Minimalizálja a túlhevülést és a porosodást, állítja Alexei Grigoriev izraeli-orosz villamosmérnök találmányáról. A "helikopter-napelem"-nek nevezett eszköz különlegessége, hogy a tengelye mentén forog, innen kapta a nevét. 

Alexei Grigoriev és a forgó napelem prototípusa.
Kép: Green Prophet

A szakemberek szerint az optimális működéshez az egyoldalú napelemnél jobb a kétoldalas, de már folynak kutatások 3D-napelemekkel. Grigoriev fejlesztése is ezek közé tartozik. Lehet 3, 6 vagy több panelja is. A feltaláló szerint a forgó napelem akár négyszer annyi energiát képes adni, mint a hagyományos egyoldalas panel. A tengelye nemcsak függőleges, hanem vízszintes is lehet.

A forgással kiküszöböl három problémát is: a napelemgyártók által ígért teljesítmény csak adott kültéri viszonyok között remélhető, de a gyakorlatban a laboratóriumi feltételek ritkán teljesülnek. A folyamatos forgásnak köszönhetően a helikopter-napelem nem hevül túl, és így akár 20 százalékkal több teljesítményre képes hosszú távon. A forgásnak köszönhetően a por és a hó leesik a felszínéről, ez sem csökkenti a hatékonyságát. A forgó napelem harmadik előnye, hogy takarékos a hellyel: állítólag a hagyományos napelempark területének harmada is elég ugyanannyi energia előállításához. 

Már egy 2011-es Cornell-MIT kutatás is kimutatta, hogy a fekete vonallal jelölt hagyományos lapos napelemnél több energiát generál a piros vonallal jelölt kocka alakú napelem, de még annál is többet a kék vonallal jelölt karcsú hasáb alakú többoldalas napelem. Forrás

A 3D-napelem gyártása ugyan értelemszerűen többe kerül, mint a hagyományos egyoldalas napelemé, ám ezt talán ellensúlyozza, hogy mobil szerkezet lévén, bárhol felállítható, működésre fogható. Innen kapta a "helikopter" nevet is. Ráadásul a panelek forgatásához nem szükséges lecsípni a megtermelt áramból, hiszen ehhez az ingyenes szélenergiát is be lehet fogni, mondta Grigoriev a Green Prophet közel-keleti környezetvédelmi magazinnak.

Hiver't-Klokner Zsuzsanna

Jó a gazdának és a jó a haszonnövényeknek is, ha napelemeket telepítenek a szántóföldre (ezért kapta a rendszer az agrovoltaikus nevet, az agrár és a fotovoltaikus szavak összevonásával).

Hofgemeinschaft Heggelbach

Az ilyen területek összhatékonysága 60 százalékkal nőhet: a Fraunhofer Intézet rajza azt hasonlítja össze, ha 1 hektáron van 100 százalék búza, illetve 1 másik hektáron van 100 százalék napelem, az 100% búza+100% napenergia, viszont ha 1 hektáron van 80% búza és 80% napelem, és a másik 1 hektáron is ugyanennyi, akkor az 160% búza és 160% napenergia. Burgonya esetében 186% remélhető. 

Az uniós országoknak egyre nagyobb arányban kell zöldenergiát bevonniuk az energiamixükbe, de a megújuló energiát termelő erőművekhez (például napelemfarmok) kevés a rendelkezésre álló szabad terület. Korábban már írtunk arról, hogy Japántól kezdve számos országban kísérleteznek azzal, hogy a napelemeket szántóföldek fölé telepítsék. Most egy német tanulmányban kiszámolták, hogy ha nullára akarják csökkenteni az üvegházhatású gázok kibocsátását, akkor nem elég a háztetőket beborítani napelemekkel. 

Az Öko-Institut és a Prognos szerint Németország területének 0,2 százalékára napelemeket kellene telepíteni 2050-ig. Ez 714 négyzetkilométer területet igényel, ami Berlin területének 4/5-e, olvasható a Spiegel cikkében. Összehasonlításul: a Balaton és a Tisza-tó területe összesen 719 km2.

