Új Szó - Vasárnap, 1979. július-december (12. évfolyam, 26-52. szám)
1979-07-29 / 30. szám
■ TUDOMÁNY TECHNIKA BIZTATÓ KÍSÉRLETEK a napenergia felhasználására A számítások szerint a Nap másodpercenkét több energiát sugároz a Földre, mint ameny. nyit az emberiség létezése alatt ■előállított. Vétkes könnyelműség lenne tehát, ha a tudósok nem gondolnának a napenergia közvetlen felhasználására. A gondolat nem ú] keletű. A ■szakemberek már a harmincas ■ .évek elején is behatóan foglalkoztak ezzel a problémával. Akkor azonban nem mutatkozott még hiány a klasszikus ■energiaforrásokból, ezért a gazdasági életben nem tulajdonítottak ennek a kérdésnek különösebb fontosságot. Csak a Földközi-tenger környékén elterülő országok, továbbá japán, ■Oj-Zéland, Ausztrália és né- ■hány amerikai állam részéről mutatkozott érdeklődés e lehetőség kihasználása iránt. De ott is inkább csak a tengervíz sótalanltására hasznosították a ■napenergiát. Az utóbbi években lényegesen megváltozott a helyzet. Az energiaválság enyhítése, Illetve a klasszikus fűtőanyagok pótlása céljából a melegebb és mérsékelt éghajlatú országok szakemberei a napenergiára is jobban felfigyeltek. Ezzel, valamint a tudomány és a technika gyors fejlődésével magyarázható, hogy mostanában sok szó esik a világűrben, a Holdon és a műholdakon elhelyez, hető naperőművekről, s az itt termelhető energia Földre jutpléhkádak, amelyeket a napsugarak átengedésére alkalmas fóliákkal takarnak le. A hazai fejlesztés eredményei A csehszlovák szakemberek ■mintegy tíz éve több helyen ■folytatnak eredményes kísérleteket a napenergia felhasználására. A . Cechtíni Efsz-ben például a Dél-morvaországi Energetikai Művek dolgozóinak komplex- racionalizáclős brigádja az elektromos vízmelegítőket helyettesítve olyan napkollektorokat fejlesztett ki, amelyek 125 liter vizet 2—3 óra leforgása alatt legalább 70 fokra melegítenek. A kollektorok 20 négyzetméternyi területet foglalnak el. A cechtíni szövetkezet ked- vező tapasztalatai alapján ma már körülbelül 20 dél-morvaországi szövetkezet tervez hasonló korlektorokat, amelyek a háztartások számára is alkalmasak lehetnének. A legnagyobb ilyen berendezés egyelőre a Slusovicei Efsz-ben működik, mintegy 80 négyzetméternyi területen, amely egy 900 férőhelyes tehénistálló melegvízszükségletét fedezi. A jó eredmények alapján további kollektorokat terveznek a Magas-Tátrában és az Öriás- ■hegységben (Krkonoáe). Ezek az üdülőközpontokat látják A Sluiovicei Efsz-ben felszerelt napkollektorok egy év alatt körülbelül 5B00 kilowattóra elektromos áramot takarítanak meg (CTK-félv.) tatásáról. Ma még talán utópiáinak tűnnek ezek a tervek, de az is lehet, hogy megvalósításuk nem sokáig várat magára. Napelemek, napkályhák A napenergia hasznosítására árányuló kísérleteik ma két irányban folynak. Az egyik megoldás a félvezető fotocelláiként viselkedő napelem, amely a Nap sugárzási energiáját köz. vétlenül elektromos energiává alakítja át. A szovjet és az amerikai műholdak energiaellátásában már jelentős szerephez ■jutottak ezek a napelemek, s a .Földön is folytatnak velük kísérleteket, többek között a jháztartások áramfogyasztásának ellátására. Habár ezzel a .bevált módszerrel a lakóházak áramszükséglete mintegy 80 százalékban fedezhető, nagyobb mértékű elterjedését egyelőre a napelemek rendkívül magas ára akadályozza. A másik megoldás szerint a napenergiát víz vagy levegő egyszerű • kollektorokban történő közvetlen felmelegítésére használják fel. A kollektorok a Nap melegét abszorbeáló, szi. getelő anyaggal bélelt, sekély ■majd el meleg vízzel, s nagy előnyük lesz, hogy nem szeny. nyezik a levegőt égési termékekkel. A CKD Dukla kollektorai A kollektorok, vagyis a napkályhák gyártásával hazánkban a tüzelőanyag-fogyasztás ésszerűsítésére irányuló állami program keretében három évvel ezelőtt a prágai CKD Dukla vállalatot bízták meg, amely 150 éves hagyományokkal rendelkezik a kazángyártásban. — Nem véletlen — mondja