A napenergia

A napenergia

A Nap a földi élet elsődleges energiaforrása. Földünk másodpercenként 50 milliárd kWh energiát kap a Naptól. Ez a hatalmas „fúziós erőmű”, már évmilliárdok óta üzemel. A Napban hidrogén alakul át héliummá, roppant gravitációs nyomás mellett extrém magas hőmérsékleten. A nap felületének hőmérséklete 6000 Kelvin.A Nap hatalmas tömegében, amely a naprendszer több mint 99%-a az évmilliárdos működés ellenére még mindig több mint 70 % hidrogén „üzemanyag” van, ami szinte kimeríthetetlen energiaforrásként értelmezhető.

A Nap másodpercenként 4 millió tonna tömeget veszít az elektromágneses kisugárzás miatt, de mindez elenyésző veszteség a 2 x 1030kg naptömeghez képest.A földi élet számára a Nap elektromágneses sugárzása a fény a legjelentősebb. A Nap becsült sugárzási teljesítménye 3,96 x 1023 kW, ebből Földet elérő sugárzó teljesítmény mintegy 173 x 1012 kW, ami a jelenlegi energiaigényünket több ezerszer meghaladja. A sugárzás direkt és szórt sugárzás formájában jut el a Föld felszínére. E két komponens összessége a totális sugárzás.
Autó hajtás - solar celákkal

A felhasználható napsugárzás az alkalmazás földrajzi helyétől, az évszaktól és a napszaktól is függ. Mindez a napsugárzás vízszintessel bezárt szögével, a napmagassággal magyarázható.További körülmények, mint a levegő szennyezettsége, relatív páratartalom, a felhősödés szintén befolyásolják a felhasználás mértékét. A Föld légkörének határát elérő napsugárzás mértékéül a napállandót használjuk, amelynek értéke 1353 Watt/m2. Mindebből a Föld felszínéig eljutó sugárzás, ideális esetben 1000 Watt/m2. A napenergiát alapvetően kétféle módon tudjuk hasznosítani. Passzív hasznosítással, amely az épületek tájolásával, kialakításával érhető el, kiegészítő berendezés nélkül.Aktív hasznosítással az erre a célra szolgáló eszközökkel, vagyis napkollektorral vagy napelemmel.

Alternatív energia, megújuló zöld energia
A napkollektor a napenergia termikus hasznosításának eszköze, melyben a levegő vagy folyadék közeg áramlása módján hőenergiát nyerünk. A hőenergiát használhatjuk melegvíz ellátásra, medence vizének melegítésre, növényházak fűtésére, szárításra vagy más rendszerek hőellátásához. A napelem a napfényt közvetlenül elektromos energiává alakítja át. A villamos áram helyben felhasználható a szokásos módon vagy tovább alakítható tárolható illetve közcélú hálózatra táplálható.

Vízenergia - vízerőmű

Vízenergia

A víz energiáját az emberiség már a történelmi időkben is használta.A régi kultúrákban, Kínában, Egyiptomban és Mezopotámiában leginkább a vízkerekeket alkalmazták a mezőgazdasági területek öntözésére és ivóvíz ellátásra. A római időkben jelentek meg a vízimalmok; az úszó hajókra felépített úszómalmok, amik gabonát őröltek, csakúgy mint part menti társaik. Felhasználták a vízkerekek forgási energiáját a kovács- műhelyekben kalapálásra és fújtatásra, a fűrészmalmokban a faanyag darabolására. Később a bányákból is a víz energiájával szivattyúzták ki a talajvizet. A vízimalmok ideje az gőzgépek megjelenésével (1765) áldozott le. A vízenergia hasznosítás reneszánsza 1830-tól köszöntött be, ekkor jelentek meg az első vízturbinák és szorították ki a vízkerekeket. A turbinák a nagy esésű és nagy energiájú vizet is tudták hasznosítani, és 1866-tól, a Werner von Siemens által megépített generátor segítségével villamos árammá tudták alakítani mozgási energiájukat.

A villamos ipar fejlődésével párhuzamosan a vízenergia alkalmazása is folyamatosan bővült, modernizálódott. 1882-ben New York-ban megépíti Thomas Alva Edison az első elektromos művet, ugyanebben az évben Nicola Tesla felfedezi a váltóáramot. Az első váltóáramú erőművet is ő álmodja a Niagarára, mely 1896-ban áll üzembe.