De persze ennyi csak akkor lesz elég, ha tetemes szélenergiával és más megújuló energiaforrással is kiegészítik a napelemes rendszereket. Mert ha csak azokra számíthatnak, akkor 1786 négyzetkilométerre volna szükség.  Ez majdnem akkora terület, mint Heves megye fele. Ez csak úgy lehetséges, ha a szántóföldekre telepítik a napelemeket, elég magasan ahhoz, hogy alattuk tovább folyhasson a gazdálkodás, magyarul: elférjen a traktor. Ráadásul a napelemeknek kétoldalasaknak kell lenniük a nagyobb hatékonyság érdekében. 

Hofgemeinschaft Heggelbach

Európában több kísérleti projekt is zajlik, például a Boden-tó melletti Heggelbachban. A Fraunhofer Intézettel együttműködve a megemelt napelemek alatt búzát, burgonyát, füvesherét (takarmány) és zellert termelnek. Az 5 méter magas napelem-állványok alatt tényleg elfér a traktor, valamint a növények elegendő napsütéshez és csapadékhoz is jutnak.

Három éve tart a kísérlet, ez alatt nagyjából hasonló hozamot értek el, mint a napelem nélküli referenciaterületen. Sőt, 2018-ban többet is, mert a napelemek megvédték a terményeket a rekkenő kánikulától. A napelemek viszont 30 százalékkal többet termeltek, mint a német átlag. Ennek 40 százaléka ment el a gazdaság elektromos gépeinek üzemeltetésére, a többit visszatáplálták a hálózatra. Ha lett volna lehetőség az energia tárolására, akár 70 százalékát is hasznosíthatták volna.

A megemelt napelemek kiépítése 15-20 százalékkal többe kerül a hagyományosnál. Ám a Fraunhofer Intézet becslése szerint Németországban az agrovoltaikus rendszerek 1700 gigawatt kapacitást adhatnának -- többszörösét annak, ami szükséges a 2050-ig elérni célzott klímasemleges energiatermeléshez. Ami pedig a területigényt illeti, Németországban a külszíni fejtésű lignitbányászat 1800 négyzetkilométeren tette tönkre a természetet. 

Ha már bánya, akkor a bányatavak is szóba jöhetnek a vízfelszínen lebegő napelemfarmok telepítéséhez. Ilyen kísérlet zajlik Baden-Baden mellett, ahol egy kavicsbányát lát el elektromos energiával az Erdgas Südwest napelemrendszere. A Fraunhofer Intézet szerint a németországi bányatavakra telepíthető lebegő napelemfarmok kapacitása megközelítheti a 3 gigawattot, ami 5 széntüzelésű erőműblokk teljesítményével egyenlő, összegzi a Spiegel cikke.

Hiver't-Klokner Zsuzsanna

Az árnyékot gyakran véljük negatív jelenségnek, a sötétséggel és a bizonytalansággal azonosítjuk. Ám a Szingapúri Egyetem (NUS) kutatói sokkal pozitívabban ítélik meg: a mindenhol jelen lévő, mégis kevés figyelemben részesülő optikai hatással generálnának elektromos áramot. Az újszerű elképzelés révén tiszta energiát állíthatnánk elő beltérben is, amivel akár a folyton éhes mobiltelefonokat is tölthetnénk.

KÉP: NUS

A kutatók kifejlesztettek egy árnyékhatás energiagenerátor (shadow-effect energy generator, SEG) elnevezésű eszközt, amely a megvilágított és az árnyékban lévő terület közötti fénykontraszt segítségével állít elő elektromosságot. A kutatási eredményeket az Energy & Environmental Science folyóiratban tették közzé.

