Kapcsolatfelvétel

Zöld Energia

A szaharai porviharos események és a hazai napenergetika kapcsolatát vizsgálták magyar kutatók

A HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (HUN-REN CSFK), a Pannon Egyetem és az ELTE kutatói azt vizsgálták, hogy a szaharai porviharokkal érkező ásványi por milyen hatással van a hazai fotovoltaikus energiatermelésre, valamint a villamosenergia-termelési menetrendekre.

Létrehozva:

|

A Renewable and Sustainable Energy Reviews című rangos tudományos folyóiratban megjelent tanulmány választ ad arra, hogy mikor, honnan és mennyi, illetve milyen ásványi tulajdonságú szaharai por érkezik Magyarország fölé. A kutatók szerint a menetrendezésben figyelembe kellene venni az epizodikus porviharokat, amelyek miatt a besugárzás a vártnál kisebb lesz, azaz kevesebb villamos energiát lehet termelni, mint amennyire a menetrendezők számítottak.

A fotovoltaikus energiatermelés és általában az időjárásfüggő megújuló energiaforrások kiszámíthatatlanok. A villamos energia, ellentétben például a gázzal, jelenleg lényegében nem tárolható, a termelés és a fogyasztás folyamatos egyensúlyára van szükség, nincs puffer a rendszerben. A villamosenergia-mixben napról napra változó a fosszilis és a megújuló energiaforrások aránya. Ugyanakkor – éppen a termelés–fogyasztás kényszerű egyensúlyának szükségessége miatt – tudni kell, hogy mekkora lesz a következő napon az időjárásfüggő megújulók aránya a rendszerben. Ha a menetrend nem jó, akkor drága és fosszilis tartalékkapacitások – főként gázerőművek – gyors üzembe helyezésére van szükség.

A rendszerirányítónak tehát előre tudnia kell, hogy mennyit fognak termelni a naperőművek. Erre vonatkozóan futnak modellek, és rendelkezésre állnak historikus klimatikus adatok is. Ezek a modellek azonban sok paramétert nem vesznek figyelembe, vagy rosszul paramétereznek bizonyos folyamatokat, a historikus adatok pedig a jelenleg zajló klímaváltozás miatt lényegében használhatatlanok.

A HUN-REN CSFK, a Pannon Egyetem és az ELTE kutatói a korábbi, légköri porral és szaharai porviharos eseményekkel kapcsolatos alapkutatásaikat terjesztették ki egy társadalmi-gazdasági szempontból is jelentékenyebb irányba, nevezetesen arra, hogy az ásványi por milyen hatással van a fotovoltaikus energiatermelésre, valamint a menetrendekre.

A most publikált szakcikkben Varga György, a HUN-REN CSFK Földrajztudományi Intézetének tudományos főmunkatársa és kutatótársai a fotovoltaikus energiatermelésre adott, jelentős hibákkal terhelt 24 órás menetrendeket vizsgálták a 2022. évi, hazánkban rekordot döntött 16 szaharai porviharos esemény idején. Rávilágítottak, hogy a porviharos események során az ásványi szemcsék jelentős szerepet játszanak a felhőképződésben, így nagyobb lesz a felhőzöttség, és a felhők élettartama is megnő. A besugárzás a vártnál kisebb lesz, kevesebb villamos energiát lehet termelni, mint amennyire a menetrendezők számítottak.

Advertisement

A kutatók által alkalmazott módszerek között a műholdas méréseken, a numerikus szimulációkon, a légtömegek mozgáspályáinak számításain és a szinoptikus meteorológiai elemzéseken túl a szaharai porviharos események során csapadékkal együtt kimosódó poranyag laboratóriumi elemzései is szerepeltek. Az egyes epizódok során időszakosan akár 500 MW-nyi deficitet is kimutattak a kutatók a tényleges és az előre jelzett teljesítmény között, aminek fedezésére drága és szennyező tartalékkapacitásokat kellett igénybe venni.

A legfőbb problémát az okozza, hogy a légköri pornak a teljes sugárzási mérlegben betöltött szerepe előre nehezen számszerűsíthető. Egy-egy porfelhőben 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 (pl. sókristályok) és szórás (pl. kvarc) a domináns. Az ásványi összetétel döntően a lehordási terület földtani felépítésétől függ, de a légköri szállítás folyamán állandóan változik, hiszen a nagyobb és/vagy nehezebb szemcsék korábban kihullhatnak a porfelhőből, módosítva ezzel a radiatív tulajdonságokat is.

