Napenergia a mezőgazdaságban

Tartalom

1. Bevezetés (dr. Farkas István) 11
1.1. Felhasznált irodalom 14
2. Energiafelhasználás a mezőgazdaságban
(dr. Farkas István - dr. Farkasné dr. Fekete Mária) 16
2.1. A megújuló energiák és az Európai Unió energiapolitikája 16
2.2. Energiahelyzet és energiapolitika Magyarországon 19
2.2.1. Az energiafogyasztás alakulása 20
2.2.2. Megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos törvényi szabályozás 23
2.3. Energia és mezőgazdaság 25
2.3.1. Az agrárpolitika, a mezőgazdasági termelés funkciójának és jellegének változása 25
2.3.2. Az agrárpolitika, a vidékfejlesztés és az energiafelhasználás kapcsolata Magyarországon 26
2.4. A napenergia felhasználási lehetőségei a mezőgazdaságban 30
2.4.1. A napenergia mezőgazdasági felhasználásának körülményei 30
2.4.2. Termikus napenergia-hasznosítás 31
2.4.2.1. Növényházak fűtése 32
2.4.2.2. Szoláris szárítás 32
2.4.2.3. Technológiai melegvíz-készítés 33
2.4.3. Fotovillamos napenergia-hasznosítás 33
2.5. Felhasznált irodalom 34
3. A megújuló energiaforrások általános aspektusai (dr. Farkas István) 37
3.1. Napsugárzási viszonyok 37
3.1.1. A napsugárzásból nyerhető energia 39
3.1.2. Jellemző napsugárzási adatok Magyarországon 42
3.1.3. Elnyelőfelületen hasznosítható napsugárzás 45
3.2. A napenergia-hasznosítás fő módjai 46
3.3. Biomassza 48
3.4. Geotermális energia 49
3.5. Szélenergia 50
3.6. Vízenergia 51
3.7. Felhasznált irodalom 51
4. Fototermikus rendszerek (Kaboldy Eszter) 53
4.1. Alapfogalmak 53
4.1.1. Passzív napenergia-hasznosítás 54
4.1.1.1. Építészeti eszközök 54
4.1.1.2. Transzparens hőszigetelés 55
4.1.2. Aktív napenergia-hasznosítás 56
4.1.2.1. Aktív napenergia-hasznosító berendezések csoportosítása 57
4.1.2.2. Vízmelegítés 62
4.1.2.3. Medencevíz fűtése 62
4.1.2.4. Fűtés 62
4.1.2.5. Temperálás 63
4.1.2.6. Levegős rendszerek 64
4.1.3. Egyéb termikus hasznosítások 65
4.1.3.1. Napenergiás hűtés 65
4.1.3.2. Hőszivattyúval kombinált berendezések 65
4.1.3.3. Naperőművek 66
4.2. Az aktív termikus hasznosítás elemei 66
4.2.1. Napkollektorok 66
4.2.1.1. Koncentrátorok 66
4.2.1.2. Síkkollektorok 67
4.2.1.3. Tetőbe integrált kollektorok 72
4.2.1.4. A kollektor hatásfoka 72
4.2.2. Tárolók 74
4.2.3. Hőhordozó közeg 78
4.2.4. Működtető szerkezetek 78
4.2.5. Szabályozás 79
4.3. Technológiai melegvíz készítése 79
4.3.1. Napenergiás melegvíz-készítő rendszerek 79
4.3.2. A napkollektor és a tároló kiválasztása és méretezése 81
4.3.2.1. Tervezési módszerek 81
4.3.2.2. Kollektorfelület, tárolótérfogat és energiahozam 82
4.3.2.3. Tájolás, dőlésszög 85
4.3.2.4. Fagyálló folyadék 86
4.3.2.5. Tároló 86
4.3.2.6. Nyomásveszteség és a szivattyú kiválasztása 87
4.3.2.7. Tágulási tartály és biztonsági szelep 87
4.3.3. Rendszerek telepítése 88
4.3.3.1. Kollektortelepítés, és -bekötés 89
4.3.3.2. A tároló elhelyezése 91
