Mára a napenergia-hasznosítás Magyarországon is az épületgépészeti szakma részévé vált.
Napkollektorral hőt termelni
Szinte minden nagyobb kazángyártó cég termékpalettáján megtalálhatók a napkollektorok, és egyre több az olyan cég is, aki speciálisan csak napkollektoros rendszereket kínál. A bőség persze nem jelent feltétlenül minőséget is. Éppen ennek a területnek az újdonsága teszi azt lehetővé, hogy az ilyen rendszereket forgalmazók sokszor irreális ígéretekkel nyerik el a megrendelők bizalmát. Érthető az, hogy a Nap ingyenes, tiszta energiáját mindenki szeretné hasznosítani. Ahhoz azonban, hogy a leendő megrendelő reálisan tudjon mérlegelni és dönteni, tisztában kell lennie azzal, hogy napkollektorokkal mennyi energiát tud majd hasznosítani, és ezzel milyen részarányban tudja fedezni házának, vagy egyéb létesítményének a hőigényét.
Az első tisztázandó kérdés: Magyarországon mekkora a hasznosítható napenergia mennyisége? Létezik olyan vélemény, mely szerint a hazai napsugárzás túl kevés a reális hasznosításhoz. Az ilyen kétkedőket azonban célszerű átküldeni a szomszédos Ausztriába – ahol a napsütéses órák száma kevesebb mint Magyarországon – mégis több mint hárommillió négyzetméter napkollektort szereltek már fel idáig, míg nálunk ezt kb. 50.0002-re becsülik.
Ha megvizsgáljuk az országok rangsorát az egy lakosra eső napkollektorfelület szempontjából (1. ábra), akkor látható, hogy a napkollektorok alkalmazásában élenjáró országok többségében a hasznosítható napsugárzás kevesebb, mint Magyarországon (Ausztria, Dánia, Svájc, Németország, Svédország).
1. ábra: A lakosság számához viszonyított napkollektorfelület nagysága (2000 évi adatok)
Ha a nálunk rosszabb meteorológiai adottságokkal rendelkező országok is előttünk járnak a napkollektoros rendszerek megvalósításában, akkor valószínűleg a hazai napsugárzásnak is elegendőnek kell lennie.
Magyarországon a napsütéses órák száma megközelítőleg évi 2100 óra, derült idő esetén a déli órákban a napsugárzás teljesítménye eléri, rövid időre akár meg is haladja az 1000 W/m2 értéket.
A 2. ábrából látható, hogy Magyarországon 1 m2 déli tájolású és 45°-os dőlésű felületre a nyári hónapokban naponta több mint 5 kWh hőmennyiség érkezik, és ebből napkollektorokkal közel 3 kWh hasznosítható. Látható az ábrából az is, hogy a napkollektorok nem csak nyáron, hanem egész évben, tehát ha kisebb mértékben is, de a téli félévben is alkalmasak hőtermelésre.
2. ábra: Déli tájolású és 45°-os dõlésû felületre érkezõ, valamint hasznosítható napsugárzás
A hasznosítható napsugárzás mennyiségét természetesen befolyásolja a napkollektorok elhelyezése, vagyis dőlésszöge és tájolása.
Az optimális tájolás általában mindig déli, de az optimális dőlésszög már függ a földrajzi helyzettől és a felhasználás időszakától.
Magyarországon a legtöbb napsütés – megközelítőleg évi 1450 kWh/m2 déli tájolású és 40° körüli dőlésszögű felületre érkezik.
A napkollektorok dőlésszögét és tájolását általában meghatározza a rendelkezésre álló tetőfelület, ami persze sokszor nem egyezik meg a kívánatossal.
A 3. ábrán látható, hogy egész éves felhasználás esetén a hasznosítható napsugárzás hogyan csökken az optimális elhelyezéstől való eltérés függvényében. Jelentős csökkenés csak függőleges dőlés, és keleti vagy nyugati tájolás közelében tapasztalható. Ezért nem kell elkeseredni, ha a tetőfelület nem pont déli, és 40° körüli dőlésű, hiszen pl. délkeleti tájolás és 30°-os dőlés esetén a sugárzásjövedelem csökkenés mindössze 10%. Felmerülhet az a kérdés is, hogy célszerű-e a Nap irányába forgatni a kollektorokat. Mivel a napsugárzás jelentős része határozott irány nélküli szórt sugárzás, ezért a napkövetéssel elérhető teljesítmény növekedés általában nem áll arányban a forgatás miatti bonyolultság- és költségnövekedéssel.