"Az árnyék mindenütt jelen van, ezért nem is törődünk vele. A hagyományos fotovoltaikus vagy optoelektronikai rendszerekben az egyenletesen beeső fény az energia forrása, és az árnyék e készülékek esetében kifejezetten kerülendő, mivel rontja a berendezés hatásfokát -- magyarázta Tan Swee Ching kutatásvezető az egyetemi sajtóközleményben. -- Mi viszont az árnyék okozta megvilágítási kontrasztból nyertünk indirekt energiaforrást. A kontraszt ugyanis feszültségeltérést indukál a megvilágított és az árnyékban lévő területek között, és ezzel elektromos áramot hoz létre. Ez forradalmian új koncepció az energiatermelésre."

A mobil elektronikus eszközök, mint az okostelefonok, az okosszemüvegek és okosórák folyamatos és hatékony töltést igényelnek. Mivel ezeket az eszközöket mind kültérben, mind beltérben használjuk, töltésükhöz nagy segítség lenne egy olyan viselhető mobiltöltő (vagy power bank), amely bármilyen környezeti fényből képes volna energiát előállítani. A kereskedelemben kapható napelemek megfelelnek erre a szerepre kültéren, ám hatékonyságuk beltérben, azaz árnyékban zuhanni kezd.

A NUS kutatói kifejlesztettek egy alacsony költségű, egyszerűen előállítható SEG-et, amelynek két funkciója van: a megvilágítási kontrasztot elektromossággá alakítja, illetve közelségérzékelő szenzorként figyeli az elhaladó tárgyakat. A kísérletek során akkor sikerült a legjobb hatékonysággal áramot előállítani, amikor a SEG fele volt fényben, és fele árnyékban. A váltakozó megvilágításban a kísérleti SEG kétszer hatékonyabb volt egy hagyományos szilícium-napelemnél. A beltéri fényviszonyokból nyert energia már egy négycellás SEG-gel is elegendő volt egy digitális óra töltéséhez. 

A kutatók viselhető SEG-et szeretnének kifejleszteni, amely a ruházathoz csatlakoztatva a szokványos napi tevékenységek során generálna áramot. Egy másik kecsegtető kutatási terület olcsó SEG-panelek előállítása beltéri világításból nyert energiatermeléshez.

FORRÁS: NUS News

Hiver't-Klokner Zsuzsanna

Miért csak a tetőre szereljünk napelemet, ha az épület homlokzatára is tehetünk belőle? Tette fel a kérdést magának a philadelphiai Front Flats társasház tervezője, Tim McDonald, amikor rájött, hogy a kezdetben csak a tetőre tervezett napelemmennyiség nem lesz elég a 28 lakás ellátásához. Ezért az egész homlokzatot beburkolta kétoldalú napelemmel, amely belülről, a lakások irányából is töltődik. Így viszont már annyi energiát termelnek a panelek, hogy 20 százalékot tudnak visszatáplálni belőle a hálózatba. Ráadásul a napelemek egyúttal árnyékolják is a falakat, vagyis csökkentik a bejövő napsugárzás mennyiségét, és ezzel mérsékelik a lakások klimatizálási igényét. "A lakóknak függönyre sincs szükségük", tette hozzá McDonald, a The Philadelphia Inquirer lapnak, amelynek újságírójától, Inga Saffrontól származik a címben említett hasonlat.

A philadelphiai Front Flats épületet kívülről
minden szabad felületen napelemek borítanak. KÉP: Onion Flats

Hogy szép-e az új ház? McDonald szerint az építészet nem kétpólusú, azaz egy ház nem minősíthető kategorikusan szépnek vagy csúnyának. Az ő 13 éves fia szerint ronda az épület, ám egyetlen rápillantással felhívja a figyelmet a modern idők, a klímaváltozás okozta újfajta szükségletekre.

Az építőipar felelős a kibocsátott üvegházhatású gázok mintegy 40 százalékáért. "Miért nem tekintenek az építészek a klímaváltozásra úgy, mintha az életük múlna rajta?", tette fel a költői kérdést McDonald.

