Napenergia a fenntartható mezőgazdaságért

A napenergia egyre vezető trenddé válik a megújuló energiaiparban, különösen mivel a technológiai költségek meredeken csökkennek, és a megújuló energia felé való elmozdulás világszerte terjed.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Dau Tieng naperőmű, Tay Ninh tartomány. (Fotó: MINH PHUONG)

A napenergia egyre vezető trenddé válik a megújulóenergia-iparban, különösen mivel a technológiai költségek meredeken csökkentek, és a megújuló energia felé való elmozdulás világszerte terjed. Az egyik leggyakoribb módja annak, hogy a napenergiát az emberi igények kielégítésére szolgáló villamos energiává alakítsák, a napelemek használata.

Szakértők szerint azonban a naperőművek fejlesztése világszerte jelentős korlátokat tár fel a környezet és a föld erőforrásai tekintetében. A fotovoltaikus termelési folyamat mérgező vegyszereket, például sósavat, kénsavat, salétromsavat és hidrogén-fluoridot használ, amelyek egészségügyi kockázatot jelenthetnek, különösen a termelésben dolgozókra nézve. Az Egyesült Államok Energiakutató Intézetének (IER) jelentése szerint a napelemek 300-szor több veszélyes hulladékot termelnek, mint az atomerőművek ugyanazon energiaegységnyi mennyiség előállításához. A nehézfémeket, például ólmot, krómot és kadmiumot használó napelemek károsíthatják a talajt, ha összetörik és elássák őket.

Ráadásul a nagyméretű, közmű méretű napelemek sok helyet foglalnak el, gátolják az alatta lévő növényzet növekedését, és ezeket a területeket kopár földdé változtatják.

Vietnámban a napenergia az elmúlt években gyorsan fejlődött, különösen Ninh Thuanban, amelyet az ország „napenergia-fővárosának” tartanak. Ez a fellendülés a gyors gazdasági növekedés, a magas energiaigény és a meredeken csökkenő technológiai költségek közepette következett be. A nagyszabású napenergia-projektek azonban sok földet foglalnak el, ami nyomást gyakorol a környezetre. A legtöbb projektnél hiányoznak a napelemek élettartamuk végén történő ártalmatlanítására vonatkozó tervek, mivel ezek az eszközök olyan anyagokat és nehézfémeket tartalmaznak, amelyek szennyezést okozhatnak, ha hagyományos hulladéklerakói módszerekkel ártalmatlanítják őket.

Világszerte számos kutatócsoport próbálta leküzdeni a síkpaneles napelemek korlátait koncentrált napenergia-technológia alkalmazásával. Ez a technológia a napfényt egy kis területre fókuszálja, így jelentősen csökkentve a szükséges fotovoltaikus cellák számát. Egy kínai tudóscsoport volt az elsők között, akik olyan modellt javasoltak, amely elválasztja a napfény összetevőit, ahol a vörös és kék fényt mezőgazdasági célokra használják, a többit pedig elektromos árammá alakítják. Ez a modell azonban nagyon drága, mert drága nano-optikai filmek használatát igényli a fény elválasztásához, alacsony a tartóssága, és a fókuszálási tényezője mindössze néhány tízszeres, így a technológia csak laboratóriumi használatra alkalmas.

A Phenikaa Egyetem szerzőinek egy csoportja nemrégiben kidolgozott egy új megközelítést, amely leküzd a fent említett hiányosságokat, és alkalmas a gyakorlati körülményekre a Nemzeti Tudományos és Technológiai Fejlesztési Alap (Nafosted) által finanszírozott "Környezetbarát, koncentrált napenergia-technológián alapuló fotovoltaikus-mezőgazdasági rendszer kutatása, tervezése és gyártása" című projekt megvalósítása után.

Vu Ngoc Hai docens, a projekt vezetője elmondta, hogy a parabolateknő használata helyett az egyenes vonalú konvergencia létrehozásához a kutatócsoport Fresnel-lencsét használt – egy vékony, könnyű, olcsó optikai alkatrészt, amely képes a fényt egy kis pontba koncentrálni, akár több százszoros konvergencia-együtthatóval. Amikor a fényt ilyen erősen összenyomják, a szükséges fotovoltaikus cella területe több százszorosára csökken, ami kevesebb anyagot, kevesebb mérgező vegyi anyagot, kevesebb hulladékot és alacsonyabb költségeket jelent. Ez a Fresnel-lencse is a csapat találmánya a projekt során.

