A napelem gyorsabban fejlődik és válik olcsóbbá, mint arra számítottak. Nemsokára a mostaninál is sokkal hatékonyabb megoldások jönnek, de Magyarország épp befékez ahelyett, hogy a szélerőműveket és a geotermikus energia felhasználását is fejlesztené.
A világ egyre szívesebben fordul a megújuló energiaforrások felé, amelyek közül lakossági szinten is a napelem számít a legelérhetőbbnek. A panelek által termelt energia ma sokkal nagyobb, a bekerülési költségük pedig jóval alacsonyabb, mint azt néhány évtizeddel ezelőtt erre az időszakra jósolták.
Ennek ellenére a magyar kormány nemrég betiltotta az erkély-napelemket, pedig ezek jól jöhettek volna például a panelekben lakóknak, vagy a saját tetővel nem rendelkező háztartásoknak.
Illusztráció: ertex solar
Az Euronews azt írja, kifejezetten keresett technológiáról van szó: a német piacon eddig 400 ezer darab fogyott belőle és a népszerűsége elképesztő iramban nő, hiszen csak 2024 első negyedévében 50 ezret értékesítettek az országban. Jan Osenberg, a SolarPower Europe szervezet szakértője szerint a technológia ilyen feltételekkel akár három év alatt megtérülhet, és a panelek élettartama, akárcsak a tetőkre szerelt rendszerek esetében, körülbelül 20 év. A hasonló rendszereket forgalmazó, osztrák ertex solar szerint azon túl, hogy az erkélyre szerelt napelem tartós, még sokáig hatékony is: 10 év után a kezdeti kapacitása 90, 20 év elteltével pedig még mindig 80 százalékára képes.
Tegyük hozzá: az erkélynapelem nem jelentős energiaforrás, így nehéz elképzelni, hogy éppen ez a megoldás borítaná fel egy egész ország villamosenergia-ellátásának egyensúlyát. Egy-egy ilyen panel – ideális fényviszonyok között – évi 500-600 kWh energiát termel, így csak néhány alacsonyabb fogyasztású eszköz üzemeltethető róla (pl. számítógép, LED lámaptestek stb.), amellett persze, hogy akkumulátorokat is táplálhat. Bár az éves energiafogyasztás szempontjából ez nem jelentős, azért csökkentheti a villanyszámlát, és még egyszer: fenntarthatóbbá teszi a háztartásokat.
A napenergia régóta ismert hőtermelő
A napenergia első alkalmazásai a hőtermelésre irányultak – a nap sugarainak felerősítésével. A görögök és a rómaiak már a 3. században tükrökkel irányított napfénnyel gyújtották meg a fáklyáikat, Archimédesz pedig elvileg ugyanezzel a módszerrel lobbantotta lángra a római hadihajókat Szirakúza ostrománál. A napelemek kifejlesztésében kulcsszerepet kapott Alexandre Becquerel 1839-es fotovoltaikus felfedezése, majd Alekszandr Sztoljetov 1888-as, első napeleme. Az 1950-es évekre megjelentek a kereskedelmi forgalomba küldhető napelemek, és azóta lépcsőzetesen emelkedik a hatékonyságuk, ami fokozza irántuk az érdeklődést. A kezdeti hatról pár évtized alatt 15-20-ra, majd az utóbbi néhány évtizedben bőven 20 százalék fölé nőtt a hatékonyságuk – néhány kiugró, 30-40 százalékos panel mellett persze, amelyeket eddig nem sikerült bevezetni a piacra.
A napelempanelekkel elérhető energiatermelés lehetőségeit folyamatosan feszegetik a tudósok, és ebben nemrég új partnerre leltek, a mesterséges intelligenciára.
Fotó: Freepik
Napelem fejlesztése, AI-val
Egy új AI eszközről nemrég jelentették be, hogy alaposan felpörgetheti az új anyagok elemzését, ami sosem látott hatékonyságú napelemekben, LED-ekben vagy éppen optoelektronikai eszközökben ölthet testet. A friss fejlesztés képes előre jelezni egy anyag optikai tulajdonságait, pusztán a kristályszerkezete alapján, ami forradalmasíthatja az anyagkutatást. E tudományág hagyományos módszerei bonyolult matematikai műveleteket és óriási számítási kapacitást igényelnek, ami nehezíti a nagyszámú anyag gyors tesztelését, viszont egy kifejezetten erre kiképzett AI született őstehetség az ilyen feladatok végrehajtásában, vagyis sokkal előrébb hozhatja fejlett anyagok megjelenését, amelyek még hatékonyabb napelemeket adhatnak a világnak.
A japán Tohoku Egyetem és az amerikai Massachusettsi Technológiai Intézet kutatói által kifejlesztett új mesterséges intelligencia modell képes előre jelezni a különböző anyagok optikai tulajdonságait a fény széles spektrumán, mindössze az anyag kristályszerkezetének felhasználásával. Az új modell alapja az „ensemble embedding” nevű gépi tanulási módszer, ami több modell vagy algoritmus kombinálásával javítja az előrejelzések pontosságát.
