Meglepően erősen befolyásolja a szaharai por a magyarországi napelemes energiatermelést

A napenergiával az egyik legnagyobb gond, hogy a termelés kiszámíthatatlan, időjárásfüggő, a megtermelt villamos energia tárolása pedig – ellentétben mondjuk a gázzal – nehézkes és drága. Emiatt a termelés és a fogyasztás folyamatos egyensúlyát kell valahogy kialakítani, és az energiamixben a fosszilis és megújuló energiaforrások arányát dinamikusan változtatni az igényeknek megfelelően. Ezért fontos, hogy minél jobban tudjunk tervezni a napelemek, naperőművek termelésével, amit laikusoknak egészen meglepő tényezők is befolyásolnak – mint például a szaharai por.

A HUN-REN Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont, a Pannon Egyetem és az ELTE kutatói azt vizsgálták, hogy a szaharai porviharokkal érkező ásványi por milyen hatással van a hazai napenergia-termelésre. A Renewable and Sustainable Energy Reviews című rangos tudományos folyóiratban megjelent tanulmány választ ad arra, hogy mikor, honnan és mennyi, illetve milyen ásványi tulajdonságú szaharai por érkezik Magyarország fölé. A kutatók szerint az energiatermelés tervezésében figyelembe kellene venni az epizodikus porviharokat, amelyek miatt a napelemek besugárzása a vártnál kisebb lesz, azaz kevesebb villamos energiát lehet termelni, mint amennyire a menetrendezők számítottak.

A rendszerirányítónak minél pontosabban meg kell tudnia becsülni előre, hogy mennyit fognak termelni a naperőművek. Erre vonatkozóan futnak modellek, és rendelkezésre állnak historikus klimatikus adatok is. A modellek azonban sok paramétert nem vesznek figyelembe, a historikus adatok pedig a klímaváltozás miatt egyre inkább használhatatlanok.

A most publikált szakcikkben Varga György, a HUN-REN CSFK Földrajztudományi Intézetének tudományos főmunkatársa és kutatótársai 24 órás menetrendeket vizsgáltak 2022 szaharai porviharos időszakaiban (16 ilyen volt abban az évben, ami rekordot jelent). A porviharok során az ásványi szemcsék jelentős szerepet játszanak a felhőképződésben, nagyobb lesz a felhőzöttség, és a felhők élettartama is megnő. A napsütéses órák száma csökken, és kevesebb villamos energiát lehet termelni napelemekkel, mint amennyire a menetrendezők számítottak.

A kutatók műholdas méréseket, szimulációkat végeztek, illetve a szaharai porviharos események során csapadékkal együtt kimosódó anyagot laboratóriumban is elemezték. Az egyes porviharok során időszakosan akár 500 megawattnyi deficitet is kimutattak a tényleges és az előre jelzett teljesítmény között, aminek fedezésére drága és szennyező tartalékkapacitásokat kellett igénybe venni.

Egy-egy porfelhőben többféle anyagú – például kvarc, kalcit, gipsz, agyagásványok, csillámok – és többféle alakú egyedi ásványi szemcse található, amelyek más és más optikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Az ásványi összetétel döntően a por kiinduló területének földtani felépítésétől függ, de a légköri szállítás során is állandóan változik, hiszen a nagyobb, nehezebb szemcsék korábban kihullhatnak a porfelhőből.

A légköri por finom szemcséi a légkörbe jutva a felhőképződéshez szükséges kondenzációs magként viselkedhetnek, amelyek nélkül nem alakulhatnának ki a felhőket felépítő cseppek. A kondenzációs magvak számának növekedése adott vízgőztartalom mellett több, de kisebb méretű felhőcsepp kialakulásához vezet, így a felhő színe világosabb lesz, tehát több napsugárzást ver vissza. A kisebb cseppek másik tulajdonsága, hogy légköri tartózkodási idejük viszonylag hosszú, így a felhő a radiatív hatását hosszabban fejti ki, illetve a csapadék valószínűsége csökken, ami így nem fogja a napelempaneleket lemosni.

A kutatók számos nyitott kérdésre adtak választ a cikkben. Így például arra, hogy mikor, honnan és mennyi szaharai por érkezik fölénk, milyen ásványi tulajdonságai vannak a poranyagnak, mekkorák és milyen alakúak a porszemcsék. Rámutattak, hogy ezeket az epizodikus porviharokat figyelembe kellene venni az energiatermelés menetrendezésben. A felhőkre vonatkozó mikrofizikai folyamatok – azaz a por és a felhőképződés összefüggései – eddig egyáltalán nem kerültek be ezekbe a számításokba.