Ezt látják a leendő lakók az ablakon kitekintve. KÉP: Inquirer

Az épület az Egyesült Államokban a fenntartható építészetben alkalmazott LEED-skálán a legmagasabb, platina minősítést szerezhet. Annyira energiatakarékos, hogy még lift sincsen benne, és a karbonlábnyom minimalizálásához nincs rákötve a gázhálózatra sem. (Múltkor írtunk arról, hogy a koronavírus-járvány miatt a lakások belsejét is újratervezték.)

McDonald a tetőt árnyékoló napelemek alatt. KÉP: Inquirer

Visszatérve az esztétikumra, McDonald egyfajta provokációnak minősíti a lakóházat. A design azt sugallja, hogy ha meg akarjuk menteni a bolygónkat, meg kell kérdőjeleznünk a hagyományos "szépség" és "kényelem" fogalmakat. Az biztos, tette hozzá Saffron, hogy könnyebb elviselni egy napelemekkel burkolt épület látványát, mint az árvizekét és erdőtüzekét.

Hiver't-Klokner Zsuzsanna

A megújuló energiára való átállás egyes országokban elképesztő tempóban zajlik. A fejlesztők óriási területeket alakítanak áramtermelővé, a korábbi mocsarak, szántóföldek, sivatagok felett kilométer hosszan húzódnak a napelemtáblák. Míg 2011-ben 200 megawatt új kapacitás épült napelemből, addig 2019-ben 11,1 ezer megawatt, olvasható a Bloomberg összeállításában. Adatgyűjtésük szerint 2019-ben az előző évihez képest 17 százalékkal több, legalább 35 napelemfarm épült világszerte, amelyek legalább 200 megawattosak. 

Mivel minden megawatt kapacitáshoz nagyjából 3000 napelem szükséges, ezért egy 200 MW-os projekt területe megközelítőleg akkora, mint 550 amerikai focipálya. A gigászi létesítmények korábban elképzelhetetlen módon alakítják át a tájat, mint az a műholdképeken jól látható. 

Noha a napelempanelek ára az elmúlt évtizedben 88 százalékkal csökkent, és 2030-ig további 43 százalékkal mérséklődik, a napelemes erőművek kiépítése (kerítéssel, őrzéssel, földbérléssel, vezetékhálózattal, teljes infrastruktúrával együtt) csak ilyen nagy méretben jó üzlet, a cikkben megszólaló szakértő szerint. Így viszont például az egyiptomi Benban napelemfarm a maga 1,5 gigawattos kapacitásával több energiát tud megtermelni megújuló forrásból, mint némely atomerőmű.

Hiver't-Klokner Zsuzsanna

Már minden második német vásárló úgy gondolja, ha napelemet tetet a háztetőre, akkor a megtermelt energiát helyben kell felhasználni és a felesleget tárolni: napelem a tetőn, villanyautó a garázsban és akkumulátor a pincében. Nappal a napsütéssel feltölti a hűtőszekrény méretű akkumulátort, amely este vagy felhős napokon ellátja árammal az otthonát. Ha pedig még így is volna felesleg, azt visszatáplálja a hálózatba, és pénzt kap érte.

Az idilli modell több mint 120 ezer német háztartásban és kisvállalkozás számára napi valóság. A jelenlegi árakon tíz év alatt térül meg a beruházás, utána már ingyen van az energia. A napenergiát előállító és tároló rendszer bekerülési költsége rohamosan csökken, és minél többen igénylik, annál olcsóbb lesz. A megújulóenergia-alkalmazásokkal eddig is bőven ellátott Németországban már az Ikea is forgalmaz tárolókapacitással kiegészített napelemrendszert (újabban hőszivattyút is lehet rendelni náluk), írja cikkében az amerikai Yale Egyetem környezetvédelmi karának online folyóirata, a YaleE360. 

Elemzők szerint az otthoni akkumulátoros rendszerekkel új szintet léphet az ökoszemlélet: a jövő alacsony CO2-kibocsátású gazdaságaiban az energia nem központi forrásból érkezik állandó mennyiségben, mert a megújuló energia jellegéből adódóan decentralizált és fluktuáló. 

