A napokban láttam fantasztikus ábrákat arról, hogy a napelemek ára miként zuhant a múltban óriásit. És még mindig nem látunk nagy napelemes áttörést (Jelenleg 3,1%-át adja a világ villamosenergia-termelésének ). Vajon ez miért van? Mert még mindig drága? Ennek jártam utána.

I. Először is nézzük meg ezt az ábrát az árcsökkenésről! Vau, de jól néz ki! Igaz, hogy 1976-tól van beállítva a statisztika, de jól látszik, hogy óriásit csökkent az 1 Watt teljesítmény ára. Most 0,3 $ / Watt árat írnak, ezzel számoltam én is. Azt mindenképpen kiemelném, mert fontos, hogy nem érdekel, hogy egy ember ma mennyiért tud telepíteni a háztetejére napelemet, és miként köti be a hálózatba. Ott ugyanis mindenféle támogatás torzítja a megtérülést. Eleve vannak pályázatok telepítésre, és ha a hálózatba betáplálom a megtermelt energiát, akkor azt is kedvező áron veszik át. De engem nem az érdekel, hogy tudnak-e rá elég sok támogatást adni, hanem az, hogy globálisan, legalábbis országos szinten megéri-e ilyennel foglalkozni.

A számításhoz az egy napelempanel (1KW csúcsteljesítményű) által megtermelt energiát hasonlítottam a földgáz energiatartalmához. Ezzel azt akarom megvizsgálni, hogy egy napelem árából megvásárolható földgáz energiatartalma egy hosszabb időtávon hogy viszonyul a napelem által megtermelt energiával Magyarországon. Magyarul termel-e annyi energiát, mint a az árából megvásárolt földgáz. Először is fontos, hogy Magyarországról van szó. Ugyanis a megtérülés nagyban függ a terület napsütéses óráinak a számától. A Szaharában nyilván nem annyi áramot tud termelni egy napelem, mint Norvégiában. Másik kérdés, hogy miért pont ezt nézem? Azért,mert ha a napelem még annyi energiát se termel, vagy kb. annyit, mint a földgáz, akkor a Napból származó "ingyen energia" tulajdonképpen csak annyit jelent, hogy évtizedek alatt visszakapjuk azt az energiát, amit a napelemek megolvasztásánál betetettünk. :-) (Jó, az ára nem csak energiát tartalmaz, de majd mindenki megítélheti a számítások után, hogy akkor megéri-e?)

Nagyon fontos még, hogy nem számoltam az elektronika és a telepítés költségeivel, mint ahogy a földgáz esetében sincs benne sem a hatásfoka, sem az erőművi berendezések felépítése, karbantartása. Csak szimplán megnézem, hogy a csupasz napelem által megtermelt energia több-e, mint az árából vásárolható földgázban lévő energia. Ennyi, nem több. Akkor nézzük!

Alapadatok:

1 BTU = 1,05505585 GJ

1kWh = 3,6 MJ

1kW napelem termelése Magyarországon évente = 1175 kWh

Egy 1kW napelem ára 300$.

Időtáv 20 év.

Szóval egy 300 dolláros napelem 20 év alatt előállít 22 049 kWh energiát (Évente olyan 0,65%-ot csökken a napelemek hatásfoka, ezt minden évre levontam). Ez Giga Joule-ra átszámolva 79,37 GJ, BTU-ban meg 75,23 (a tőzsdén ebben adják meg az árát).

Az árak itt vannak az előző évtizedekre: https://www.eia.gov/dnav/ng/hist/rngwhhdm.htm

Ha vesszük a mostani 5$ körüli árat, akkor látható, hogy ez a 300 dollár értékű napelem 20 év alatt 376$ értékű gáz energiatartalmát termeli ki. Nem tűnik valami félelmetesen jó üzletnek, hiszen 20 évre előre be kell ruháznom,, és lehet, hogy addigra sokkal jobb napelemek is piacra jönnek, és azokkal már jobb megtérülés is lesz. Vagy valami más is történik. Mindegy, a 20 év nagy kockázat.

De 2020 elején még 1.8$ is volt a földgáz ára. Ha ezt vesszük figyelembe, akkor 40 év (!) alatt is csak 257$ értékű földgázt "termel" a napelemünk. :-) Ez azt jelenti, hogy ha ennyi maradna az ára a földgáznak negyven évig, akkor a kezdeti kifizetett összeget sem érné el az energiatermelése! És ebben ugye még a jelenérték sincs beleszámolva. (Azaz betenném kamatozni a 300 dolláromat, és abból vásárolnék). Pedig rendes befektetési döntésnél ezt is bele kellene számolnom. Basszus, a napelemem kevesebb energiát termelne, mint az árából megvásárolt gázban lévő energia!

