A kép csak illusztráció (Forrás: Pexels)
Önálló robotok járják a sivatagi napelemparkok sorait: napnyugta után munkába állnak, szárazon eltávolítják a port az üvegfelületekről, majd saját napelemük segítségével feltöltik magukat. A megoldás különösen fontos, mert a szennyezett panelek miatt egy naperőmű éves energiatermelése 7–50 százalékkal csökkenhet, egyetlen porvihar után pedig a veszteség akár a 80 százalékot is elérheti, írja az autoNotion.
A sivatag első pillantásra szinte tökéletes helyszínnek tűnik a napelemek telepítésére. Sok a napsütéses nap, viszonylag olcsó a föld, és kevés olyan épület vagy növény található a környezetben, amely árnyékot vethetne a panelekre. Ugyanakkor a sivatag az egyik legrosszabb hely a világon arra, hogy egy üvegfelületet hosszú ideig tisztán tartsanak. A hagyományos megoldás, vagyis a vízzel történő mosás pedig éppen ott ütközik komoly akadályba, ahol a víz rendkívül értékes és nehezen hozzáférhető erőforrás.
A napelemiparban a por, homok és más részecskék lerakódását összefoglalóan szennyeződésnek, angolul „soilingnak” nevezik. Ez egyáltalán nem elhanyagolható probléma. Az amerikai Nemzeti Megújulóenergia-laboratórium, az NREL adatai szerint a piszkos panelek okozta éves energiaveszteség az Egyesült Államok egyes területein megközelíti a 7 százalékot, a Közel-Kelethez hasonló poros régiókban azonban akár az 50 százalékot is elérheti. Egyetlen komolyabb porvihar után a termelés visszaesése akár 80 százalékos is lehet.
A napenergia-ipar ezért egy első hallásra tudományos-fantasztikusnak tűnő, valójában azonban praktikus műszaki megoldást választott. Önálló robotokat telepítettek közvetlenül a napelemsorokra. Ezek a berendezések állandóan a helyszínen maradnak, sötétedés után automatikusan működésbe lépnek, víz nélkül lekefélik az üvegfelületeket, majd visszatérnek a sor végén található állomásukhoz, ahol saját napelemük segítségével feltöltik akkumulátorukat. A munkához nincs szükség kezelőszemélyzetre, vízszállító teherautóra vagy külön kiszolgáló járműre.
A sivatagi por a harmat hatására ráköthet a panelekre
A sivatagi szennyeződés egyik legnagyobb veszélye, hogy a por nem egyszerűen megül az üvegen, hanem idővel szilárdan hozzátapadhat. A napelemek éjszaka lehűlnek, reggel pedig harmat képződhet rajtuk. Ez a kis mennyiségű nedvesség reakcióba léphet az üvegen található por ásványi összetevőivel.
Az NREL ezt a folyamatot cementálódásnak nevezi, és a kifejezés ebben az esetben nem túlzás. Lin Simpson, az NREL vezető kutatója, aki az amerikai energiaügyi minisztérium 6 millió dolláros, napelemszennyezéssel foglalkozó kutatási programját is vezette, arra figyelmeztetett, hogy a cementálódás után a szennyeződést már sokkal nehezebb eltávolítani. Előfordulhat, hogy még az erős eső sem képes lemosni a panelről.
Simpson szerint a port naponta vagy legalább kétnaponta el kell távolítani, még mielőtt a harmat hatására rákötne az üvegre. Ez a gyakoriság azonban gyakorlatilag ellehetetleníti a hagyományos tisztítási módszereket.
Az NREL becslése szerint egy 10 megawattos napelempark egyszeri megtisztítása körülbelül 5000 dollárba kerül. Ez mindössze egyetlen teljes tisztítás költsége, miközben a por már másnap reggel elkezdhet ismét felhalmozódni. Gazdaságilag és munkavédelmi szempontból sem életszerű, hogy 48 óránként vízszállító teherautókat és munkásokat küldjenek a sivatagba, ahol a hőmérséklet elérheti a 110 Fahrenheit-fokot, vagyis körülbelül 43 Celsius-fokot.
További problémát jelent maga a víz. A nagy naperőművek jellemzően olyan területeken működnek, ahol kevés a csapadék. A vízhiány mértékét jól mutatja, hogy kutatók már azt is vizsgálják, képes lehet-e egy kellően nagy sivatagi napelempark saját csapadékot előidézni. Ilyen környezetbe több millió gallon vizet szállítani kizárólag az üvegfelületek lemosásához hosszú távon nem fenntartható megoldás.
A tisztítórobotok sötétedés után kezdik meg a munkát
A problémát megoldó gépek megjelenése viszonylag egyszerű. Egy keskeny, hídszerű szerkezet átfogja a napelemsort, majd apró kerekeivel végighalad a panelek keretének szélén. Forgó mikroszálas hengerek és szabályozott légáram segítségével lefelé tereli a port, amely végül lehullik a panelek alsó széléről. A rendszer egyáltalán nem használ folyadékot.
Mindegyik egység tetején egy kisméretű napelem található, amely napközben feltölti a berendezést. A robot éjszaka dolgozik, amikor a naperőmű nem termel energiát, és a reggeli harmat még nem alakult ki.
A piac egyik legismertebb szereplője a 2013-ban alapított izraeli Ecoppia, amely többféle tisztítórobotot gyárt. A T4 egy könnyű berendezés, amelyet egytengelyes napkövető rendszerekhez fejlesztettek ki. Beépített érzékelői és külön erre a célra kialakított átjárói segítségével a szomszédos napelemsorok között is képes közlekedni.
A H4 nevű modell az Ecoppia által Helixnek nevezett spirális mozgással tisztít. Mindkét irányban képes dolgozni, és robotonként akár két kilométernyi napelemsort is karbantarthat. A vállalat állítása szerint gépei a felgyülemlett por körülbelül 99 százalékát eltávolítják. Az üveghez nem ér hozzá merev alkatrész, csak a puha mikroszálas felület.
A vízmentes tisztítás működőképességét tudományos kutatások is vizsgálták. Olasz mérnökök a Mechatronics című folyóiratban mutatták be egy önálló sivatagi tisztítórobot tervét. A féllánctalpas gép két, ellentétes szögben forgó spirális kefét alkalmazott, miközben ultrahangos érzékelők valós időben szabályozták a helyzetét és a sebességét. A berendezés eltért az Ecoppia gépeitől, a kutatás következtetése azonban hasonló volt: a sivatagi napelemek tisztításának vízmentesen, rendszeresen és emberi személyzet nélkül kell történnie ahhoz, hogy gazdaságosan működjön.
Ezeket a gépeket nem szabad összetéveszteni azokkal a robotokkal, amelyek nemrég 100 megawattnyi napelemet rögzítettek a kaliforniai sivatagban. Az egyik robottípus telepíti, a másik pedig karbantartja a paneleket. A napelemeket csak egyszer kell a helyükre erősíteni, üzemidejük alatt azonban megközelítőleg 10 000 alkalommal is szükség lehet a portalanításukra.
A technológia egyik első jelentős próbahelyszíne a Közel-Kelet volt. A korai kiemelt projektek közé tartozott a Ketura Solar, az izraeli–jordániai határ közelében működő, 40 megawattos napelempark, amely az EDF Renewable Energy és az Arava Power közös tulajdonában állt. A létesítmény az Arava-sivatagban, poros mezőgazdasági területek mellett található, rendszeresen sújtják homokviharok, miközben szinte egyáltalán nem esik az eső. Ha egy szárazon tisztító robot valahol kudarcot vallhatott volna, ez a terület komoly próbatételt jelentett volna számára.
A rendszer azonban bevált, a robotflotta pedig később világszerte terjedni kezdett. Az Ecoppia 2021-ben fejezte be robotjainak telepítését az AES egyik kaliforniai naperőművében. Az AES-t akkor az Egyesült Államok legnagyobb, működő napelemes eszközállományával rendelkező magántulajdonosaként mutatták be.
Ez azért volt fontos, mert Kalifornia Központi-völgye azon térségek közé tartozik, ahol Lin Simpson szerint olyan gyorsan szennyeződnek a panelek, és olyan kevés csapadék hullik, hogy a gyakori tisztítás költsége megtérülhet. Az Ecoppia 2023-ban a Matrix Renewables vállalattal is megállapodott, így négy spanyolországi és chilei napelemparkban jelentek meg a robotok. A spanyol helyszínek a vállalat első projektjei voltak az országban.
Az összesített adatokat ugyanakkor óvatosan kell értelmezni, mivel azok magától a gyártótól származnak. Az Ecoppia szerint flottája több mint 35 nagyüzemi helyszínen működik, eddig több mint 15,7 milliárd paneltisztítást végzett, és a vízmentes technológiával közel 1,8 milliárd gallon, vagyis hozzávetőleg 6,8 milliárd liter vizet takarított meg. Ezek vállalati adatok, amelyeket nem független ellenőrzés igazolt.
Nem minden sivatagi területen azonos a porszennyezés mértéke. Egy egész éven át tartó kutatás a chilei Atacama-sivatag északi partvidékén akár 39 százalékos éves energiaveszteséget is mért, miközben ugyanennek a sivatagnak a magasabban fekvő területein a veszteség nem érte el a 3 százalékot. A por tehát valóban elviheti egy napelempark termelésének jelentős részét, ez azonban helyspecifikus szélsőséges eset, nem pedig minden sivatagi erőműre érvényes szabály.
Az automatikus tisztítás sem feltétlenül veszélytelen. A német PI Berlin vizsgálóintézet egyik, 2015-ben ismertetett kutatása szerint bizonyos gépi tisztítási megoldások ronthatják a napelemmodulok teljesítményét. A vizsgálat ugyanakkor nem tért ki az Ecoppia rendszerére. Huszonöt év alatt tízezer kefés tisztítás már komoly tartóssági kérdéseket vet fel, ezért a fejlesztők puha mikroszálas anyagokat és levegőt alkalmaznak a merevebb tisztítóelemek helyett.
A napenergia-ipar automatizálása mindenesetre egyre teljesebb körűvé válik. Robotok telepítik a napelemeket, más gépek évtizedeken át tisztítják őket, életciklusuk végén pedig speciális üzemek nyerik vissza belőlük az ezüstöt, a rezet és az üveget. Közben az Arava-sivatag valamelyik sötét napelemparkjában egy kisméretű, napenergiával működő robot befejezi éjszakai műszakját, visszatér a töltőállomására, és felkészül a következő napra.
Kapcsolódó anyagok:
2030-ra 8, 2050-re már 80 millió tonna elhasználódott napelem hulladék keletkezhet a világon
A nyitókép csak illusztráció, forrás: Photo by Magic K: pexels
TOP 5
