A napenergia termelésének kihívásai

A besugárzás változékonysága nemcsak napon vagy órán belül tud problémákat okozni, de akár években mérhető időintervallumban is. A napenergia-termeléshez nélkülözhetetlen napsugárzás mennyisége egy év alatt is jelentős mértékben megváltozhat, ami nem segíti a tervezhetőséget.

Forrás: pixabay.com

A napenergiával szemben – számos jó tulajdonsága mellett, melyek a következő években a világ első számú energiaforrásává fogják emelni – az a fő ellenérv, hogy időjárásfüggő jellegéből adódóan csak akkor áll rendelkezésre, amikor süt a nap. Az energiatárolók terjedése és a villamosenergia-rendszer rugalmasságának számos módszerrel és eszközzel történő fokozása (például fogyasztóoldali válasz, mikrogridek, piacfejlesztések vagy akár szélerőművek által) kisebb-nagyobb mértékben kezeli a problémát, de az új ökoszisztéma kiépítése akkor is időbe telik, ha a döntéshozók mindent megtesznek ennek érdekében.

Addig, amíg ezek a megoldások teret nem nyernek, a napenergia-termelés ingadozó, bizonyos mértékig az időjárás-előrejelzések fejlődése mellett is kiszámíthatatlan jellege a villamosenergia-ellátás biztonságának szempontjából kockázatot hordoz magában. Az ellátás és az energiaigény egyensúlyát ugyanis minden pillanatban biztosítani kell, ennek egyik elsődleges feltétele a termeléssel való pontos tervezhetőség.

A napenergia-potenciál évenkénti változékonyságának megértése létfontosságú a hálózattervezéshez és a tárolási kapacitások optimalizálásához is. Ez azért is lényeges, mert a nap- és szélenergia-termelés pontos előrejelzése és tervezése lehetővé teszi a megújuló energia optimalizált hasznosítását is, amivel minimalizálható a hálózatból származó energiafogyasztás.

Bekavarhat a napenergia-termelésnek

A besugárzás bizonytalansága rövid távon, néhány napon vagy órán belül is komoly problémákat tud okozni, ha az időjárás nem az előrejelzéseknek megfelelően alakul, de probléma hosszabb, akár éves távlatban is jelentkezhet. A napenergia-termeléshez nélkülözhetetlen napsugárzás mennyisége akár egyik évről a másikra is jelentősen eltérhet, ami nyilván szintén nem segíti a tervezhetőséget.

Annak érdekében, hogy megoldják a besugárzásingadozás egész energiaellátás szempontjából lényeges problémáját, a napsugárzás szezonális előrejelzésére már a mesterséges intelligenciát is bevetik.

Az egyes régiók éves besugárzási értékeit 10 egymást követő évre vonatkozóan ábrázoló térképek szemléletesen mutatják e változékonyság mértékét. A besugárzási értékeknek ez az éven túli változékonysága megmutatkozik a naperőművek átlagos éves kihasználtságának alakulásában is, bár itt olyan egyéb tényezőkkel is számolni kell, mint az új technológiák, például a napkövető rendszerek térnyerése.

A magyarországi kereskedelmi célú napelemparkok éves átlagos kihasználtsági adatai mindössze a 2016-os tárgyév óta állnak rendelkezésre (mivel a nagy naperőművek itthoni térhódítása nagyjából ekkor kezdődött), de már ezek is jelentős eltéréseket mutatnak. Az átvitelirendszer-irányító Mavir által közölt statisztika alapján a hazai naperőművek eddigi története során az éves átlagos kihasználtságuk az első adatfelvételi évben, 2016-ban volt a legalacsonyabb (13,86%-kal), és 2022-ben volt a legmagasabb (17,14%-kal). Ez az eltérés talán nem tűnik soknak, de amikor a hazai napelemparkok beépített teljesítőképessége lassan a 4 gigawattot közelíti, a néhány százalékpontos különbség igen jelentősnek számít.

A kihasználtsági adatok ugyan csak a kereskedelmi célú napelemparkokra vonatkoznak, a változékonyságukat nagymértékben okozó besugárzásingadozás a háztartási méretű és a saját fogyasztásra termelő naperőművek termelését is alapvetően befolyásolja.

Régiónkban az egyik legnagyobb a változékonyság

Egy a meteorológiai műholdak által gyűjtött adatokon alapuló új elemzés szerint a besugárzás évenkénti változékonysága Közép-Európában az egyik legnagyobb. Emellett Észak-Európa, Ausztrália keleti partvidéke, Argentína északi területe és Kína is évről évre nagyobb eltéréseket tapasztal a besugárzásban, míg a legstabilabb, leginkább kiszámítható értékekkel Afrika rendelkezik.

Az elemzés érdekes eredménye az is, hogy nem feltétlenül azokban a régiókban a legnagyobb az éves besugárzási értékek változékonysága, ahol a napközbeni felhőképződés a leginkább variábilis. Ugyanakkor az Atacama-fennsík az afrikai Szaharához és a Közel-Kelethez hasonlóan rendkívül stabil értékekkel rendelkezik a konstansan minimális felhőtakaró miatt. A közép-ausztráliai sivatagok besugárzási értékeinek nagyobb változékonyságát ugyanakkor az okozza, hogy a régió ki van téve az úgynevezett El Niño-Déli Oszcilláció jelenség (ENSO) hatásainak is.

Közép- és Észak-Európában a nagy besugárzási ingadozáshoz több tényező is hozzájárul, így a déli és a keleti kontinentális légtömegek, illetve az Atlanti-óceánról, az Északi-sarkvidékről és a Földközi-tengerről érkező tengeri légtömegek is. A besugárzást befolyásolja az aeroszolok légköri jelenléte is, így például Kína nagy besugárzási ingadozását részben az aeroszolterhelés elmúlt évtizedben bekövetkezett változásai okozzák.

Az időjárás a fő felelős, de más is számít

A besugárzási értékek ingadozását tehát többnyire a légköri, időjárási tényezők hajtják, míg magának a Napnak a fényereje mindössze 0,1%-kal változik a 11 éves napciklus során.

A koronavírus-járvány első, 2020. tavaszi hulláma idején Európa jelentős része az átlagnál jóval magasabb besugárzási értékeket tapasztalt. Hollandia például 1928 óta a legmagasabb besugárzási értékeket regisztrálta, amelyek masszív 13%-kal haladták meg az előző, 2011-es év szélsőségesen magas adatait. Bár a feltételezések szerint ennek fő oka az lehetett, hogy a gazdasági leállás, illetve a lezárások miatt a levegő a szokásosnál jóval tisztább volt, az elemzések arra mutattak rá, hogy a száraz és felhőmentes időjárás sokkal fontosabb szerepet játszhatott a jelenség kialakulásában.

Ez közvetve azért szintén összefügghetett az emberi tevékenység alakulásával, mivel a jelentős részben emberi aktivitásból származó aeroszolrészecskék elősegítik a felhőképződést. Aeroszolok ugyanakkor számos forrásból kerülhetnek a légkörbe, például erdőtüzekből is. A besugárzást érdemben képesek befolyásolni a nagy vulkánkitörések, illetve az ezek során óriási tömegben a légkörbe jutó gázok és hamu is.

2023 egyébként világszinten magasabb besugárzási értékeket hozott, mint az 1994 és 2022 közötti évek adatainak átlaga. Az anomália, vagyis az átlagtól való eltérés mértéke számos régióban elérte a +10–12%-ot is, Magyarország területén viszont ennél kisebb volt, jellemzően 1–3%-kal haladta meg a sokéves átlagot.

agrotrend.hu / Greendex / Major András