Ezt mindenki raktározza el a tudatában, mikor az "ingyen energiáról" hall.

Tehát a címbeli kérdésre a válasz egyik fele ez: azért nem terjed el, mert pazarlás, pénz kiszórása az ablakon. Ha folytatódni fog az eddigi mértékű csökkenés, akkor lehet, hogy majd egyszer meg fogja érni, de addig biztosan nem.

De onnantól majd jó lesz.

II. A szomorú helyzet az, hogy akkor sem fogja megérni. És akkor ezzel folytatom.

Az elektromos energiának van egy nagyon fontos jellemzője: nem lehet tárolni. Persze a laptopban meg az elemlámpában meg lehet oldani, autónál már cinkes, de országos méretekben már LEHETETLEN.

De ha nem lehet tárolni, akkor hogy működhetett eddig? A villamosenegria-hálózatok a következőképpen működnek: személyzet és gépek figyelik a pillanatnyi fogyasztást, amit ráadásul nagyjából sejtenek is a múltbeli adatok alapján. Tudják nagyjából, hogy reggel, délben meg este :-) mennyi a várható fogyasztás, tudják, hogy hétvégén, egy nemzeti ünnepen mi várható, és ennek megfelelően kapcsolgatják ki/be az erőműveket. Vannak olyanok, amiket nem nagyon lehet kapcsolgatni (pl. Paks ilyen), vannak közepesen kapcsolgathatóak, és a gázmotorosok pedig viszonylag gyorsan indíthatóak.Emberek százai gondoskodnak arról, hogy ha jön egy fogyasztási csúcs, akkor betegyenek a rendszerbe plusz kapacitásokat vagy kivegyenek belőle csökkenés esetén. Idegek harca, napi szintű küzdelem. Pl. pont ezért van olyan kategória, hogy éjszakai áram (most már vezéreltnek hívják tudomásom szerint). Ha kicsit csökken a fogyasztás, akkor ők központilag bekapcsolják a fixen rákapcsolt készülékeket (bojlerek, más nagy teljesítményű készülékek), és rájuk sózzák a termelés egy részét. Ezért cserébe persze olcsóbban adják az áramot nekik.

És ezt a kényes rendszer szarja telibe a nagyságos megújulók hálózatba integrálása!

Németországban ez már többször az összeomlás szélére sodorta az áramszolgáltatást, de eddig sikerült elkerülniük a katasztrófát. Szerencsére ilyenkor eddig mindig tudtak a franciák atomerőműveiből :-) vételezi egy kis áramot. De volt olyan is, hogy el kellett fűteniük a fölösleges energiát, mert feltámadt a szél vagy kisütött  Nap, de mindenhol. (Mondjuk előírhatták volna a Napnak is, hogy mikor süssön, ha már sikerült rendeletileg a férfiakat is szülésre bírniuk :-) ).

És akkor persze mindig előjön, hogy mégiscsak el kéne tárolni azt a villamos energiát. És jönnek a jobbnál jobb ötletek: vízszivattyús tárolók., hidrogénné alakítás, akkumulátorba táplálás. :-) Főleg ez utóbbi a legviccesebb. Eszembe jut róla egy régi fizikus, aki a villámok energiáját akkumulátorokba akarta tölteni (1800-as évek). Bekötött rohadt sokat egy villámhárítóra kapcsolva. Aztán jött a villám. Nem is mondom el az eredményt, mert sejthető :-).

A vízszivattyús tároló úgy működik, hogy a tárolni kívánt energiával egy alacsonyabb helyről magasabb helyre szivattyúzunk vizet (jellemzően egy hegység tetejére), majd ha kell az áram, leengedjük, és vízierőműként áramot termelünk vele. Rengeteg berendezés kell hozzá, és egy blogon kiszámolta valaki (nem ellenőriztem), hogy ha a Balaton TELJES VÍZTÖMEGÉT 100 m magasra emelnénk, akkor Paks 2 napos termelését lehetne vele eltárolni (ami az ország termelésének egyébként úgy 50%-át adhatja, a fogyasztásnak kevesebb részét, mert van import is). Sci-fi kategória, ha mondjuk egy hétig nem süt a Nap. (És akkor még a kedves környezetvédőkről nem beszéltünk, akinek egy fűszál kivágása is megrendíti az egészségét, egy fáé meg már maga a terrorizmus.)

