Na ez megint nem egy szokásos bejegyzés lesz, hanem amolyan technikai jellegű. De ha egyszer ez a kérdés foglalkoztat, akkor nyilván erről írok. Mindenesetre megpróbálok közérthető lenni.

Mint azt korábban írtam, vettünk egy sorházat Zuglóban, amiről kiderült, hogy tele van hibával, ezért tetőcsere lett, újraalapoztuk, bevezettük a gázt, felújítottuk az elektromos hálózatot, a vízvezetékek jórészét is... A fűtés is készen van, egy Junkers kondenzációs kazán fűti a házat, eddig kitűnően ellátva a feladatát. A gáz és fűtésszerelőink rendes munkát végeztek, elég drága volt, de minden működik, gyorsan is dolgoztak, csak a hivatalok húzták az időt szokás szerint. Persze egy kóklerbe azért itt is belefutottunk. Amikor üzembe kellett volna helyezni a kazánt, kijött egy "szakértő", aki negyedóra múlva közölte, hogy a kazán rossz, és különben is keressünk más szakembert, mert ő Csepelről nem akar ide Zuglóba kijárni. Először nagyon kétségbe voltam esve, de a mondat második fele némi reményt adott azt illetően, hogy az illetőnek valószínűleg fogalma sem volt arról, hogy mit kellene a kazánnal kezdeni, s ezt az oltobelló dumát nyomta ahelyett, hogy a tudatlanságát beismerte volna. Szerencsére kárt nem csinált, pénzt nem kapott. Az áruház, ahol a kazánt vettük, ajánlott egy másik szerelőt, ő ki is jött, s gond nélkül üzembe helyezte a kazánt. Természetesen semmi baja nem volt.

Van tehát fűtésünk, melegvízünk, de az én agyam közben folyton azon jár, hogy mi lesz, ha már nem tudjuk a gázt megfizetni. Az biztos, hogy a gáz ára emelkedni fog a jövőben, tehát előbb vagy utóbb lépnem kell valamit. Az igazán tuti megoldás az lenne, hogy a nyáron összegyűjtött napenergiával fűtsük télen a házat. Első megközelítésben két lehetőség kínálkozik a napenergia tárolására.

• Kémiai formában történő raktározás. Ennek a megoldásnak az előnye a nagy energiasűrűség, a hátránya pedig az energiaátalakítás közbeni veszteségek. Eleve a legjobb napelem 22% körüli hatásfokkal alakítja át a fényenergiát elektromos energiává. Emellett ezek a napelemek igencsak drágák is. A keletkezett energiát akkumulátorokban kell tárolni, ezek drágák, nehezek, elővigyázatosan kezelendők, és egy idő után tönkremennek. Előnye a dolognak, hogy az akkumulátorokba bármilyen módon előállított energia betölthető, olcsó éjszakai áramból, otthoni gázmotorral előállított áramból származó energia, szélenergia. Az így eltárolt energiával télen hőszivattyút hajthatunk, amely minden egyes kivett kilojoulhoz négyszer annyi hőenergiát ad hozzá. Sajnos az akkumulátorok energiasűrűségén azért lehetne még javítani bőven. Az igazi az lenne, ha valamiféle üzemanyagot lehetne előállítani a nyáron gyűjtött napenergiával. Ha a hidrogént normálisan lehetne tárolni, akkor az ideális megoldás az lenne, hogy a nyáron megtermelt hidrogénnel télen áramot termelnénk, az árammal pedig hőszivattyús fűtést üzemeltetnénk télen. Oláh György kémikus találmánya, a metanollal működő üzemanyagcella tudna valami hasonlót produkálni, csak sajnos ennek a hatásfoka és a tartóssága még jócskán hagy kívánnivalót maga után. A metanol azért jobb a hidrogénnél, mert folyadék lévén, nagyon jól tárolható (akár hordókban az udvaron), míg a hidrogén nyomás alatt még a fémtartályok vastag falán is átdiffundál szépen-lassan. Ha sikerül metanolcella problémáit a kutatóknak kiküszöbölni, akkor a metanol lesz az az energiahordozó, amivel meg lehet oldani a mostaninál nagyságrendekkel olcsóbb fűtést (is, meg az olcsó autózást is). Talán mire nyugdíjas leszek, kiforrja magát ez a technológia, de egyenlőre nem pálya.
• Fizikai formában történő energiatárolás. Ennek a módszernek az a nagy előnye, hogy nem kell az energiát egyik formából a másikba alakítgatni, amely a veszteségek biztos forrása, hanem egyszerűen annyi történik, hogy egy nagy tömegű anyagot nyáron felmelegítünk, majd egy hőcserélővel télen a kívánt hőmérséklet szerint adagolva szépen kinyerjük a hőt a tárolóból. A problémát itt elsősorban a fizikai hőtárolás alacsony energiasűrűsége jelenti. Ahhoz, hogy egy lakóház télire való fűtéséhez szükséges energiát eltároljunk, iszonyat mennyiségű hőtároló anyagra van szükség. Persze vannak trükkök, amivel az energiasűrűséget növelni lehet. Nézzük, mik a lehetőségeink:

