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
Egyre drágábbak lehetnek az aszályok: beruházásokat és munkahelyeket is veszélyeztethetnek
Az aszály valódi ára csak évekkel később látszik – sokszorosan alábecsülhettük a gazdasági károkat.
Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet az Ön rendszere! Ingyenes kalkulálás itt (x)
Az aszályok gazdasági hatása nem ér véget akkor, amikor újra esni kezd: a veszteségek még éveken át halmozódhatnak a beruházások, a foglalkoztatás és a gazdasági növekedés visszaesésén keresztül – írja az alternativenergia.hu. Új kutatások szerint ezért a klímaváltozás miatt erősödő európai aszályok tényleges gazdasági költsége jóval nagyobb lehet annál, mint amit a közvetlen károk alapján eddig becsültünk. Schaffhauser Tibor, a Green Policy Center senior klímapolitikai tanácsadója szerint mindez a zöld átállás költségeit is más megvilágításba helyezi: a klímaváltozás mérséklésére fordított kiadásokat az elkerülhető gazdasági veszteségekkel együtt érdemes mérlegelni.
Egy nemrég megjelent tanulmány szerint sokszorosan alábecsültük a klímaváltozás miatt erősödő aszályok negatív gazdasági hatásait az elmúlt években. Ennek egyik oka, hogy a szélsőséges események gazdasági hatásait gyakran csak az esemény időszakára, például egyetlen aszályos nyári időszakra számítják ki, miközben annak többéves negatív hatásai is lehetnek. Az új kutatások során vizsgált európai aszályok esetében azonban a károk jóval tovább tartanak annál, mint ameddig maga az aszály fennáll, mivel a gazdasági veszteségek az azt követő években is felhalmozódnak.
Egy aszály az egy főre jutó GDP növekedését azonnal visszaveti, de a legnagyobb veszteségek az ezt követő hat évben jelentkeznek, és összességében nagyjából 1 százalékpontnyi növekedés marad el ezen időszak alatt. Itt gondolhatunk például arra, hogy beruházások maradhatnak el egyes szektorokban az aszály miatt, vagy hogy az élelmiszerek árának az alacsony termés miatti emelkedése gyakran nem az aszály évében, hanem a következő év első felében érezhetőek a legerősebben, ahogy a szűkös készletek fogynak. Ez az áremelkedés aztán továbbgyűrűzik az élet minden területén, más ágazatokban is veszteségeket okozva. Ez azt is jelenti, hogy a korábbi, csak a közvetlen károkat számba vevő becslések nem feltétlenül mutatják meg egy aszály teljes gazdasági árát.
A mezőgazdaság talpra áll, a veszteség tovább él
Összehasonlításképpen, az Európai Környezeti Ügynökség (EEA) adatai alapján 1980 és 2020 között a szélsőséges időjárási események hivatalosan becsült gazdasági kára az EEA 32 tagállamában 450-520 milliárd euró volt. Új kutatások szerint azonban már csak az aszályok esetében a tényleges gazdasági hatás ennél nagyobb lehet, ha az eseményt követő éveket is figyelembe vesszük. Európában ennek különösen jól látható példája a 2015 és 2018 közötti aszályos időszak, amelyet a tanulmány Európa egyik legsúlyosabb, több évszázad óta tapasztalt aszályos időszakaként ír le. A kutatók becslése szerint ez a többéves esemény önmagában mintegy 439 milliárd euróba került és az EU 27 tagállamában, valamint az Egyesült Királyságban 2,72 százalékponttal csökkentette az egy főre jutó GDP növekedését. A beruházások több mint 12 százalékkal estek vissza, és az aszályok miatt becslések szerint mintegy 5,8 millió munkahely szűnt meg, vagy nem jött létre.
A kutatás azt is megmutatja, hogy az aszály nem minden gazdasági ágazatot érint ugyanúgy. A mezőgazdaság szenvedi el a legnagyobb azonnali veszteséget, de itt a gazdaság viszonylag gyorsabban képes alkalmazkodni: a kutatók szerint az ágazat két-három év alatt részben helyreállhat a biztosítások, az árak alkalmazkodása és a termesztett növények megváltoztatása révén. Hosszabb ideig tartó károkat okoz viszont az építőipar és a feldolgozóipar számára, amelyekben a veszteségek még évekkel az aszály kezdete után is fennmaradhatnak, sőt fokozódhatnak.
