Kapcsolatfelvétel

Zöldinfó

Magyar kutatóknak köszönhetően lesznek még hatékonyabbak a napelemek

Létrehozva:

|

A szakértők szerint a metilammónium-ólom-halid-perovszkit nevű anyagcsalád alkalmazása rendkívül ígéretes a napelemiparban.

A napelemek az elmúlt évtizedekben elképesztő fejlődésen estek át, de a kutatók szerint a technológiában még mindig rengeteg kiaknázatlan lehetőség rejlik. A fotovoltaikus megoldások az élet egyre több területén jelennek meg, mérséklik az emissziót, illetve csökkentik az villanyszámlákat. Napjainkban, az energiaválság idején a napelemek különösen nagy jelentőséggel bírnak. A technológia az elkövetkező időszakban bizonyosan még fejlettebbé válik majd, az ipar például komoly erőforrásokat fordít arra, hogy megtalálja a hagyományos, szilícium alapú napelemes anyagok hatékonyabb alternatíváit. Ilyen ígéretes jelölt a nemrégiben felfedezett, úgynevezett metilammónium-ólom-halid-perovszkit család, amely rendkívüli fotovoltaikus tulajdonságokkal bír, könnyű és olcsón előállítható – írja az alternativenergia.hu.

Míg a hagyományos anyagok tipikus hatásfoka 15 százalék körül mozog, addig az új anyagcsalád használatával laboratóriumi körülmények között már 30 százalékos hatásfokot is elértek. A szakértők abban bíznak, hogy az arány tovább növelhető, a nem szilícium alapú anyag napelemes felhasználása pedig további anyagok vizsgálatára sarkallja a kutatókat.

Advertisement

Ezt a különleges, új családot vizsgálták a közelmúltban magyar kutatók részvételével. A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) munkatársai szerint a napelem-alapanyagok a fény energiáját úgy hasznosítják, hogy a bejövő fotonok hatására bennünk elektronlyuk-párok jönnek létre, amelyek aztán áramot termelnek. A napelem belsejében gerjesztett töltéshordozó párok mennyisége, illetve élettartama rendkívül fontos a felhasználhatóság szempontjából, rekombináció esetén a gerjesztett elektronlyuk-párok például megsemmisülnek. A félvezető anyagban a rekombináció előtt a réteget elhagyó töltéshordozók révén termelődik energia, az új típusú félvezetők rekombinációs idejének vizsgálatából ezért jobban megismerhető napelemként való felhasználhatóságuk.

A BME munkatársai új tanulmányukban ezért a rekombinációs időt, valamint a gerjesztett töltéshordozó mennyiséget elemezték. A publikáció vezető szerzője Bojtor András, az egyetem doktorandusza, aki tanulmányai mellett a Semilab Félvezető Fizikai Laboratórium Zrt.-nél dolgozik. A vizsgálatot Forró László professzorral végezte a Lausanne-i Svájci Szövetségi Műszaki Egyetemen.

Advertisement

Megannyi lehetőség

A napból négyzetméterenként megközelítőleg 1 kilowatt fényteljesítmény érkezik, hazánkban pedig átlagosan 2000 az éves napsütéses órák száma. Átlagos fekvésnél és tájolásnál úgy lehet számolni, mintha a napelemeket 1000 órán át derékszögben sütné a nap. Évi 2500 kilowattóra fogyasztás mellett tehát a rendszernek 2500 wattos csúcsteljesítménnyel kell bírnia. A jelenlegi technológia hatásfokát figyelembe véve ehhez 17 négyzetméternyi napelem szükséges, az új megoldásoknak köszönhetően a méret ugyanakkor tovább csökkenhet. A technológiával emellett olyan fotovoltaikus rendszereket is létrehozhatnának, melyek autók tetejére telepíthetőek. Ezek segítségével az elektromos járművek magukat tölthetnék, ami tovább mérsékelné a fenntartási költséget és az emissziót. Mivel egy átlagos személyautón 4 négyzetméternyi napelem fér el, 10 kilowattóra energia pedig megközelítőleg 100 kilométer megtételéhez elég. Amennyiben kellően nagy a napelemes rendszer hatásfoka, az autó minden nap akár 100 kilométert is megtehetne „saját” energiával.

