Környezetvédelem

Mennyi üveg szükséges a terawattos nagyságrendű napelem parkokhoz?

A Németországban működő Fraunhofer Intézet (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE) és a Potsdami Klímahatás Kutatóintézet (Potsdam Institute for Climate Impact Research, PIK) kutatói megpróbálták megbecsülni, hogy mennyi síküveget igényelhet a fotovoltaikus ágazat ahhoz, hogy hozzásegítse a világot azoknak a terawattos nagyságrendű szolár kapacitásoknak az eléréséhez, amelyekre szükség van a globális felmelegedés 1,5 Celsius fokra korlátozásához.

Ingyen napelem! 100%-os EU-s támogatással. Kalkuláljon itt ingyenesen (x)

A tudósok két forgatókönyvet vázoltak: a konzervatív szerint a világ összesített napelem kapacitása 2050-ig a 20 TW-ot közelíti meg, 2100-ig pedig a 80 TW-ot; és egy optimistább forgatókönyvet, amely azt jelzi előre, hogy a globális fotovoltaikus kapacitások 2050-re elérik a 80 TW, 2100-ra pedig a 170 TW szintet. Mindkét forgatókönyvnél azt feltételezték, hogy a 2011-2100 közötti időszakra legfeljebb 600 milliárd tonnányi szén-dioxidnak megfelelő költségvetés áll rendelkezésre. „A két forgatókönyv kedvező értéktartományt jelöl ki azokhoz a paraméterekhez, amelyek leírják a napelem ár tanulási görbéjét, a talaj általi szén-dioxid-megkötés és rögzítés (carbon capture and sequestration, CCS) dinamikáját, és a végfelhasználók villamosításra vonatkozó igényének fejlődését” – magyarázták. A két forgatókönyv függvényében a német csoport azt vetíti előre, hogy a szolár eszközökhöz alkalmas üveg iránti igény 1000 km2 és 1300 km közé esik 2020-ban, 2100-ban pedig 12 000 km2 és 22 000 km2 közé. A tudósok a napelem modulok hatékonyságánál 6,7%-os tanulási sebességet feltételeztek, ahol a kiindulási pont a 2020-ban elért 20%-os modul hatékonyság volt, írta az mnnsz.hu.

„Az aktív fotovoltaikus kapacitások teljes területét tekintve 2020-ban az érték 4200-ról 4600 km2-re nő, 2100-ra pedig 252 000-ről 466 000 km2-re. „Ennek szemléltetéséhez jelezzük, hogy a 2100-ra várt érték megfelel körülbelül az Egyesült Királyság vagy Svédország területének.” A kutatók várakozásai szerint a kétoldalas üveg-üveg modulok részesedése növekedni fog a következő évtizedekben, és az üveg vastagságának 3 mm-ről 2 mm-re csökkentése hozzájárulhat az e trend által kiváltott hatalmas kereslet kielégítéséhez. „A teljes kettős üvegezésű napelem gyártás akkora mennyiségű síküveget igényelne, amely már 2034-ben meghaladná a jelenleg évente előállított teljes mennyiséget, a 84 tonnát a 2. forgatókönyvnél, míg az 1. forgatókönyv esetében erre 2070-ben kerülne sor” – jelezték. „2100-ban az üveg felhasználás a 122 tonna helyett elérné a 215 tonnát.”

Az üveggyártáshoz rendelkezésre álló homok készletek nem jelentenek problémát a jövőbeli üvegellátás szempontjából – magyarázták a tudósok –, de a fotovoltaikus és az üveggyártó ágazatnak bővíteniük kell kapacitásaikat a következő évtizedekben a szűk keresztmetszetek elkerülése és a költségek csökkentése érdekében. Ami még fontosabb, hogy a fotovoltaikus modulok hatékonyságának kell jelentős mértékben javulnia, és elérni az 1. forgatókönyvnél a 24,1%-ot, míg a 2. forgatókönyvnél a 25,9%-ot. „Ez az ütemterv a 25%-os hatékonysági tartományban mozgó napelem cellákat vetít előre a vezető termékeknél, mind az n-, mind a p-típusú monokristályos szilíciumból készült napelemeknél” – tették hozz, és megjegyezték, hogy nem számítanak speciális technológiai tanulásra a szolár üvegnél.

A fejlődő technológiák, például a perovszkitból és más anyagokból készült napelem cellák, amelyeknek hatékonysága meghaladja a 25%-ot – ha ipari tömeggyártásra alkalmas módon dolgozzák ki – hozzásegíthetnek bennünket ahhoz, hogy jelentős mértékben csökkenjen az ebben az évszázadban szükséges szolár üveg mennyisége. „Csak nemrégiben jelentettek be jelentős tömeggyártásra irányuló erőfeszítést a vékony, dupla üvegű perovszkit modulokra vonatkozóan, amely nagyságrendileg csökkentené az üveg iránti keresletet” – mondta a német csapat, arra az ún. roll-to-roll nyomtatási technikára utalva, amikor a perovszkitot üvegre nyomtatják, ezt a New York-i székhelyű startup, az Energy Materials Corp. dolgozta ki.

A tudósok megállapításaikat az Energia és Környezetvédelem a Tudományban (Energy & Environmental Science) folyóiratban Technológiai tanulás az erőforrás-hatékony terawattos nagyságrendű fotovoltaikus eszközöknél (Technological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics) címen jelentették meg. A tanulmány elemzi az ezüst és az indium iránti keresletet, a napelemek előrejelzett költségeit és a szolár ágazat által kibocsátott üvegházhatást előidéző gázok mennyiségét is.

 

Kép: Solar24News