ANDALÚZ NAPERŐMŰ
WORLD PRESS PHOTO
A napenergia mindig „kéznél volt”, mindig is használtuk, legföljebb nem tudatosult, hogy azt tesszük. Hiszen amikor fürdés után, vizesen megyünk a napra melegedni vagy kiterítünk valamit száradni – esetleg aszalódni –, a Nap sugarai emelik a hőmérsékletet, illetve párologtatják el a vizet.
A képen látható naperőmű már nem ezeket a régi szokásokat követi, hanem a napsugarak nagyon intenzív, ipari hasznosítását célozza. A „napsugarak” szó különböző sugárzások – szaknyelven elektromágneses sugárzások – összefoglaló neve, amelyekből egyébként még annál is többféle van, mint amennyit a Nap sugarai tartalmaznak.
Az elektromágneses sugárzások teljes listája:
- gamma-sugárzás (amely a radioaktív atomhasadás egyik sugárzása; ártalmas lehet),
- röntgen-sugárzás (amellyel átvilágítják a testünket, de veszélyei is vannak),
- ultraibolya, azaz UV-sugárzás (amely napozáskor lebarnít, de ha túl erős, rákot okozhat),
- látható fény (benne különböző színek az ibolyától a vörösig),
- infravörös sugárzás (amely melegítő hatású),
- mikrohullám (amellyel a mikrosütő, a mobiltelefon, a GPS helymeghatározó, a wifi router és még a bluetooth kapcsolat is működik),
- rádióhullámok (az ultrarövidtől a hosszúhullámig; ezekkel működik a rádió, a tv és a radar).
Az igazán megdöbbentő, hogy ez a sokféle sugárzás lényegében mind ugyanolyan rezgés (haladó hullám), s csak abban különböznek, hogy nem egyforma a másodpercenkénti rezgésszámuk (frekvenciájuk), s így a hullámhosszuk sem. Az embernek csak a látható tartomány érzékelésére van szerve. A többit műszerekkel tudjuk mutatni és mérni.
Melyek azok az elektromágneses sugárzások, amelyek a Nap sugarai között is megtalálhatóak?
 |
A Nap sugárzása a teljes elektromágneses spektrumnak csak a „közepét” tartalmazza. Nincs benne az UV-nél kisebb hullámhosszúságú (tehát nagyobb frekvenciájú) gamma- és röntgen-sugárzás; és nincs benne az infravörösnél nagyobb hullámhosszúságú (tehát kisebb frekvenciájú) mikrohullám és a rádióhullámok sem.Az ábráról leolvasható, hogy a Föld felszínére érkező napsugárzás a látható fény tartományban a legerősebb, ugyanakkor infravörös tartalma és UV-tartalma is számottevő. |
Ha kitesszük a törülközőnket, a napsugárzás mindhárom tartományának van szerepe: az infravörös rész felmelegíti, a színeket jelentő tartomány láthatóvá teszi, az UV pedig fertőtleníti.
A naperőműnél sokkal kisebb léptékű eszközeink is vannak a napsugárzás hasznosítására. Ilyenek pl. a napkollektor és a napelem. Számtalan hasznos készüléknek ma már napelem az energiaforrása: kerti lámpa, akkutöltő, kalkulátor stb. A házak tetejére telepített napkollektor és a napelem is méteres fekete táblák formájában látható. Még abban is hasonlítanak, hogy mindkettőt ferdére állítják, hogy minél inkább szemben legyen a Nappal. Minden látszó hasonlóságuk ellenére csak abban közösek, hogy a napsugár energiáját valahogyan hasznosíthatóvá teszik. Működési elvük és hasznosítási szerepük egészen más.
a látható fény
A napkollektor (a szó alapja a latin collectio ’összegyűjtés’) tekergőző cső, amelyben folyadék (általában víz) van, amelyet a nap felmelegít, mint a füvön tekergőző kerti slagot. A napenergia első lépésként a cső falát melegíti, amely továbbadja a hőenergiát a belsejében lassan áramló folyadéknak. Gyógynövényszárítás vagy gyümölcsaszalás céljából olyan napkollektorokat is készítenek (pl. üres aludobozokból), amelyeknek csőlabirintusában nem víz van, csak levegő. A napkollektorokban fölmelegítés történik, így a napsugárzás infravörös tartományának van elsődleges jelentősége. De a látható fény szerepe sem elhanyagolható, ugyanis a cső a rá eső látható fény egy részét ugyan visszasugározza – ezért látjuk egyáltalán, hogy ott van, s hogy milyen –, de a többit elnyeli, végül nagyrészt annak az energiája is hőenergiává alakul.