Vízből könnyű vízbontással hidrogént előállítani, ezzel is lehetne tárolni. A folyamat hatásfoka azonban 60% körül van, és a hidrogént rohadt nehéz tárolni, mert kicsi a sűrűsége. Sűrítve meg átdiffundál az acéltartályon. :-) Meg lehet oldani, biztosan. De MOST nincs megoldva.

Igazából jelenleg egyetlen megoldás van, amiről nem szoktak beszélni, mert olyan csúnyán hangzana: x teljesítményű megújulókapacitás mellé kell ugyanannyi nem megújuló kapacitás tartalékba, mondjuk egy gyorsan indítható gázmotoros erőmű. Most csak ez van, a többi álmodozás. De a fenti számításhoz, mikor 300$-ért vettünk napelemet, akkor még számoljunk fel egy kis pluszberuházást, amivel még erőműveket építünk tartalékba. Ugyanannyit, mint napelemesből.

Hát ezért nincsenek megújuló erőművek tömegesen a világban. Ami van, azok csak akkor működőképesek, ha a arányaiban eltörpülnek a konvencionális erőművek mellett. Mihelyst elérik vagy csak megközelítik a hagyományos erőművek kapacitását (pl. Németország), kezdődnek a gondok: hatalmas áremelkedés az I-es pont miatt, és hatalmas kockázatok a II-es probléma miatt.

Összefoglalásul egy figyelmeztetés: amit írtam, nem jelenti azt, hogy ezeket a problémákat nem fogják mérnökök, tudósok megoldani soha. Lehet, hogy igen, lehet, hogy nem. Ha tovább folytatódik a napelemek árának csökkenése, ha a tárolás olcsóbb lesz, ha jön valami új ötlet, akkor természetesen bármi megtörténhet. De JELENLEG egyáltalán nem versenyképes, és éppen csak hogy működőképes a napelem. Az hogy erőltetik, már ideológiai kérdés, gazdaságossági alapja nincs, csak hagymázas álmodozás, de most ebbe nem akarok belemenni. Buta emberek költséges szórakozása. Volt már ilyen, pl. a gyapottermesztés hazákban: minden megvalósítható, ha nagyon akarom. Nem. Ha rákeresünk, akkor csak ilyen hurráoptimista cikkeket olvasunk, hogy mennyivel nőtt a beruházások száma, meg az aránya  a teljes termelésen belül. Csak azt nem írják oda, hogy ez mekkora részben van a szabályzói környezet miatt.

Akkor a végére még két megjegyzést tennék.

Nem csak gazdaságossági szempontok vannak ugyanis. Többek között pl. a gazdasági függetlenség is ilyen lehet. Tehát pl. nem éri ugyan meg a napelem, de nem szorulunk gázimportra vagy csak kevesebbre. Nem ugyanattól vesszük pl. a gázt, mint a napelemet. Lehetnek ennek előnyei is.

És van egy fontos kérdés, amiről gyakorlatilag senki sem vesz tudomást. Nézzük ezt a nagyszerű statisztikát:

https://www.iea.org/reports/key-world-energy-statistics-2020/final-consumption

A Föld teljes energiafelhasználásának csak az ötödét adja az elektromosság! Ha minden áramot tökéletesen babapopsitisztaságú napelemmel állítanánk elő, akkor is csak a felhasználás 20%-át tudnánk megreformálni. Pl. a szén felhasználása nagyrészt az acélgyártáshoz kötődik, de nagyrészt foglal belőle a "non-metallic minerals". Ez mit jelenthet? Vajon benne van a napelemgyártás is? :-)))))))))))))

Tanulságul azt szűröm le, amit mindig is szoktam mondogatni: az erőforrásaink elpazarlása zajlik azzal, hogy nem kifejlesztünk jó és hatékony, új technológiákat, hanem félkész megoldásokat erőltetünk, amelyeknek akkora állami dotációt adunk, hogy bebizonyíthassák a világ vezetői, hogy de igenis, mi megmutatjuk, hogy ez járható út. Miközben ezt a rengeteg pénzt valódi fejlesztésre is lehetne költeni.