3. ábra: A napsugárzás csökkenése az elnyelõfelület elhelyezkedésének függvényében
Mire elegendő a Magyarországon hasznosítható napenergia?
Ennek megválaszolásához azt is tudnunk kell, hogy mekkora az épületgépészeti hőigény. Nézzünk egy példát: családi ház, 120m2 fűtött alapterülettel. Egy ekkora épület fűtési hőszükséglete – ami azt mutatja meg, hogy a méretezési külső hőmérséklet (pl. -13°C) esetén mekkora teljesítményű fűtési rendszer szükséges – megközelítőleg 10-15 kW. A valóságban azonban ilyen hideg vagy egyáltalán nincs, vagy csak néhány napig tart, ezért a tényleges hőszükséglet a fűtési szezon legnagyobb részében alacsonyabb.
A hőszükséglet éves alakulása számítógépes szimuláció alapján a 4. ábrán látható.
A vizsgált épület fűtésének hőszükséglete a teljes fűtési időszakban megközelítőleg 13.500 kWh. Az ábrán látható a melegvíz készítéséhez szükséges, 4 fő esetén megközelítőleg napi 10 kWh nagyságú hőmennyiség is.
4. ábra Hőszükséglet- hőnyereség
Az ábrán a hőszükséglet mellett látható a különböző nagyságú (5-40m2) szelektív síkkollektor felületekkel hasznosítható napenergia mennyisége is. Az ábra alapján az alábbi következtetéseket lehet levonni:
- Viszonylag kis napkollektor felülettel (5m2) az éves meleg víz szükségletet közel 70%-ban elő lehet állítani, ezzel a ház teljes hőszükségletének 14%-a fedezhető.
- Ha a napkollektorokkal a fűtés rásegítés is cél, akkor látható, hogy a hideg téli hónapokban nagy napkollektor felülettel is csak viszonylag szerény eredményt lehet elérni, az átmeneti időszakokban (tavasszal és ősszel) viszont akár 100%-ban is fedezhető kollektorokkal a fűtés hőigénye.
- Ha a fűtés miatt nagy napkollektor felületet alkalmazunk, akkor nyári félévben óriási mennyiségű hasznosítható napenergia megy veszendőbe. Ezért célszerű a kollektorokkal nyáron nyerhető hőenergiát is felhasználni pl. szabadtéri medencék vizének fűtésére. Az ilyen hármas célú rendszerrel kiemelkedően magas éves hatásfokot lehet elérni.
Napkollektorokkal tehát Magyarországon reális beruházás mellett nem lehet ugyan 100%-ban fedezni az épületgépészeti hőigényeket, de jelentős mértékű, akár 60-70%-os éves megtakarítás is elérhető. Ez hatalmas mennyiségű energia, amit nem lenne szabad veszni hagyni. Nagy méretű, központi naperőművek építésére a magyarországi klíma nem alkalmas, azonban sok kis méretű, lokális napkollektoros rendszerrel érezhetően csökkenteni lehetne az ország fosszilis energiahordozó felhasználását, és így a környezetszennyezés mértékét is.
Forrás: www.naplopo.hu
Abban a szerencsés helyzetben vagyok, hogy megtervezhettem az ELSŐ hazai minősített passzívház (Szada) napkollektoros rendszerét (majd kivitelezhettük is). Két verziót készítettünk el a megrendelő számára. A takarékosabb verzió 2 db Apricus AP 20 vákuumcsöves napkollektort tartalmazott, tetősíkban elhelyezve. A “fullosabb” változatnál 2 db Apricus AP 30-as kollektor a tetősíkból kiemelve, 62°-os dőlésszöggel (téli félévre optimalizálva). 4 fős családra tervezve, napi 180 liter melegvíz fogyasztással számoltunk, a statisztikailag meghatározott 4×50 liter helyett. A fűtési energiaigény a PHPP számításban pontosan meghatározásra került. Előzőeket alapul véve a takarékos változat éves szintű 40.4%, a “fullos” verzió 52% szolár kiváltási (megtakarítási) arányt mutatott. Az első változat 740 eFt (egyszerű megtérüléssel 11.7 év), a másik 1 076 eFt (egyszerű megtérüléssel 13.1 év).