Világszerte a '80-as évekre a kis erőművek nagy részét (csak Németországban 50,000 berendezést) bezártak az olcsó fosszilis energiáknak "köszönhetően". Napjainkban megváltoztak a trendek, a megújuló energiák lassan előtérbe kerülnek, a régi malomvíz csatornákat rendbe teszik, a berendezéseket kicserélik, és egyre több kis erőmű kezdi meg ismét a villamos energia termelést.

Alternatív energia, megújuló zöld energia

Szélenergia - szélerőmű

Szélenergia

A szélenergia megújuló energiafajta...amelynek termelése környezetvédelmi és költségelőnyei miatt rohamos ütemben nő a világban, főleg Európában.2006-ban a szélerőt felhasználó generátorok 74 223 megawatt energiát termeltek világszerte, mely még mindig kevesebb, mint a világ áramfelhasználásának 1%-a.A szélenergia kitermelésének modern formája a szélturbina lapátjainak forgási energiáját alakítja át elektromos árammá. Ennél sokkal öregebb technológia a szélmalom, amelyben a szélenergia csak mechanikus szerkezetet működtetett és fizikai munkát végzett, mint a gabonaőrlés, vagy a vízpumpálás.

A szélturbinákat ma már ipari méretekben, nagy csoportokban is felhasználják szélfarmjaikon a nagy áramtermelők, de nem ritkák a kis egyedi turbinákat működtető telepek sem, amelyeknek különösen olyan környezetben veszik nagy hasznát, amelyek távol vannak a nagyfeszültségű elektromos hálózattól, ezért költséges lenne a felhasználás helyéig kiépíteni a vezetékeket.Az utóbbi években jelentősen csökkent a szélenergia előállításának ára és ma már olcsóbb, mint a fűtőanyag által termelt áram 2004 óta a szélerő a legolcsóbb energiatermelő, 2005-ben előállítása egyötödébe került az 1990-es évek vége költségeinek, és ez a trend a gazdaságos nagy turbinák tömegtermelésével várhatóan folytatódik.

A szélenergia termelése gyorsan nő, 2012-ig becslések szerint a tavalyi szint két és félszeresét érheti el. Nap Földet elérő energiájának 1-3%-a alakul szélenergiává. Ez 50-100-szor nagyobb mennyiség, mint amennyit a Föld teljes növényvilága konvertál a fotoszintézisen keresztül. E szélenergia jórésze nagy magasságokban található, ahol a szél folyamatos sebessége meghaladhatja a 160 kilométer per órát. A súrlódáson keresztül a szélenergia szétoszlik a Föld atmoszférájában és felszínén.A szél abból keletkezik, hogy a Földet forgása következtében egyenetlenül éri a Nap hője. A pólusok kevesebb energiát kapnak, mint az egyenlítői régiók, a szárazföld gyorsabban melegszik fel és hűl le, mint a tengerek. A hőmérsékleti különbségek a földfelszíntől a sztratoszféráig terjedő rétegekben globális légáramlási rendszert tartanak mozgásban.A szelek mozgását egy sor egyéb tényező is komplikálja, mint az évszakok vagy a nappal és éjszaka váltakozása, a Coriolis hatás, a föld és a víz visszaverő képességének, a nedvességtartalomnak és a szélsúrlódásnak az egyenetlenségei.

Magyarországon a következő másfél évre a nagy áramszolgáltató vállalatok 1687 megawatt új kapacitás létesítését szeretnék, a legtöbbet az ÉDÁSZ, a folyamatot azonban szabályozási viták nehezítik. Általában az ország adottságait nem tekintik nagyon jónak ehhez az iparághoz, mivel az átlagos szélsebességek viszonylag alacsonyak.

Alternatív energia, megújuló zöld energia

Geotermikus energia

Geotermikus energia

A legolcsóbb, leginkább gazdaságos megújuló energiaforrások egyike a geotermikus energia. A Föld mélyéből felfelé áradó hőenergia tekintetében kiváló adottságokkal rendelkezik Magyarország. Hévízkészletünk legkevesebb 500 milliárd köbméterre tehető, amiből mintegy 50 milliárd köbméter ki is termelhető.

