A legolcsóbb, amorf szilícium napelemek hatásfoka 5-7%, melyről gyakran lekicsinylő megállapításokat hallani. De csakugyan ilyen kevés volna 7%? Nézzük, milyen alternatívák kínálkoznak a jövő villamosenergia-termelése számára!
A nap évente kb. 1 milliárd TWh energiát sugároz a Földre. Ez több, mint teljes fosszilis- és nukleáris hasadóanyag készletünk együttvéve. Ha energiaigényünk a megszokott ütemben növekszik, nem morális-filozófiai kérdés lesz a napenergia alkalmazása, hanem megkerülhetetlen szükség. Azt kell tehát sorra vennünk, miként lehet a leghatékonyabban munkára fogni ezt az energiát.
A kukorica a rásugárzott fény 1,5%-át alakítja kémiai energiává. Mivel a kukoricasorok között is kell némi helyet hagyni és a szomszédos növények itt is egymásra árnyékolnak, így sem tudjuk egy terület nagyobb hányadát hasznosan beültetni, mint ahogy napelemekkel lefedhetnénk. A növénytől a villamos energiáig ráadásul még nagyon hosszú út vezet. A kukoricát be kell takarítani, melynek során üzemanyagot használunk fel. Még több energiát kell befektetnünk a szállítás, és előkészítés során. A növényeket kazánban elégetve annak hőjét használhatjuk fel, melyből mindig elszökik valamennyi, mielőtt elérné a közvetítő közeget. A hőt hőerőgép segítségével alakíthatjuk mozgássá. Ennek a lépésnek hatásfoka tipikusan 30-40% lehet. A mozgást villamos energiává már akár 90%-os hatásfokkal is átalakíthatjuk. Az folyamat hatásfoka kb. 0,5% ha eltekintünk az energia előállításának költségeitől, melyeket levonva a hatásfokot néhány tized százalékra becsülhetjük.
A Földre érkező napenergia 2,5%-a alakul széllé. Ennek nagyobb része igen magas, ésszerű költségek mellett elérhetetlen tartományokban található. A szél mozgási energiáját elméletileg legfeljebb 60%-os hatásfokkal vihetjük át a turbinára. A fotovoltaikus cellákkal nyerhető energiamennyiséghez képest ez is elenyésző. A vízenergia valamennyi megújuló energiaforrás közül a legkisebb potenciállal rendelkezik.
Könnyen belátható, hogy az energiatermelés volumenét illetően nincs alternatívája a napelemeknek, a 7%-os hatásfok pedig - figyelembe véve, a nap által kibocsátott energia és a villamos energia közti közvetlen konverziót - nagyon is kedvező. Ezzel a vacak napelemmel egy kb. 700 000 km^2-es, Törökországéval megegyező területet kellene befedni ahhoz, hogy a világ energiaigényét kielégítsük. Az óceánokon bőven akadna hely, úgy hogy ne veszítsünk értékes területet.
A felhasználás módját tekintve ugyanakkor a többi megújuló energiaforrásnak is megvan a maga szerepe. A bioenergia kedvező tulajdonsága a tárolhatóság, és a nagy energiasűrűség. Olajos növényekből könnyen előállítható hagyományos benzin- és dízelmotorokban elégethető üzemanyag. A jelenlegi villamosenergiatárolási-lehetőségek mellett nagy teljesítményű, nagy távolságokat megtenni képes elektromos autók nem várhatók. Bioüzemanyagot használva azonban a teljesítményről sem kell lemondani, és a légköri széndioxid mennyiségét is állandó értéken tarthatjuk.
Az energiaforrások komplementaritása lehetővé teszi, hogy az energiatermelés állandóságát. Sok helyütt olyan az időjárás, hogy amikor nem süt a nap, fúj a szél. Több különböző energiaforrás együttes felhasználásával biztosítható, hogy mindig rendelkezésre álljon a szükséges teljesítmény. A jövő energetikusai efféle rendszerekben gondolkoznak.
A holnapi részben azzal foglalkozom, miért annyi a 7%, és mit tehetünk a jobb hatásfok érdekében.