1.  Nagy fajhőjű anyagot kell választanunk. Kézenfekvő választás a víz, amelynek az összes hozzáférhető anyag közül a legnagyobb a fajhője. Hátránya a dolognak, hogy vízzel csak a 40-100 C° közötti tartományban tudunk dolgozni. Egy téli szezonra minimum 150 m³ víz szükséges, és ezt hőszigetelten kell tudnunk tárolni. Csak a méretek érzékeltetése végett ehhez egy akkora úszómedence kell, amelynek a felülete egy átlagos sorház alapterületével egyezik meg, és két méter mély. Mindezt víz és hőszigetelt medencében eltárolva. Finoman szólva drága beruházás....
2. Megnövelt hőmérséklet tartomány. A víznél szinte minden anyagnak rosszabb a fajhője, viszont sok esetben lényegesen nagyobb hőmérsékleti tartományban üzemeltethetőek. Példának okáért, ha apró szemcsés kavicsot használunk hőtároló közegnek, akkor akár 300 fokig is elmehetünk a hőmérséklettel. Így ugyan nagyobb tömegű anyagot kell használnunk, de az térfogatra a nagyobb sűrűség miatt nem jelent többet, mint víz esetén, viszont a kihasználható hőmérséklet tartomány nem korlátozódik a 40-100C° tartományra. A gond ott van, hogy ehhez olyan nappanel kell, ami nem vízzel működik, hanem valamilyen szintetikus olajjal, mint hőközvetítő közeg. Mindemellett a vezetékezésnél speciális forrasztástechnológiát kell alkalmazni, ami kibírja, emellett itt különlegesen jó hőszigetelést kell alkalmaznunk, mert a hő annál könnyeben szökik, minél nagyobb a hőmérséklet különbség a hőtároló anyag és környezete között. Ha ezeket sikerül megoldanunk, akkor 300C° felfűtési hőmérsékletet feltételezve durva közelítéssel harmad akkora térfogaton is el tudjuk tárolni a szükséges hőmennyiséget. A gyakorlatban ennek a magas hőmérsékletű hőtárolásnak nem igazán kiforrott a technológiája, a kereskedelemben kapható napelemek nem is alkalmasak arra, hogy ilyen magas hőmérsékletet elő tudjanak állítani.
3. Fázisátalakulás energiájának kihasználása. Ha az anyag halmaz vagy fázisállapot változáson megy keresztül, akkor ott az egyszerű fajhőnél jóval nagyobb energia szabadul fel, vagy kötődik le. Ha sikerülne olyan anyagot találnunk, ami a könnyen kezelhető 40-100 C° hőmérséklettartományban fázisátalakuláson is keresztülmegy, akkor a betáplált energiát nem csak hő formájában tudjuk tárolni, hanem ehhez még hozzájön egy meglehetősen jelentős fázishő is, amely igen jelentősen javítja a közeg hőtároló képességét. Praktikus okokból - mivel a hőtároló térfogatának minimalizálására törekszünk, a folyadék → gáz átmenet nem jöhet szóba. Ugyan ez a fázisátalakulás tudná a legtöbb hőt eltárolni, de a gáz halmazállapotú terméket nem tudjuk tárolni. Így a szilárd → folyadék fázisátalakulás jöhet csak szóba, mint energiatároló fizikai folyamat. Tehát olyan anyagra van