

Zöld Energia
Szuperhatékony napelemet fejlesztenek magyar kutatók
Egy új anyagcsoport használatával a jelenlegi hatásfok megduplázása is reális lehet.
A BME Fizikai Intézetének munkatársai új típusú napelem-alapanyagokkal végzett kutatásukról publikáltak az Advanced Energy & Sustainability Research folyóiratban. A Semilab Zrt.-vel együttműködve vizsgálták a perovszkitalapú anyagokat, melyekből a várakozások szerint a hagyományos, szilíciumalapú napelemeknél jobb hatásfokú fotovoltaikus eszközöket lehet gyártani. Ezen a területen azonban egyelőre vannak nyitott kérdések, például a töltéshordozók élettartama. Erről kérdeztük Simon Ferencet, a Természettudományi Kar egyetemi tanárát. Mindenekelőtt annak tisztázására kértük, hogy mi az a perovszkit, és miért lehet jobb, mint a szilícium.
„A perovszkit egy anyagcsalád, amelyben több összetevő van együttesen jelen. Az általunk vizsgált anyagok összetétele CsPbBr₃, melyek legnagyobb problémája az ólom (Pb) jelenléte, hiszen az mérgező. Nagy feladvány, hogy ebben az egyébként ígéretes anyagcsaládban hogyan tudnánk az ólmot más anyaggal helyettesíteni, illetve megbizonyosodni arról, hogy ezen napelemek az élettartamuk végén nem szennyezik a környezetet” – mondta Simon Ferenc.
De akkor miért éri meg mégis a perovszkittal bajlódni? Nos, azért, mert a perovszkitalapú napelemek hatásfoka már most versenyképes a hagyományos, szilíciumalapú napelemekével. A szakértők pedig arra számítanak, hogy a két anyagot kombináló, úgynevezett tandem-napelemcellák lesznek igazán hatékonyak.
A jelenleg kapható napelemek hatásfoka 15-20 százalék, a tandemekkel ez remélhetőleg megduplázódhat vagy akár 50 százalékig is felmehet.
„Gondoljuk csak el, nem mindegy, hogy a házamra telepített 10 négyzetméternyi napelem, négyzetméterenként 1 kW bejövő fényteljesítménnyel számolva, 2 kW vagy 5 kW teljesítményt tud leadni” – magyarázta Simon Ferenc.
Hogy az új technológia mikor jelenhet meg a gyakorlatban, az egyelőre „a jóslás kategóriája”, de az általános ipari várakozás szerint a 2030-as évek közepére már a perovszkit-szilícium tandem-napelemcellák elérhetők lesznek a kereskedelemben. Hanem addig még a végére kell járni néhány fontos dolognak, az egyik ilyen az említett töltésélettartam kérdése. A félvezetőkben fény hatására töltéshordozók, elektron-lyuk párok jönnek létre. Ezek mozognak egy tipikus napelemben a megfelelő polaritású elektródák felé. Megtörténhet azonban, hogy a létrejött elektron-lyuk pár nem tud eljutni az elektródához (ezáltal energiát termelve), hanem újra összeáll, ami a napelem működése szempontjából nem jó.
„Ahhoz, hogy egy napelem nagy hatásfokkal működjön, minél nagyobb töltéshordozó-élettartamra van szükség. Az új típusú perovszkitokban az eddig megfigyelt élettartamok 100 mikroszekundumnál nem voltak hosszabbak, mi a kutatásunkban 1 milliszekundumnál hosszabb élettartamokat figyeltünk meg” – számolt be a professzor.
Szélsőséges hőmérsékletek
Ezt az ugrást egy saját fejlesztésű összeállítással sikerült megfigyelni, a munkában a Semilab Zrt. munkatársai is részt vettek egy Kooperatív Doktori Program keretében. A berendezés egy rövid lézerimpulzust küld a mintára, ezután tanulmányozzák annak megváltozott töltésállapotát. A minta a mérés közben változtatható hőmérsékleten (kriosztátban) van, a hőmérsékletét 10 és 500 Kelvin (-263 és 227 Celsius fok) között lehet állítani.