A geotermikus energia fűtési célú beruházása, jó adottságok esetében 5 év alatt is megtérülhet.A Föld hőjének energiáját kétféle módon hasznosítják. A legelterjedtebb alkalmazási forma az, amikor a hőenergiát fűtésre, illetve használati melegvíz előállítására használják. A másik, kevésbé elterjedt alkalmazási lehetőség a 100 Celsius-fok feletti víz, illetve gőz energiájának elektromos árammá alakítása.

Magyarország közismerten gazdag hévizekben, különösen a Duna-Tisza közén és a Nagyalföldön jelentős a készlet.Fűtésre általában 100 Celsius-fok alatti hőmérsékletű geotermikus folyadékot használnak. Lehetőségeink nagyobb része még kiaknázatlan. Kilenc városban (Csongrád, Hódmezővásárhely, Kapuvár, Makó, Nagyatád, Szeged, Szentes, Szigetvár, Vasvár) a távfűtés egy részét ily módon fedezik.

Alternatív energia, megújuló zöld energia

Bio üzemanyag

Bio üzemanyag

Amerikai kutatók szerint nem éri meg a bio-üzemanyag előállítása, mert az több energiát emészt fel, mint amennyi annak felhasználásával nyerhető.

Nem érdemes bio üzemanyagot előállítani a belsőégésű motorok számára, mert gyártásához több energiára van szükség, mint amennyi az üzemanyag elégetésével nyerhető, ezért a biomasszát csakis égetni lenne gazdaságos - állítják az amerikai

Cornell és Berkley egyetemek ökológusai.kutatók számításaiknál figyelembe vették azt, mennyi energia szükséges a növénytermesztéshez - beleértve a növényvédőszer- és műtrágya gyártást, a mezőgazdasági gépek és az öntözőberendezések, a malmok és a szállító járművek üzemanyagszükségletét -, illetve az etanol fermentálásához és lepárlásához szükséges energiát.

A gömbvillám - egy érdekesség

A gömbvillám - egy érdekesség

Becslések szerint a népességnek csak 1 százaléka látott életében gömbvillámot. A középkor óta említik ezt a jelenséget, mint a viharok ritka kísérőjét. Keletkezése és mibenléte még mindig rejtély a tudomány számára, habár már 150 éve próbálják megfejteni. Most két új-zélandi kutató, J. Abrahamson és J. Dinniss érdekes elméletet dolgozott ki a gömbvillámok keletkezéséről. Munkájuk során csak elbeszélésekre tudtak támaszkodni, laboratóriumi körülmények között ugyanis eddig még nem sikerült gömbvillámot előállítani. Véleményük szerint ez a jelenség nem más, mint vattacukorszerű, izzó szilíciumgömb, amely akkor keletkezik, amikor egy villám belecsap a földbe. A hatalmas áramerősség és a keletkező hő hatására a föld szilícium-dioxid-tartalma alkotóelemeire bomlik, és a szilíciumionok ritkás gömb alakot vesznek föl.A több ezer beszámoló alapján a gömbvillám fehér vagy sárgás fényű, nem fényesebb egy 100 wattos izzónál, kiterjedése egy golflabda és egy strandlabda mérete között változik. A szemtanúk elmondása szerint átlagosan 15 másodpercig látható, és robbanásszerűen vagy fény- és hangjelenség nélkül tűnik el.

A gömbvillám úszik a föld közelében, mozgásirányát látszólag nem befolyásolja a szél. Megfigyelték, hogy a földnek ütközve visszapattan, elektromos tér hatására pedig eltérül.A korábbi modellek szerint a gömbvillám izzó plazmagömb, amelyet kémiai égés vagy nukleáris folyamat táplál. Az elképzelések egyike sem tudott azonban minden megfigyelt jelenségre magyarázatot adni. Abrahamson és Dinniss modellje viszont minden eddigi megfigyelést megmagyaráz.A kutatók kiindulópontja a félvezetőipar egyik művelete volt, amelyben nagy áramerősséggel tiszta szilíciumot állítanak elő szilícium-dioxid és szén (SiO2 és C) keverékéből. Kimutatták, hogy más keverékarány, és több mint 3000 kelvines hőmérséklet hatására a természetben is lejátszódhat a folyamat. Többféle talajt elemezve rájöttek, hogy néhol éppen a megadott tartományba esik a SiO2/C arány. A keletkezett szilíciumionok hőmérséklete gyorsan csökken, és nanorészecskékké kondenzálódnak, amelyek a vattacukorhoz hasonló hálózatot alkotnak. Az új-zélandiak természetesen megpróbáltak laboratóriumban gömbvillámot létrehozni, de csak az említett nanorészecskeláncokig jutottak. A sikertelen kísérlet ellenére a modell jól magyarázza a gömbvillám úszó mozgását, a gömbök méretét és az elektromos tér hatását.A jelenség fényereje, élettartama és megszűnése a hőtartalommal magyarázható. Az élettartam a gömb kialakulása és a szilícium gyors újraoxidációja között eltelt idő. Eközben megy végbe a lehűlés és a részecs-kék kondenzációja. Kisebb kiindulási hőmérséklet esetén tovább tart a jelenség. A teljes oxidációt gátolja a felületen kialakuló oxidréteg.

Az elmondások alapján a kutatók 1,2 és 14 watt közötti fényességet tételeznek föl a látható fény intervallumában. Ha a középpont hőmérséklete viszonylag alacsony, akkor csak az élettartam vége felé kezd látható fénnyel világítani. Ez jól magyarázza azt az állapotot, hogy csak másodpercekkel a villámlás után jelenik meg a gömbvillám.Az új modell előnye, hogy a megfigyelt jelenségek mindegyikét kielégítően magyarázza. A későbbiekben az említett fizikai és kémiai folyamatok adott körülmények közötti lezajlását kell vizsgálni, hogy megerősítsék vagy cáfolják a modellt.

Alternatív energia, megújuló zöld energia

A hidegfúzió

A hidegfúzió

A hidegfúzió tulajdonképpen nem más, mint energia-előállítás hidrogénatommagok héliummá való egyesítésével alacsony hőmérsékleten. Ezt többféleképpen lehet elérni. A leglényegesebb probléma ezzel kapcsolatban abból adódik, hogy a hidrogénatommagokat olyan közelségbe kell juttatni egymáshoz képest, hogy az elektrosztatikus taszítóerőt legyőzze a magerő, és ezáltal létrejöjjön az egyesülés. Erre az a legmegfelelőbb megoldás, ha megszüntetjük a taszítóerőt, vegyis semlegesítjük a hidrogénprotonokat. Ez úgy lehetséges, ha a protonokat megfelelő számú elektron veszi körül. Erre a legmegfelelőbb megoldás, ha a protonokat egy fémkristályrályba "töltjük". Erre a célra a palládium nevű fém a legmegfelelőbb. Azonban újabb problémák merülnek fel. Egyrészt a palládium egy bizonyos potonmennyiség esetén telítetté válik, és megváltoznak fizikai tulajdonságai: rideggé, törékennyé válik. Másrészt viszont a fúzió során keletkező reakciótermék (hélium) "elfoglalja" a hidrogénprotonok helyét.

Manapság körülbelül 200-300 kutató foglalkozik világszerte a hidegfúzió kérdésével. Ugyanakkor a kutatók két táborra oszlanak a kérdéssel kapcsolatban. Ez elsősorban abból adódik, hogy még a Fleischman-Pons effektus felfedezése idején több kutató próbálta megismételni a hidegfúziós kísérletet. Azonban a palládium, mivel fizikai tulajdonságait tekintve rendkívül "kényes" anyag, sok kutatót fullasztott kudarcba. Ebből adódóan sokan elpártoltak ennek az új energianyerési módszernek a kutatásától, mondván a hidegfúziós folyamat nem valósítható meg. Ezért e téma tekinthető elhanyagoltnal, annak ellenére, hogy még nagyon sok szabadadalom vár megadásra !

Alternatív energia, megújuló zöld energia

Ár-apályerőmű

Ár-apályerőmű

A tengerszint periodikus napi változásából származó, mechanikai energiát hasznosító erőmű. Az ár-apály a beltengerekben néhányszor 10 cm, az óceánok partvidékein a szárazföldbe mélyen benyúló folyótorkolatokban több méter vízszintváltozást okoz. Megfelelő gátrendszerek mellett ez a szintváltozás vízturbinákkal elektromos energiatermelésre hasznosítható. Legismertebb a Franciaországbanban a Rance folyó St. Malo mellett levő tölcsértorkolatában létesített hasznosítómű, és a kanadai Fundy-öbölben létrehozott árapályerőmű-rendszer, ahol tavak sorozatát csatorna- és gátrendszerrel kötötték össze.