A napelemekben speciálisan kezelt, szilíciumból – vagy más anyagból, pl. gallium-arzenidből – készült félvezető kristályok vannak, amelyekben az elnyelt fényenergia hatására az elektronok egy irányba vándorolnak, vagyis elektromos áram folyik bennük. Itt tehát a fényenergia közvetlenül, egy lépésben elektromos energiává alakul. Ezt fotovoltaikus folyamatnak nevezzük, ahol foto = ’fény’, a Volt pedig – Luigi Volta olasz fizikus neve alapján – az elektromos feszültség mértékegysége.
Ez az Andalúziában található naperőmű a működési elvét tekintve részben megegyezik a napkollektoréval; a napsugarak itt is folyadékot melegítenek. De a melegítő hatás a sokszorosára növekszik, amit úgy érnek el, hogy a sok-sok – összességében nagyon nagy felületű – tükörre érkező napsugarat egy pontba gyűjtik.
A 140 méter magas központi torony körül 2000 darab, egyenként 120 m²-es tükör áll, amelyeket egy számítógépes program úgy mozgat, hogy akárhol van a Nap, a fény minden tükörről pontosan a torony felé verődjön vissza. Így a tornyot érő napsugárzás a földfelszínre jutó átlagos napfény ezerszeresére sokszorozódik, s a toronyban lévő folyadékot 500 °C-nál is magasabb hőmérsékletre hevíti.
Ebből persze logikusan következik, hogy a folyadék nem lehet víz. Nem is az, hanem valami speciális olaj vagy olvasztott só. (Nem konyhasó! Az nem alkalmas erre, mivel annak még sokkal magasabb – kb. 800 °C – az olvadáspontja.) A megfelelő olaj vagy só kiválasztásában fontos szempont, hogy nagy legyen a fajhője (hivatalos nevén fajlagos hőkapacitása), ami azt jelenti, hogy sok energiát kell felvennie ahhoz, hogy 1°C-kal melegedjen, hiszen akkor hűléskor sokat is ad le, így nagyon hasznos lehet más anyagok melegítéséhez.
elektromos áramot termel
Az erőmű működésének következő lépése, hogy a felforrósodott folyadékba gyűjtött napenergia felhasználásával vízből nagynyomású vízgőzt fejlesztenek, azzal turbinát hajtanak, az pedig elektromos áramot termel. A folyamat vége már független a Naptól, hiszen a turbinának mindegy, hogy miféle energiával fejlesztették a nagynyomású vízgőzt. A folyamat első szakasza tehát olyan, mint a napkollektoré, a vége, mint egy földgázzal működő hőerőműé, ahol a gáz elégetésével fejlesztik a vízgőzt, ami forgatja a turbinát.
Óriási versenyelőnye az ilyen naperőműnek, hogy a napsütéses órák alatt begyűjtött energiával borús időben és éjszaka is működhet. A képen látható naperőmű például 15 órán keresztül képes teljes sötétben is áramot termelni. Hátránya viszont, hogy hatalmas területet foglal el. A terjedelmes tükörrendszer miatt egy ilyen telep – a hozzátartozó kezelő épületekkel – kilométerben mérhető sugarú kör, ökológiai sivatag, ráadásul a környéken élő állatok – pl. repülő rovarok vagy madarak – számára súlyos veszély. Viszont 30-40 ezer család teljes áramszolgáltatását biztosítja. Egy ilyen naperőmű telepítése előtt tehát gondosan mérlegelni kell az előnyöket és a hátrányokat.