Napelemes technológiák: zöldenergia és megoldás a globális vízválságra

Az innovatív napelemes technológiák nemcsak a zöldenergia-termelés területén kínálnak jelentős új lehetőségeket, hanem a súlyosbodó globális vízválság kezeléséhez is többféleképpen hozzájárulhatnak.

A körülmények változása miatt egyre jobban megkérdőjeleződik, hogy valóban a jelenleg általános telepítési módok és helyszínek a legmegfelelőbbek-e a napelemek gazdasági előnyeinek maximalizálásához. A körülmények változása egyrészt magának a naperőművek gyors terjedésének az eredménye, amelynek hatására ugyan csökken a villamosenergia-termelés karbonlábnyoma, azonban a termelés egyre kevésbé van szinkronban a felhasználással, ami a nagykereskedelmi árampiacon jelentős áringadozásokhoz vezet.

Forrás: pixabay.com

A naperőmű-kapacitás lendületes bővülése egyéb hálózati és rendszerszintű problémákat is okoz, azonban a villamosenergia-termelés és a piaci árak mintázatának eltorzítása önmagában is nagy kihívás még a napenergia-termelők számára is, hiszen az úgynevezett kannibalizációs hatás, illetve a negatív árak már saját beruházásaik nyereségességét is veszélyeztetik.

Ez a helyzet az energiatárolók tömeges alkalmazása mellett olyan egyéb megoldások bevetését is kívánatossá teszi, mint például az új naperőmű-telepítések jelentős részének kelet-nyugati tájolású, függőleges elhelyezésű, kétoldalú napelemekkel való megoldása. A hagyományos déli tájolás részleges feladása több olyan előnnyel is járna (például a piaci áramárak és áringadozások mérséklődésével, a rendszerköltségek csökkenésével, a fosszilisenergia-függőség enyhülésével, a napenergia piaci értékének emelkedésével), amelyek miatt összességében megérné ebbe az irányba elmozdulni.

A napelem mint árnyékoló

A változó körülmények alatt a fokozódó klímaválsággal járó olyan tünetek is értendők, mint az egyre forróbb és szárazabb nyarak. Ez a jelenség a földre telepített napelemek terjedésével együtt meggyorsíthatja olyan, ma még csak réspiaci megoldásoknak számító naperőművek térnyerését, mint az agrár és úszó napelemes rendszerek.

A folyamatot a rendelkezésre álló földek területének korlátozottsága, illetve – amellett, hogy a kibocsátáscsökkentési cél teljesítéséhez minden elérhető tiszta technológia széles körű alkalmazására szükség van – az is támogatja, hogy a klímaválság fokozódásával egyre fontosabb szemponttá válik az édesvízkészletek védelme. A részben a klímaváltozás következtében egyre gyakoribb és szélsőségesebb extrém forró és száraz időszakok fokozzák a párolgást, és az élelmiszer-ellátást, valamint magát az energiatermelést is veszélyeztetik.

A megfelelően elhelyezett napelemek nemcsak tiszta villamos energiát termelnek, hanem árnyékoló hatásuknak köszönhetően képesek mérsékelni a helyi párolgást és a hőséget, kedvezően befolyásolva a mikroklímát. Ez igaz a mezőgazdasági termelést is lehetővé tevő, sőt elősegítő agrár napelemekre, a különböző vízfelületekre telepíthető úszó napelemekre, de a sűrűn lakott nagyvárosi területeken is azokra a napelemekre, amelyekkel parkolóhelyeket fednek le, ahol ez lehetséges.

Megfékezni az elsivatagosodást

A számos növénykultúrával együtt telepíthető agrár napelemek alkalmazása különösen a forró és aszályos időjárás által gyakran sújtott területeken lehet kifizetődő, mivel ez ilyen körülmények között akár nagyobb terméshozamot is biztosíthat, mint a hagyományos termesztés. Így a technológia mindenekelőtt az egyre súlyosabb vízhiánnyal küzdő régiók számára fontos eszköz lehet a világ egyre nagyobb részén, így Magyarországon is fenyegető elsivatagosodás megfékezésében.