A tudósok célja az, hogy új adatbázisokat hozzanak létre különböző anyagtulajdonságokhoz – például mechanikai és mágneses jellemzőkhöz, ezáltal tovább bővítsék az AI modell képességeit az anyagtulajdonságok kristályszerkezet alapú előrejelzésére. De ez csak az egyik eredmény, ami eddig nem látott mértékben gyorsítja fel a napelem technológia fejlődését, ezáltal a hatékonyságát is.
60 százalékos hatékonyságú napelem készült
Egy spanyol kutatócsoport olyan friss eredménnyel állt elő, ami tényleg mindent felforgathat a napelempiacon: az általuk készített, apró méretű panellel nem kevesebb, mint 60 százalékos energiaátalakítási hatékonyságot sikerült elérni, ami egészen döbbenetes lehetőség, ha belegondolunk, hogy a ma forgalomban lévő legjobb napelemek legfeljebb 24 százalék körül teljesítenek – vagyis,
70 évvel az első szilícium napelem bejelentése után még mindig ott tartunk, hogy a panelekre érkező napfény több mint kétharmada hasznosítás nélkül elvész.
A madridi Complutense Egyetem innovációja gallium-foszfid és titán felhasználásával lett jóval hatékonyabb – alaposan ráverve a szilícium elméleti, 33,7 százalékos legmagasabb hatékonyságára. A 60 százalékos rekord 15 év kísérletezésének eredménye – Javier Olea Ariza professzor és csapata ennyi ideig próbálkozott, mire ráleltek a kvintesszenciát jelentő kombinációra.
Bár a tudósoknak sikerült létrehozniuk az első prototípust (ami egyelőre csupán egy négyzetcentiméteres), ahhoz, hogy elérjék a kereskedelmi forgalomba lépésre alkalmas szintet, még sok fejlesztésre és finomhangolásra van szükség. Ariza és csapata szeretné tovább javítani a napelem hatékonyságát, illetve megoldani a szerkezeti problémáit. Elég valószínű, hogy piacképes verzió még évekig nem lesz belőle, de ha fel tudják skálázni, akkor tényleg minden elképzelést felülmúl majd. Ez persze feltételezés, viszont a ma látható jövőkép is azt mutatja, hogy a napelemek néhány éven belül sokkal nagyobb termelőkké válhatnak, mint napjainkban, és ezt muszáj lenne belekalkulálni az energiamixbe.
Így fejlődik a napelem technológia a következő 10 évben
A szakértők jelenleg úgy gondolják, hogy a napelemek hatékonysága egy évtizeden belül 30 százalék fölé emelkedhet, leginkább az új anyagok felfedezésének és a hibrid technológiák alkalmazásának köszönhetően. A kutatások az új anyagok, például a perovszkitokra és a napfény különböző hullámhosszainak befogására többféle réteget használó tandem cellákra irányulnak, mert ezek úgy növelhetik a hatékonyságot, hogy közben csökkentik a gyártási költségeket. A napelemek energiatermelési potenciálját nagyban növeli majd az energiatároló rendszerek fejlődése, és különösen a lítium-ion, illetve az új, olcsóbb megoldások (például a szilárdtest-akkumulátorok) teszik majd egyre hatékonyabbá az energiatárolást, hogy a napelemek által nappal termelt energiát éjszaka vagy borús időben is használni lehessen.
A jelenlegi napelemek kapacitása évente átlagosan csak 0,5–1 százalékkal csökken, tehát 10 év múlva a legtöbb rendszer még mindig eredeti kapacitásának 90–95 százalékával fog üzemelni, míg az újabb napelemek élettartama meghaladhatja a 25–30 évet, ráadásul a technológiai fejlődés tovább csökkenti majd a degradáció ütemét.
Mindezt fokozhatják a következő tíz évben elterjedő intelligens napelemrendszerek, amelyek automatikusan optimalizálják az energiatermelést és a felhasználást. Összességében tehát arra lehet számítani, hogy a napelemek technológiai fejlődése a következő évtizedben jelentősen növeli az energiatermelési kapacitást. A hatékonyságnövelés, az új anyagok és a tárolókapacitás fejlődése révén akár 30-50 százalékkal is hatékonyabbak lehetnek, és hosszabb élettartamot biztosítanak, mint a jelenlegi rendszerek. Mindez remekül hangzik, de érdekes módon baljós következményei ugyanúgy lehetnek.
