Hogyan termel energiát a Nap? Mi a különbség a napelem és a napkollektor között? Miből áll egy napelemes rendszer, és megvalósítható-e egy családi ház teljes energiafüggetlensége? Ezekre a kérdésekre ad közérthető, szemléletes és gyakorlatias válaszokat az „Energiahatékonyság a mindennapokban” program III. fejezete.
A „Megújuló energiaforrások és napelemes rendszerek” című fejezethez készült prezentáció, valamint az azt kiegészítő, részletes magyarázó tanári segédlet mostantól térítésmentesen letölthető és bárki számára szabadon hozzáférhető.
Tiszta energia a természetből
A modern társadalom működéséhez egyre több energiára van szükség. Villamos energiát használunk a világításhoz, a fűtéshez, a közlekedéshez, a kommunikációhoz és szinte valamennyi háztartási berendezés működtetéséhez. A hagyományos energiahordozók – a szén, a kőolaj és a földgáz – készletei azonban végesek, használatuk pedig jelentős környezeti terheléssel jár.
A tananyag bemutatja azokat a természetes energiaforrásokat, amelyek folyamatosan újratermelődnek, ezért hosszabb távon is rendelkezésünkre állhatnak. A tanulók megismerkedhetnek a napenergiával, a szélenergiával, a vízenergiával, a geotermikus energiával és a biomasszával.
A fejezet nemcsak azt magyarázza el, hogyan működnek ezek az energiaforrások, hanem környezeti és gazdasági jelentőségükre is felhívja a figyelmet. Használatukkal csökkenthető a károsanyag-kibocsátás és az ökológiai lábnyom, mérsékelhető az energiaáraktól való függés, valamint kiszámíthatóbbá válhatnak az energiaköltségek.
Nyolc perc alatt érkezik meg hozzánk a napfény
A fejezet részletesen foglalkozik legfontosabb megújuló energiaforrásunkkal, a Nappal. Bemutatja, mi történik a Nap belsejében, hogyan keletkezik az energia, és miként jut el a napsugárzás a Földre.
A tanulók olyan érdekes tényeket is megismerhetnek, mint hogy a Nap körülbelül 150 millió kilométerre található a Földtől, fénye mégis mindössze 8 perc 20 másodperc alatt ér el hozzánk. Megtudhatják azt is, hogy a Nap átmérője mintegy 109-szer nagyobb a Földénél, belsejében pedig több mint egymillió Föld férne el.
A tananyag érzékletesen mutatja be, hogy a Nap energiája nélkül bolygónk sötét, hideg és élettelen lenne. A napsugárzás melegíti fel a földfelszínt, működteti a víz körforgását, szerepet játszik a szelek kialakulásában, és nélkülözhetetlen a növények fotoszintéziséhez. Közvetve tehát számos más energiaforrás is a Napból származik.
Hogyan lesz a napfényből elektromos áram?
A fejezet egyik központi témája a napenergia gyakorlati hasznosítása. Közérthetően magyarázza el a napelemek működését: a napsugárzás eléri a panelek celláit, a félvezető anyagban elektronmozgás indul meg, ennek következtében pedig elektromos áram keletkezik.
A tanulók megismerhetik egy napelemes rendszer legfontosabb elemeit és azok feladatát:
– a napelem a napfényből elektromos energiát termel;
– az inverter a keletkező áramot a háztartásban használhatóvá alakítja;
– a tartószerkezet rögzíti a paneleket;
– a kábelezés összeköti a rendszer elemeit;
– az akkumulátor lehetővé teszi a megtermelt energia tárolását.
A tananyag tisztázza a napelem és a napkollektor közötti különbséget is. A napelem villamos energiát állít elő, míg a napkollektor a Nap hőenergiáját hasznosítja, elsősorban vízmelegítésre vagy a fűtés támogatására.
Nem mindegy, mikor termelünk és mikor fogyasztunk
A napelemes rendszerek egyik legfontosabb kérdése az energiatermelés és az energiafogyasztás összehangolása. A panelek nappal termelnek, miközben a háztartások energiafogyasztásának jelentős része gyakran az esti órákban történik.
