Ha a világ víztározóinak 10%-át „úszó napelemekkel” fednénk le, akkor annyi elektromos kapacitás állna rendelkezésre, mint amennyi jelenleg a fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművekben rendelkezésre áll. Azonban nem szabad közben megfeledkezni a társadalmi és környezeti hatásokról sem. – figyelmeztet a témáról szóló összefoglaló cikkében a Nature Magazin
A napelemeket világszerte hatalmas területekre kell telepíteni a villamos energia szén-dioxid-mentesítéséhez. Az Egyesült Államokban 2050-re akár 61 000 négyzetkilométernyi napelemre is szükség lehet, amely terület nagyobb, mint Hollandia. Az olyan kisebb területű országoknak, mint Japán és Dél-Korea, pedig a földfelületük 5%-át kellene naperőműveknek szentelniük.
Az a kérdés, hogy hol helyezzük el ezeket a paneleket, egyáltalán nem triviális. A földterületekért, amelyekre az élelmiszertermeléshez és a biológiai sokféleség megőrzéséhez is szükség van, éles verseny folyik. Az egyik kialakulóban lévő megoldás a víztározókon úszó napelemek telepítése.
Az úszó napelemek ötlete nagyon ígéretes, és a telepítések és beruházások száma gyorsan emelkedik. A technológia környezeti hatásait, valamint társadalmi, technikai és gazdasági dimenzióit azonban még mindig sok ismeretlen tényező övezi.
Ezeket az ismerethiányokat a lehető leghamarabb ki kell küszöbölni, hogy elkerülhető legyen, hogy túlzott ígéretek megjelenése a technológia pozitívumairól, vagy hogy a bevezetést előre nem látott akadályok állítsák meg.
Helyszín, helyszín
A napenergia helyigényes, egy gigawatt (GW) villamos energia előállításához legalább hússzor nagyobb területre van szükség, mint a hagyományos fosszilis tüzelőanyaggal működő erőműveknek3. A kiterjedt létesítmények helyszínéül többféle környezetet javasoltak, mindegyiknek megvannak az előnyei és hátrányai.
A sivatagok bőséges napsütéssel rendelkeznek, és nincs nagy konkurencia a területfelhasználásért. De még itt is vannak felvetődő kérdések. A modellezés például azt mutatja, hogy a Szaharában a nagy kiterjedésű napelemek sötét színe olyan módon változtatná meg a helyi hőmérsékletet és a globális légáramlási mintázatot, hogy az például aszályokat okozhatna az Amazonas vidékén, és a tengeri jég csökkenését az Északi-sarkvidéken. Az USA délnyugati részén, a Mojave-sivatagban a napenergia-fejlesztések csökkentették a helyi indián őslakosok számára kulturális szempontból fontos kaktuszok területét. Logisztikai szempontból pedig nehéz lehet energiát eljuttatni a távoli sivatagi régiókból oda, ahol szükség van rá.
Építsünk tartós napenergia-rendszereket – milliárdokat spórolhatunk meg
A mezőgazdasági területek egy másik ígéretes lehetőség, de a kutatók még csak most kezdik megérteni, hogy a napelemek és a növények párosítása az „agrivoltaikus” rendszerekben hogyan befolyásolja az élelmiszertermelést. A háztetők, a parkolók és az autópályák szintén jó lehetőségek, de területükben korlátozottak.
A napelemek víztározókon való elhelyezése számos előnnyel járhat. A napelemtáblák egyszerűen hagyományos napelemek, amelyeket úszóvázakra szerelnek, és kikötőkötelekkel rögzítenek. A víz közelsége általában hűvösen tartja őket, így az úszó panelek körülbelül 5%-kal hatékonyabbak, mint a szárazföldön elhelyezettek. A rendszerek leárnyékolják a felszínt a naptól, és csökkenthetik a párolgást, így a vízenergia felhasználás, az ivóvíz és az öntözés számára visszatartják a vizet. A vízenergia-tározók már rendelkeznek a villamos energia fogyasztókhoz való eljuttatásához szükséges hálózati infrastruktúrával, ami csökkenti az átviteli költségeket. A napenergia és a szivattyús vízenergia párosítása megoldhatná a kettős kihívást, azaz a gyenge napsütés idején energiát biztosítana, míg a magas napenergia-termelés idején potenciális energiát tárolna a víztározókban.
Az úszó napelemek csökkenthetik egyes vízenergia-műveletek szén-dioxid-intenzitását – az előállított energiaegységre jutó kibocsátást – is. Számos vízerőmű ugyanolyan alacsony szén-dioxid-kibocsátású, mint más megújuló energiaforrások. Egyes projektek esetében azonban a víz alatti növényi anyagok bomlásából annyi metán – egy erős üvegházhatású gáz – szabadul fel, ami energiaegységenként annyi szenet bocsátanak ki, mint a fosszilis tüzelőanyaggal működő erőművek. Néhány ilyen helyszín esetében a tározó felszínének mindössze 2%-át borító napelemek elhelyezése megduplázhatja a villamosenergia-termelést, és ezáltal megfelezheti a szén-dioxid-intenzitást – ami az éghajlat-politika fontos mérőszáma.
Egyelőre az úszó napelemek csak egy aprócska részét teszik ki a villamosenergia-rendszernek. Az úszó napelemek globális beépített kapacitása 2020-ra mindössze 3 GW11 volt, szemben a szárazföldi napelemes rendszerek több mint 700 GW-os teljesítményével12. A bővítési lehetőségek azonban jelentősek, tekintettel a világszerte található hatalmas számú víztározókra, amelyek összterülete nagyjából Franciaország területének felel meg. Ha a világ víztározóinak 10%-át úszó napelemekkel fednénk le, közel 4000 GW napenergia-kapacitás9 telepíthető lenne, ami megfelelne a világon működő összes fosszilis tüzelőanyaggal működő erőmű villamosenergia-termelő kapacitásának.
További részletek a Nature-ben
Kiemelt fotó: soro 6 – Unsplash