A megrendelő (programozó matematikus lévén) a takarékosabb verzió telepítését választotta. Semmilyen medencefűtés nem szerepelt a tervei közt ugyanis.
Jó döntését igazolta az elmúlt, közel két év üzemeltetési tapasztalata. A nyári időszakban a hőtermelés meghaladja a szükségleteket, vagyis nem használnak el naponta 180 liter melegvizet.
A többlettermelés szerencsére nem okoz semmilyen üzemzavart, fagyállófolyadék károsodást, mivel a szolárrendszer Drain-back rendszerben került kiépítésre, tehát fagyállót nem is tartalmaz.
Talán elhiszik egy napkollektor forgalmazónak, hogy napkollektorral nem lehet fűteni télen, inkább csak nyáron.
Ennek csillagászati vonatkozásai vannak, azért van Tél az északi féltekén, mert a déli féltekét süti a Nap ebben az időszakban:-)
Kedves Péter!
Én a második részére válaszolok a levelének. Típustervekről passzív házak esetén azért nem lehet beszélni, mert éppen az a tervezés lényege, hogy ezeknél a házaknál maximálisan figyelembe vesszük a környezetet is. A tervezést ezen kívül nagyon meghatározzák a helyi előírások is, valamint természetesen az építtető igényei. Ettől nagyon izgalmas egy passzív ház tervezése, hiszen, minden egyes szempontot figyelembe véve, olyan házat kell tervezni, ahol a lehető legoptimálisabban összehangolódnak az egyes szempontok, és kihozzuk a minimális energia igényt is. Mintha, minden szálat kézben tartva, a végén a szálakból összeáll egy ideális kép ( persze kompromisszumokkal).
A tervezésre szívesen adok árajánlatot, egy kötelezettségek nélküli, beszélgetés után. Szükséges ugyanis egy árajánlat megadásához a körülmények, igények ismerete.
Kollégám fog majd a későbbiekben a gépészeti felvetésre válaszolni.
Sigray Judit
Kedves Vali! a nyári többlet-napenergia elektromos energiává alakítása kézenfekvő lehetőségnek tűnik. Inverter közbeiktatásával milyen hatásfokkal lehet a (nyáron felesleges) napenergiát 220 V-os hálózati árammá alakítani, esetleg a felesleget az áramszolgáltató (MVM?) hálózatába visszatáplálni? Reális-e az oda-vissza forgó villamos mérőóra….? Ennek milyen költségei vannak? Milyen áron veszi át az áramszolgáltató az így házilag termelt villamos energiát?
Más: kb. mennyibe kerülne egy 100 m2-es, egy szintes, alápincézett új családi passzív-ház terveinek elkészítése? Vannak-e típustervek? Ha igen hol tekinthetők meg?
Válaszát köszönöm. Üdvözlettel: Gresiczki Péter
Kedves Vali!
Alapvető probléma, hogy nyáron (jóval) több energia éri a házat mint amennyire szüksége van, télen pedig fordítva. Mai tudásunk szerint a felvetése reálisan, gazdaságosan nem megoldható, vagyis a nyári többlet nem tárolható el télre. A télen szükséges energiát úgy lehet “előállítani”, hogy nem engedjük ki a falakon, ablakokon. Erre való a passzívház.
Érdekes cikk. Azonban ha jól értem, amennyiben az embernek nincs medencéje, amit fűthetne vele, hogy az iró példájánál maradjak, akkor nyáron a nagy része a napenergiának elveszik? Nincs olyan rendszer ami tárolná, vagy visszaforgatná valahogy ezt az energiát? Hogyha a napkollektort kombinálom mondjuk más energiatudatos megoldással,a föld hőjének energiájával, ilyesmi, akkor ki tudom váltani az egész ház energiaszügségletét gazdaságosan?