4.3.3.3. Működtető szerkezetek 92
4.3.3.4. Összekötő csővezeték, töltés, ürítés, légtelenítés 93
4.3.3.5. Szabályozás 94
4.3.3.6. Feltöltés, nyomáspróba, üzembe helyezés 95
4.3.4. Üzemeltetés, ellenőrzés 97
4.4. Egyéb alkalmazások 98
4.4.1. Úszómedencék vízmelegítése 98
4.4.2. Fűtés-kiegészítés 99
4.5. Felhasznált irodalom 99
5. Fotovillamos rendszerek (Pálfy Miklós) 100
5.1. Alapfogalmak 100
5.1.1. A Nap sugárzásának - fotovillamos rendszerek szempontjából fontos-jellemzői 100
5.1.2. Fotovillamos energiaátalakítók felépítése és működési jellemzői 103
5.1.3. Egy konkrét napelem jellemzői 110
5.2. Napelemek 113
5.2.1. Különböző alapanyagú napelemek 114
5.2.1.1. Egykristályos szilíciumból készült napelemek 115
5.2.1.2. Polikristályos szilíciumból készült napelemek 115
5.2.1.3. Amorf szilíciumból készült napelemek 115
5.2.1.4. Kadmium-szulfid CdS napelemek 116
5.2.1.5. Gallium-arzenid GaAs napelemek 116
5.2.1.6. Kadmium-szulfld/kadmium-tellurid CdS/CdTe napelemek 116
5.2.2. Napelem modulok 117
5.2.3. Napelemek vizsgálati rendszerei, szabványai 118
5.2.4. Napelemekkel termelhető villamos energia 120
5.2.5. A napelemekkel termelt villamos energia tárolása 122
5.3. Alkalmazások 124
5.3.1. Napelemek alkalmazási területei 125
5.3.2. Napelemes áramforrások felépítése 127
5.3.3. Napelemes autonóm áramforrások főbb jellemzőinek meghatározása 129
5.3.4. Néhány napelemes áramforrás 132
5.3.4.1. Iszkahegyi napelemes áramforrás (Pálfy, 1986) 132
5.3.4.2. Telekommunikációs napelemes áramforrás (Pálfy, 1993) 133
5.3.4.3. Mikrohullámú átjátszó és vízszivattyú áramforrás (Pálfy, 1993) 133
5.3.4.4. Katódos korrózióvédelmi áramforrás (Pálfy, 1993) 134
5.3.4.5. Napelemes villanypásztor 134
5.3.4.6. Napenergiás gyümölcsaszaló és gyógynövényszárító 135
5.3.4.7. Telefonközpont napelemes áramforrása 135
5.3.4.8. Mérő és távjelző valamint autópálya információs rendszer napelemes áramforrása 136
5.3.4.9. Betörésjelző berendezés napelemes áramforrása 137
5.3.4.10. Távjelző biztonsági berendezés napelemes áramforrása 137
5.3.4.11. Többcélú napelemes áramforrás (Pálfy, 1997) 138
5.3.4.12. Napelemes oktatási áramforrás 138
5.3.4.13. Hordozható napelemes áramforrás és mérőműszer (Pálfy, 1998) 139
5.3.4.14. Napelemes akkumulátor (Pálfy, 1989) 139
5.3.4.15. Villamos hálózatra dolgozó napelemes rendszer 140
5.3.5. Napelemes áramforrások költségei és élettartama 140
5.3.5.1. A napelemes autonóm áramforrás beruházási költsége 141
5.3.5.2. A napelemes autonóm áramforrás üzemeltetési költsége 141
5.3.5.3. Villamos hálózatra dolgozó napelemes berendezés beruházási költsége 142
5.3.5.4. Villamos hálózatra dolgozó napelemes berendezés üzemeltetési költsége 143
5.3.6. Szigetüzemű napelemes autonóm áramforrással termelt villamos energia főbb költségösszetevői 143
5.3.7. Villamos hálózatra dolgozó napelemes berendezéssel termelt villamos energia főbb költségösszetevői 144