Az otthoni energiatárolás megvalósítása nyilván azon is múlik, hogy egyre többen gyártanak ilyen rendszereket (Németországban már több mint 40 cég), és ezek a modern lítium-vas-foszfát akkumulátorok egyre olcsóbbak. Jelenleg náluk egy 20 paneles napelemrendszer átszámítva 2-3 millió forintba, az akkumulátor és az inverter ugyanennyibe kerül. A svéd lakberendezési áruházhoz hasonló nemzetközi forgalmazók azonban tovább nyomhatják az árat: állítólag akár 0,5-1 millió forintért kapható lesz a napelem+akkumulátor+inverter rendszer.

Németországban már nemcsak a "sötétzöldek" vásárolnak ilyen rendszereket, hanem az átlagos háztartások is megfontolják, hogy szeretnének-e függetlenedni a központi energiarendszertől és annak emelkedő áraitól. Döntésükben megerősíti őket, hogy iparági előrejelzések szerint a műszaki fejlesztéseknek köszönhetően 2025-re akár 50-70 százalékkal tovább csökkenhet az akkumulátorok ára.

Egyesek szerint marad a lítium-ionos technológia, mások szerint a háztartási méretű energiatárolók terén a nátrium-ioné a jövő, amelynek az az előnye, hogy nincs szükség hozzá kobaltra, amelynek bányászata egyre csökken a fogyatkozó készletek miatt. Fejlesztés alatt áll a sósvizes akkumulátor, amelyben nincs sem rákkeltő nehézfém, sem kifogyóban lévő fém vagy más veszélyes vegyület.

Ezek a kezdeményezések fontosak, de még nagyon szűk kör számára elérhetők. Ahhoz például, hogy Németország teljesítse a párizsi klímaegyezményben rá nézve foglalt előírásokat, nem 120 ezer, hanem 10 millió háztartási napenergia-előállító- és tárolóegység kellene az országban, becsülte meg a berlini Műszaki Egyetem szakértője a Yale E360-nak. Ehhez viszont a napelemeknek és akkumulátoroknak még olcsóbbnak és egyszerűbbnek kell lenniük. Mert hiába térül meg 10 év alatt a beruházás, ha az akkumulátor élettartama legfeljebb 15 év.

Nemzetközi szinten tovább mérséklik az energiatárolós napelem-rendszerek árát az olyan jogszabályok, hogy például az amerikai államok közül elsőként, Kaliforniában 2020-tól minden újépítésű lakóházon kell lennie napelemnek. Úgy számolják, hogy ennek felszerelése havi 40 dollárral emeli meg egy átlagos családi ház havi hiteltörlesztését, de a fűtés, légkondi és világítás számláját havi 80 dollárral csökkenti, vagyis mindenképpen jól jár az új tulajdonos. A rendelkezéssel az államban annyi károsanyag-kibocsátást terveznek megtakarítani, mintha 115 ezerrel kevesebb gépjármű futna az utakon Kaliforniában.

Akinek nincs saját tetője, annak is lehet napeleme: a szintén amerikai Massachusettsben egy régi sóderbánya területén Winchendonban nemsokára kezdődik a 7,1 MW kapacitású Happy Hollow közösségi napelemfarm és 3,3 MW-os energiatároló beüzemelése. A létesítményt a jelentkező magánszemélyek (ingatlantulajdonosok és bérlők egyaránt), helyi vállalatok, létesítmények előfizetéses rendszerben finanszírozzák. Minél több napelemet birtokol valaki (áttételesen), tehát minél több energiát termel az ő részesedése a napelemfarmból, annál kisebb a havidíja, akár 10 százalékkal havonta.

