MESTERSÉGES ESŐ
(2025 március)
Sokan gondolkodnak "esőcsináláson". Vegyszereket, leggyakrabban ezüst-jodidot, sókristályokat vagy újabban titán-dioxid részecskéket juttatnak a felhőkbe. Javaslat: egy fordított működésű Heller-Forgó-féle hűtőtorony: a tenger feletti páradús levegőt nagy mennyiségben tengervízzel hűteni, a működtetés célja nagy mennyiségű felszálló páradús levegő előállítása, ami -ha túlhűl- esőfelhőt alkot. // CLOUD SEEDING: Many researcher are thinking about "rainmaking". Chemicals, most often silver iodide, salt crystals or more recently titanium dioxide particles, are injected into clouds. The proposal: the Hungarian Heller-Forgó cooling tower in reverse operation: to cool the humid air above the sea with large quantities of seawater, the operation is designed to produce large quantities of rising humid air, which, if overcooled, forms a rain cloud.
Többen gondolkodnak "esőcsináláson", és az ellenzők száma csökken. Kínában rakétákkal, Dubajban drónokkal próbálkoznak esőt csinálni felhőkből. Mesterséges esőcsinálásban kisebb-nagyobb eredményeket csak az 1960-as évek közepétől tudtak felmutatni, főként Ausztráliában, az Egyesült Államokban és Izraelben. (https://www.agroinform.hu/szantofold/valoban-lehetseges-esot-generalni-ha-igen-hogyan-80058-001?utm_source=hirlista&utm_medium=cpc&utm_campaign=HIRpromo&utm_content=80058 és https://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_seeding). A kutatás módja az internetes keresés volt, célja az ismeretterjesztés.
Vegyszereket, leggyakrabban ezüst-jodidot, sókristályokat vagy újabban titán-dioxid részecskéket juttatnak a felhőkbe, melyek mint kondenzációs magok elősegítik a felhőben lévő nedvesség kicsapódását, ezért esőcseppek vagy jégkristályok alakulhatnak ki, és csapadék formájában a földre hullanak. A feljuttatás repülőgépekkel, rakétákkal, földi generátorokkal, sőt, napjainkban drónokkal is történik. Újabban csapadékot serkentő elektromos töltéseket szállító drónokkal vagy a részecskeképződést előidéző infravörös lézerimpulzusokkal kísérleteznek. A több évtizedes kutatás és kísérlet ellenére a felhővetés hatékonysága továbbra is kérdéses a tudósok körében, és a tanulmányok vegyes eredményeket mutatnak. A cél az, hogy megindítsák, növeljék egy adott felhőből lehulló csapadék mennyiségét. Például az Egyesült Államok nyugati államaiban a módszert főként hóképzésre használják, hogy ezzel biztosítsák a nyári időszakra szükséges vízkészletek utánpótlását a tározókban. Gazdasági szempontból a technológia kedvezőbb, mint például a tengervíz sótalanítása vagy a víz távoli helyekre történő szállítása. A fő költségtényezőt a repülőgépek üzemanyag-felhasználása, illetve a különféle eszközök működtetésének költsége jelentik. Környezetvédelmi szempontból az ezüst-jodid kijuttatott anyagmennyisége elenyésző, nem okoz kimutatható környezeti károkat.
A képen egy vegyszert – ezüstjodidot vagy szárazjeget – a felhőbe juttatnak.
A jobb felső sarokban látható folyamat az, ami a felhőben történik, a kondenzáció folyamata.
A világban több ország is foglalkozik a csapadékkeltéssel. Az Egyesült Államokban már az 1940-es évek óta folynak ilyen kísérletek, különösen a nyugati és délnyugati államokban. Kína szintén élen jár a módszer fejlesztésében és alkalmazásában – ott az 1950-es évek óta van erre irányuló program, és céljuk, hogy erre az évre, 2025-re az ország területének felét lefedjék ilyen rendszerekkel. A kínaiak a technológiát nemcsak mezőgazdasági célokra használják, hanem például a légszennyezés csökkentésére is: eső segítségével tisztítják meg a levegőt a szmogtól. Az Arab-félsziget gazdag országaiban, Dubajban például speciális, titán-dioxiddal bevont nanorészecskéket alkalmaznak, repülőgépekről és drónokról juttatják a felhőkbe. Dubajban az esővíz elvezetésére szolgáló rendszerek nincsenek kellően kiépítve, így egy kisebb eső is villámárvizet okozhat.
Légköri vízgenerátorok
Az vízgenerátor (néha légkút néven) egy olyan eszköz, amely vizet von ki a nedves környezeti levegőből, és ivóvizet állít elő. A levegőben lévő vízgőz kivonható kondenzációval – a levegő harmatpontja alá hűtésével, a levegőt nedvszívó anyagokkal, membránokkal, amelyek csak vízgőzt engednek át, összegyűjtik a párát, vagy nyomás alá helyezik a levegőt. A vízgenerátor ok hasznosak, ahol nehéz ivóvízhez jutni, mivel a környezeti levegőben mindig van vízpára. A tengervizes vízgenerátoroknak jelentős az energiaigénye, de passzív működés is lehetséges légköri vízpára esetén, a hőmérséklet-különbségekre támaszkodva. (https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_water_generator). A fordított ozmózisos tengervíz sótalanítást általánosan használják.
2022-ben egy cellulóz/konjac gumi alapú kiszárítót mutattak be, amely 13 l/kg/nap vizet termelt 30%-os páratartalom mellett, és 6 l/kg/nap vizet 15%-os páratartalom mellett. 2024-ben a kutatók egy olyan eszközt jelentettek be, amely egymástól 2 mm-re elhelyezett függőleges bordákat használ. A bordák rézlemezek, zeolittal bevont rézhabokba burkolva. A víz felszabadul, amikor a rézlemezeket 184 °C-ra (363 °F) hevítik. A bordák óránként egyszer telítődnek 30%-os páratartalmú levegővel. Óránként felfűtve naponta 5,8 litert (1,5 gal) tud termelni kilogrammonként.
Technológiák
A hűtésen alapuló rendszerek a leggyakoribbak, viszont a higroszkópos rendszerek is ígéretesek. A hibrid rendszerek kombinálják az adszorpciót, a hűtést és a kondenzációt. A légkút egy másik módja a nedvesség passzív összegyűjtésének. A kondenzációs rendszerek a legelterjedtebbek. Kompresszort használnak a hűtőközeg kondenzátoron keresztül történő keringetésére, és egy elpárologtató tekercset a környező levegő hűtésére. Amikor a levegő eléri a harmatpontját, a víz lecsapódik a kollektorba. A ventilátor a szűrt levegőt továbbítja a tekercsen. A tisztító/szűrő rendszer eltávolítja a szennyeződéseket, és csökkenti a környezeti mikroorganizmusok által jelentett kockázatot.
A minimálisan szükséges energia (https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_water_generator)
A víztermelés sebessége függ a környezeti hőmérséklettől, a páratartalomtól, a tekercsen áthaladó levegő mennyiségétől és a gép hűtőteljesítményétől. Az A vízgenerátorok hatékonyabbá válnak a relatív páratartalom és a levegő hőmérsékletének növekedésével. Alapszabály, hogy a hűtőkondenzációs készülékek nem működnek hatékonyan, ha a környezeti hőmérséklet 18 °C (65 °F) alá esik, vagy a relatív páratartalom 30% alá esik.
A párátlanító klímaberendezések nem iható vizet termelnek. A viszonylag hideg (harmatpont alatti) párologtató tekercs kondenzálja a vízgőzt a feldolgozott levegőből.
A higroszkópos technikák abszorpciót vagy adszorpciót alkalmazva vonják ki a vizet a levegőből, kiszárítják a levegőt. A szárítószerek lehetnek folyékonyak ("nedvesek") vagy szilárdak. A víz visszanyeréséhez regenerálni kell őket (jellemzően termikusan). A leghatékonyabb és legfenntarthatóbb módszer a napenergiával működő adszorpciós hűtőszekrény használata, amely felülmúlja a fotovoltaikus meghajtású rendszereket. A rendszerek hulladékhőt használnak, pl. szivattyúzáshoz vagy éjszakai működéshez, amikor a páratartalom hajlamos emelkedni. 2024-ben egy szorpciós alapú atmoszférikus vízgyűjtő technológia, amely nagy sűrűségű hulladékhővel működő bordasoros adszorpciós ágyat alkalmaz, napi 5,8 liter/kg szorbenst mutatott ki 30%-os páratartalom mellett egy 1 l-es adszorbens ágyon és kereskedelmi adszorbenseken keresztül.
Nedves szárítószerek: folyékony szárítószerek például a lítium-klorid, lítium-bromid, kalcium-klorid, magnézium-klorid, kálium-formiát, trietilénglikol. A tömény sóoldat is szárítószerként szolgálhat. A sóoldat felszívja a vizet, amelyet ezután kivonnak és megtisztítják. Egyes változatok 5 liter vizet termelnek egy liter üzemanyagból. A tornyokon kívülről lefolyó koncentrált sóoldat elnyeli a vízgőzt. A sóoldat ezután részleges vákuum alatt belép egy kamrába, és felmelegszik, így vízgőz szabadul fel, amely lecsapódik és összegyűjtődik. Amint a kondenzvíz a gravitáció segítségével távozik a rendszerből, vákuumot hoz létre, amely csökkenti a sóoldat forráspontját. A rendszer passzív napenergiával működtethető. A hidrogélek képesek felfogni a nedvességet (például éjszaka a sivatagban).
Mesterséges tengeri felhők
A tengeri felhők mesterséges létrehozása, a tengeri felhőfejlesztés egyik célja, hogy több napfényt visszaverve az űrbe, a globális felmelegedést csökkentsük. Egyike annak a két módszernek, amelyek jelentős hatást gyakorolhatnak az éghajlatra, de alacsonyan a légkörben, mert a sztratoszférikus aeroszol befecskendezés igen magasan történik. A módszerrel lehetséges a helyi területeket megóvása a túlmelegedéstől. Amennyiben nagy léptékben használják, csökkentheti a Föld albedóját; korlátozhatja az éghajlatváltozást. A hűtőhatás gyorsan érezhető, és rövid időn belül visszafordítható. Továbbra is technikai akadályok állnak a tengeri felhők nagymértékű létrehozása előtt. Nagyon kis tengervízcseppeket permeteznek a levegőbe, hogy növeljék a felhő albedóját, ami javítja a felhő kondenzációs magjait, megváltoztatva a felhőcseppek méreteloszlását, hogy jobban tükrözzenek.
A Csendes-óceánon a hajók a fényes felhőösvények sokaságát hagyják a légkörben. A keskeny felhők, az úgynevezett hajónyomok akkor keletkeznek, amikor a vízgőz lecsapódik apró szennyező részecskék körül, amelyeket a hajók közvetlenül kipufogógázzal bocsátanak ki. A tengeri felhők albedó módosítása megfigyelhető jelenségeken alapul. Ma az emissziós részecskék, például a korom keverednek a légkörben lévő felhőkkel, és növelik az általuk visszavert napfény mennyiségét, csökkentve a felmelegedést. A hűtőhatást 0,5 és 1,5 °C közé becsülik, és az egyik legfontosabb ismeretlen az éghajlatkutatásban. A tengeri felhők albedójának növelése hasonló hatás létrehozását javasolja jóindulatú anyagok, például tengeri só felhasználásával, amire a tengeri rétegfelhők a legalkalmasabbak. Gyakoriak a szubtrópusi és a középső szélességi óceánok hűvösebb vidékein, ahol lefedettségük átlagosan 50%-ot is meghaladhat egy év alatt. A felhőkondenzációs magokként alkalmas a tengervízből származó só, bár vannak más források is. (https://en.wikipedia.org/wiki/Marine_cloud_brightening)
Javasolt kísérleti eszköz a fordított működésű Heller-Forgó-féle hütőtorony
Az eredeti torony működési paraméterei:
- a levegő mennyisége, a hűtendő víz mennyisége, a folyadék állapotban maradt, lehűlt víz kilépő mennyisége;
- a vízből elpárolgott gőz mennyisége; az anyag hőtartalma a belépő vagy kilépő pontban.
A vízből a pára az adott nyomáson a levegőbe diffundál, akárcsak az adiabatikus szárításnál, de a hűtőtorony tetején kilépve, relatív nedvességtartalma a telítési állapot fölé kerül, ezért a gőz azonnal, messziről látható pára formájában kicsapódik. Nagymennyiségű, ipari víz lehűtését végzik a hűtőtoronyban áramló levegő segítségével. Toronyszerű berendezések, amelyekben a vizet áramló levegővel szemben permetezik. A torony kialakítása áramlástani megfontolásokra vezethető vissza. A Venturi-cső alakú tölcsérben csökken a nyomás, és emiatt a víz egy része párologni kezd. A párolgáshoz szükséges hőt elvonja a víz el nem párolgó részétől, ami a nagytömegű víz lehűlését okozza.
(https://inno-anno.blog.hu/2018/09/28/a_heller_forgo-fele_hutorendszer, https://www.sztnh.gov.hu/hu/magyar-feltalalok-es-talalmanyaik/mozgokepek-a-magyar-technika-tortenetebol/1958-heller-laszlo-es-0, https://mvmegi.mvm.hu/hu-HU/TermekekEsSzolgaltatasok/SzarazhutoRendszerek/HellerIndirectDryCoolingSystems)
Főbb alkotó elemei a vízhűtésű kondenzátor (akár felületi, akár keverő kondenzátor), a száraz hűtőtorony Forgó-típusú apróbordás léghűtőkkel, valamint az ezeket zárt hűtővízkörbe foglaló csövek a keringető vízgépekkel. A turbinából kilépő fáradt gőz a kondenzátorban a hideg hűtővíz segítségével kondenzálódig, majd az így felmelegedett hűtővíz a száraz hűtőtorony léghűtőiben hűl vissza, ezzel alkalmassá válva a kondenzátor újbóli hűtésére. A Heller hűtés alkalmazható változatos környezeti viszonyok között.
A Heller-Forgó-féle hütőtorony fordított működése: a tenger feletti páradús levegőt nagy mennyiségben tengervízzel hűteni, a működtetés célja nagy mennyiségű felszálló páradús levegő előállítása, ami -ha túlhűl- esőfelhöt alkot.
Működési elv (https://mvmegi.mvm.hu/hu-HU/TermekekEsSzolgaltatasok/SzarazhutoRendszerek/HellerIndirectDryCoolingSystems)
Az egyik kép a szabadalmi kérelemből
