Napenergia hasznosítási lehetőségek
A napenergia a legbővebben rendelkezésre álló megújuló energiaforrás: a Földet a Napból annyi energia éri el egyetlen óra alatt, mint amennyit az emberiség egy egész év alatt fogyaszt el más energiahordozókból. A napenergia főbb felhasználási lehetőségeit az 5. ábra mutatja be.
5. ábra A napenergia felhasználásának főbb lehetőségei
A Napsugárzás hatására különböző természeti jelenségek játszódnak le, pl. szél, eső keletkezik, növényzet alakul ki. Az ezeken a jelenségeken alapuló energiatermelést a napsugárzás közvetett hasznosításának nevezzük.
Szélenergia: A napsugárzás hatására a földfelszín és a légkör felmelegszik, a különböző hőmérsékletű légtömegek áramlani kezdenek, szél keletkezik. A szél mozgási energiáját ún. szélkerekekkel villamos energiává lehet átalakítani.
Biomassza: A növények napfényből, széndioxidból és vízből szerves anyagot, ún. biomasszát állítanak elő. A keletkezett biomassza energiahordozó, mely jó hatásfokú kazánokban közvetlenül elégethető. A másik megoldás, ha a szerves anyagot tartályban, levegő kizárásával, baktériumok segítségével elrothasztják, és az így keletkezett szennyezett metán gázt égetik el. A biomassza elégetésekor csak annyi szén-dioxid kerül a levegőbe, amennyit a növény élete során megkötött, ezért plusz környezetterhelés nem történik.
Vízenergia: A vízfelszínekben elnyelt napenergia elpárologtatja a vizet, így megindul a víz körforgása, esők keletkeznek. A folyók helyzeti és mozgási energiáját vízerőművekkel elsősorban villamos energia termelésére lehet hasznosítani.
Talajhő: A talajnak és a talajvíznek jelentős hőtartalma van, melyet hőszivattyúval viszonylag kis energia befektetésével magasabb, a felhasználási módnak megfelelő hőmérsékletszintre lehet hozni. Az ilymódon elvont hő fűtésre, melegvíz készítésre használható.
A napsugárzás energiatartama közvetlenül is felhasználható. A közvetlen hasznosítás lehet passzív vagy aktív.
Passzív hasznosításnak azt nevezzük, ha a napsugárzást az épületek szerkezeti kialakításával hasznosítjuk. Megfelelően tájolt, a napsugárzást igény esetén elnyelő és tároló, de a túlzott nyári napsütéstől védett épületekkel az épületgépészeti energiaigény jelentősen csökkenthető.
Aktív hasznosításnak nevezzük, ha a napsugárzást erre a célra gyártott berendezésekkel hasznosítjuk. Ezek lehetnek napelemek vagy napkollektorok.
A napelemek olyan félvezető anyagból készülnek, melyekben napsugárzás hatására töltésszétválasztás történik, és így egyenáram keletkezik.
A napkollektorok a napsugárzást elnyelik, és hővé alakítják. Az így keletkezett hőenergia melegvíz készítésre, épületek fűtésére, vagy medencék vizének fűtésére használható. Jelen tervezési segédlet aktív, napkollektoros rendszerek megvalósításához kíván segítséget nyújtani.
A naperőmű gyűjtőfogalom, a megújuló energiaforrásokat felhasználó egyik csoportja, amelyekben a napsugárzás energiáját hasznosítják.
Ide tartoznak a napelemeket alkalmazó fotovillamos naperőművek, ahol a Nap elektromágneses sugárzását közvetlenül alakítják át villamos energiává napelem segítségével, illetve naphőerőműveket, amelyek a napkollektorok elvén a Nap infravörös energiáját gőzfejlesztésre használják, és ezt turbinákkal alakítják át elektromos árammá. Ez utóbbi hőt lehet hasznosítani közvetlenül is fűtésre.
A fosszilis energiahordozók (szén, olaj, gáz) koncentrált napenergiának tekinthetők, ám mivel az atmoszféra CO2 tartalma korábbi évmilliókon át ezek keletkezése révén csökkent a mai alacsony értékre, bányászatuk és elégetésük az üvegházhatásban szerepet játszó szén-dioxid gáz újbóli atmoszférába juttatását jelenti. Globális szempontból célszerű tehát a fosszilis energiahordozók felhasználását ún. „tiszta” energiaforrások üzembe állításával csökkenteni.
Jelenleg ezen energia csak elenyésző töredékét hasznosítjuk, elsősorban technikai korlátok miatt, másodsorban a napenergia változó elérhetősége miatt (éjjel nincs napenergia utánpótlás, magasabb földrajzi szélességeken, télen lényegesen kevesebb energia érkezik, mint nyáron, illetve a felhős napokon is kevesebb energia éri a felszínt, mint napsütéses időjárás esetén).