szükségünk, amelynek olvadáspontja a kitűzött, könnyen kezelhető 40-100 C° tartományban van, olcsón beszerezhető, nem mérgező. A jó hír az, hogy félnapos keresgéléssel az interneten két ilyen anyagra is rá sikerült bukkannom. Az egyik a paraffin, ami a gyertyák alapanyaga. Körülbelül 60C°-on olvad. A hőtárolónk nyáron tehát úgy működne, hogy amikor a napelem elkezdi fűteni, akkor a szilárd paraffint melegítené 60 fokig, ott a paraffin elkezdene megolvadni, majd miután teljesen megolvadt, a folyékony paraffin melegedne tovább. Azonos térfogaton így a paraffin mintegy másfélszer annyi hőt tud eltárolni, mint a víz. Van egy ennél jobb anyag is, a nátrium-acetát, amelynek a hőtároló képessége  ebben a hőmérséklet tartományban az olvadáshőjének köszönhetően a vízének kétszerese.
4. Olvadáshő helyett kihasználhatjuk a vízoldható anyagok oldáshőjét is, bár ez már átmenet a kémiai és fizikai energiatárolás között. Mindenki tudja, hogy a konyhasó meleg vízben jobban oldódik, mint hideg vízben. Ha a hőtároló tartályunkba vizet és konyhasót teszünk, majd elkezdjük emelni a hőmérsékletet, akkor a konyhasó elkezd oldódni a vízben, közben pedig jelentős mennyiségű hőt köt le, ami akkor szabadul fel, amikor az oldat el kezd hűlni. A gyakorlatban annyit látunk, hogy a hőtároló alján hűléskor kiválik a só, a közeg hőmérséklete meg alig változik. Itt a gondot az jelenti, hogy nem lehet tetszőleges a víz mint oldószer, és az adott kémiai anyag aránya. Az oldáshő miatti energiaelnyelést sem egyszerű dolog számolni, ugyanis az oldáshő hőmérséklet és koncentráció függő, így inkább csak tapasztalati úton lehet meghatározni, hogy mekkora hőkapacitású az így kialakított rendszer. Az oldáshő táblázatokat figyelve az ammónium-nitrát tűnik a leginkább ígéretes anyagnak mivel könnyen hozzáférhető, és a fajlagos oldáshője is elég magas. 

A felsorolt opciók alapján eléggé nyilvánvaló, hogy házilagos körülmények között rendkívül költség és helyigényes egy akkora hőtároló kialakítása, amely elég nagy ahhoz, hogy a ház téli fűtésigényét ellássa. A legígéretesebbnek a metanol előállítás ígérkezik, de erre még sokat kell várni, mire piacképes lesz a technológia. A többi módszer költség és helyigénye akkora, hogy nem gazdaságos a megépítésük. Kisebb méretekben, pld. fatüzelés használata esetén a hőtároló megoldásoknak van létjogosultságuk, és felsorolt trükkök alkalmazásával jobb hőtárolókat tudunk kialakítani, mint az általánosan elterjedt mai víztartályok. ( Fatüzelés esetén azért kell hőtartály, mert a fa égése során rövid idő alatt szabadul fel nagy energia, és ezt célszerű egy tárolóban elraktározni, majd onnan igény szerint felszabadítani.)

Ennyit mára a tudomány és a technika szépségeiről.

Kis muzsi a végére: