Napenergia a mezőgazdaságban

Mivel mind a napelemeket, mind a növényeket a napfény táplálja, ezért első közelítésre akár lehetnének riválisok is, amikor azon gondolkodunk, hogy egy adott területet bevessünk, vagy napelemekkel telepítsünk be inkább. A 2018-ban meghirdetett gazdákat célzó napenergetikai beruházástámogatás erre még rátett egy lapáttal. Sokan egyből azzal érveltek, hogy indokolatlanul veszik el az értékes termőterületet a napelemek. Írásunk célja nem az, hogy igazságot tegyünk egy ilyen fontos kérdésben, hanem sokkal inkább az, hogy árnyaljuk a képet, és a számok irányából közelítsük meg a kérdést.

Napenergetikai alapok

A Földön elérhető összes energiaforrásunk a Napból származik. Hisz a kőolaj és a földgáz rég elpusztult állatok és növények bomlástermékei, melyek közvetve vagy közvetlenül a napfényből nyerték energiájukat. Ugyanez az erő tartja körforgásban a vizet és a szelet is, amelyek mozgási energiáját szintén megcsapoljuk szél- és vízerőműveinkben. A tűzifa is a Nap energiájától ég olyan jól, de még a radioaktív anyagokat is a Naprendszerünk közepén régen felrobbant ősi Nap adta nekünk.

Napjainkban a legrugalmasabban felhasználható energiaforma egyértelműen az elektromos áram. Lényegében a fosszilis energiahordozók és az atomenergia jelentős részét elektromos árammá transzformáljuk, mielőtt elszállítanánk. Alapvetően azért lett ilyen népszerű az elektromosság, mert ezt a lekönnyebb szállítani, és szinte minden energiaformává (hő, fény, mozgás) egy lépésben át tudjuk alakítani gépeink segítségével. Ezért bírnak a napelemek ekkora jelentőséggel.

Egyáltalán minek kell ide napelem?

Tudva, hogy a világ szárazföldi területeinek 33%-a sivatag, akár mondhatnánk azt is, hogy csak a sivatagba telepítsünk napelemet, és onnan hozzuk el ide az energiát. Ez ellen több érv is szól. Elsősorban a szállítási veszteségek lehetetlenítenék el ezt a vállalkozást. Azonban fontos érv az is, hogy az energiaellátás központosítása eléggé kiszolgáltatottá tesz minden országot, ahol nincs sivatag (így naperőmű sem). Ilyen lenne többek között hazánk is egy ilyen modellben. Azt pedig senki sem szeretné, hogy villamosenergia-fogyasztásunk 100%-a importból származzon.

Ha az egész bolygó energiaellátását szeretnénk megoldani napelemekkel, akkor pedig alapkövetelmény, hogy ne egy helyen legyen az összes, hiszen, ha ott éjszaka van, akkor nem fognak termelni a panelek. Egy ideális modellben a hosszúsági körökön levő fogyasztókkal arányos kapacitások lennének kiépítve, akkumulátorokkal támogatva.

De vajon mennyi energia is származik a Napból?

A Napból a Föld felszínére érkező energia mennyisége domborzattól, éghajlattól, felhőzettől, légkörtől és évszaktól függhet ugyan, de a Napból áradó energia mennyisége állandónak tekinthető.

1. kép. Az optimálisan ferde PV modulok által megkapott éves globális sugárzás (forrás: https://re.jrc.ec.europa.eu/)

A Föld légkörét elérve a napsugárzás 23%-át a légköri gázok és egyéb anyagok elnyelik és hővé alakítják át, majd további 26%-át a légkör visszaveri. Tehát a földfelszínt összesen csak a kiindulási mennyiség 51%-a éri. Ebből 33% direkt (közvetlen) sugárzás és 18% szórt sugárzás. A földfelszínt elérve a napsugárzás 10%-a visszaverődik, ennek fele visszaúton elnyelődik, a megmaradó 5% pedig a világűrbe távozik. Tehát a bolygónk határát elérő energia kevesebb, mint felét tudjuk hasznosítani elektromosság előállítására. Mérések alapján ez a megmaradó mennyiség hazánkban átlagosan 1400 kWh/m²/év körül alakul.

Látható azonban, hogy Szeged és Miskolc között is akár 10%-os eltérés fordulhat elő, így nagyon nem mindegy egy napelem esetében, hogy az ország mely vidékén telepítjük.

Az érzékletesség kedvéért hazánk villamosenergia-fogyasztása 2018-ban 45,4 TWh volt. Ez azt jelenti, hogy 292.903,23 m²-nyi területen elég lenne hasznosítanunk a beeső napfényt a teljes ország energiaellátásához. Ez kerekítve 3000 ha területet jelent. Magyarországon 7,3 millió hektár művelt területe mellett ez elenyésző. Azonban a világ legnagyobb napelemparkjai által produkált számokból kiindulva döbbenetes értékek tárulnak a szemünk elé. Ugyanis, ha megvizsgáljuk például az egyik óriási francia naperőmű, a Cestas Solar Park adatait, láthatjuk, hogy a maga 2,5 km²-nyi területén éves szinten mindössze 0,38 TWh energiát termelt meg tavaly. Ez a korábbi mérőszámra átszámítva 152 kWh/év/m². Hasonló értékre jutunk a kínai, mexikói, és egyéb amerikai naperőműveknél is.

Vajon mi okozhatja ezt a 90%-os eltérést? Nos a válasz igen egyszerű: a gyakorlat és az elmélet találkozása. Ugyanis egy naperőmű sokkal nagyobb helyet foglal el a maga infrastruktúrájával (szervizutak, kiszolgálóépületek, beépíthetetlen domborzati elemek, tárolóakkumulátorok stb.) mint amennyit maguk a panelek foglalnak el. Így a reális képhez nagyjából a korább 3000 hektárt meg kell szoroznunk 10-zel. Ám ez még mindig csak a 2018-as 970 ezer hektáros búza vetésterület 3%-a.

Így határozottan kijelenthetjük, hogy sem a termésmennyiségre, sem a terményárakra nem lehet jelentős hatása a napelemek telepítésének. Pláne, ha beleszámítjuk, hogy ezeket a paneleket nem minden esetben mezőgazdasági területre telepítik.

De nem elképzelhetetlen még az sem, hogy a termőföld felett olyan magasságban telepítsünk napelemet, hogy alatta továbbra is lehessen termeszteni. Ezt nevezik agrofotovoltaikának (APV-nek). Amellett, hogy a rendszer villamos energiát termel, melyet például öntözéshez tudunk felhasználni, még a globális felmelegedés következményeit akár csökkentheti is egy árnyékoló napelem a növények felett. Erre mutat remekül megvalósított példát a Fraunhofer ISE 2018as kutatása, mely megállapította, hogy a búza, a zeller és a burgonya terméshozamának csökkenése 20% alatt maradt a napelemek alatti részen is. Kompenzációként pedig ott van a megtermelt villamosenergia eladásából származó jövedelem. Ez hazai viszonyok között hektáronként több mint 5 millió forint extra bevételt jelent (35 Ft/kWh átvételi árral számolva). Vagy még nagyobb megtérüléssel felhasználható az energia akár öntözésre is, hisz valljuk be, elég rosszul állunk e téren is.

Tóth Miklós

Nowton Bt.