy átlagos család melegvízellátására alkalmas
egységnyi napenergia-hasznosító berendezés beruházási költsége
jelenlegi árakon kb. 0,8 M Ft + ÁFA, energiahozama kb. 9 GJ/év 6 m2
kollektorfelülettel, déli tájolású, 45 fokos dőlésszögű, jó állapotú
tetővel, 300 literes tárolóval számolva. Ennek megtérülése függ a
támogatási rendszertől és a fosszilis energiahordozók árának
alakulásától.
Az elkövetkező években átlagosan évi 10 ezer m2
napkollektor telepítése becsülhető, ami évente kb. 1600 lakást jelent.
Használati melegvíz előállítása intézményi célra
Nagyobb panziók, szállodák, kórházak, szociális otthonok, melegvizes
technológiájú ipari létesítmények és hasonló intézmények egész évben
jelentős használati melegvízigényét központi napenergia-hasznosító
berendezéssel érdemes kielégíteni. Egy központi melegvízellátó
berendezés-egység átlagos gyűjtőfelülete 50 m2. Egy ilyen
nagyságrendű napkollektoros berendezés beruházási költsége jelenlegi
árakon kb. 6 M Ft + ÁFA, várható energiahozama 75 GJ/év.
A következő hat-nyolc évben legfeljebb néhány ezer
központi berendezés létesítése becsülhető, ami összesen kb.
negyedmillió m2 napkollektor telepítését jelenti.
Melegvíz-előállítás nyáron
Magyarországon a nyáron hasznosítható napenergia öt-hatszorosa a
télinek, ezért kézenfekvő, hogy a csak nyáron fellépő
melegvízigényeket (kempingek, medencevízfűtés) napenergia
hasznosításával elégítsük ki. A nyári hasznosítás eszközei
egyszerűbbek és olcsóbbak is az egész éves üzemű berendezéseknél.
A szezonális berendezések egységét szintén 50 m2-esnek
feltételezve, az egységnyi beruházási költség kb. 4 M Ft + ÁFA, a
várható energiahozam – a rövidebb kihasználási idő miatt – kb. 40
GJ/év.
Becsült adatok alapján a következő hat-nyolc évben
kb. 30 ezer m2 nyári üzemű berendezéssel számolhatunk, ez
évi kb. 100 db berendezést jelent.
A telepíthető kollektorfelület
és termikus potenciál becslése
Az aktív szoláris termikus potenciál a napenergia közvetlen
sugárzásának napkollektorok segítségével történő begyűjtésével és hővé
alakításával meleg hőhordozó közegek előállítására használható
energia. A hőhordozó közeg lehet fagyálló folyadék, víz és gőz, a
felhasználási célok pedig: használati és technológiai melegvíz
termelése, fűtés, uszodavíz-melegítés, szolár-távhő rendszerek
működtetése. A szoláris termikus potenciál döntő mértékben a
besugárzásra felhasználható felületek nagyságától, azok tájolásától és
a napsugárzás intenzitásától függ.
A becslések alapján a napkollektorok telepítésére
alkalmas felületek nagyságrendje a következő:
• lakóházak: 31,9 millió m2,
• hivatalok, középületek: 300 ezer m2,
• kempingek, külső területek: 50 ezer m2.
Ezek alapján a következő évtizedben hasznosítható
felület: 32,25 millió m2. Ily módon hazánk teljes aktív
szoláris termikus potenciálja: 48,8 PJ/év.
A NAPENERGIA MEZŐGAZDASÁGI HASZNOSÍTÁSA2
Bevezetés
A mezőgazdaság, erdő- és vízgazdálkodás részesedése a teljes hazai
energiafelhasználásból 40 PJ/év nagyságrendű. Ez a nemzetgazdaság
teljes energiafelhasználásának mintegy 4%-a, ami meghaladja a
mezőgazdaság GDP-hez való hozzájárulását. Meg kell jegyezni azt is,
hogy a mezőgazdaság becsült hozzájárulása az üvegházhatású gázok
kibocsátásához az EU szintjén 9%. Ezek indokolják a mezőgazdasági
hasznosítás kiemelt kezelését.
A felhasznált energiamennyiség 35–40%-át a
növényházak fűtése, a szárítás és az épületek fűtése és hűtése teszi
ki. A környezetvédelmi hatásokkal kapcsolatosan különösen fontos
megemlíteni a növényházakat és a szárítókat, amelyeknél a
nagymennyiségű hagyományos energiahordozó (elsősorban olaj és gáz)
kiváltásával a környezetet szennyező, egészségkárosító anyagok
kibocsátása jelentősen csökkenthető. A napenergia széles körű
felhasználását e területeken az is indokolja, hogy az alkalmazható
technológiák (különböző termények szárítási eljárásai, egyszerű és
integrált kivitelű szárítóberendezések, növényházak fűtése, hűtése és
szellőztetése, állattartó épületek fűtése, klimatizálása stb.)
ismertek, kidolgozottak.
A bevezetésre javasolt szoláris technológiák
megtérülési ideje egymástól eltérő. Növényházak esetén öt-nyolc év,
egyszerű kivitelű szárítóknál egy-két év, integrált kivitelű
szárítóknál három-nyolc év, technológiai melegvíz-készítésnél,
fűtésnél három-hat év.
Növényházak fűtése
Magyarországon jelenleg mintegy 150 ha üvegház, 4500 ha fóliás
termesztőberendezés és 2000 ha váz nélküli fóliafelület van.
Klímaviszonyaink miatt az üvegházaink teljes energiaszükségletének
85–88%-át mesterséges fűtéssel kell biztosítani. Ily módon a
mezőgazdaság teljes energiafelhasználásának 1–2%-át fordítják
növényházak fűtésére. A jövőben várhatóan növekedni fog az üvegházi
termékek iránti kereslet. A termelés oldaláról a növekedés alapkérdése
a gazdaságosság, ami a felhasznált energia mennyiségével és fajtájával
függ össze. A növényházi energiafelhasználás csökkentésének igénye,
valamint a környezetvédelmi szempontok előtérbe kerülése indokolja a
megújuló energiaforrások alkalmazási lehetőségeinek vizsgálatát.
Közülük a geotermális energia mellett elsősorban a
napenergia-felhasználás az egyik alternatíva. A napenergiás fűtést
biztosító berendezések beruházási költségei azonban magasak, ezért
alkalmazásuk elsősorban kiegészítő jellegű.
A növényházi szoláris potenciál (hasznosításra
rendelkezésre álló energia) számításához irodalmi forrásokból, illetve
saját becslésből származó adatokat használtunk fel. A becsült
növényházi napenergia-potenciál értéke: 1,27 PJ/év.
Szoláris szárítás
A mezőgazdaság teljes energiafelhasználásának mintegy 20 %-át
fordítják szárításra. Ezen belül a szárításra felhasznált
energiahordozók megoszlása a teljes mezőgazdasági
energiafelhasználásból: villamos energiából kb. 10%, földgázból
30–50%, olajból 10–15%. A betakarítás utáni műveletek, különösen a
különböző biológiai eredetű anyagok szárítási folyamatai jelentős
szerepet játszanak az energiamegtakarításban, a végtermék minőségében
és a környezeti kérdésekben. Manapság számos szárítási módszer áll
rendelkezésre, de megéri számításba venni a szoláris szárítás
technikai és gazdasági előnyeit.
A szoláris szárítás elterjedését elősegítő főbb
tényezők:
• alacsony hőmérsékletű mezőgazdasági szárítási
igények,
• minőség, tisztaság, beltartalom megőrzése,
• kedvezőbb szállítási és tárolási veszteség,
• a szolárisan szárított termékek, aszalványok
piaca fokozatosan bővül,
• szárításra az erős napsugárzás időszakában van
szükség.
A szárítási potenciál becsléséhez szükséges
adatokat gabonafélék, szálastakarmányok, zöldségek, gyümölcsök és
egyéb termények (dohány, hüvelyesek, olajos magvak) esetére vettük
figyelembe. Szálastakarmánynál néhány napos renden történő szárítás
esetén jelentősen csökkenteni lehet az eltávolítandó víz mennyiségét,
ugyanakkor a szárított termék beltartalmi értékei kb. 50%-ban jobbak,
mint például a renden történő szárítás esetén. A szárításra
hasznosítható napenergia-potenciál becsült értéke: 3,44 PJ/év.
Technológiai célú melegvízkészítés
Fűtésre és melegvíz készítésére a mezőgazdaság teljes
energiafelhasználásának 15–16%-át használja fel. Ennek kb. 60%-a
hagyományos energiahordozó (gáz és tüzelőolaj).
A mezőgazdaságban több technológiai folyamatnál jól
alkalmazhatók a tárolóval egybeépített folyadék munkaközegű
síkkollektoros melegvízkészítő rendszerek, tekintettel arra, hogy a
szükséges hőmérsékletigény általában 80 °C-ig terjed. A szóba jöhető
főbb alkalmazási területek:
• biogáz-rendszerek hő- és melegvízellátása,
• tehenészeti telepek melegvízellátása,
• borjúnevelők tejelőkészítése,
• sertésistállók padlófűtése,
• intenzív akvakultúrák melegvízellátása.
A technológiai célú napenergiás melegvízkészítő
rendszerek tervezésének főbb szempontjai az energiaszükséglet, a
szoláris forrásból biztosítható energia részaránya, a szoláris
rendszer hatásfoka, közvetlen költsége, az egyéb ún. externális
költségek és hozadékok, valamint a szociális és környezeti aspektusok.
A technológiai célú melegvízkészítésre
felhasználható potenciál becsléséhez szükséges adatokat különböző
típusú (növénytermesztő, állattenyésztő és vegyes) gazdaságok esetére
vettük figyelembe. A kollektorokkal begyűjthető energia értékét a
kereskedelmi forgalomban lévő kollektorok leírásaiból vettük. A
technológiai melegvíz készítésére felhasználható napenergia-potenciál
becsült értéke: 11,2 PJ/év.
A mezőgazdasági hasznosítás értékelése
A mai nemzetközi tendenciák szerint feltételezhető, hogy 2040−50-re a
teljes mezőgazdasági energiaigény kb. 60–70%-ban biztosítható megújuló
energiaforrásokból (biomassza, szél, geotermális, víz, nap).
Magyarországon az ágazat energiaigénye jelenleg 40 PJ/év nagyságrendű.
Figyelembe véve az ágazat növekedési lehetőségeit és az
energiatakarékos gazdálkodási módok terjedését, a jövőben is ezzel a
mennyiséggel számoltunk. A hagyományos energiahordozók megújulókkal
való kiváltási lehetőségét a legnagyobb energiafelhasználói
területeket alapul véve vizsgáltuk. Az elvégzett számítások és
becslések eredményeképpen megállapítható, hogy a legenergiaigényesebb
mezőgazdasági alkalmazásokat, nevezetesen a növényházi fűtést, a
szoláris szárítást és a technológiai melegvíz készítését illetően a
rendelkezésre álló termikus napenergia-potenciál nagysága sorrendben
1,27, 3,44 és 11,20 PJ/év, ami összesen 15,91 PJ/év a teljes (elvi)
telepíthetőség figyelembevételével. A belátható időn belüli
telepíthetőség alapján ez az érték kb. 2,62 PJ/év.
|