Bajt is okozhat a növekvő hatékonyság és az egyre több napelem
Balogh József energetikai szakértő a Szeretlek Magyarországnak többször is nyilatkozott a napelempiac hazai viszonyairól, és arról, hogy hiába előremutató és tiszta, a napenergia legfeljebb csak más megújuló rendszerek párhuzamos fejlesztésével jelenthet fenntartható megoldást. Amikor nem süt a nap, egyéb módszerekkel, például szélerőművekkel és geotermikus energia felhasználásával maradhatnánk karbonmentesek, de ezek a források nálunk messze le vannak maradva a lakossági napelemes rendszerek kapacitásától, ami ilyen formán kiegyensúlyozatlanul nagy, tehát a visszatáplálás mértéke is meghaladhatja a magyar infrastruktúra képességeit.
A hirtelen nagy mennyiségben beérkező napenergia olyankor okoz gondot, amikor „a napelemek valami miatt termelnek, mert van egy kellemes tavaszi délután, de valójában senkinek nem kell az áram” – magyarázta a szakértő, aki szerint már napjainkban is túl sok napelem működik itthon, így „megvan annak a lehetősége, hogy ebből lesz egy blackout, egy országos áramkimaradás”. Ez nálunk fejlettebb régiókban sem példa nélküli: az USÁ-ban épp’ Florida államban történt hasonló tavaly.
Balogh József – további Napelem Plusz Programok hirdetése helyett – nagyon hiányol egy tisztességes hazai stratégiát arra, hogy megakadályozzuk a villamosenergia-hálózat összeomlását és egyensúlyba hozzuk a napelemek által csak időszakosan termelt energiát, például szélerőművel (amiből lassan kilenc éve nem épült új hazánkban), vízerőművel (amiből most alig van néhány és csak kb. 50 megawattot termelnek) vagy geotermikus energiával (amit luxus nem kihasználni, hiszen termálvízben gazdag ország volnánk).
A biomassza a megoldás, a geotermikus energia, rengeteg termálvizünk van. Magyarország ebben nagyhatalom
– hangsúlyozta, hozzátéve, hogy ezeknek a forrásoknak a kihasználása helyett jelenleg onnan importálunk áramot, ahonnan csak tudunk, Ausztriától Szlovákián és Horvátországon át már nemcsak Romániáig, hanem Szlovéniáig és Szerbiáig.
Hasonló gondokra hívta fel a figyelmet a Portfolio Checklist podcast vendégeként a Magyar Napelem és Napkollektor Szövetség elnöke is. Kiss Ernő az epizódban hangsúlyozta: a napenergia részaránya Magyarország villamosenergia-termelésében világviszonylatban a hatodik, Európában pedig a harmadik legmagasabb. Fontos lenne ugyanakkor a hálózat rugalmasságának és az akkumulátoros tárolóknak a fejlesztése, valamint az infrastruktúra modernizálása, mert különben a hazai áramtermelés sosem lesz képes kiváltani az importot.
Balogh József szerint az osztrák példa követése lenne a leghasznosabb Magyarország számára, hiszen a nyugati szomszédnál „sokkal-sokkal jobb a megújuló termelés belső struktúrája”, igaz, a hazaitól eltérő természeti adottságok révén. De nálunk is bőven lenne még mihez nyúlni, és ez elsősorban a jelenleg nagyon kihasználatlan szélenergiára, illetve geotermikus energiára igaz – ahelyett, hogy vég nélkül égetnénk a gázt, turbinák üzemeltetésére. Egy szó, mint száz: a döbbenetes tempóban fejlődő napelemek ellen egyre nehezebb érveket találni, mert nem csak tiszta, hanem költséghatékony megoldást kínálnak, még távoli területeken is, de óriási hibának tűnik elengedni a gyeplőt, más megújulók kárára, amelyek párhuzamos fejlesztésére szintén szükség lenne.
A szakértő
emlékeztet: „az áram azért borzasztóan nehéz iparág, mert minden egyes pillanatban annyit kell biztosítani (termeléssel vagy importtal), amennyit az ország elfogyaszt, különben összeomlik az egész elektromos rendszer”.
A napenergia fogyasztásának és hálózatba visszatáplálásának állami monitorozására már készült egy törvénytervezet, de ennek kapcsán még vannak megválaszolatlan kérdések. Az egyik az, hogy a régi napelem-rendszerek tulajdonosai hogyan oldják meg az adatszolgáltatási kötelezettséget modern digitális mérés nélkül (ami az újabb rendszereknek már természetes velejárója), a másik meg például az, hogy a napelemesek lenyelik-e a plusz megújuló energiatermelésért szerezhető, ún. származási garancia elvételét, amivel pénzt is kereshetnének a tőzsdén. És akkor még nem beszéltünk az adatvédelmi aggályokról, vagy éppen a nem is annyira távoli jövőről, ami még a mainál is sokkal nagyobb lakossági napenergia-termelést sejtet, hiszen a panelek hatékonysága drasztikusan emelkedik, miközben a bekerülési költségük zuhan. És ez a folyamat nem áll meg, sőt, egyre gyorsul.