Vu Ngoc Hai docens továbbá elmagyarázta, hogy a konvergencia ponton a kutatócsoport egy félig visszaverő tükröt helyezett el a természetes fény összetevőinek szétválasztására. A vörös és kék fény (két olyan fénytartomány, amelyet a növények erősen elnyelnek) a tükrön keresztül jut el a termesztőterületre. A fennmaradó fény, különösen az infravörös tartomány, amely sok hőenergiát hordoz, visszaverődik és a nagy hatékonyságú napelemre koncentrálódik. A fénykomponensek egy kis ponton történő szétválasztása 25-30-szorosára csökkenti a szűrőbevonatot igénylő felületet, lehetővé téve a tartósabb, olcsóbb és iparilag előállított bevonási technikák alkalmazását. Ez jelentős előrelépés a világszerte meglévő technológiákhoz képest.

Az elkülönített vörös és kék fényforrásokat optikai szálakba vezetik, majd optikai struktúrák segítségével osztják el újra. Ez biztosítja az egyenletes fényeloszlást a növényeken, kiküszöböli az árnyékokat, és megakadályozza a hozamcsökkenést a szélesen elhelyezett napelemekkel vagy az üvegházak tetejére szerelt napelemekkel rendelkező modellekhez képest. A nagy energiájú visszavert fényt a hagyományos síkpanel-technológiához képest nagyobb hatékonysággal alakítja át elektromos energiává.

A kutatócsoport szerint ez a technológia potenciális alkalmazási lehetőségeket nyit meg a vietnami agro-fotovoltaikus modellekben, különösen a magas sugárzási intenzitású területeken, ahol az áramtermelést a növénytermesztéssel kell kombinálni. A következő fázisban a kutatócsoport célja a rendszer teljesebb szintre fejlesztése, hogy gyakorlati alkalmazása értékelhető legyen, azzal a céllal, hogy a technológiát átadják az ország vállalkozásainak és agro-fotovoltaikus modelljeinek.

A skálázhatóság biztosítása érdekében a csapat együttműködött a dél-koreai Myongji Egyetemmel – egy optikában, anyagokban és megújuló energiában jártas intézménnyel –, hogy közösen fejlesszenek ki egy komplett prototípus rendszert kísérleti használatra. Ez az együttműködés lehetővé tette a csapat számára, hogy teljesítményméréseket végezzen változó környezeti feltételek mellett, beleértve Hanoi trópusi éghajlatát és a dél-koreai Szöul mérsékelt éghajlatát. Értékelték a Fresnel-lencsék és optikai szűrők tartósságát, és ellenőrizték a fényeloszlás stabilitását a növények között. A kezdeti teszteredmények azt mutatták, hogy a rendszer azonos sugárzási körülmények között nagyobb energiaátalakítási hatékonyságot kínált a hagyományos síkképernyős modellekhez képest, miközben elegendő vörös-zöld spektrumot biztosított a növények növekedéséhez, elkerülte a lokalizált árnyékolást és nem csökkentette a terményhozamot. Az együttműködésen alapuló program kezdeti sikereit a Q1-es rangsorolású Plos One nemzetközi folyóiratban tették közzé.

A Nemzeti Tudományos és Technológiai Fejlesztési Alap képviselői szerint a kutatási projekt nemcsak a következő generációs fotovoltaikus mezőgazdasági technológia megvalósíthatóságát demonstrálja, hanem nagyszerű lehetőségeket nyit meg Vietnam számára, hogy csatlakozzon a fenntartható mezőgazdaságot szolgáló koncentrált napenergia-technológiával rendelkező országok csoportjához. Az optikai anyagok további optimalizálása, a költségek csökkentése és a nagyobb méretű prototípusok építése céljából a 2025-2027-es időszakban várhatóan a rendszer terepi teszteléssé, vállalkozásokhoz való átadására és közvetlenül hozzájárulhat Vietnam zöld mezőgazdasági, körforgásos gazdaság és megújuló energia céljaihoz.

HAVAS FÉNY

Forrás: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html