Lehetőségek :

Az alkalmas tölcsértorkolatba épített ár-apály erőműt úgy tervezik meg, a dagály és az apály vízszint különbségét felhasználva energiát tudjanak előállítani, turbinák segítségével. A potenciális energia a gát két oldala közötti vízszint különbségből fakad, ami kinetikus energiává alakul, ahogy a víz átfolyik a turbinán. A turbina meghajtja a generátort ami elektromos áramot termel. az erőmű által termelt teljesítmény az ár és az apály közötti vízszint különbség négyzetével egyenlő.

Az ár-apály erőművek telepítésének problémája napjainkban még számos kérdést vet fel. Megépítésük és üzemeltetésük nem elég gazdaságos és igen nagy mértékben károsítják a folyótorkolatok természetes életközösségeit. Évek múltán talán sikerül majd egy olyan gazdaságos technológiát kifejleszteni, amely a természeti értékeket sem károsítják ilyen drasztikus módon.

Alternatív energia, megújuló zöld energia

Az ozmózis energia

Az ozmózis energia

Mi is az ozmózis ? Sokan talán nem is gondolnák, hogy az az egyszerű jelenség, hogy egy folyó a tengerbe ömlik, képes energiát termelni. Pedig édesvizű folyók deltái, torkolatai rengeteg energiát termelnek - már csak megfelelő berendezésekre van szükség ahhoz, hogy ezt az energiát láthatóvá és hasznosíthatóvá tegyük.Az ozmózisnyomást kihasználó erőmű ötlete ugyan már az 1970-es években felmerült, ám gyakorlati megvalósítása komoly gondokba ütközött: kutatók ugyanis nem tudtak olyan membránt kialakítani, amely alkalmas lett volna egy erőmű üzemeltetéséhez. Erre a problémára próbált megoldást találni egy 2001-ben indult, az Európai Unió által támogatott projekt, amelyben a norvég Statkraft villamosipari vállalat mellett részt vett egy hamburgi és egy norvég kutatóintézet, valamint a helsinki műszaki egyetem is. A kutatás eredménye egy olyan membrán volt, amely négyzetméterenként 2 Watt áramot képes "termelni".

Bár a szakértők szerint gazdaságosság szempontjából az 5 Watt elérése lett volna a kívánatos, a kutatás első felében ezt a célt nem sikerült teljesíteni. A norvég villamosipari cég és a norvég állam által továbbfinanszírozott kutatás azonban most úgy tűnik, elérte a kívánt eredményt: a Statkraft ugyanis bejelentette, hozzákezd a világ első ozmotikus erőművének megépítéséhez. A projekt közel 13 millió eurót fog fölemészteni, ám a norvég hatóságok számítása szerint, ha beválik, ez az erőműtípus képes lesz fedezni a fjordokban és folyótorkolatokban gazdag ország áramellátásának tíz százalékát.

Az ozmotikus erőmű üzemeltetése teljesen környezetkímélő lenne, bár megépítése fenyeget azzal a veszéllyel, hogy felborítja az ökológiai egyensúlyt az építkezés helyszínén. Elterjedésének akadálya lehet, hogy más megújuló energiaforrásokhoz képest viszonylag magas a kezdeti beruházási költsége, miközben üzemeltetése nem sokkal olcsóbb, mint egy "hagyományos" szélerőműé vagy napkollektor-telepé.

Ozmózis víztisztító - víztisztítás

Az üvegházhatásról

Az üvegházhatásról

Üvegházhatásnak nevezzük azt a jelenséget, amely során a napsugárzás be tud hatolni egy adott rendszerbe (pl. a Föld légkörébe), de a felszínről visszasugárzott (hő) energia egy része nem jut ki belőle, mert a külső határoló réteg (a Föld esetén a légkörben található üvegházhatású gázok) nem engedi ki.

Magyarország és a globális felmelegedés

Elsősorban a nagyobb szárazság és az édesvízkészletek relatív hiánya miatt lehetnek negatív következményei Magyarországra nézve a globális felmelegedésnek. Gyakoribbá válhatnak az extrém időjárási események is, és ugyancsak kedvezőtlen, hogy a kevés csapadék is egyenetlenebbül oszlik majd el: hirtelen zúdul majd ránk kiadós eső, ami sokkal nagyobb károkat okozhat, mint az eddigi csapadékhullás.

Alternatív energia, megújuló zöld energia