Ha süt a nap termelnek a napelemek, de milyen időjárási események tudnak váratlan meglepetéseket okozni? Mi határozza meg, hogy mennyi sugárzás éri el a felszínt? És mégis, mit tanultunk 46 szaharai porviharos eseményből?
Friss: Varga et al. (2025). Desert dust and photovoltaic energy forecasts: Lessons from 46 Saharan dust events in Hungary (Central Europe). Renewable and Sustainable Energy Reviews 212. 115446
A légköri por jelentős mértékben le tudja csökkenteni a felszínt elérő sugárzás mértékét. Különösen igaz ez a felhőképződési folyamatok módosításán keresztül megvalósuló közvetett hatásként. Az ásványi szemcsék felhőkondenzációs magvacskaként is szerepet játszhatnak, vagy épp a magasabb légkör cirrusainak tulajdonságait változtatják meg.
Mik is voltak a tanulságok (röviden):
1. A légköri részecskék hatása jelentős, mind a fotovoltaikus termelésre, mind a termelés előrejelzésére. Ez a hatás a meridionális (dél-észak) porszállítás esetén valószínűleg kifejezettebb a meredekebb hőgradiens miatt, ami mind a meleg advekció, mind a megnövekedett finom szemcsés légköri részecsketömeg miatt nagyobb hatást gyakorol a felhőképződési folyamatokra.
2. A PV-termelésre vonatkozó előrejelzések nem lehetnek kellően pontosak, ha durva felbontású aeroszol-klimatológiai adatokat használnak az aeroszol-felhő kölcsönhatások figyelembevétele nélkül, ehelyett a számításokba naprakész porterhelési adatokat és megfelelő felhőfizikai összefüggéseket kell beépíteni.
3. A légköri por mennyisége, a transzportdinamika és a poranyag ásványtani és fizikai tulajdonságai (szemcseméret, szemcseforma) nem jól ismertek, és ezek a tényezők sokféleképpen befolyásolják a felhőképződési folyamatokat. A jövőben jobb megértésre van szükség.
4. Az éghajlatváltozás és az éghajlati rendszer természetes változékonysága miatt az előrejelzések egy instabil hidrometeorológiai és légköri rendszerben készülnek, ami mindig bizonytalanságokat hordoz magában. Ezek a hibák a PV-kapacitás növekedésével valószínűleg egyre jelentősebbek lesznek, így kezelésükhöz az egyre pontosabb előrejelzések mellett a villamosenergia-tárolási kapacitás bővítésére is szükség lesz.
Frissen megjelent cikkünkben körbejárjuk, hogy 2020 és 2023 közt hogyan is alakult a hazai fotovoltaikus energiatermelés és hogy a nagyfokú kapacitásbővítések során milyen problémák jelennek meg egyszerűen abból kifolyólag, hogy az időjárásfüggő megújulók termelése bizony-bizony időnként nagyon bizonytalan, főleg ha még előre is kell látnunk azt.
Miért kell előre tudnunk, hogy mennyi lesz holnap a napelemes termelés? Mert folyamatosan egyensúlyban kell lennie a termelésnek és a fogyasztásnak! Ha sokat termelnek a napelem-parkok, akkor leszabályozzák őket; nagymennyiségű villamosenergiát nem tudunk elraktározni, egyelőre az efféle tárolási kérdések a legfőbb problémáink a tisztább energiatermelés kapcsán. Ha meg kevesebb a beérkező sugárzás, mert pl. nem számított senki arra, hogy „elhalványul” a légkör némi por vagy többlet felhőzet miatt, akkor pedig gyorsan keríteni kell valamiféle többletkapacitást, egy gyorsan beröffenthető gázturbinás erőmű erre a legjobb. No, de ez pénzbe is és extra károsanyag kibocsátásba is kerül.
Emiatt szükséges minél pontosabban előrejelezni a termelést, egyre pontosabb menetrendekre van szükség. Erre vonatkozóan futnak modellek, és rendelkezésre állnak historikus klimatikus adatok is. Ezek a modellek azonban sok paramétert nem vesznek figyelembe, vagy rosszul paramétereznek bizonyos folyamatokat, a historikus adatok pedig a jelenleg zajló klímaváltozás miatt lényegében használhatatlanok.
Az egyre gyakoribb és egyre intenzívebb szaharai porviharos eseményekkor a besugárzás a por puszta jelenléte miatt is lecsökken, de az epizódok során az ásványi szemcsék jelentős szerepet játszanak a felhőképződésben is, így nagyobb lesz a felhőzöttség, és a felhők élettartama is megnő. A besugárzás a vártnál kisebb lesz, kevesebb villamos energiát lehet termelni, mint amennyire a menetrendezők számítottak.
A legfőbb problémát az okozza, hogy a légköri pornak a teljes sugárzási mérlegben betöltött szerepe előre nehezen számszerűsíthető. Egy-egy porfelhőben többféle anyagú – például kvarc, kalcit, gipsz, agyagásványok, csillámok – és többféle alakú egyedi ásványi szemcse, valamint aggregátum található, melyek más és más optikai tulajdonságokkal rendelkeznek. A sötétebb színű szemcsék – például hematit, goethit – több sugárzást nyelnek el, lokálisan fűtő hatásúak, míg a világosabbak esetében a hőmérséklet-csökkenést eredményező visszatükrözés (pl. sókristályok) és szórás (pl. kvarc) a domináns. Az ásványi összetétel döntően a lehordási terület földtani felépítésétől függ, de a légköri szállítás folyamán állandóan változik, hiszen a nagyobb és/vagy nehezebb szemcsék korábban kihullhatnak a porfelhőből, módosítva ezzel a radiatív tulajdonságokat is.
A légköri por finom szemcséi a légkörbe jutva a felhőképződéshez szükséges kondenzációs magként is 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 sugárzást ver vissza. A kisebb cseppek másik tulajdonsága, hogy légköri tartózkodási idejük viszonylag hosszú, következésképpen a felhő radiatív hatását hosszabban fejti ki, illetve a csapadék valószínűsége csökken, ami így nem fogja a napelempaneleket lemosni.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése
Megjegyzés: Megjegyzéseket csak a blog tagjai írhatnak a blogba.