Zöldinfó
Magyar kutatóknak köszönhetően lesznek még hatékonyabbak a napelemek
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.
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.
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.
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.
Zöldinfó
Július 30-ára feléltük a Föld idei erőforrásait
A takarékos energiafelhasználás és a fenntartható energiaforrásokra való átállás a túlfogyasztás mérséklésének is kulcsa.
Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet az Ön rendszere! Ingyenes kalkulálás itt (x)
Az emberiség idén nyár közepére felhasználta mindazokat a természeti erőforrásokat, amelyeket a Föld egy év alatt képes helyreállítani és megújítani – 2026-ban a túlfogyasztás napja július 30-ára esik – írja az alternativenergia.hu. Ez a dátum arra figyelmeztet, hogy a jelenlegi gazdasági, termelési rendszereink és fogyasztási szokásaink túl nagy terhet rónak a bolygóra. A fenntarthatóbb jövőhöz rendszerszintű változásokra van szükség, amelyek természeti értékeink megóvása mellett a kisebb környezeti terheléssel járó megoldásokat, köztük az energiahatékonyságot és -takarékosságot, valamint a megújuló, zöld energiaforrásokat helyezik előtérbe. A túlfogyasztás napja azt a dátumot jelöli, amikorra az emberiség felhasználja mindazokat a természeti erőforrásokat, amiket a Föld egyetlen év alatt képes megújítani. Vagyis ettől a naptól kezdve ökológiai értelemben hitelből élünk. Jelenleg a bolygó lakossága 73 százalékkal gyorsabb ütemben éli fel a természet által nyújtott erőforrásokat, mint ahogy azok regenerálódni tudnának – vagyis úgy élünk, mintha 1,73 Föld állna rendelkezésünkre.
Az egyes országok ökológiai lábnyoma között jelentős különbségek figyelhetők meg. Ha mindenki úgy élne, mint Katar lakói, az emberiség már február 4-ére felhasználná a Föld egy évre elegendő erőforrásait. Hasonlóan korán érkezne el a túlfogyasztás napja Luxemburg (február 17.) és Szingapúr (február 23.) fogyasztási szintje mellett is. Ezzel szemben olyan országokban, mint Banglades, Nepál vagy Etiópia, az egy főre jutó ökológiai lábnyom jelenleg még a Föld egy főre jutó biokapacitása alatt marad. A magyarországi túlfogyasztás napja idén június 24-én jött el, vagyis a globális átlaghoz képest mi is rosszabbul teljesítünk. A túlfogyasztás hátterében számos tényező áll: a fosszilis energiahordozókra épülő gazdaság, a túlzott energia-és nyersanyag-felhasználás, a fenntarthatatlan mezőgazdasági gyakorlatok, valamint a pazarló termelési és fogyasztási minták egyaránt hozzájárulnak ahhoz, hogy minden évben óriási nyomás nehezedik a természeti rendszerekre. Ennek következményeit már Magyarországon is tapasztaljuk: az egyre súlyosabb aszályok, a szélsőséges időjárási események, a vizesélőhelyek kiszáradása és a biológiai sokféleség csökkenése mind azt jelzik, hogy a természet teherbíró képességének határaihoz közeledünk. A hetvenes évek eleje óta minden évben növekszik az emberiség ökológiai adóssága. Mára ez több mint húsz évnyi természeti regenerációs kapacitásnak felel meg – vagyis még akkor is évtizedekre lenne szükség a természet egyensúlyának helyreállításához, ha azonnal megszüntetnénk a túlfogyasztást.
A WWF Magyarország szerint a helyzet kezeléséhez az egyéni életmódbeli változtatások – például a tudatos és takarékos energia- és vízfelhasználás – mellett olyan rendszerszintű változásokra is szükség van, amelyek csökkentik a gazdaság ökológiai lábnyomát, és elősegítik a természet erőforrásainak megőrzését. Ebben meghatározó szerepe van az energiatermelés átalakításának is: a fosszilis energiahordozók fokozatos kivezetése és a megújuló, zöld energiaforrások arányának növelése jelentősen mérsékelheti a természeti erőforrásokra és az éghajlatra nehezedő terhelést.
