A Hét 1987/1 (32. évfolyam, 1-26. szám)
1987-02-13 / 7. szám
TUDOMÁNY- TECHNIKA A TŰLEVELŰ FÁK VÉDELMÉBEN A NAPENERGIA ÉS A NAPELEMEK Az Odera menti Frankfurtban, az NDK Eberwalde erdészeti kutatóintézetében széleskörű kutatásokat végeznek a tűlevelű fáknak a fokozódó légszennyeződés elleni védelmére. Egyebek között olyan diagnosztikai módszerek kifejlesztésén dolgoznak, amelyekkel a korai szakaszban megítélhetnék a tűlevelű fa lég-Régen megfigyelték már, hogy a koffein természetes úton védi a növényeket a mikrobás fertőzések, a penész és a gyomnövények ellen. Néha az is előfordul, hogy megakadályozza a kávécserje normális fejlődését: a kávéültetvényeken 25—30 éves monokultúrás termelés után annyira átitatja a talajt a koffein, hogy szabályosan megmérgezi a cserjéket. De vajon hatásos-e ez az anyag a kártékony rovarok ellen? Bizonyos megfigyelések arra utalnak: igen. Azok a hernyók, amelyeknek a tápláléka akár a legkisebb mennyiségű koffeint tartalmazza, elvesztik étvágyukat, megráncosodnak és elpusztulnak. Hasonló hatásúak a rokonvegyületek, mint például a teában, a kakaóban. szennyezéssel szembeni ellenállását. Az intézetben kifejlesztett és szabadalmaztatott műszerrel a növény fotoszintézisét mérik. A kutatásokat szoros együttműködésben végzik az NDK más tudományos intézeteivel és a szocialista országok tudományos intézményeivel. kólában található teofilin és metUxantin csoportok. Megfigyelték, hogy kis adagoknál a lárvák elvesztik étvágyukat, a mozgáskoordináció hiánya, illetve remegés lép fel. Tízszázalékos kávépor- és háromszázalékos teapor-koncentráció esetén pedig huszonnégy órán belül elpusztulnak. A rovarok gerinchúrjának tanulmányozása során bebizonyosodott, hogy ez a szerv rendkívül érzékeny a metilxantinokra. Az idegi tevékenység zavarai pedig egyenesen arányosak ennek a vegyületcsoportnak a táplálékban levő koncentrációjával. Az anyag egyik legáltalánosabb tulajdonsága, hogy energiája van. Az energia kifejezés pedig az egyik legtöbbet használt szavunk (görög eredetű, jelentése: munkavégzőképesség). Az életszínvonal emelkedésével az energiatermelést is növelni kell. A fejlettebb ipari államokban az egy lakosra jutó energiafogyasztás eléri a 10 kW-ot (természetesen ebbe bele van számítva az otthoni, az ipari fogyasztás és a világítás is). Ezért szükséges, hogy az ember a Nap Földön található konzervált energiáján (földgáz, szén, kőolaj stb.) kívül felhasználja a Nap közvetlen energiáját is. A Nap energiája abból a termonukleáris reakcióból származik, amely a hidrogénatomok között megy végbe magfúzió formájában és héliumatomok keletkezése közben. A Nap belseje körülbelül 13 millió °K-os. A Nap magvának a hőmérséklete még sok milliárd évig változatlan marad, mert a termonukleáris reakció által termelt hő sugárzás alakjában hagyja el a magot. Az elektronok és ionok ütközésénél fotonok keletkeznek, amelyek útja a Nap felszínére nagyon bonyolult és évezredekig tart. A Napról a Föld felé áramló napenergiának csak egy része jut el a Föld felszínére, mert bolygónk atmoszférájában sok foton elnyelődik. A földre eső napenergia teljesítménye 1,4 kW/m2 másodpercenként. (Összehasonlításképpen a Nap teljesítménye 3,8.1023, bolygónkra körülbelül kétmilliárdnyi része esik, vagyis 1,8.10'4kW. Energiaszükségletünket a kétezredik évben 3,67.10'° kW-ra becsülik.) A Nap a földi élet meghatározója, hiszen a természet már a keletkezése óta felhasználja energiáját, például olyan kémiai reakciókra, mint a fotoszintézis, amely a zöld növények és a bioszféra szempontjából nélkülözhetetlen. A Nap melegének mechanikai energiája pedig mindennapi jelenség: vízelpárolgás, felhőképződés, eső, szél stb. Ókori történetírók feljegyzései szerint már időszámításunk előtt is használták a napsugárzást a szirakuzai Arkhimédész javaslatára. Több száz katonát félkörbe állíttatott, akik simára csiszolt rézlemezekkel a támadó hajó egy pontjára összpontosították a napsugarakat. 1973-ban az egyik athéni kikötőben megismételték a kísérletet, és a fából készült hajó valóban lángra lobbant. Arkhimédész után a 18. század közepén Georges Buffon készített egy sík tükörből álló „fémolvasztót". Augustin Mouchota pedig egy parabolikus tükör segítségével működtette egy nyomda gőzgépét, mégpedig úgy, hogy az összegyűjtött sugarak segítségével vizet forralt és így gőzt termelt. A múlt század végén a víz desztillációjára használták a Nap melegét, sót nyertek a tengerből. A világ némely pontján még ma is így jut ivóvízhez a lakosság. A 20. században már nagyon sok berendezés készült a napenergia hasznosítására: napkályhák, napszivattyúk, gyümölcs-, gabona- és faszárítók stb. A szakemberek kb. 50 napházat kiviteleztek, ahol a kazánfűtő a Nap. Fel tudjuk-e vajon használni központi csillagunkat, hogy minden szükséges energiánkat biztosítsa? A válasz ma még határozottan így hangzik: nem. Fliszen a Nap éjjel nem világít és energiáját nehéz tárolni. Próbálkoznak kémiai átalakítással, és például meglepően jól tárolódik a meleg a kavicsban. Folynak a kísérletek a műholdakkal is, ahol szintén energia-akkumulációt szeretnének megvalósítani. Az ott felhalmozott energia átvitele a Földre azonban még nagy gondot okoz. A napenergiával foglalkozó legtöbb kutatóintézet azonban már gondolkodás nélkül a víz felbontására használja a napsugarakat. Az így nyert hidrogén ismét elégethető, de autók üzemanyagaként is felhasználható már. Némely napelemnél a berendezés ára még nagyobb, mint a fűtőanyagok által nyert energiáé. Ezért megfontolandó, hogy milyen módon és milyen eszközökkel alakítjuk át gazdaságosan a Nap bőséges energiáját. Hogyan is használhatnánk fel a napenergiát otthoni körülmények között? Sokszor elegendő csekély befektetéssel fényvisszaverő tükröket elhelyezni, hogy lakásunkat világosabbá tegyük. Ha azonban melegítésre akarjuk használni, akkor már sík vagy parabolikus gyűjtőtükröket kell szerkesztenünk és a fókuszpontba állítani a melegítendő edényt. Egyéb felhasználás is akad, mégpedig a napkollektor, vagyis hőelem formájában. Ez egy csövekből vagy egy vékony fűtőtestből álló vízzel teli, megfelelően szigetelt edény. A napfényt „fogadó" felületeket a legjobban elnyelő színekkel festjük be, régebbi források szerint a fekete, újabbak szerint az alumíniumszürke a megfelelő. Ahhoz, hogy a levegő és a szél ne hűtse az elnyelő felületeket, néhány centiméterre ablakszerű üveget helyezünk elé. Ha a szigetelést körös-körül tökéletesen megoldjuk, akkor ugyanúgy meglepődhetünk, mint az a bratislavai mérnök, akit égési sebekkel szállítottak a kórházba. Ö ugyanis, zuhanyozni akarván, kipróbálta saját, házilag konstruált hőelemét. A víz hőmérséklete elérte a 80—90°C-t! Az ilyesfajta kollektorok működési elve és vázlata a legtöbb szakkönyvben már megtalálható. Érdemes még megemlíteni a Pireneusokban található Odeillo város napkohóját. Vicarit mérnök egy sokemeletes ház oldalára parabolikusán 9 000 kis tükröt szerelt fel, amelyek számítógéppel automatikusan irányíthatók, mindig a Nap felé. A fókuszpontban mért hőmérséklet elérte a 4 000 °C-t, amelynél minden fém megolvad. Ilyen módon már több napkohó és erőmű épült. A napelemek kevésbé ismert típusai a félvezetők, amelyek a napenergiát közvetlenül elektromos energiává alakítják át. Az ilyen napelem hatásfoka maximum 30 %-os, amit GaAs (gallium-arzenid) kristályokon értek el. A GaAs kristály előállítási költsége viszont sokkal nagyobb, mint a szilíciumé, amelyből elegendő mennyiség van a természetben. A kutatások központja az amerikai Szilícium Völgy (Silicon Valley), ahol sokan foglalkozunk ennek az elemnek a felhasználásával mind a félvezető-technikában, mind az űrhajózásban. Az egykristály előállítása és implantációja, vagyis félvezetővé tétele azonban szintén költséges folyamat. Ezért olyan jellegű (és eredményes) kísérleteket folytatnak, amelyek során amorf, rendezetlen szerkezetű vagy párologtatott félvezetőket használnak fel. Az ilyen napelemet tehát otthoni körülmények között az implantátor nevű berendezés nélkül nehéz lenne előállítani. Hazánkban az érsekújvári (Nové Zámky) Elektrosvit vállalat foglalkozik a hőelemek tökéletesítésével, egyre több jó hatásfokú kollektort kínálnak a vevőknek. A környezetvédelem szempontjából is hasznos lenne környezetszennyezést nem okozó napelemeket építeni és felhasználni például az iparban is, de ehhez még nagyon sok műszaki kérdést kell megoldani. Dr. P. TÓTH ATTILA KOFFEIN MINT ROVARIRTÓ 16