Advertisement

A BME és az Eötvös Kutatási Hálózat Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársai a Lausanne-i Svájci Szövetségi Műszaki Egyetemen és az amerikai Notre Dame-i Egyetem szintén többnyire magyar kutatóival vizsgálták a metilammónium-ólom-halid-perovszkitekben a keletkező töltéshordozók élettartamát és azok számát. A vizsgálat során 4 kelvinre hűtötték a család három eltérő anyagát, majd a hőmérséklet emelésével, 300 kelvinig figyelték a rekombinációs folyamatot. A szakértők azt dokumentálták, hogy az anyagok szerkezeti átalakulásai miként hatnak a napelem-hatásfokra, amiből meg tudták állapítani, hogy milyen további elemzések szükségesek.

Összehasonlították a jódot, brómot és klórt tartalmazó mintát, megfigyelték a minta gyors és lassú hűtése során jelentkező különbséget, illetve három, eltérő mintakészítési módszerrel létrehozott metilammónium-ólom-bromid kristálynál a morfológia rekombinációra gyakorolt hatását. „Nagyon izgatottak vagyunk, hogy a kutatásaink révén esetleg a napelem anyagok újabb generációja előtt nyílhat meg az út, egyben lelkesen folytatjuk a további kutatásokat ebben az irányban” – mondta Simon Ferenc, a BME egyetemi tanára.

Advertisement

Zöldinfó

A klímaváltozás új korszakot nyit a Dunán: a jövő vízgazdálkodásához új szemléletre lesz szükség

A felvízi országok nem tartják vissza a Duna vizét.

Létrehozva:

|

Szerző:

Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet az Ön rendszere! Ingyenes kalkulálás itt (x)

“A dunai vízlépcsők többsége nem klasszikus víztározó, hanem átfolyásos rendszer: lényegében annyi víz távozik belőlük, amennyi beérkezik – írja az alternativenergia.hu. Kis vízhozam idején Ausztriának, vagy más felvízi országoknak sem lenne érdekük a víz visszatartása, mert ezzel saját hajózásukat, energiatermelésüket és vízhasználatukat is veszélyeztetnék. Bár léteznek olyan duzzasztóművek vagy vízlépcsők, amelyeknél úgynevezett csúcsra járatást végeznek, vagyis feltöltik időnként a tározót, majd leengedik belőle a vizet, a Dunán létesített vízlépcsők nem ilyenek.”

Nem ismerjük a dunai vízlépcsők várható kockázatait

“Rengeteg helyen előjön a kérdés, hogy miért nem építettünk vízlépcsőt a Dunán, vagy ha eddig nem is építettünk, akkor most eljött az ideje. Szinte reflexszerűen felvetődik, hogy ha Nagymarosnál lenne egy vízlépcső, akkor jobb helyzetben lennénk-e. A válasz egyértelműen: nem. Nagymaros igen messze van Pakstól felvíz irányba, semmiféle hatással nem lenne rá, ráadásul ugyanezt a kis vízhozamot adná, ami ma érkezik.

Advertisement

A korábbi tervek szerint Nagymaros mellett Adonynál és Fajsznál is épült volna vízlépcső, hogy a magyarországi Duna-szakaszt lényegében végig duzzasztott szakaszokra osszák. Egy Fajsz környékén épített duzzasztó valóban magasabb vízszintet tarthatna fenn Paks térségében, de ez csak egyetlen hatás a sok közül, ezért önmagában nem elegendő érv az építés mellett. A probléma igen összetett, hiszen a duzzasztónak a vízszint emelése mellett rengeteg más hatása is van, és ezeknek a hatásoknak egy jó részét nem is értjük még pontosan.

Magyarországon az elmúlt évtizedekben nem készültek olyan korszerű, részletes vizsgálatok, amelyekből megbízhatóan meg lehetne ítélni az új dunai vízlépcsők teljes hatását: legutoljára ilyen konkrét tervek, hatástanulmányok Nagymarosra készültek 50 évvel ezelőtt. Aki jelenleg kategorikusan támogatja vagy elutasítja a vízlépcsők építését, az nem támaszkodhat teljes körű tudományos ismeretekre.”