Vladimír ]irout mérnök, a műszaki fejlesztési osztály vezetője —, hogy a választás a mi ■vállalatunkra esett. A lakótelepek és más épületek központi fűtésével és az energia-megtakarításokkal kapcsolatban az évek során értékes tapasztalatokra tettünk szert. A legész- szérűbb takarékoskodási intézkedést a falak gondos szigetelésében, az ajtók és áz ablakok megbízható tömítésében látjuk. Jelentős megtakarítást eredményezhet a napenergia felhasználása is, hiszen a számítások szerint 15—20 év múlva a ország energiafogyasztásának 3—5 százalékát fedezhefjük napenergiával. Olyan mennyiség ez, amely lényegesen meghaladja hazánk vízi és atomerőműveinek jelenlegi teljesítményét. A napkollektorok kísérleti alkalmazásánál mindenekelőtt arra a kérdésre kerestük a választ, hogy mennyi energia takarítható meg általuk. A felméréseket a Csehszlovák Tudományos Akadémia Fizikai Intézetében, valamint az Ashabadi Tudományos Műszaki Laboratóriumban végeznék, ahol a KGST-országok az 1976-ban elfogadott szoláris program keretében hasonló kísérleteket folytatnak. Bebizonyosodott, hogy az ott ellenőrzött 14 kollektor közül a szovjet és a csehszlovák gyártmányok feleltek meg a legjobban. Ezzel az eredménnyel azonban nem elégedettek a CKD Dukla dolgozói. Kollektoraikkal több hazai kutatóintézetben is kísérleteznek, s az észrevételek alapján tovább tökéletesítik ezeket a hasznos berendezéseket. Kombinált megoldás Hazánkban a napenergia teljes mértékben áprilistól szeptemberig, kedvező időjárás esetén pedig márciustól októberig használható fel. Természetesen nemcsak a mezőgazdaságban alkalmas a használati víz melegítésére, hanem az iparban is, például hűtőberendezések működtetésére, sőt még uszodák, zuhanyozók vizének melegítésére is. A Bratislavas Faipari Kutatóintézetben olyan berendezést készítenek elő, amely melegített levegővel fa vagy gabona szárítására lesz alkalmas. De vajon felhős időben, amikor nem süt a Nap, megszü- ,niik-e az ilyen berendezések működése? — Korántsem — hangzik a válasz. — A tapasztalatok szerint a napenergia az akkumulációs térség és a kollektorok megfelelő méretezésével felhős napokra is elraktározható. Ez azonban ma még a beruházási költségek lényeges növekedésével jár. Előnyösebbnek tekinthető tehát a bevált kombinált módszer, vagyis a klasz- szikus fűtőberendezésnek napkályhával való kiegészítése. Jirout mérnök arról is tájékoztat, hogy a kollektorokat ma már a kromérí2i Sempra vállalatban is gyártják. Az idén 3000 négyzetméteren kísérleteznek velük. A CKD Dukla kollektorait az idén 400 négyzetméteren alkalmazzák, a jövőre tízszeresére növelik ezt a területet. A napkályhákkal szerzett tapasztalatok tehát kedvezők. A számításokból az is kitűnik, hogy ha a mezőgazdaságban és az építőiparban ma használt kazánok, fűtőházak és bojler- berendezések egyharmadát helyettesítenék velük, akkor leg. alább négymillió tonna tüzelőanyag lenne megtakarítható. A legtisztább, legolcsóbb és kiapadhatatlan energiaforrásunk hasznosításával folytatott kísérletek a tudomány és a technika fejlődésével minden bizony, nyal további sikereket eredményeznek. A szoláris program megvalósításának azonban nélkülözhetetlen feltétele a berendezések olcsóbb előállítását lehetővé tevő sorozatgyártásuk mielőbbi megkezdése. KARDOS MARTA Napenergia a kohászatban Forrasztásra, hegesztésre, fémek olvasztására használják fel a Nap sugárzó energiáját az Ukrán Tudományos Akadémia napenergia-kutató intézetében, a Krím-félszigeten. A hagyományos ntódon nehezen hegeszthető fémek, közöttük a titán is nehézség nélkül hegeszthető a Nap energiájával. A különleges napenergia- gyűjtők koncentrált impulzusaival különböző magvakat is besugároznak, öröklődő tulajdonságaik megváltoztatására (delta) Olcsó napelem Az energiagondokon sokat könnyítene a napenergia széles körű felhasználása, különösen közvetlenül villamos energiává való átalakítása. Ez napelemekkel történik. A napelemek anyagának számos különleges tulajdonsággal