„Persze senki sem akarja a napelemeket az abszolút 0 fok közelében használni, de a tudományos kutatás lényege, hogy az anyagokat különleges körülmények között vizsgáljuk, ezáltal a viselkedés fizikai leírását kapjuk meg. Így meg tudjuk mondani, hogyan kell az anyagokat módosítani, hogy előnyösebb tulajdonságaik legyenek” – mondta Simon Ferenc.
Az alapkutatás folytatódik: az elmúlt néhány hónapban átépítették a berendezést, hogy érzékenyebb és jobban vezérelt legyen.
„A munka oroszlánrészét végző doktorandusz, Bojtor András, épp a doktori fokozatának megvédésére készül. De bízom benne, hogy új fiatalokkal folytatódhat a munka, és további perovszkit-anyagmódosulatokat lesz lehetőségünk vizsgálni” – tette hozzá.
A kutatást végző csapat tagjai: Bojtor András, Krisztián Dávid, Korsós Ferenc, Kollarics Sándor, Paráda Gábor, Thomas Pinel, Kollár Márton, Horváth Endre, Xavier Mettan, Hidetsugu Shiozawa, Márkus G. Bence, Forró László, Simon Ferenc.
Forrás: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

Zöld Energia
Megéri még napelemet telepíteni a bruttó elszámolás mellett?
A korábbi, igencsak kedvező szaldós rendszer vége az újratervezés időszaka sok magyarországi napelemes háztartás számára.
Töltse ki a napelem-kalkulátort, és tudja meg, mennyibe kerülhet Önnek! Ingyenes kalkulálás itt (x)
Átfogó cikkben mutatja be a Hvg, hogy mi vár azokra a hazai háztartásokra, amelyek 2025-ben esnek ki a napelemes szaldós elszámolásból. A napelemmel felszerelt otthonok jelentős része, mintegy 15 ezer háztartás idén esik ki a korábbi, rendkívül kedvező elszámolási rendszerből, amely lehetővé tette, hogy a tulajdonosok éves szinten egyensúlyozzák ki a megtermelt és a felhasznált áram mennyiségét. A rendszer felhasználói oldalon azért volt pozitív, mert a nappal vagy nyáron megtermelt többletáramot este, illetve télen „ingyen” lehetett felhasználni a hálózatot kihasználva, végül pedig csak a különbözetet kellett rendezni – többlet esetén ez akár visszatérítést is jelenthetett. Ez nagyban ösztönözte a beruházásokat, ám az EU-s irányelvhez igazodva ennek véget kellett vetni. 2023 szeptemberétől a kormány bruttó elszámolást vezetett be, amely nem mennyiségi, hanem díjalapú: itt az eladott és a vételezett áramot eltérő díjjal számolják el. A betáplált energiát 5 Ft/kWh áron veszik át, míg a hálózatról felvetett 36 vagy 70 Ft/kWh áron számlázzák ki. Ez a váltás látványosan rontja a napelemes rendszerek gazdaságosságát, különösen azoknál, akik nem képesek helyben azonnal felhasználni az előállított áramot.
A változás hatásai hamar érezhetőek voltak a piacon, amely gyorsan visszaesett: kevesebb új beruházás indul, a vállalkozások most jellemzően a régi támogatási programokból megmaradt megrendelésekből élnek. Ezzel együtt a különféle lakossági reakciók és alkalmazkodási stratégiák is megjelent, és egyes piaci szereplők is próbálnak alternatívával előállni.