Advertisement

A vízlépcső megváltoztatja a hordalékjárást és a meder alakját

“Egy vízlépcső a felvízi oldalon visszatartaná a hordalék egy részét, ami ott lerakódik és mederszint emelkedést okoz, míg az alvízi oldalon hordalékhiány és további medermélyülés indulhatna meg. Több egymás után épített vízlépcső egy ideig mérsékelhetné ezt a hatást, de a problémát végül csak továbbtolná a következő, duzzasztás nélküli folyószakaszra. A Fajsz alatti medermélyülés például súlyosan érinthetné a Gemenci-erdőt, egy újabb, lejjebb épített vízlépcső pedig már Horvátország és Szerbia felé tolhatná tovább a következményeket, és így tovább, le egészen a Vaskapuig.

Advertisement

A másik, jelentős probléma az ivóvízellátást érintheti. A duzzasztott szakaszokon finom iszap rakódhat le, amely eltömítheti a kavicsos folyómeder pórusait. Ez veszélyeztetheti a Budapest ivóvízellátásában kulcsszerepet játszó parti szűrésű vízbázisokat, mert csökkentheti a kitermelhető víz mennyiségét, és a lerakódó iszaphoz szennyező anyagok is kötődhetnek.

A kiskörei vízlépcső és a Tisza-tó tapasztalatai csak korlátozottan alkalmazhatók a Dunára, mert eltér a két folyó vízjárása, alakja és hordalékviszonyai. Kiskörénél ugyanakkor jól megfigyelhető a duzzasztás egyik általános következménye: a természetesen továbbhaladó finom hordalék egy része, noha nem extrém mértékben, de lerakódik a tározóban.

Advertisement

A teljes Duna-vízgyűjtőre kiterjedő nemzetközi együttműködési programokban mutattuk be, hogy jelentősen megváltozott a Duna hordalékegyensúlya, tehát már most világosan látszik az emberi beavatkozások vízgyűjtőre kifejtett hatása. A kialakult helyzet javítására kidolgoztunk újszerű, tudományos alapokra épülő hordalékgazdálkodási módszereket és vizsgálati eljárásokat.”

A Duna vízjárásának előrejelzését immár nem a múltra adataira, hanem a klímamodellekre építve kell végezni

Advertisement

“Szerencse a szerencsétlenségben, hogy a mostani kisvizes helyzet megfelelő csapadék esetén viszonylag gyorsan, akár napok vagy egy hét alatt megváltozhat, mert a magyarországi vízhozamot főként a felső vízgyűjtő csapadéka határozza meg. A légköri helyzet átrendeződésével akár rövid idő alatt is kialakulhatnak a Duna vízgyűjtőjén olyan nagy csapadékot hozó időjárási helyzetek, amelyek jelentős árhullámot indítanak el. Jó példa erre a 2024. szeptemberi Boris ciklon, amikor néhány nap alatt a kisvizes időszakból rendkívüli árvízi helyzet alakult ki.

A csapadék térbeli elhelyezkedése döntő: ugyanaz a nagy csapadékesemény attól függően okoz dunai árhullámot, hogy a vízgyűjtő mely részén következik be. A klímaváltozás nemcsak gyakoribb vagy súlyosabb kisvizes helyzeteket, hanem az eddigieknél nagyobb árhullámokat is lehetővé tehet. A jövő Dunáját ezért nem egyszerűen tartós kiszáradás, hanem az alacsony és magas vízállások közötti nagyobb szélsőségesség jellemezheti.

Advertisement

A távolabbi jövő előrejelzésénél és így pl. a paksi atomerőművek jövőbeli működésének tervezésénél a legfontosabb tanulság, hogy a hidrológiai előrejelzési módszerekben paradigmaváltás szükséges: a múltbeli idősorokon alapuló statisztikai módszerek önmagukban már nem elegendők, mert a vízjárás feltételei változóban vannak. A jövőbeli vízhozamokat olyan hidrológiai modellekkel kell vizsgálni, amelyek klímamodellekből és különböző éghajlati forgatókönyvekből indulnak ki.”

Advertisement
Tovább olvasom

Ezeket olvassák