Napjainkban az el nem fogyasztott energia a legjobb befektetés: tudományosan bizonyított tény, hogy takarékossággal és tudatossággal – például mérőóráink havi szintű leolvasásával és tényleges energiafogyasztásunk feljegyzésével – akár 15-20%-os azonnali megtakarítást is elérhetünk. Ha ugyanis rendszeresen szembesülünk az aktuális mérőállásokkal és az erre kifizetendő összeggel, automatikusan elkezdjük visszafogni pazarló szokásainkat. Ugyanakkor országos szinten nagy erőfeszítéseket kell tenni azért, hogy tényleges energiaszükségletünk minél nagyobb részét helyben elérhető megújuló forrásból fedezzük. A WWF Magyarország éppen ezért fontos előrelépésnek tartja Kapitány István gazdasági és energetikai miniszter bejelentését, amely szerint 2030-ig a hazai szélerőművek beépített kapacitását a jelenlegi tízszeresére növelné. A szervezet szerint ez lényeges lépés lehet az energiaszuverenitás erősítése és a klímacélok elérése felé, ugyanakkor a fejlesztéseket átlátható, kiszámítható keretek között, a természeti, társadalmi és gazdasági szempontok együttes figyelembevételével kell megvalósítani.
„Hazánkban a megújuló energiaforrások közül az egyik legnagyobb kiaknázatlan potenciál jelenleg a szélenergiában rejlik. A korszerű szélturbinák a magyarországi szélviszonyok között is megbízhatóan, alacsony kibocsátással és kis költséggel termelhetnének nagy mennyiségű villamos energiát – ráadásul jól kiegészítik a napenergiát, különösen télen és éjszaka. Ennek a lehetőségnek a kiaknázása azonban hatalmas felelőséggel is jár, hiszen ahogy minden energiatermelő technológiának, úgy a szélenergiának is van környezeti terhelése. A szakértők és a döntéshozók közös felelősége, hogy ezt minimalizáljuk, és az új szélerőműveket a természeti, társadalmi és a gazdasági szempontokat is figyelembe véve, jól megtervezett módon, az élővilág számára alacsony kockázatú területekre helyezzük el, hogy az általuk megtermelt energia ténylegesen csökkentse az ökolábnyomunkat és érdemben segítse későbbre tolni a túlfogyasztás napját” – mondta dr. Csontos Csaba, a WWF Magyarország éghajlatvédelmi programvezetője.
A túlfogyasztás mérsékléséhez számos területen szükség van a változásra – többek között a városfejlesztésben, az élelmiszer-termelésben és az energiatermelésben is. A Global Footprint Network számításai szerint például a fosszilis energiahordozókból származó szén-dioxid-kibocsátás felére csökkentése önmagában közel három hónappal későbbre tolhatná a túlfogyasztás napját. A túlfogyasztás napja nem csupán egy figyelemfelkeltő dátum, hanem emlékeztető arra is, hogy jelenlegi termelési és fogyasztási gyakorlataink már középtávon sem fenntarthatók. Ahhoz, hogy a jövőben későbbre tolódjon ez a nap, olyan egyéni, települési és országos szintű döntésekre van szükség, amelyek egyszerre csökkentik az üvegházhatásúgáz-kibocsátást, mérséklik a természeti erőforrások felhasználását és megőrzik azokat az ökoszisztémákat, amelyek az emberi társadalmak működésének alapját jelentik.
-
Zöldinfó7 nap telt el a létrehozás ótaMilliárdos beruházásokkal gyorsítaná az EU a tiszta energiára való átállást
-
Zöldinfó2 nap telt el a létrehozás óta„Spanyolország ég” – a Greenpeace sürgős klímavédelmi intézkedéseket követel
-
Zöldinfó1 hét telt el a létrehozás ótaKiszáradó folyók, fogyó ivóvíz: egyre súlyosabb a vízhiány Magyarországon
-
Zöldinfó2 nap telt el a létrehozás ótaRekordhőmérséklet az olasz tengereknél: a klímaváltozás már a mélyben is pusztít
-
Zöld Energia6 nap telt el a létrehozás ótaÚj energetikai pályázatok indulnak: a megújuló energia térnyerését támogatják
