Szaharai porviharok csökkenthetik a magyar napelemek hatékonyságát
A kutatók szerint a problémakör több szempontból is érdekes. Egyrészt a napelemes energiatermelés globális elterjedése miatt fontos az időjárásfüggő megújuló energiaforrások bizonytalanságával foglalkozni, valamint vizsgálni kell az egyre gyakoribb szaharai porviharok hatásait is. Ezek ugyanis alapvetően befolyásolják a termelést és a besugárzási viszonyok területi ingadozásában is nagy szerepük van - írták a HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat pénteki közleményében.
Azért, hogy a porviharok hatását jobban megismerjék, a kutatók 46 szaharai porvihart vizsgáltak meg 2020 és 2023 között és ezek alapján több javaslatot is megfogalmaztak.
A kutatók szerint a termelés és a fogyasztás folyamatos egyensúlyban tartásához mindenekelőtt pontos előrejelzések kellenek.
"A legfőbb problémát az okozza, hogy a légköri pornak a teljes sugárzási mérlegben betöltött szerepe előre nehezen számszerűsíthető" - magyarázzák a kutatók. Egy-egy porfelhőben ugyanis többféle anyagú - például kvarc, kalcit, gipsz, agyagásványok, csillámok - és többféle alakú egyedi ásványi szemcse, valamint aggregátum található, melyek más és más optikai tulajdonságokkal rendelkeznek.
A sötétebb színű szemcsék - például hematit, goethit - több sugárzást nyelnek el, lokálisan fűtő hatásúak, míg a világosabbak esetében a hőmérséklet-csökkenést eredményező visszatükrözés és szórás a domináns.
A légköri por finom szemcséi a légkörbe jutva a felhőképződéshez szükséges kondenzációs magként is viselkedhetnek, amelyek nélkül nem alakulhatnának ki a felhőket felépítő cseppek. A kondenzációs magvak számának növekedése adott vízgőztartalom mellett több, de kisebb méretű felhőcsepp kialakulásához vezet, így a felhő színe világosabb lesz, tehát több sugárzást ver vissza. A kisebb cseppek másik tulajdonsága, hogy légköri tartózkodási idejük viszonylag hosszú, következésképpen a felhő radiatív, azaz a földi sugárzás egyensúlyára gyakorolt hatását hosszabban fejti ki, illetve a csapadék valószínűsége csökken, ami így nem fogja a napelempaneleket lemosni.
A kutatók hangsúlyozzák: a pontos előrejelzések érdekében a számításokba naprakész porterhelési adatokat és megfelelő felhőfizikai összefüggéseket kell beépíteni. "Az éghajlatváltozás és az éghajlati rendszer természetes változékonysága miatt az előrejelzések egy instabil hidrometeorológiai és légköri rendszerben készülnek, ami mindig bizonytalanságokat hordoz magában. Ezek a hibák a napelemes kapacitás növekedésével valószínűleg egyre jelentősebbek lesznek, így kezelésükhöz az egyre pontosabb előrejelzések mellett a villamosenergia-tárolási kapacitás bővítésére is szükség lesz"- állapítják meg.
Alapvető probléma, hogy a porviharok során a besugárzás csökken, ez pedig együtt jár az energiatermelés csökkenésével, ennek mértékét nemcsak az ellátásbiztonság miatt, hanem gazdasági okok miatt is fontos lenne ismerni és előrejelezni - írják.
"A jelenleg használt modellek sok paramétert nem vesznek figyelembe, vagy rosszul paramétereznek bizonyos folyamatokat, a korábbi adatok pedig a jelenleg zajló klímaváltozás miatt lényegében használhatatlanok" - hívják fel a figyelmet a kutatók.
Ha a porviharok miatt a besugárzás a vártnál kisebb lesz, kevesebb villamos energiát lehet termelni, mint amennyire számítottak. Bár a kieső villamosenergia-mennyiséget a viszonylag gyorsan üzembehelyezhető gázturbinás erőművekkel jellemzően ki lehet egyenlíteni, ez azonban nagyon költséges, sőt extra károsanyag-kibocsátással jár - magyarázzák.
"Egy-egy porvihar hatására a kiesés többszáz megawattnyi, olykor 1 gigawattnyi is lehet, de nem csupán a por miatt, hanem a porviharos esemény kialakulásához vezető meteorológiai helyzet felhőzete miatt is" - magyarázza Varga György, a HUN-REN CSFK Földrajztudományi Intézetének kutatója. "Ennek a felhőzetnek a tulajdonságait módosítja a légköri por, még nagyobb kiterjedésű felhőtakarót eredményezve. A menetrendek ezeket jelzik a legrosszabban előre. A legkisebb napelemes termelések a téli hidegpárnás időszakokban fordulnak elő. Ehhez képest a porviharos események besugárzáscsökkentő hatása elmarad, de mégis jelentős. Különösen amiatt okoz ez gondot, hogy a jövőben egyre több poros helyzetre van kilátás az éghajlatváltozás következtében" - mutat rá a kutató.
