A napenergia árnyoldalai korántsem olyan sötétek, mint ahogy sokan állítják

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

A Nap egyik legnagyobb előnye, hogy a fosszilis üzemanyagokkal ellentétben néhány milliárd évig még velünk marad, így logikusnak tűnik felhasználni az energiát. Mire a Nap kialszik, az emberiség már sehol nem lesz, addig viszont ott az a rengeteg energia – teljesen ingyen. A napfény kihasználása persze mindig is vonzó opciónak tűnt, de a tétova ókori próbálkozások után (tűzgyújtás lencsével, világítás tükrökkel, melegházak létesítése) az emberiség valójában csak a 19. század végén jutott el odáig, hogy valóban megszelídítse a napfényt, és elektromos áramot hozzon létre belőle. Az első ilyen kísérletek Willoughby Smith brit mérnök nevéhez köthetők, ő 1873-ban jött rá, hogy a szelénnek fotokonduktív tulajdonságai vannak, ennek a felfedezésnek a nyomán 1883-ban Charles Fritts amerikai feltaláló hozta létre az első működő napelemet 1883-ban. 

Ekkor még lehetetlennek látszott, hogy a napenergia valaha is felválthatja a fosszilis üzemanyagokat, sőt, ez egészen a legutóbbi időkig elképzelhetetlennek tűnt. A Bell Labs munkatársai 1954-ben hozták létre az első szilíciumalapú napelemet, ez már képes volt arra, hogy néhány órán keresztül elektromos árammal lásson el egy gépet, de a korai panelek még nagyon gyatra, nagyjából 4 százalékos hatásfokkal működtek. A mai napelemek többsége a PhysicsWorld szerint 20 százalékos hatékonysággal működnek, a kutatók a 30 százalékot tartják annak az álomhatárnak, amelynek az átlépésével forradalmasíthatják a napenergia kihasználását, egy coloradói kutatócsoport pedig áprilisban 47,1 százalékos hatékonyságot ért el egy új technikának köszönhetően, igaz, ezt inkább az űrbe telepített napelemeknél tudják majd hasznosítani.

Nem lesz így örökké 

De ha ilyen hasznos a napenergia, pláne ha így fejlődik a hasznosítása, miért akad egyáltalán bárki, aki ellenezné? Az ellene szóló érvek többsége a jelenlegi gyakorlatot kritizálja, és a legtöbbször hozzáteszik, hogy a panelek hatékonyabbá tételével és a gyártás költségeinek visszafogásával a legtöbb probléma megoldódhat, de vannak olyan problémák, amelyek – legalábbis középtávon – nagyon nehezen háríthatók el. A napenergia kritikusai között persze akadnak haszonlesők, konteóhívők és sima bolondok is, de ez az összes megújuló energiaforrás esetében így van.

A napenergia az egyik leggyorsabban fejlődő megújuló energiaforrás, a szélturbinák mellett a megújulók zászlóshajója. A Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) 2021-es jelentése szerint Kínában használják a legtöbb fotovoltaikus energiaforrást, vagyis napelemet, és ott is emelkedett a legnagyobb arányban az újonnan telepített napelemek száma. A világjárvány miatti szilíciumhiány hatására a legtöbb országban némileg megtorpant a napenergia hasznosításának növekedése, de a szervezet a trendek elemzése alapján arra számít, hogy a napelem-piac idővel magához fog térni. Ennek már meg is vannak az első jelei, 2021-ben 18 százalékkal több energia származott fotovoltaikus forrásból, mint 2020-ban. A megújulók éllovasa továbbra is a szélturbina, ebből és napelemből is Kína és az Egyesült Államok telepítette a legtöbbet a világon. Nem csoda, hogy ezek a megújulók egyre népszerűbbek lesznek: az Európai Unió egy 2019-es jelentése szerint 2005 és 2017 között a szélenergiából termelt villamos áram volumene 414 százalékkal, a napenergiáé pedig 8086 százalékkal nőtt.

