A technológia mint kulcskérdés

Fotovoltaikus energia (napelemek)

Az elmúlt évtizedben Németországot sokat kritizálták, amiért a napenergia mellett tette le voksát, mivel az régen drága technológia volt. De a fotovoltaikus energia most olcsóbb, mint a tengeri szélenergia, versenyképes a biomasszával, és belátható időn belül a szárazföldi szélenergiával is felveszi a versenyt. Németország segített olcsóbbá tenni a napenergiát az egész világ számára. Most az a kihívás, hogy a nagy mennyiségben termelt napenergiának helyet találjunk az ország energiaellátó rendszerében.

A fotovoltaikus szó az elektromos áramot termelő napelemekre vonatkozik. A napkollektorok hőt termelnek melegvíz-ellátás és helyiségek fűtése céljából. A naphő áramtermelésre is használható a koncentrált napenergia (CSP) nevű technológia segítségével, bár ez inkább sivatagos területeken optimális.

Németország ugyan nem különösebben napos, mégis itt alakult ki a világ egyik legnagyobb fotovoltaikus piaca. Az áramtermelő napelemek ára az elmúlt két évtizedben töredékére esett, nagyobb mértékben csökkent, mint bármely másik megújuló energia ára, és a szakértők szerint a következő évtizedben már a szénenergiával is felveszi a versenyt. A napenergia már most képes a német energiaigény akár 50%-át is kiszolgálni napsütéses napokon, pár órára, alacsony energiafogyasztás mellett. 2015 júliusában volt az első alkalom, amikor a napelemekkel termelt áram mennyisége meghaladta az atomenergiával előállítottét. De a német példa megmutatja, hogy az energiapiacokat át kell strukturálni, hogy a napenergia még nagyobb részesedést kapjon. A napenergia leviszi a nagykereskedelmi energiaárakat, ami miatt a tartalék erőművek egyre kevésbé gazdaságosak.

A „napenergia” szóról a legtöbben a napelemekre asszociálnak. A fotovoltaikus energiát sokáig a legdrágább, kereskedelmileg hasznosított megújuló energiatípusnak tartották, ám az elmúlt néhány évben nagyot esett az ára (2008 és 2015 között hozzávetőleg 70%-kal), és mára olcsóbb, mint a koncentrált napenergia és a tengeri szélenergia.

Abszolút értékben Németország több fotovoltaikus naperőművet telepített, mint bármely másik ország Kínát kivéve (2015 végéig körülbelül 39 gigawattot), de a legfontosabb összehasonlítás talán a napelemes rendszerek teljesítményének a nyári csúcsigényhez viszonyított aránya. Elvégre a legtöbb napenergiát a nyári délutánokon lehet hasznosítani.

Németországban nyáron alacsonyabb az energiaigény, mint télen, mert a németek többnyire elvannak légkondicionálás nélkül, míg télen sok villamos energiára van szükség a fűtéshez, világításhoz stb. A német napenergia-termelés 2014. június 6-án történelmi csúcsot ért el 24,2 gigawattal, ami a csúcsponton kielégítette a teljes energiaigény egyharmadát, bár az egész napra nézve csak a fogyasztói igény egyhatodát. 2015 áprilisában új rekord született 27,3 gigawattal.

A fotovoltaikus áramtermelés szószólói évek óta hangsúlyozzák, hogy a napelemes rendszerek legnagyobb teljesítményüket ebédidő körül érik el, amikor csúcsterhelés jelentkezik a hálózatban, tehát a viszonylag drága napenergia valójában remek megoldás A nagy volumenű napenergia-hasznosítás egyik következménye az, hogy az ország hagyományos erőműveinek tulajdonosai jóval kisebb profitot termelnek, mivel ezek az erőművek már nem tudnak teljes kihasználtsággal üzemelni. Ráadásul nem is értékesíthetik olyan drágán a megtermelt villamos energiát, mivel a csúcserőműveket már nem kell bekapcsolni délben, van elég fotovoltaikus energia.

A napenergia már most fedezi a csúcsterhelési igény harmadát

Németországban egy átlagos munkanapon pontosan akkor termelődik napenergia (sárgával jelölve), amikor megemelkedik az energiaigény. A fenti példában a hagyományos energiát (szürkével jelölve) csak a hajnali három órai 33 gigawattról kell felszabályozni reggel nyolcra 42 gigawattra, és este még egyszer. A nap derekán a szélenergia (ami az ábrán nem szerepel) és a napenergia elég ahhoz, hogy a hagyományos erőműveket nem kell több mint 60 gigawattra felszabályozni, ahogyan húsz éve kellett volna. További szélenergia-kapacitás kiépítésével még kevesebb hagyományos erőműre lesz szükség.

Németországban egy átlagos munkanapon pontosan akkor termelődik napenergia (sárgával jelölve), amikor megemelkedik az energiaigény. A fenti példában a hagyományos energiát (szürkével jelölve) csak a hajnali három órai 33 gigawattról kell felszabályozni reggel nyolcra 42 gigawattra, és este még egyszer. A nap derekán a szélenergia (ami az ábrán nem szerepel) és a napenergia elég ahhoz, hogy a hagyományos erőműveket nem kell több mint 60 gigawattra felszabályozni, ahogyan húsz éve kellett volna. További szélenergia-kapacitás kiépítésével még kevesebb hagyományos erőműre lesz szükség.

Mindez olyan gyorsan történt, hogy a politikusok most azt keresik, hogyan tudják úgy átalakítani az energiapiacot, hogy elegendő termelési kapacitás maradjon üzemben és legyen szabályozható azokban a téli órákban, amikor Németországban a villamosenergia-igény abszolút csúcson van (körülbelül 80 gigawatt), ami történetesen olyankor jelentkezik, amikor a napenergia egyáltalán nem hasznosítható. Ebből a szempontból Németország egyedi bepillantást nyújt a többi ország jövőjébe.

Németország telepített fotovoltaikus kapacitása 2015 legrövidebb napján is körülbelül 7 gigawatt áramot tudott termelni – amennyi energiát öt nagy atomreaktor két óra alatt képes előállítani –, amivel segített kiváltani a csúcsterhelési energiaigényt.