1 / 48

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar. Megújuló Energiák. A napenergia aktív hasznosítása napkollektorokkal. Varga Pál Naplopó Kft. 1138 Budapest, Jakab József u. 17. Tel.: 237-0433 E-mail: naplopo@naplopo.hu WEB: www.naplopo.hu.

maura
Download Presentation

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Megújuló Energiák A napenergia aktív hasznosítása napkollektorokkal Varga Pál Naplopó Kft. 1138 Budapest, Jakab József u. 17. Tel.: 237-0433 E-mail: naplopo@naplopo.hu WEB: www.naplopo.hu

  2. Miért hasznosítsuk a Nap energiáját? • A hagyományos energiahordozók • hátrányai: • Környezetszennyezés • Energiahordozó készletek kimerülése • Nem áll mindig rendelkezésre energiaforrás • Költséges • A Napenergia előnyei: • Kimeríthetetlen, megújuló energiaforrás • Felhasználása nem jár környezetszennyezéssel • Szinte mindenhol rendelkezésre áll • Ingyenes

  3. EU előírások és elvárások • 1997, Európai Parlament, Zöld Könyv: • 2010-re a teljes energiafelhasználás 12%-át megújuló energiákból kell fedezni • 2001, Európai Parlament, Irányelv: (2001/77/EK) • 2010-re a teljes villamosenergia 22,1%-át megújuló energiákból kell fedezni • (Pl. Ausztria: 78,1%, Svédország: 60%, Spanyolország: 29,4%) • EU elvárások Magyarország felé: • 2010-re a teljes energiafelhasználáson belül a megújuló energiák részarányát 3,6%-ról 7,2%-ra kell növelni • 2010-re a villamosenergia termelésen belül a megújuló energiák részarányát 0,9%-ról 3,6%-ra kell növelni (az eredetileg tervezett 11,5% helyett)

  4. Megújuló energiák Magyarországon Az EU tagországok vállalásai a megújulóból termelt villamos energia részarányára

  5. A napenergia felhasználásának lehetőségei • Aktív hasznosítás: • Fotovilamos áramtermelés • Napkollektoros hőtermelés • Használati-melegvíz készítés • Medence fűtés • Épületfűtés • Egyéb technológiai melegvíz

  6. A napsugárzás mennyiségi jellemzői • Mekkora mennyiségű napsugárzás érkezik • Magyarország területére egy év alatt? • Körülbelül annyi, ami fedezni tudná Budapest teljes évi energiaszükségletét. • Körülbelül annyi, ami fedezni tudná Magyarország teljes évi energiaszükségletét. • Több mint 350-szer annyi, mint Magyarország teljes évi energiaszükséglete.

  7. A napsugárzás mennyiségi jellemzői A Nap (fotoszféra) hőmérséklete: 6000 K Sugárzási teljesítménye: 4 x 1023 kW Földfelszínre érkező sugárzás: 173 x 1012 kW A Föld keringése a Nap körül A napsugárzás spektrális megoszlása

  8. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Jellemző napsugárzás értékek a Föld felszínén NAPÁLLANDÓ: 1,352 kW/m2 A napsugárzás értéke a föld légkörének külső határán A közvetlen és a szórt sugárzás aránya Magyarországon

  9. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Vízszintes felületre érkező globális napsugárzás Magyarországon Déli tájolású, 45°-os dőlésű felületre érkező, és ebből napkollektorokkal hasznosítható napsugárzás havi megoszlása Magyarországon

  10. A napsugárzás mennyiségi jellemzői • A Nap helyzetének jellemzése: • Napmagasság • Azimut

  11. A napsugárzás mennyiségi jellemzői A Nappálya

  12. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Nappálya diagram

  13. A napsugárzás mennyiségi jellemzői 2004 évi napsugárzási adatok napi bontásban Éves napsugárzás: 1337 kWh/m2 2004 évi napsugárzási adatok 30 napos átlagértékkel

  14. A napsugárzás mennyiségi jellemzői 2005 évi napsugárzási adatok napi bontásban Borult napJanuár 07. Változékony napMájus 07. Derült napMájus 26.

  15. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Vízszintes felületre érkező éves globális napsugárzási adatok Napsugárzás éves változása

  16. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Déli tájolású és 45°-os dőlésszögű felületre érkező globális napsugárzás derült idő esetén Téli és nyári napsugárzás összehasonlítása

  17. A napsugárzás mennyiségi jellemzői Az érkező napsugárzás mennyisége az elnyelőfelület dőlésszöge és tájolása függvényében

  18. A napkollektoros rendszerek általános felépítése Napkollektorok Csővezeték rendszer Szabályozó Tároló Szoláris szerelési egység Tágulási tartály

  19. Napkollektorok • A napkollektor feladata: • elnyelje a napsugárzást, • az elnyelt napsugárzást hőenergiává alakítsa, • a keletkezett hőenergiát átadja egy hőhordozó közegnek.