A segédanyag bemutatja, mi történik akkor, ha a rendszer több energiát termel, mint amennyit a háztartás éppen felhasznál. A többlet visszatáplálható az elektromos hálózatba, vagy akkumulátorban tárolható. Ha viszont a termelés nem fedezi a fogyasztást, a hiányzó energiát a hálózatból vagy az akkumulátorból kell pótolni.
A tanulók azt is megérthetik, hogy a napelemek teljesítményét számos körülmény befolyásolja: az évszak és az időjárás, a napsütéses órák száma, a panelek tájolása és dőlésszöge, az árnyékolás és a háztartás fogyasztási szokásai.
Egy energiatudatos háztartás lehetőség szerint a napos időszakokra időzíti a nagyobb fogyasztókat. A mosógép, a mosogatógép vagy akár az elektromos autó töltése is működtethető akkor, amikor a napelemes rendszer éppen energiát termel.
Mit jelent az energiafüggetlenség?
A tananyag az energiafüggetlenség fogalmát és gyakorlati feltételeit is részletesen bemutatja. Egy részben vagy teljesen energiafüggetlen otthon saját maga állítja elő energiájának jelentős részét, és képes annak tárolására is.
A fejezet egy körülbelül 70 négyzetméteres lakóház példáján keresztül ismerteti, milyen elemekre lehet szükség egy önellátásra törekvő otthonban. A napelemes rendszer és az akkumulátor mellett szó esik a hibrid inverterről, a hőszivattyúról, a megfelelő hőszigetelésről, az energiatakarékos háztartási gépekről, az intelligens vezérlésről és az elektromos autó otthoni töltéséről is.
Az oktatási anyag azt is világossá teszi, hogy a teljes energiafüggetlenség műszakilag megvalósítható, de összetett és jelentős beruházást igényel. Több borús téli nap esetén egy szigetüzemű rendszer sem feltétlenül képes elegendő energiát termelni, ezért tartalék energiaforrásra vagy hálózati kapcsolatra is szükség lehet.
A legfontosabb tanulság, hogy az energiafüggetlenség nem korlátlan fogyasztást jelent. A jól megtervezett rendszer alapja továbbra is az energiatakarékosság és a tudatos energiahasználat.
Saját energiatudatos otthont tervezhetnek a diákok
A fejezethez kapcsolódó órai feladatok lehetőséget teremtenek a megszerzett ismeretek gyakorlati alkalmazására. A tanulók infografikák és egyszerű animációk segítségével követhetik végig az energia útját a Naptól a napelemen és az inverteren keresztül egészen a háztartási berendezésekig.
Az interaktív feladat során egy négytagú család számára tervezhetnek energiatudatos otthont. El kell dönteniük, milyen fogyasztókkal számoljanak, hány napelemre lehet szükség, hová helyeznék a paneleket, alkalmaznának-e akkumulátort, illetve milyen energiatakarékos megoldásokat építenének be.
A projektmunka egyénileg és csoportosan is elvégezhető. Készülhet rajz, házterv, fogyasztási terv vagy egyszerű energiamérleg. A feladatok gondolkodásra, vitára és közös megoldáskeresésre ösztönzik a diákokat.
Kész segítség a pedagógusoknak
A letölthető prezentáció jól követhetően mutatja be a megújuló energiaforrásokat, a napenergia működését és a napelemes rendszerek felépítését. A hozzá tartozó részletes tanári segédlet háttérmagyarázatokat, adatokat, összehasonlításokat, órai feldolgozási javaslatokat, interaktív feladatokat és vitaindító kérdéseket tartalmaz.
A pedagógusok így olyan egymásra épülő oktatási csomagot kapnak, amely tanórai és tanórán kívüli foglalkozásokon egyaránt használható. Az anyag a természettudományos ismeretek átadása mellett a műszaki gondolkodást, a környezeti felelősségérzetet és a tudatos döntéshozatalt is fejleszti.
Az „Energiahatékonyság a mindennapokban” program III. fejezetéhez készült prezentáció és magyarázó tanári segédlet mostantól térítésmentesen letölthető és szabadon hozzáférhető.
Az Energiahatékonyság a mindennapokban program támogatója a Nemzeti Energetikai Ügynökség Zártkörűen Működő Részvénytársaság.