5.3.8. Szigetüzemű napelemes autonóm áramforrások gazdaságos alkalmazása Magyarországon 145
5.4. Felhasznált irodalom 146
6. A napenergia növényházi felhasználása (dr. Farkas István) 150
6.1. Általános helyzetkép 150
6.2. A növényházi napenergia-hasznosítás technikai-energetikai háttere 151
6.3. A növény házi fűtőrendszer tervezése, méretezése 154
6.4. A napenergia növényházi felhasználásának lehetőségei Magyarországon 155
6.5. A növényházi napenergia-hasznosítás technikai megoldásai 158
6.5.1. Hasznosítás külső napkollektorokkal 158
6.5.2. A növényház szerkezetébe integrált napkollektorok 162
6.5.3. A növényház mint napkollektor 166
6.6. Felhasznált irodalom 171
7. Szárítás napenergiával (dr. Imre lászló) 174
7.1. Bevezetés 174
7.2. A szárítási folyamat alapjai (dr. Beke János) 175
7.2.1. A gáz-gőz-szilárd anyagrendszerek jellemzői 175
7.2.2. A szárítás kinetikája 180
7.2.3. A szárítás energetikája 183
7.3. Szoláris szárítók felépítése, fő típusai 187
7.4. Természetes szoláris szárítók
7.4.1. Szekrényes (kabinettípusú) szoláris szárítók 188
7.4.2. Sátortípusú szoláris szárítók 190
7.4.3. Tálcás-szekrényes szárítók 190
7.4.4. Kéményes-szekrényes szárítók 191
7.4.5. Tálcás-kéményes szárító hőtárolóval 192
7.5. Aktív elemekkel felszerelt szoláris szárítók 193
7.5.1. Szoláris alagútszárítók 193
7.5.2. Növényháztípusú szoláris szárítók 196
7.5.3. Szoláris termes szárítók 196
7.6. Napenergiával segített vegyes üzemű szárítók 197
7.6.1. Direkt rendszerű szárító vetőmagvak és gyógynövények szárítására 197
7.6.2. Hőtárolós szárítók 199
7.6.2.1. Direkt üzemű szárító kőágyas hőtárolóval 199
7.6.2.2. Indirekt üzemű szárító vizes hőtárolóval 200
7.6.2.3. Mezőgazdasági üzem energetikai rendszerébe integrált indirekt üzemű szárító 201
7.7. Mezőgazdasági termények főbb szárítási adatai 203
7.8. Felhasznált irodalom 204
8. Passzív napenergia-hasznosítás a mezőgazdasági építészetben (dr. Szűcs Miklós) 207
8.1. A napenergia passzív hasznosításának célja 207
8.2. A környezeti adottságok vizsgálata 209
8.2.1. Klimatikus jellemzők 209
8.2.2. Benapozás 211
8.3. A napenergia passzív hasznosításának fő tervezési eszközei 211
8.3.1. Tájolás 211
8.3.2. Az épület határoló felületeinek energiatudatos formálása 212
8.3.3. Réteges falszerkezetek 213
8.3.4. Napenergia-hasznosító szerkezetek és rendszerek alkalmazása 214
8.4. A passzív napenergia-hasznosítás szerkezetei és rendszerei 214
8.4.1. Közvetlen hasznosító (direkt) rendszerek 214
8.4.2. Közvetett hasznosító (indirekt) rendszerek 215
8.4.2.1. Energiagyűjtő falak 217
8.4.2.2. Napterek 219
8.4.2.3. Levegő hőhordozóval működő passzív rendszerek 226
8.4.3. Homlokzati nyílászárók és üvegezett szerkezetek 227
8.4.4. Árnyékolószerkezetek és -rendszerek 228
8.4.5. A hőtárolás passzív szerkezetei 231
8.4.6. Passzív napenergia-hasznosító épületek példái 232