A hőszivattyúktól az aggregátorokig
Az egyik érdekes megoldási irány a H-tarifa, amely csak a fűtési szezonban, október 15. és április 15. között vehető igénybe megújuló energiaforráson alapuló fűtési rendszerek, így hőszivattyúk és split klímák számára. Ezen keresztül az érintett időszakban 23 Ft/kWh áron vételezhető az áram. Ez sokkal olcsóbb, mint a normál tarifák, kihasználása ugyanakkor csak azoknak lehetséges, akik rendelkeznek a megfelelő infrastruktúrával. A kiépítéshez amperbővítés, új villanyóra, hőszivattyú szükséges, ami akár több mint félmillió forintos beruházás is lehet, igaz, a magasabb energiahatékonysági mutatóval rendelkező rendszerek hosszabb távon komoly megtakarítást eredményezhetnek. A hőszivattyúk, illetve a H-tarifa napelemekkel való kombinálása különösen hatékony megoldás lehet.
Logikus megoldás továbbá a többletenergia helyben történő elraktározása, vagyis a hálózathasználat minimalizálása, esetleg teljes kiiktatása. Éppen ez volt a fő megfontolás a legutóbbi nagy támogatási program, a Napenergia Plusz Program hátterében, ám a megközelítés technikai és gazdasági kihívásokkal jár.
A háromfázisú háromfázisú hálózati kapcsolatok és a szimmetrikus inverterek például nem képesek rugalmasan reagálni a különböző fázisokon jelentkező eltérő fogyasztási igényekre. Egy 10 kWh-s akkumulátor ugyan „csak” 800 ezer forint, új inverterrel és telepítési költséggel együtt viszont a beruházás ára akár 1,5–2 millió forint is lehet. További probléma, hogy az energiatárolók elsősorban csak a napi fogyasztást képesek kiszolgálni, és itt is főként a naposabb hónapokban, télen már ritkán elegendőek.
Ezen a ponton jöhet képbe a kézenfekvő, energiatakarékos és kifejezetten egyszerű megoldás, a spórolás. Ha a háztartás tagjai tudatosan a napos időszakokra időzítik az energiaigényes eszközök, így a mosógép működését, az önmagában jelentős spórolást eredményezhet. Ennél is hatékonyabb az okosotthon-rendszerek kiépítése, ezek automatikusan a termeléshez igazítják a fogyasztást. Érdemes hozzátenni: ezen rendszerek is általában több száz ezer, esetleg millió forintba kerülnek, hosszú távon viszont megtérülnek – főleg, ha a szolgáltatók idővel kedvezményes tarifaidőszakokat alakítanak ki.
Végezetül érdemes az aggregátorok által kínált lehetőségekről is szót ejteni, ezek a cégek a szaldóból kieső háztartások számára kínálnak kedvezőbb átvételi árat. Az első hazai aggregátor egy ideig háromszoros árat kínált a hivatalos tarifához képest, ami igencsak vonzó opció volt. A szolgáltatás nagy előnye, hogy beruházást nem, csak szerződést igényel, az azonban erősen kérdéses, hogy meddig tarthatók a jelenlegi kedvező árak.
A Hvg cikkében kiemeli: a bruttó elszámolásba való kényszerű átlépés nem az idei év problémája, jövőre ugyanis újabb 20,5 ezer háztartás következik. Egyre több családnak kell majd újragondolnia, miként érdemes napelemes rendszerét használnia, kiegészítenie.
-
Zöldinfó6 nap telt el a létrehozás óta
Poloskák, csigák, dióburokfúrólégy? Itt a természetes védekezés eszköztára
-
Zöldinfó4 nap telt el a létrehozás óta
Kritikus helyzet Parajdon: sóbánya elöntve, ivóvízhiány és ökológiai válság fenyeget
-
Zöld Energia2 nap telt el a létrehozás óta
Kiderült mi befolyásolja a napelemek teljesítményét nagymértékben!
-
Zöld Energia4 nap telt el a létrehozás óta
A nap ereje lenyomta az árakat – szinte fizettek, hogy fogyasszunk
-
Zöldinfó6 nap telt el a létrehozás óta
A nádas titkai: tonnaszámra rejtett hulladék a Tisza-tó szigetein