Alig 3,6 négyzetcentiméteres mikronapelem elég ahhoz, hogy elektromos energiával lásson el egy átlagos pacemakert vagy olyan mély agyi stimuláló eszközt, mint amilyet Alzeheimeres vagy epilepsziás betegekbe ültetnek. Ezekben a készülékben ugyanis nem lehet egyszerűen elemet cserélni, mint mondjuk egy diktafonban, hanem operáció kell hozzá, amelynek során új telepet vagy új készüléket ültetnek be a páciensbe. Ez viszont mind a beteg, mind a jelentkező költségek szempontjából nem optimális megoldás.

ILLUSZTRÁCIÓ

A svájci Bern Egyetem és Egyetemi Kórház orvosbiológiai mérnökei olyan napelemes rásegítőt fejlesztettek ki, amely bőr alá ültetve még a téli napsütésből is elegendő energiát nyer az életmentő készülékek megbízható működtetéséhez. Eredményeikről az Annals of Biomedical Engineering szakfolyóiratban számoltak be.

"A szívritmus-szabályozó beültetése miatti műtétek 25 százalékára csak a lemerült elem miatt van szükség. Ez fokozza a komplikációk kialakulásának kockázatát, és komoly stresszt jelent a páciensnek – mondta Lukas Bereuter kutatásvezető. – Ráadásul jelenleg az elem nagysága befolyá-solja, hogy mekkora az elektronikus implantátum mérete. Ha nem volna benne elem, talán kisebbre lehetne méretezni."

Fotó: Lukas Bereuter

A svájci mérnökök olyan viselhető napelemes karpántot készítettek, amellyel folyamatosan tudták mérni, mennyi áramot generál a készülék.
A 32 tesztalany egy-egy hétig viselte a 10 karpántot nyár, ősz és tél folyamán. Annak utánzására, mintha bőr alá lenne beültetve, az aprócska napelemet különleges optikai fóliával borították be, amely csökkenti a beérkező fénymennyiséget. Ennek köszönhetően élethű modellt sikerült előállítani, amely valós adatokat szolgáltatott.

A kutatók által vizsgált monokristályos napelem 22 százalékos hatásfoka jelentősen több, mint a háztetőkön található szolárpanelek 6-16 száza-lékos hatásfoka. Évszaktól függetlenül a szűrőfóliával borított napelem által generált legkevesebb elektromos energia is 12 mikrowatt volt, ami bőven meghaladja az átlagos szívritmus szabályozók 5-10 mikrowattos energiaigényét.

Mivel a beültetett orvosi készülékek folyamatosan működnek, a napelem viszont csak fény révén képes energiatermelésre, az ezzel kiegészített implantátumokhoz éjszakára szükség lesz valamilyen elemre, de az sokkal kisebb lehet a mostaniaknál. Ám így is lehetőség nyílik arra, hogy a beültetett eszköz telepét ne kelljen 6-10 évente cserélni, hanem a beteg élethosszig biztonsággal használhassa. A svájci kutatók vélekedése szerint a bőr alá ültetett napelemmel más elektronikai eszközök töltése is meg-oldható, ennek pusztán a napelem mérete szab korlátot – egyelőre.

Gif-animáció: LONAC

Carlo Ratti olasz mérnök-formatervező-építész olyan úszó fitnesztermet tervezett, amelynek meghajtásáról maguk a sportolók gondoskodhatnak azzal, hogy tekernek a szobabicikliken. A projekttel az emberi meghajtás lehetőségeit demonstrálná a világhírű tervező, aki az MIT digitális város-fejlesztési részlegének igazgatója is.  Partnernek beszállt a TechnoGym fitneszcég, a Terreform non-profit okosváros-építészeti szervezet és az URBEM városregenerációs intézet. 

De az is fontos szempont, hogy az elektromotoros meghajtású hajó nem szennyezi a környezetet. Akárcsak Budapesten, Párizsban is számos kiránduló- és vacsorázóhajó járja a Szajna vizét, de ezek a bateau-mouche-nak, azaz légy-hajónak nevezett vízibuszok túlnyomó részben dízelmotoros meghajtásúak (talán kettőt alakítottak elektromossá).

A Paris Navigating Gym hajón a résztvevők tekerés közben gyönyörködhetnek a város látképében, közben a hajóablakokon, mármint a kiterjesztett-valóság kijelzőkön kivetítve valós időben nyomon követhetik, hogy egyéni teljesítményük mennyivel járul hozzá a hajó haladásához. A sportolók így szó szerint testközeli élményként élhetik át, miképpen kelet-kezik a mechanikai munkájukból elektromos energia. Mondjuk, az elég dur-va, hogy így a szomszédunk is láthatja, keményen pedálozunk-e, avagy csak mímeljük az edzést. Jó, persze, hivatkozhatunk arra, hogy a csodás látnivalók miatt elbámészkodtunk.

A 20 méter hosszúságúra tervezett fitneszhajó 45 vendég számára nyújt edzési lehetőséget a TechnoGym ARTIS gépeken, amelyek az emberi meg-hajtás kinetikus (mozgási) energiáját továbbítják az energiaátalakító rendszernek.  A hajó tetején elhelyezett napelemek gondoskodnak a kie-gészítő energiáról. Az esetlegesen megtermelt pluszenergiát a városi hálózatba lehet betáplálni.

Az biztos, hogy egy ilyen, a fenntarthatóságot és környezetbarát filozófiát megtestesítő fitneszhajóra másutt is óriási kereslet lenne, és edzési időn kívül a turisták is örömmel kipróbálnák a városnézés legújabb eszközeként. Azt persze észben kell tartani, hogy csak olyan távolságra szabad eltá-volodni a kikötőhelytől, amelyet visszafelé is képesek megtenni a részt-vevők. De ez a programozható fitneszgépek jóvoltából igazán nem lehet probléma. Ami az idegenforgalmi vonzerejét illeti, talán képes meghaladni a sörbiciklikét...

Vajon mennyi lenne a világ energiaszámlája, ha a lakások, irodák falai és ablakai olyan tapétával és függönnyel lennének dekorálva, amely napelemként nemcsak a természetes, hanem a mesterséges fényből is képes lenne energiát kinyerni? Ezzel megoldódna a fény újrahasznosítása!

Az amerikai Virginia Tech műszaki egyetem éppen ezen dolgozik. Újdon-ságuk, a beltéren is használható napelem olyanok számára is érdekes lehet, akik eddig azért nem törődtek a napenergia hasznosításával, mert nincs olyan területük (tető, kert), ahová kihelyezhetnének egy hagyo-mányos napelempanelt.

A táblás napelemtől egyébként is kezd elmozdulni az érdeklődés, mind többen foglalkoznak hajlékony filmre nyomtatott, matricaszerűen bárhová felragasztható napelemek kifejlesztésével és tömeggyártásba állításával.

A Virginia Tech kutatói alacsony hőfokon történő nyomtatással titánium-oxid alkalmazásával készítettek fél milliméternél is vékonyabb, ötrétegű napelemmodulokat, amelyek filmszerűen hajlékonyak, ugyanakkor csem-peszerűen összekapcsolva nagyobb felület burkolására is alkalmasak, legyen az fal vagy függöny. 

A legtöbb szilícium-alapú napelem csak a napfényt képes energiává alakítani, de az új napelemfilm  a LED-fényforrás, a kompakt fénycső és a neonlámpa szórt fényét is hasznosítja, mondta az egyetem sajtóközle-ményében Shashank Priya kutatásvezető professzor. Egy tenyérnyi méretű film 75 milliwatt energiát szolgáltat, vagyis egy A4-es méretű feltölt egy átlagos okostelefont (bár arról még nincs hír, mennyi idő alatt).

Illusztráció

Az új napelemfilm gyártása nem igényel nagy hőmérsékletet vagy bonyolult gyártóeszközöket, ami jelentősen csökkenti az előállítás költségét, mondta Priya. A csempeszerűen bővíthető rendszernek köszönhetően mindenki annyit szerelhet fel az otthonában, amennyire szüksége van a különféle elektromos eszközei működtetéséhez.

Mivel a filmből napelemes függöny is készülhet, a természetes fény nagyságrendekkel erősebb sugárzása is hasznosul. A kísérletek szerint az új napelemfilm hatásfoka 10 százalék körüli, ami már most versenyképes a hagyományos napelemtáblák 13-15 százalékos hatásfokával.

Priya laboratóriuma az amerikai hadsereg számára végez olyan jellegű kutatásokat, hogy a flexibilis napelemet hogyan lehetne a katonák ruházatába vagy felszerelésébe integrálni, például a sisak vagy hátizsák borításába. Ennek révén a katona menet közben tölthetné a felszerelését, ami logisztikailag  is előny és kisebb súlyt kell cipelnie.

A Virginia Tech kutatási beszámolója itt elérhető.

Egy szóval: az élettér, több szóval: a gazdáknak megadják a lehetőséget, hogy a megújuló energiatermelésre szövetségesként tekintsenek, ne ellenségként. 

A szolárfarmok lényege, hogy egy területre nagy számban helyezik ki a napelemeket. A mezőgazdaságban dolgozók viszont azért tiltakoznak ez ellen, mert a napelemtáblák alatt parlagon kell hagyni a földet, sőt, a gyomosodás megelőzése végett szükséges vegyszerekkel permetezni.

Szerencsére a világ több országában is feltalálták már a spanyolviaszt: a napelemtáblákat magas lábakra, illetve a szokásosnál nagyobb közökkel telepítik, így alattuk és közöttük a legkülönfélébb zöldségek, takarmánynövények termeszthetők, és akár gépekkel is betakaríthatók.

A Kalifornia Egyetemen (UC Davis, ld. fent) 2010 óta tesztelik, milyen növények termesztéséhez ideális környezet a napelem alatti terület. Jelenleg paradicsommal és paprikával folynak a kísérletek.

Japánban 2013 óta engedélyezi az agrárminisztérium, hogy a gazdák "gólyalábas" napelemeket telepítsenek. Az acélcsövekből álló rendszer könnyű, de stabil, nincs szükség arra, hogy betonalapzatot készítsenek neki, tehát nem teszik tönkre a talajt. A szerkezetek kibírták az elmúlt évek földrengéseit és viharait. A számítások szerint a terület maximum 32 százalékát fedhetik be, hogy még mindig elég fény jusson a növényeknek. A Japánban Solar Sharing néven futó módszer egy sor haszonnövény termesztésére ad lehetőséget: a napelemek alatt megél a földimogyoró, padlizsán, uborka, paradicsom, káposzta, sőt, egyes citrusfélék. A 3-5 méter magas szerkezet alatt jár a levegő, nem fülled be a terület. 

Az egyik farm kísérleti, 750 négyzetméteres területén egymástól 5 méteres sorokban összesen 348 napelempanelt szereltek fel. A 35 ezer kWh energiát termelő rendszer kiépítése 12,6 millió jenbe került, a húsz évre rögzített felvásárlási árral a gazda évi 1,6 millió jent kap az áramszolgáltatótól a rendszerbe betáplált áramért. Ugyanezen a területen növénytermesztéssel csak évi 100 ezer jen bevételt ér el.

A kínai Ningxia régióban most épül a világ legnagyobb szolárfarmja, amelynek 4607 hektáron elhelyezett 6 millió napelempanelje 2 GW energiát szolgáltat majd. A félsivatagos területen éppen a napelemtáblák árnyéka csökkenti a talajnedvesség túl gyors párolgását, ezzel lehetővé teszi a megosztott gazdálkodást. A szolár- és agrárfarm gondozása 2000 ember számára teremt munkahelyet, ami a terület lakosságának 12 százaléka. Korábbi kísérletek alapján a megemelt napelemek között haszonállatok (itt jakok) legeltetése is biztonságos.