8.4.6.1. Bioszolár napház 232
8.4.6.2. Falusi családi ház naptérrel 233
8.4.6.3. Falusi vendéglátásra is alkalmas energiatakarékos porta 233
8.4.6.4. Kisgazdasági fejleszthető, favázas, többcélú állattartó épület 235
8.5. Hibrid napenergia-hasznosító szerkezetek és rendszerek 236
8.6. Passzív szoláris szerkezetek alkalmazása épületek felújítása során 238
8.7. Felhasznált irodalom 238
9. Autonóm üzemű szoláris energiaellátó rendszerek (dr. Farkas István) 241
9.1. Napenergiás integrált energetikai/technológiai rendszer 241
9.1.1. Fotovillamos berendezés 242
9.1.2. Síkkollektoros melegvíz-készítő berendezés 244
9.1.3. Napenergiával működtetett növényház 246
9.1.4. Transzparens hőszigetelésű fal 247
9.1.5. Napenergiás mezőgazdasági terményszárító 249
9.1.6. Meteorológiai állomás 252
9.1.7. Monitorozás és szabályozás 253
9.2. Víztározóval kombinált fotovillamos rendszerek 255
9.2.1. A Donoussa szigeti (Görögország) PV-hidro ellátó rendszer 256
9.2.2. Oszlopfőre (Románia) tervezett PV-hidro létesítmény 257
9.2.3. A Tokaj-Hegyaljára tervezett PV-hidro létesítmény 259
9.3. Tanyák, farmok autonóm energiaellátása (dr. Hegyi Károly) 261
9.3.1. A tanya komplex energiarendszere 261
9.3.2. Gazdaságossági értékelés 264
9.3.2.1. A használatimelegvíz-készítő rendszer energiatermelésének elemzése 264
9.3.2.2. Komplex fotovillamos-szélgenerátor rendszer kvantitatív elemzése 265
9.3.2.3. A komplex rendszer megvalósításának gazdaságossága 266
9.4. Napenergiás vízszivattyúzás (Búzás János) 267
9.4.1. Alkalmazási területek 267
9.4.2. Fotovillamos rendszerekben alkalmazott vízszivattyú típusok 269
9.4.3. Fotovillamos vízszivattyúzó rendszerek méretezése 271
9.4.4. Vízszivattyúzó rendszerek üzemeltetése 276
9.5. Felhasznált irodalom 282
10. A napenergia-felhasználás gazdasági és társadalmi feltételei (dr. Farkasné dr. Fekete Mária) 286
10.1. A gazdasági növekedés, életszínvonal és az energia 286
10.2. A gazdasági növekedés és az energiaforrások szűkössége 289
10.3. Az energiaválságok hatása 290
10.3.1. Az energiaforrások változása 290
10.3.2: Az energiaintenzitás változása 295
10.3.3. A megújuló energiaforrások hasznosítása 296
10.4. A napenergia-felhasználás növekedésének közgazdasági korlátai és feltételei 297
10.4.1. A szoláris rendszerek gazdasági értékelésének kérdései 297
10.4.2. Gazdaságossági mutatók a szoláris rendszerek mikroszintű értékeléséhez 298
10.4.2.1. Életciklus-elemzés 298
10.4.2.2. A belső megtérülési ráta módszere 302
10.4.2.3. A megtérülési idő 303
10.4.2.4. A kalkulációk bizonytalansági tényezői 304
10.4.2.5. A berendezés méretének optimalizálása 307
10.4.3. A szoláris rendszerek makroszintű gazdaságosságának kérdései 308
10.4.4. A napenergia-felhasználás piaci korlátai és lehetőségei 311
10.5. Összefoglalás, következtetések 314
10.6. Felhasznált irodalom 315

Témakörök