  20. Napkollektorok Napkollektorok általános felépítése, főbb részei

  21. Napkollektorok • A jó napkollektorok titka: szelektív bevonat • A szelektív bevonat a hullámhossz függvényében engedi át, vagy veri vissza az elektromágneses sugárzást. • A Nap rövid hullámhosszú sugárzását átengedi, azaz elnyeli • Az abszorber lemez hosszú hullámhosszú sugárzását visszaveri, azaz nem engedi át Nikkelpigmentes alumínium-oxid

  22. Napkollektorok Napkollektorok hatásfoka A kollektorból a hőhordozó közeggel elvezetett hőmennyiség Hatásfok = A kollektor felületére érkező napsugárzás hőmennyisége A hatásfok képlete:= 0 - a1 .X - a2 . QNap . X2 Ahol: 0 [-], [%] az optikai hatásfok (hatásfok X=0 esetén),a1 [W/(m2·K)] az elsőfokú tag együtthatója,a2 [W/(m2·K2)] a másodfokú tag együtthatója,X = (Tkoll-Tlev) / QNap [K/(W/m2)] a hatásfok paramétereTkoll = (Tkoll, be+Tkoll, ki )/2 [°C] a kollektor közepes hőmérséklete,Tkoll, be[°C] a kollektorba belépő közeghőmérséklet,Tkoll, ki[°C] a kollektorból kilépő közeghőmérséklet,QNap [W/m2] a napsugárzás teljesítménye Egy napkollektor hatásfoka 0, a1és a2megadásával definiálható.

  23. Napkollektorok Napkollektorok hatásfokának ábrázolása Szabványos ábrázolási módaz X-érték függvényébenX = (Tkoll-Tlev) / QNap Egyszerűsített ábrázolási móda kollektor és a környezeti levegőhőmérséklet-különbségének függvényében

  24. Napkollektorok Napkollektorok energiamérlege Kollektorok energia átalakítási viszonyai átlagos napsugárzás esetén

  25. Napkollektorok Napkollektorok jellemző felületei Síkkollektor Vákuumcsöves kollektor Teljes, bruttó felület: A kollektor szerkezet teljes befoglaló mérete Szabad, besugárzott üvegfelület: Az üvegfelület nagysága, ahol a napsugárzás bejut az abszorber lemez felületére Abszorber felület: A kollektor elnyelőlemezének besugárzott felülete

  26. Napkollektorok • A napkollektorok főbb típusai: • Lefedés nélküli kollektorok (szolárszőnyegek) • Nem szelektív síkkollektorok • Szelektív síkkollektorok • Vákuumos síkkollektorok • Vákuumcsöves kollektorok

  27. Napkollektorok Lefedés nélküli kollektorok Elsősorban medencék fűtésére

  28. Napkollektorok • Síkkollektorok • Nem szelektív síkkollektorok • Szelektív síkkollektorok • Vákuumos síkkollektorok Szelektív síkkollektor Síkkollektorok általános felépítése Vákuumos síkkollektor

  29. Napkollektorok A síkkollektorok belső csövezése

  30. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektorok A vákuum előnye, hogy kiküszöböli a kollektor házonbelül a konvektív hőátadást.Ennek elsősorban akkor van nagyobb jelentősége, ha a hőmérséklet különbség a kollektor és a környezeti levegő között nagy, tehát pl. télen, fűtésrásegítés esetén, vagy akkor, ha a kollektoroknak magas hőmérsékletű közeget kell fűteni. Vákuumcső típusok

  31. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektorok Vákuumcső kollektorok belső csövezése

  32. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektorok Hőcsöves napkollektor (Heat pipe)

  33. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektorok Schott vákuumcső CPC reflektor

  34. Napkollektorok Napkollektor típusok összehasonlítása

  35. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektorok Szelektív síkkollektorok

  36. Napkollektorok Vákuumcsöves napkollektor Hatásfok: C0= 0,81 C1= 1,8 C2= 0,004 Szelektív síkkollektor Hatásfok: C0= 0,80 C1= 3,8 C2= 0,008

  37. A napkollektoros rendszerek részei • Napkollektorok • Napkollektorok tartószerkezetei • Szivattyús szerelési egységek • Tágulási tartályok • Melegvíz-, és puffertárolók • Szabályozók • Hőcserélők • Motoros váltószelepek • Légtelenítők • Fagyálló folyadék • Csővezeték • Hőszigetelés

  38. Napkollektorok tetőre szerelése Szerelőkeret napkollektorok ferdetetőre szereléséhez

  39. Napkollektorok tetőre szerelése Tetőbe integrált beépítés A napkollektorok helyettesítik a tetőhéjalást.

  40. Napkollektorok tetőre szerelése Szerelőkeret napkollektorok lapostetőre szereléséhez

  41. Szoláris szerelési egységek

  42. Tágulási tartály Tágulási tartály feladata: Biztosítani a hőhordozó közeg térfogatváltozását úgy, hogy a rendszer nyomása csak kis mértékben változzon. Nyomás- és térfogatviszonyok a tágulási tartályban Méretezés: Meghatározni a rendszer nyomásviszonyait Kiszámolni a teljes rendszer térfogatát Megállapítani a tágulási térfogatot Kiszámolni a tágulási tartály méretét Vtart = V / [0,9·[(pmax –phideg)/pmax]] V = Vrendszer · Vrel A forrás lehetőségét is figyelembevéve: V = Vrendszer · Vrel+ Vkoll A nyomás értékeket abszolút nyomásban kell behelyettesíteni! Relatív térfogatváltozás Közelítő méretek:

  43. Melegvíz- és puffertárolók

  44. Tárolók Tárolók hőveszteségének csökkentése

  45. Tárolók Tárolók optimális méretének meghatározása Belső hőcserélők felülete: simacsöves hőcserélő: ~0,2 m2 / kollektor m2 bordáscsöves hőcserélő: ~0,3-0,4 m2 / kollektor m2

  46. Külső hőcserélők Külső hőcserélők alkalmazása

  47. Külső hőcserélők Lemezes hőcserélők felépítése Hőmérséklet viszonyok a hőcserélőben

  48. Külső hőcserélők Melyik rendszer teljesítménye a nagyobb? 10720 W 67% 7040 W 44%

More Related