kell rendelkeznie: a beeső napfény nagy részét el kell nyelnie, jó hatásfokkal kell összegyűjtenie a fény által létrehozott elektronokat és lyukakat, valamint kis belső ellenállás mellett körülbelül 1 V rétegátmeneti feszültség gél kell rendelkeznie. Az RCA Princetoni laboratóriumában sikerült előállítani olyan szennyezett amorf szilíciumot, amely mindezekkel rendelkezik és jelentősen olcsóbb, mint a kristályos anyagok. Valószínűnek látszik, hogy ezzel az anyaggal nagy felületeket lehet bevonni kis költséggel. Az új napelem kifejlesztését az tette lehetővé, hogy kidolgozták az amorf anyagok szabályozott mértékű szeny- nyezésének technikáját, és ezzel lehetővé vált az anyag elektromos tulajdonságainak céltudatos és reprodukálható változtatása. A kristályos szerkezetű anyagokat már régóta szennyezik szabályozott mértékben a félvezetőgyártásnál, ami a diódák és tranzisztorok alapanyaga. Az amorf anyagokkal kapcsolatos tapasztalat az volt, hogy nem rendezett belső szerkezetük miatt a szennyezés ellenére is viszonylag rossz vezetők maradtak, mert a 3 vagy • 5 vegyértékű szennyezések által a 4 vegyértékű alapanyagban létrehozott elektronok vagy lyukak nagy része elnyelődött. ■Meglepő eredmények születtek azonban kis mennyiségű foszfint vagy bórhidrogént tartalmazó szilán (SIHi) gázban elektróda nélküli ívkisüléssel kapott szilícium félvezetővel. Mintegy 1 mikronos félvezető réteget kaptak ilyen módon üveglapkákon, amelyekre egymás után p-típusú (lyukakban gazdag) és n-típusú (elektronokban gazdag) anyagokat tudtak lecsapatni a p-n átmenet előállításához (a tranzisztorhatás alapja). Az amorf szilíciummal előállított fényelem energiaátalakítási hatásfoka jelenleg csak 2,4 °/o, azonban a számítások szerint a gyártási paraméterek optimalizálásával elérhető a 14... 15 %-os hatásfok. Amennyiben ezt sikerül megoldani, akkor az amorf szilícium a jövő napelemeinek alapanyaga lehet (Technika) Lézerkristályok sajtolása A lézersugarakat előállító készülékek fontos alkatrésze a sugarat gerjesztő kristály, amelynek mechanikai szilárdságát úgy növelték, hogy magas tisztaságiaké kristályos anyagot sajtolással sűrű, finom kristályé tömeggé sajtoltak. Ez a folyamat meleg állapotban is ■elvégezhető, de az apró kristályok nagy felületei kémiai szennyeződésnek vannak kitéve ■és a szemcsék határán a melegen sajtolt kristályoknál megengedhetetlen energiaveszteséget okozhat a készülék működése közben. Egy amerikai ku. tatóintázet most kidolgozott ■egy olyan eljárást, mellyel nagy ■kristályokat vákuumban melegen lehet kovácsolni magas hőmérsékleten és amelynél a ■nyomás elégséges ahhoz, hogy rekristalizáció jöjjön létre. Az ályen úton előállított lézerkristályok szemcsehatárán nincsenek szennyeződések, és ennek következtében ezek elnyelést és villogást nem okoznak. A szokatlan technológiai folyamat teljesen hasonló lefolyá. sú, mint a fémek melegalakítása. A nagy szemcséjű kristályt megfelelő alakú süllyesztőkbe helyezik és előre meghatározott nyomásnak / vetik alá magas vákuum alatt. A kristályok kovácsolásához 700 C-ig gyorsacél szerszámokat, míg efölött a hőmérséklet fölött nagy szilárdságú grafitból kialakított szerszámokat használnak. A kovácsolási paraméterek gondos megválasztásával — amely a sajtolandó anyag ösz- ■szetéfelétől függ — megfelelő ■hőmérsékleten nagy alakítási ■fokot lehet elérni, és a legkülönbözőbb összetételű kristályokat lehet áikovácsolni pl. KC1 kristályokat 100—500 C hőmérséklet között lehet sajtolni, általában alacsonyabb hőmérséklet kisebb méretű szemcséket eredményez. Előfordul alacsony hőmérsékletnél, hogv a szemcsék határa berepedezik, de ezt a jelenséget a fajlagos nyomás csökkentésével, vagy a hőmérséklet emelésével ki lehet küszöbölni. A paraméterek optimalizálása lehetővé teszi, hogy megfelelő alakítási arány esetén tökéletes mik- rostruktúrát alakítsanak ki. Je lsnleg eredményesen kovácsolnak KC1, RbCl és CaF kristályokat. ÍT) 1979. VII. 29. ie ÚJ szú