A zöldlobbi és az olajlobbi

Akkor mégis mi baj lehet vele? A klímaváltozás-tagadók szerint minden. Michael Moore és Jeff Gibbs tavaly megjelent dokumentumfilmje, a Planet of the Humans szerint a zöld mozgalom pusztán üzleti érdekeket szolgál, a szélturbinák és a napelemek pedig jóval nagyobb környezeti lábnyomot hagynak maguk után, mint azt szeretik bevallani. A több milliós nézettségű film hatására a gyakran olajcégek által támogatott klímatagadó csoportok persze támadásba lendültek, és a fosszilis üzemanyagok további használata mellett kampányoltak. Ilyen csoport például a chicagói Heartland Institute, amely az ENSZ klímacsúcsaira időzítve ellen-klímacsúcsokat szervez, az egyik legnagyobb támogatója pedig az ExxonMobil olajipari óriáscég, amely az intézet megalapítása óta a bevételeik 40 százalékát biztosította. Az Exxon mellett a Heartland egyik fő támogatója Robert Mercer amerikai milliárdos, aki a Steve Bannon által üzemeltetett Breitbart egyik legnagyobb befektetője is – nem túl meglepő módon az oldalon szintén szkeptikus cikkek jelennek meg a klímaváltozással kapcsolatban. Az egyik legfőbb szokásos érv a napenergia használata ellen, hogy többe kerül az előállítása, mint amennyi hasznot hoz (ilyenkor előszeretettel hivatkoznak a panelek 4-8 százalékos hatékonyságára, ahogyan ezt Jeff Gibbs, a dokumentumfilm rendezője is tette, csakhogy ez már az ötvenes évek óta nem fedi a valóságot).

Drága, de megtérül 

Azt a napenergia hívei is elismerik, hogy a napelemek gyártása nem olcsó mulatság, ha pedig fosszilis üzemanyagot használnak a nyersanyag kitermeléséhez és a panelek összeállításához, környezetszennyező is. Bár elvileg lehetséges újrahasznosított anyagokból napelemet készíteni, kevesen fáradnak vele: gyorsabb, olcsóbb és egyszerűbb bányászni, a hihetetlen mértékben nvövekedő igények pedig a gyorsabb megoldásoknak kedveznek, a költséghatékonyságról nem is beszélve. Mindezzel együtt a Gibbs által emlegetett alacsony hatékonyság nem igaz, egy ilyen panel élettartama pedig akár a 25 évet is elérheti. Ez a napenergia támogatói szerint azt jelenti, hogy a kezdeti, viszonylag magas károsanyag-kibocsátás és ár sokszorosan megtérül, a panelek pedig jóval több tiszta energiát termelnek, mint amennyit az előállításukra kellett fordítani. 

Az Amerikai Egyesült Államok megújuló energiaforrásokat vizsgáló kormányhivatala, a NREL (National Renewable Energy Laboratory) egy 2014-es vizsgálatában 400 tanulmány emissziós adatait elemezte. A coloradói Goldenben működő intézet arra jutott, hogy legalábbis károsanyag-kibocsátás szempontjából a napenergia messze elmarad a szén emissziójától, és azóta a panelek hatékonysága nagyjából 50 százalékkal nőtt is. Az egy kilowattórára jutó szén-dioxid-kibocsátás a felhasznált energiaforrás teljes életciklusa során a fotovoltaikus forrás esetén 40 gramm volt, míg a szén esetén nagyjából 1000 grammnak felelt meg. Persze vannak, akik szerint ez teljesen mindegy is: Marc Morano, a CFACT nevű washingtoni think-tank igazgatója szerint a szén-dioxid jelenléte nem okoz semmilyen problémát, teljesen természetes, hogy jelen van a légkörben (ez igaz is, mondjuk), és csak a zöldlobbi túlozza el a jelentőségét. Ha már lobbiról van szó: ahogy a DeSmog nevű, globális felmelegedéssel foglalkozó blog megjegyzi, a CFACT egyik legnagyobb támogatója véletlenül megint csak az ExxonMobil. Ettől persze még lehetne éppen igazuk is, de a világ legtöbb klímaszakértője és kutatója egyetért abban, hogy a jelenlegi klímaváltozásért az ember, és nagy mértékben az ember szén-dioxid-kibocsátása a felelős. 

A jetitalp méretű környezeti lábnyom mítosza tehát megdőlni látszik: az igaz, hogy a napelemek emissziós és pénzügyi költségei a telepítésnél jelentősek, de hosszú távon megtérülő beruházásról van szó, a perovszkit kristályszerkezetű anyagok alkalmazásával pedig olcsóbban lehet majd hatékonyabban működő napelemeket létrehozni. Az árcsökkenés már a perovszkitos megoldások nélkül is megindult: 2010 és 2020 között a fotovoltaikus panelek előállítási költsége 82 százalékkal csökkent, jelenleg pedig a napelemek már az előállított energia árában is felveszik a versenyt a hagyományos szénalapú hordozókkal.

Helyigényes

Gyakori kritikának számít az is, hogy a napelemek sok helyet foglalnak, és nem is telepíthetők akárhová. Ez igaz is: a fotovoltaikus (PV) elemek ugyan telepíthetők épületek tetejére is, a szénerőművek kiváltásához azonban nagyobb területek szükségesek. Az elemek hatékonyságától függetlenül egy megawatt áram előállításához 1,4-4 hektárnyi terület szükséges, méghozzá lehetőleg olyan helyen, ahol az elemeket sok napsütés éri. Éppen ez okoz némi problémát Kínában, ahol a megtermelt napenergia egyharmadát állítják elő: a paneltelepítésre leginkább alkalmas területek az ország északnyugati részén fekszenek, ott viszont kevesen laknak, a kínai elektromos hálózat viszont nem tudja eljuttatni a megtermelt áramot a sűrűbben lakott vidékekre.

Madárgyilkos

A napkollektorok miatt egy kicsit az állatvédők is aggódhatnak, igaz, a probléma nem igazán hangsúlyos: a napfarmokon évente mintegy 140 ezer madár pusztul el az Egyesült Államokban, azt viszont még nem igazán tudják, hogy miért. Hasonló madárgyilkosok hírében állnak a szélturbinák is, az eddigi tapasztalatok viszont azt mutatják, hogy megfelelő óvintézkedésekkel azokat is biztonságosabbá lehet tenni a madarak szempontjából. Hasonló fejlesztések a napelemek esetében egyelőre nem történtek, a kutatók becslései szerint viszont a fosszilis energiatermelők tízszer annyi madáréletet követelnek, mint a panelek. A madarak valószínűleg azért fejelik le a napelemeket és pusztulnak el, mert egy tó csillogó felületének nézik őket (a pontos okok megfejtésén a madárvédők és a napfarmok mesterséges intelligencia segítségével dolgoznak).

A börtön ablakába

Szintén közkeletű (ál)problémának számít az is, hogy nem mindig süt a nap, éjszaka például jellemzően nem szokása (a szél se fúj mindig, bezzeg az atomerőmű folyton termel). Ez így is van, de a problémát itt leginkább a villamosenergia-hálózat jelenti, az energia tárolásával pedig megkerülhetőnek tűnik a probléma. Erre bevált módszernek számít a szivattyús tározós erőmű, amely a rendelkezésre álló többletárammal vizet pumpál egy tározóba, és a vizet leengedve egy turbinával megint áramot állíthatnak elő, ha szükség van rá (erre mondjuk Magyarországon nincs lehetőség). Ahhoz, hogy ezt a technikát sikerrel lehessen alkalmazni, persze a hálózat fejlesztésére is szükség van, sőt, nemzetközi együttműködésre is: nem véletlen, hogy Kínában épp azért okozott fejfájást a hasznosítás szempontjából ideális napelempark-helyszín fekvése, mert onnan már nem tudják a jelenlegi hálózaton továbbítani az áramot a sűrűbben lakott részekre. A vízpumpás megoldáson kívül több energiatárolási lehetőséggel is kísérleteznek, javarészt hasonló logika alapján, ezek felhasználásához viszont szintén a rendszer fejlesztése szükséges, a költségeik miatt pedig a végfelhasználók számára is megemelkedik az áram ára. Az energia továbbítása persze nem lehetetlen, csak nem mindenhol alkalmas rá a meglévő infrastruktúra, a hálózat fejlesztésével viszont idővel ez a probléma is megkerülhető lesz.

Inkább jó, mint nem

A napenergiát körbevevő konteók és az erősnek szánt ellenérvek nem túl erősek: ha az ember elfogadja, hogy létezik klímaváltozás, és a jelenlegi üvegházhatású gázok kibocsátásának többségéért az ember felelős, elég nehéz belekötni a napelembe. Az általa termelt hulladék feldolgozása ugyan okozhat problémákat, de minden elektromos eszközzel ugyanez a helyzet, a technika fejlődésével pedig ennek a mértékét is lehet csökkenteni, igaz, jelenleg a gyártóknak nem igazán éri meg az újrahasznosítás. A szilícium megkerülésével a környezeti költségeket is jelentősen vissza lehet fogni, és az újabb megoldásokkal még a technika helyigénye is csökkenthető.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: