Önellátó-Autonóm rendszerek

Önellátó (autonóm) ház

   Építészek, építtetők, megrendelők és reménykedők örök vágya, hogy megvalósuljon egy közművektől mentes, a hegyvidéken vagy a rónaság sík vidékén önmagát kiszolgálni képes ház. Ma ez a feladat egyáltalán nem lehetetlen, az igények és a lehetôségek ismeretében pontosan tervezhetô, illetve szimulálható egy ilyen épület működése. A napenergia-hasznosítás területén működő cégek az önellátást energetikai feladatként értelmezik. Ahhoz, hogy megteremthessük magunk körül a “paradicsomi” állapotokat – télen ne fázzunk, nyáron ne legyen melegünk, a napszaktól függetlenül láthassunk, hogy élelmiszereink ne romoljanak meg, hogy embertársainkkal tarthassuk a kapcsolatot –, rengeteg energiát használunk fel.

   A felhasznált energia jelentős része (kb. 75-85%-a) termikus jellegű: fürdővíz melegítése (12 hónapon keresztül), épület fűtése (az épület 190–220 napján), illetve hűtése (a két forró nyári hónapban), élelmiszerek hűtése, illetve melegítése. Az első két feladatot általában valamilyen fosszilis tüzelőanyag elégetésével oldják meg, míg a hűtési feladatot hagyományosan az elektromos áramra bízzák.
A másik csoportba olyan igények tartoznak, melyek forrása megint csak az elektromos energia: telekommunikáció, világítás, biztonságtechnika, kép- és hangtechnika, vízellátás, víz- és szennyvízkezelés.
Hőenergia-igényünk kielégítésére kézenfekvő megoldásként kínálkozik a nap, mely évente földünk minden egyes négyzetméterére kb. 1250 kWh energiát sugároz. Közérthetőbb nyelven: ekkora energiamennyiség keletkezik 200 m3 földgáz hagyományos gázkazánban való elégetésekor.

   A probléma csak az, hogy ezt az ajándékot általában nem a felhasználás ütemében kapjuk, azaz a sugárzó energia közel 2/3-ad része a napsütötte félévben, harmadrésze az év másik felében érkezik. A felhasználás jellege ezzel éppen fordított ütemű, bár a nyári félévben sem csekély a melegvíz-felhasználás következtében, átmeneti időben pedig megfelelően méretezett elnyelőfelületet feltételezve éppen kiegyenlítik egymást. (A családi házak ezen igényét kihasználva működnek a kiegészítő fűtést biztosító napenergiás rendszerek, télen 20–30%-os részesedéssel, átmeneti időben feleslegessé téve a hagyományos fűtést, nyáron pedig kizárólagos energiaellátást biztosítva.) Amennyiben a nyári félévben a fölös energiát nem használjuk fel – például medencefűtésre, abszorpciós elven házunk, illetve élelmiszereink hűtésére –, megvan a lehetőségünk az önellátó ház hőenergetikai megvalósítására.

A tapasztalatok számítógépes feldolgozásával a konkrét helyszín, az igények és a lehetôségek ismeretében előre meghatározható a szükséges napkollektor felületének nagysága, a tároló mérete, alakja, a hőszigetelés módja, a tervezett berendezést kiszolgálni képes fűtésrendszer illesztése, az épület minimális hővesztesége.

Az alábbiakban egy napkollektoros fűtésrendszeren végzett mérések alapján készített grafikont láthatunk. A vastag, folyamatos vonal egy 200 m2-es ház hőigényét – 6 fô átlagos melegvíz-felhasználásával– mutatja, míg a sraffozott terület 40 m2-es, déli tájolású, 45 fokos meredekségű, átlagos napkollektor energiatermelő képességét ábrázolja heti bontásban. A függvénygörbe alatti a felhasznált, illetve megtermelt energiamennyiséggel arányos.

Látható, hogy a nyári, fel nem használt napenergia mennyisége a téli napenergiával már nem fedezhet fűtési energiaigénnyel közel egyenlő. A mûszaki probléma a hosszú idejû átütemezésben, valamint a nagy energiamennyiség tárolásában áll.

Ez a feladat csak egy többlépcsős optimalizálással oldható meg, hiszen

1. a hosszú idejû tárolás kellemetlen velejárója a tekintélyes hőveszteség – amelyet a tároló hőszigetelésének fokozásával, illetve a tároló tervezett működési hőmérsékletének korlátozásával csökkenthetünk. Így egy műszakilag optimálisabban működő, ámde költségesebb megoldáshoz jutunk;
2. a költségek csökkentése a tároló fizikai méretének csökkentésével lehetséges, ami éppen az ellenkező irányba mutat. Emelni kell a maximálisan megengedhető tároló hőmérsékletet, és csökkenteni kell minden határon túl azt a minimálisan szükséges vízhőmérsékletet, amivel még fűteni tudunk. Hiszen az energiatároló képesség az alkalmazott hőtároló közeg fajhőjének, tömegének és a fent említett hőmérsékletkülönbségnek a szorzata (1. diagram).

Mint már utaltam rá, a hosszú ideig tartó tárolás sajnos hőveszteséggel jár, melyet csökkenthetünk ugyan, részben ügyes építészeti elrendezéssel a hasznunkra is tudunk fordítani, de teljesen nem tudjuk kiküszöbölni. Éppen ezért a fenti grafikon – ahol a megtermelt energia és éves energiaigény egyensúlyban van –, még nem utal feltétlenül önellátó házra. A hőveszteséget a tárolt energia menynyiségétől, hőmérsékletétől, tárolási idejétől függően plusz napkollektor beépítésével kell ellensúlyozni.

El kell oszlatnom egy tévhitet: önellátó házat tervezni és építeni nemcsak extrém hőszigetelési paraméterekkel, az építészetet átértelmező, gömb alakú formákkal lehetséges! A megvalósult példa a tradicionális parasztház jól bevált formáit mutatja fel. Széles tornácával, 45 fokos tetőhajlásszögével, mértéktartó üvegfelületeivel része épített környezetének, és a hôszigetelése sem extrém, a jelenleg érvényes szabvány értékeit némileg meghaladja.

A hagyományos napkollektoros rendszerek a bevezetőben említett hatalmas energiamennyiségből kb. 350–450 kWh-t képesek hasznosítani, így az éves hatásfokuk 28–35%. A kutatási eredményeknek köszönhetően el lehet jutni a négyzetméterenkénti 750 kWh éves napkollektor-teljesítményig, vagyis egy optimálisan tervezett rendszer éves hatásfoka meghaladhatja a 60%-ot. Ebből következően 1 m2 megfelelő minőségű napkollektorfelület éves hozama kb. 120 m3 gáz elégetésével egyenértékű. Ez a teljesítmény csak a teljes rendszer optimalizálásával érhető el, mely kiterjed:

·         napkollektorok üzemi hőmérsékletének optimalizálására,

·         hosszú idejű tároló költségoptimalizált kialakítására,

·         hőfogyasztó (fűtés-) teljesítmény és működési hőmérséklet illesztésére,és a mindezt kiszolgálni képes elektronikus és hidraulikus vezérlésre.

Ajánlatot kérek