A mezőgazdasági és a tisztaenergia-termelést egyszerre lehetővé tevő napelemek alkalmazására világszerte egyre több jó példa létezik, mivel a bennük rejlő potenciál nemcsak a már sivatagos körülmények között, hanem a klímaváltozás miatt gyors felmelegedést tapasztaló, (ma még) mérsékelt égövi országokban, mint például Németországban is jókora, az összes napelem-telepítési lehetőség közül az egyik legnagyobb. Elemzések szerint a magyarországi agrárnapelem-potenciál mintegy háromszorosa (több mint 21 GW) az országban eddig összesen telepített naperőmű-kapacitásnak.

Kedvező jellemzőiknek köszönhetően az agrár napelemek segíthetnek enyhíteni a tiszta energiára való átállás és a földhasználat közötti feszültséget is, amely a naperőmű-beruházások kapcsán is érzékelhető.

Szabályozási akadályok lassítják az úszó napelemek terjedését

A szintén föld- és víztakarékos zöldenergia-termelési lehetőséget kínáló úszó napelemes rendszerek alkalmazása ugyancsak jelentős potenciállal kecsegtet. A nem konvencionális napelemes technológia Ázsiában már most is viszonylag elterjedtnek nevezhető, de népszerűsége az Egyesült Államokban is növekszik, és Európának szintén jó lehetőségei vannak: csak az itteni víztározók napelemekkel való lefedése háromszor annyi villamos energia termelését tenné lehetővé, mint amennyi áramot az EU jelenleg előállít.

A technológia előnye, hogy a víz hűtő hatása 5–15%-kal javítja a napelemek termelési hatékonyságát a hagyományos körülményekkel összevetve, de egyre jobban felértékelődő kedvező tulajdonsága az is, hogy akár víztározókra, akár csatornákra telepítik, óriási mennyiségű víz elpárolgását képes megakadályozni.

Az úszó napelemes rendszerek változatos helyszíneken telepíthetők, csatornákon, vízerőművek tározóin, az öntözést vagy a szennyvíz elhelyezését szolgáló és egyéb tározókon, halastavakon, de akár tengerek part menti szakaszain is. Az úszó napelemes rendszerek víztározókra való telepítésére irányuló tervek régiónkban, például Bulgáriában is léteznek, azonban a technológia szabályozási környezete Magyarországhoz hasonlóan ott sem egyértelmű.

A napelemek közvetlenül is enyhítik a városi hőszigethatást

A napelemek árnyékoló hatása nagyvárosi környezetben is egyre kívánatosabb, különös tekintettel a klímaváltozást felerősítő városi hőszigethatásra, amely például a nyári Budapesten 3–7 Celsius-fokkal eredményez magasabb átlaghőmérsékletet, mint a város környékén. A városi hőszigetek tipikus forró pontjai a parkolók, ezért a napelemekkel fedett parkolóhelyek képesek enyhíteni ezen az emberi egészséget közvetlenül is veszélyeztető hatáson, miközben például az egyre nagyobb keresletű helyi elektromos töltők tiszta energiával való ellátását is biztosíthatják.

Városi környezetben szintén számos lehetséges helyszín áll rendelkezésre a napelemek telepítéséhez, amelyek kedvező árnyékolóhatásukat a háztetőkön is képesek kifejteni. A belvárosi környezetben, nagyrészt a háztetőkön történő tömeges napelem-telepítések ugyan szimulációk szerint emelik a téli fűtési igényt, de nyáron jelentősen mérséklik a légkondicionálás energiaigényét, és érezhetően, tized fokokkal csökkentik a hőszigethatást. (A sűrűn lakott városi környezetben jellemző társasházak tetején történő telepítéseket – és ezáltal például az energiaközösségek létrehozását is – ugyanakkor sok helyen akadályozzák a szabályozási környezet hiányosságai.)

Németországi elemzések szerint – amelyek módszertana a kutatók szerint globális szintre is átültethető – a nem konvencionális napelem-telepítési megoldások közül messze a legnagyobb helyi energetikai potenciállal az agrár napelemek rendelkeznek.

Minden problémát természetesen a napelemek sem tudnak megoldani, és persze a többi naperőműhöz hasonlóan a nem hagyományos telepítésűek rendszerbe integrálása is kihívásokkal jár. Azonban az innovatív napelemes technológiák nemcsak a zöldenergia-termelés területén kínálnak jelentős új lehetőségeket, hanem a súlyosbodó globális vízválság kezeléséhez is többféleképpen hozzájárulhatnak, a fent ismertetetteken túl számos egyéb módon is, ami a napenergiát még jobban felértékeli.

agrotrend.hu / Greendex