Különösen sérülékenyek a beruházások: a vállalatok az aszály után is elhalaszthatják vagy csökkenthetik beruházásaikat, ami magasabb tőkeköltséghez és kisebb termelő beruházásokhoz vezethet. Ez azért fontos, mert egy többéves aszály így nem egyszerűen egy adott év terméskiesését vagy ipari visszaesését okozza, hanem a következő évek gazdasági teljesítményére is hatással lehet. A különböző ágazatok veszteségei ráadásul összeadódhatnak: miközben a mezőgazdaság már kezd talpra állni, az építőiparban és a feldolgozóiparban még mindig jelentkezhetnek az aszály korábbi hatásai.
A felmelegedéssel gyorsan nő az aszályok ára
Egy 2 Celsius-fokkal melegebb világban ugyanennek az aszálynak a gazdasági hatása eközben már csaknem kétszer akkora lenne: a GDP-re gyakorolt hatás 5,21 százalékpont lenne, a teljes kár pedig körülbelül 760 milliárd euróra emelkedne, miközben mintegy 10,8 millió munkahelyet érintene. Ez a lehetőség már csak azért is sokkal könnyebben megvalósulhat, mert az ENSZ Környezetvédelmi Programjának (UNEP) legfrissebb jelentése szerint a jelenlegi kibocsátási trendek alapján meg fogjuk haladni a Párizsi Megállapodás által kitűzött 1,5°C-os melegedést, és valószínűleg el fogjuk érni a 2°C-ot is.
Mindez az alkalmazkodás korlátaira is felhívja a figyelmet. Az olyan eszközök, mint a víztározók, a biztosítások vagy a termesztett növényfajták megváltoztatása képesek mérsékelni a veszteségeket, de hatékonyságuk nem korlátlan. Minél tovább tart egy aszály, annál inkább felhalmozódnak a gazdasági következmények, ezért azok a régiók sem tekinthetők hosszú távon biztonságosnak, amelyek a jelenlegi éghajlati viszonyok között jól alkalmazkodtak az aszályhoz. A kutatás egyik lényeges megállapítása éppen az, hogy a jelenlegi éghajlatra kialakított alkalmazkodási intézkedések egy 2 Celsius-fokkal melegebb világban már nem feltétlenül lennének elegendők. Fontos tehát látni, hogy a klímaváltozás nem csak több aszályt és nagyobb károkat okoz, hanem a gazdasági veszteségek időben egyre inkább elnyúlhatnak, a felmelegedéssel gyorsan növekedhetnek és ágazatokon keresztül továbbgyűrűző hatással lehetnek az élelmezés- és az energiabiztonságunkra.
Ilyen előrejelzések mellett érdemes újragondolnunk a zöld átállás költségeit is; egyes számítások szerint a klímacélok elérése összességében pénzben kifejezhető hasznot is hajt a társadalomnak. Az elkerült veszteségek, az elért előnyök és a többlet beruházási és működési költségek vizsgálata alapján uniós szinten a pénzben kifejezett előnyök mindenképpen felülmúlják a költségeket, méghozzá tagállamtól függően 1,4–4-szeres mértékben. Magyarország esetén a számítások alapján az összes haszon 2,9-szerese az összes költségnek.
A szélsőséges időjárási események valódi gazdasági költségének megértéséhez tehát már nem elég egy-egy negatív esemény, mint egy aszályos időszak közvetlen kárát kiszámítani; azt is figyelembe kell venni, hogy mi történik a gazdasággal a következő években és mi milyen ára lesz annak, ha nem teszünk semmit a klímaváltozás megfékezése érdekében.
-
Zöld Energia1 hét telt el a létrehozás ótaNégy órán át képes energiát szolgáltatni az új tároló
-
Zöldinfó4 nap telt el a létrehozás óta375 tonna illegális trópusi faanyagot foglaltak le Hollandiában
-
Zöldinfó6 nap telt el a létrehozás ótaOktóberben ismét megtisztulhatnak az ország elhanyagolt területei
-
Zöldinfó3 nap telt el a létrehozás ótaÖsszeomlik a kukoricatermés? Drasztikusan csökkent a vetésterület az aszály miatt
-
Zöldinfó5 nap telt el a létrehozás ótaMár most látszik a klímaváltozás hatása a magyar szőlőültetvényeken
