182683. lajstromszámú szabadalom • Berebdezls a nap fény és hőenergiájának hasznosítására
3 182683 4 A találmány tárgya berendezés a nap fény- és hőenergiájának hasznosítására, amelynek egy- vagy több sík gyűjtőlencséje, azok fókuszában elhelyezett végű fény- és hősugárvezetője, valamint a sugárvezető másik végénél elhelyezkedő hőtárolója — abszorbere — van, ahonnan a tárolt hőenergia hordozóközeg útján tetszés szerinti felhasználásra elvezethető. Az emberiség régi törekvése a napból fény- és hősugárzás formájában érkező hatalmas energiamennyiség felhasználásának megoldása. Ez a törekvés különösen az utóbbi időkben egyre inkább előtérbe került, amikor a kimerülőben lévő földi energiaforrások pótlása központi kérdéssé vált. Régóta ismeretesek az ún. üvegház-hatáson alapuló házak, melegházak, fóliasátrak, amelyek a napenergia hasznosításával oldják meg a fűtést és világítást. Ezek közös problémája a beérkező napenergia rossz hatásfokkal történő felfogása, a felfogott energiának hosszabb időre történő gazdaságos tárolása. Számos kísérlet történt lakóházak, különféle épületek hőenergiaszükségletének napenergiával való biztosítására. Itt is a fő probléma az, hogy a napenergia a napszakok és évszakok szerint erős ingadozásokkal érkezik a földre, ezért nem elég a sugárzó energia összegyűjtése, meg kell oldani annak gazdaságos tárolását és a tárolt energia megfelelő visszanyerését is. Létesültek már naperőművek, amelyeknél a napenergiát gyűjtőtiikör-rendszerek segítségével koncentrálják, s a koncentrált hőenergiát pl. gőzfejlesztésre használják. A napenergia hasznosítására szolgáló berendezések egyik legfontosabb része a kollektor, amely a sugárzást koncentrálja. Vannak tükrökkel és lencsékkel dolgozó kollektorok, vannak továbbá űn. síkkollektorok, amelyek üveg- vagy műanyaglemezek alatt elhelyezett elnyelőfelületből, hőszigetelésből és hőhordozó anyagból állnak. Működésük az üvegházhatáson alapul. A napenergia hasznosításának másik sarkalatos kérdése a hőtárolás. Erre a célra sokféle anyagot alkalmaznak, így többek között téglát, betont, vizet, homokot stb. A hőtároló anyagban csatornák, vagy csővezetékek vannak, amelyekben a hőszállító közeg kering. Ez lehet víz, levegő, vagy egyéb anyag is. Ismeretes a 3 985 118 sz. USA szabadalomból olyan űn. napkemence, amelynél a nap sugarait Fresnel-lencsékkel fókuszálják az egyes lencsék gyújtópontjában elhelyezett hővezetőkre. A hővezetők vörösrézből vannak, s ívelt szakasszal rendelkeznek azért, hogy a nap mozgásának megfelelően mozgatott lencsék gyújtópontja mindig a hővezetőre essen. Ennél a berendezésnél bonyolult mechanizmus szükséges a napkövetés megoldására, s a hővezetők kialakítása is komplikált, költséges. A 4 026 267 sz. USA szabadalomban olyan napenergiahasznosító berendezés van ismertetve, amelynél nagy látószögű lencserendszert használnak a napenergiának optikai vezetőszál végére való fokuszálásához. A vezetőszál másik vége energiatárolóhoz van vezetve s el van látva bordás kialakítású hősugárzóval is. A berendezéshez szükséges gömblencsék anyagigénye, súlya és abszorpciója nagy, a lencsék nem követik a napot, emiatt az optikai vezetőszálak átmérőjét erősen meg kell növelni, ami lerontja az energiakoncentrálási arányt. Ettől eltekintve, még a nagy látószögű lencsék sem képesek a napsugarakat reggeltől estig az optikai vezetőszálak végére koncentrálni, így a sugárzott energia egy része elvész. Az ismertetett két rendszernél a napsugárzás közvetett, diffúz részét nem hasznosítják, holott a beeső napenergiának igen jelentős része érkezik a földre ilyen formában. A találmány feladata olyan berendezés létrehozása a nap fény- és hőenergiájának hasznosítására, amely kiküszöböli vagy csökkenti az ismert berendezések említett hiányosságait egyrészt azáltal, hogy nem teszi szükségessé a nap járásának követését és mégis hasznosítja a sugárzást reggeltől estig, másrészt azáltal, hogy hasznosítja a diffúz sugárzást is, végül hogy biztosítja a sugárzás befogadását nagy felületen, ugyanakkor a visszasugárzást csak igen kis felületen engedi meg, miáltal a veszteségek lecsökkennek. A feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy az egy vagy több sík gyűjtőlencséből, azok fókuszában elhelyezett fény- és hősugárvezetőből, valamint hőtárolóból — abszorberből — álló berendezésnél a sík gyűjtőlencsék szögletesre vágott, vonalas fókuszú sík Fresnel-lencseként alakítjuk ki, továbbá fény- és hősugárvezetőként a sík Fresnel-lencse fókuszvonalában elhelyezkedő véglapú merev, vagy hajlékony vezetőlemezt alkalmazunk, melynek másik véglapja hőszigetelésen keresztül a közvetlen sugárzást befogadó abszorbgnst tartalmazó térbe nyúlik. Gyártástechnikailag előnyös, ha a szögletesre vágott sík Fresnel-lencsét prizmarendszert képező recézettel hengerelt síküveglapok alkotják. A berendezés kedvező kiviteli alakjánál a sík Fresnel-lencse alatt távközzel a diffúz energiasugárzást befogadó, hőszigeteléssel körülvett abszorbens helyezkedik el, melyben hőhordozó közeget befogadó csövek vannak, továbbá a hőszigetelés alatt távközzel a közvetlen energiasugárzást befogadó, ugyancsak hőszigeteléssel körülvett abszorbens van elhelyezve, amelyben a hőhordozót magas hőfokra felmelegítő csövek helyezkednek el. Az alkalmazott hőszigetelés előnyösen üveggyapot, hőtároló abszorbensként pedig kb. 2,5 kg/dm3 sűrűségű, kb. 880 J/kg°C fajhőjű föld nyer alkalmazást. További előnyhöz jutunk, ha a berendezés hagyományos kialakítású síkkollektorokkal is el van látva, adott esetben a sík Fresnel-lencsékkel kombinálva. A találmány szerinti berendezés igen jó hatásfokkal valósítja meg a napenergia hasznosítását, ugyanakkor viszonylag egyszerű és olcsó az előállítása és üzeme, mivel nem igényel napkövető mechanizmust. Megjegyezzük, hogy maga a találmány szerint alkalmazott sík Fresnel-lencse igen kedvezően felhasználható üvegházak, fóliasátrak fűtésére, ill. hőfoktartására. Ezen túlmenően, mivel képes a sugárzott napenergia diffúz részének a felfogására is, ezért megfelelő hőszigetelés esetén bármilyen helyiségben, akár pincében is biztosítani lehet vele a növények fejlődéséhez szükséges fény- és hőmennyiséget. A túlmelegedés a koncentrált sugarak szabá-3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