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 hatását hosszabban fejti ki, illetve a csapadék valószínűsége csökken, ami így nem fogja a napelempaneleket lemosni.

A kutatók számos nyitott kérdésre adtak választ a cikkben. Így például arra, hogy mikor, honnan és mennyi szaharai por érkezik fölénk, milyen ásványi tulajdonságai vannak a poranyagnak, mekkorák és milyen alakúak a porszemcsék. Rámutattak, hogy az általános aeroszol klimatológia alkalmazása mellett az epizodikus porviharokat is figyelembe kellene venni a menetrendezésben, amely folyamat során eddig a felhőre vonatkozó mikrofizikai folyamatok – azaz a por és a felhőképződés összefüggései – sem kerültek be a számításokba.

A kutatások az NKFIH FK138692, valamint az RRF-2.3.1-21-2021 és MTA Fenntartható Fejlődés és Technológiák Nemzeti Program projektek támogatásával valósultak meg.

Advertisement

Forrás: HUN-REN Magyar Kutatási Hálózat

Zöld Energia

Nem minden felhő egyforma: új modell segíti a napenergia pontosabb előrejelzését

Egy kutatócsoport azt elemezte, hogy a különböző felhőtípusok miként hatnak a napsugárzás-előrejelzésekre.

Létrehozva:

|

Szerző:

Spóroljon a villanyszámláján! Kérje ingyenes napelem kalkulációnkat itt! (x)

Egy nemzetközi kutatócsoport azt vizsgálta, hogy miként befolyásolják a különböző felhőtípusok a napenergia-termelés előrejelzésének pontosságát – számol be a PV Magazine. A felhők köztudottan jelentős kihívást jelentenek ezen a területen, mivel eltérő makro- és mikrofizikai, valamint optikai tulajdonságaik hatással vannak az elnyelt, illetve a visszavert napfény mennyiségére. Ez a komplexitás komoly bizonytalanságot okoz az előrejelzésekben, különösen gyorsan változó felhőformációk esetén. A kutatás az amerikai Energiaügyi Minisztérium ARM (Atmospheric Radiation Measurement) programjának 2001-2014 között gyűjtött adataira épült. A szakemberek nyolc fő felhőtípus hatásait elemezték az előrejelzések vonatkozásában, a vizsgált fajták a Cumulus, a Stratus, az Altocumulus, az Altostratus, a Cirrostratus, a Cirrus, a Congestus és a Cumulonimbus voltak – a felhőket a szakemberek az élőlényekhez hasonlóan gyakran nemekbe és fajokba sorolják.

A tudósok fizikainformált, adatvezérelt modelleket alkalmaztak, amelyek figyelembe veszik a felhők és napsugárzás közötti kölcsönhatásokat. Ezeket az ARM South Great Plain Central Facility nevű, az USA középső részénél fekvő létesítményénél végzett mérések alapján tesztelték. A vizsgálat során a modellek pontosságában világos trend rajzolódott ki: a legjobb eredményeket a vékony, gyenge konvektív felhők (például Cirrus) esetén kapták, míg a legrosszabbakat az erős konvektív, bonyolult térszerkezetű felhőknél, ilyenek többek között a Cumulonimbus nembe sorolt formációk.

A tanulmány kimutatta, hogy a felhőtípusok explicit figyelembevétele 12–33%-os javulást eredményezhet az előrejelzések pontosságában, szemben azokkal a modellekkel, amelyek nem dolgoznak ilyen részletes adatokkal. A kutatók kiemelték: az ilyen fejlesztés kulcsfontosságú a napenergia rendszerbe történő hatékonyabb integrálása szempontjából, különösen a növekvő arányú megújuló energiaforrásokkal működő villamosenergia-hálózatok esetében.

A további finomítás érdekében a kutatócsoport a felhőinformációk közvetlen integrálását, a felhő-sugárzás kölcsönhatások pontosabb fizikai modellezését, valamint fejlettebb gépi tanulási módszerek alkalmazását javasolja.

 

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák