Napjainkban az energiaipar területén az egyik legfelkapottabb témát a napelemes energiatermelés jelenti. A média mellett jelenleg már a beruházások tekintetében is ez az egyik húzóágazat. Mivel a hátrányokat nem mindig mutatják be, ezért most levezetünk néhány olyan tényezőt, melyek akadályozzák ennek az erőműtípusnak az alkalmazását.
Korlátok a kisfeszültségű hálózaton: transzformátorok
Amennyiben jelentős számú napelemet kötnek kisfeszültségű hálózatra, például egy falura, akkor elfordulhat, hogy a napelemek által termelt áramot helyben nem lehet elhasználni. Ebben az esetben a falut a középfeszültségű hálózatra csatlakoztató transzformátoron keresztül az áram áramlásának az iránya megfordul, és már visszatáplál a hálózatba. Túl sok napelem estében pedig ez már korlátot jelenthet, mivel a transzformátoron nem tud akármekkora áramerősség átáramlani, mivel túlterhelődik.
Az áramlás irányának a megfordulása
A teljesítmény hőmérséklet- és élettartamfüggése
Egy kevésbé ismert tényező a napelemekkel kapcsolatban, hogy a teljesítményt laboratóriumi körülményekre adják meg. Ez azért lényeges, mert a valóságban, kint a szabadban a napelemek ettől jelentősen eltérő körülmények között termelnek. Az egyik tényező, ami eltérhet a laboratóriumitól, az a hőmérséklet.
A hőmérséklet növekedésének hatására a napelemek teljesítménye jelentősen csökken. A legtöbb helyen általában úgy számolnak, hogy egy fok hőmérséklet-növekedés fél százalék teljesítménycsökkenést okoz. Ez azért lényeges tényező, mert a nyári napokon a napelemek felülete akár 60-70 fokosra is felhevülhet. Ez pedig a laboratóriumi értékhez képest akár 20-25 százalékos teljesítménycsökkenést is okozhat.
Egy másik tényező, ami csökkenti a napelemek teljesítményét, az az öregedés. A legtöbb napelem esetében úgy számolnak, hogy évente egy százalékot csökken a teljesítmény, bár a gyakorlatban ez általában kisebb.
A legtöbb gyártó ezért teljesítménygaranciában, 25 éves élettartamra 80 százalékot ad meg. Az igazán gyors öregedés ez után következik, amikor már évente több százalékot esik a teljesítmény.
A teljesítmény hőmérséklet- és életkorfüggésének jelentős hatása lehet majd a magyar energiaellátásra, mivel ezek a tényezők azt jelentik, hogy a 2030-ra ígért 6000 megawatt napelem-kapacitás csak jóval kevesebbet tud majd a hálózatba táplálni csúcsidőben. Ez azt jelentheti, hogy nap közben még egy ideig nem kell Paksot visszaterhelni a napenergia betáplálása miatt. Németországban például az a tapasztalat, hogy a napelemek termelése nagyon ritkán haladja meg a beépített kapacitás 70 százalékát. Ez a mi esetünkben a 6000 megawattból 4200 lenne.
Az inverterek többszöri cseréje az élettartam alatt
A napelemek által termelt egyenáramot a hálózatba táplálható váltóárammá az inverterek alakítják. Míg a napelemes rendszerek több részegysége kibírhat akár 40 évet is, az invertereket többször is szükséges lehet cserélni.
Közelmúltbeli tapasztalatok alapján az inverterek élettartama 10-15 év, és a gyártók 5 év garanciát adnak rá, bár jobb minőségű inverterekre adhatnak ennél hosszabb garanciát is. Mivel egy inverter ára a teljes rendszer költségének a 15-20 százaléka, ezért az élettartam folyamán két cserével számolva ez az eredeti beruházási költségen felül további 30-40 százaléknyi beruházást jelent.
Mire lesz elég a 6 ezer megawatt?
A közelmúltban kezdett el terjedni a médiában és a kormányzati kommunikációban, hogy megtöbbszörözzük a napelem-kapacitásunkat. A legtöbb felületen ezen a téren a 6000 megawatt jelenik meg főszámként, 2030-as céldátummal. Most utánaszámolunk annak, hogy ez vajon mire lesz elég.
Kezdjük ott, hogy a magyarországi éghajlati adottságok mellett egy kilowatt napelemes kapacitás 1000-1100 kilowattóra áramot termel évente. Az 1100-zal tovább számolva ez azt jelenti, hogy egy megawatt kapacitás 1100 megawattórát, 1000 megawatt kapacitás pedig 1100 gigawattórát termel. Ebből következik, hogy a 6000 megawatt leendő kapacitás 6600 gigawattórát, vagyis 6,6 terawattórát fog termelni.
Ez mire lesz elég? Információink szerint Magyarország éves áramfogyasztása 45,66 terawattóra volt tavaly, ami azt jelenti, hogy ez kevesebb, mint 15 százalékra lenne elég. Ez nagyjából annyi, mint a Mátrai Erőmű termelése. Ez azt jelenti, hogy ezen kívül lesz szükség másra is, hogyha el akarjuk látni magunkat.
A 2040-es céldátumra már 12 ezer megawatt kapacitást adnak meg, de az sem érné el a 30 százalékot, és addig az igény is nőni fog valószínűleg.
Naperőmű Magyarországon
Áramszünetek Kaliforniában
A napelemes áramtermelést erőltető Kaliforniában idén nyáron milliókat érintő áramszünetek voltak. Ez nagyon súlyosan érintette az ott élőket, mivel a szünetek a legnagyobb melegben voltak - amikor üzemeltek a légkondik.
Az áramszünetek oka a magas fogyasztás mellett az volt, hogy az amúgy is túlterhelt rendszer forrásai közül egy erőmű meghibásodott, ami után már nem volt elég teljesítőképesség az ellátáshoz. Ennek következtében a rendszerirányító kénytelenné vált lekapcsolni a fogyasztók egy részét, ami több millió embert érintett, napokon keresztül.
Az áramszünetekhez az is hozzájárult, hogy míg az atomerőművek a partvidéken vannak, ami révén viszonylag könnyű az áramukat eljuttatni a fogyasztókhoz, addig az új naperőművek jóval távolabb, ami túlterheli az átviteli hálózatot.
(Olvasónktól)
Előzmények:
- Lehetséges alternatívák Paks II-re, az atomenergián belülről
- Miért nem racionális, hogy a zöldek az atomenergiát akarják eltüntetni más problémák helyett?
Források:
https://www.3e.eu/heatwave-solar-production-analysis-summer-months/
https://eprijournal.com/how-quickly-do-solar-modules-age/
https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/51664.pdf
https://napelem.blog.hu/2017/05/03/a_napelemes_rendszerek_varhato_elettartama
https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/en/documents/publications/studies/recent-facts-about-photovoltaics-in-germany.pdf
https://www.3e.eu/wp-content/uploads/2018/09/Connecting_the_Sun_Full_Report2012_LR.pdf
https://www.napi.hu/nemzetkozi_gazdasag/szinte_allva_hagyta_a_magyarokat_a_lengyel_tempovaltas.715850.html
https://www.napi.hu/magyar_gazdasag/megugrott-a-magyar-aramfogyasztas.699355.html
https://www.forbes.com/sites/michaelshellenberger/2020/08/15/why-californias-climate-policies-are-causing-electricity-black-outs/?sh=404051b71591
