„A napelemes energiatermelés a lehető legzöldebb megoldás a villamosenergia-termelés területén!” – ha annyiszor kaptunk volna 1000 forintot, ahányszor ezt a mondatot hallottuk, akkor bizony ma már az egyszeri bloggernek sem kellene a megélhetésért reggel nyolcra munkába mennie. A fenti mondatba a minap is belefutottunk egy beszélgetés során, gondoltuk bele is ássuk magunkat a témába kicsit jobban.

Jelentsük is ki rögtön, hogy a fotovoltaikus energiatermelés globálisan és a teljes életciklusra vetítve nem feltétlenül a létező legtökéletesebb eszköz a környezet- és klímavédelem tekintetében. De ez nem is jelenti azt, hogy kártékony technológiáról lenne szó: sőt ennek is vannak bőven pozitív, de akadnak negatív hozadékai is. A kérdés az, hogy ezek miként aránylanak egymáshoz, és a nagy végelszámolásnál mennyi is az annyi.

Hogyan is néz ki a fotovoltaikus életciklus?

Ahhoz, hogy a kérdésben el tudjunk merülni, érdemes egy gyors pillantást vetni a fotovoltaikus rendszerek életciklusára (figyelem: a lenti csak egy sematikus ábra!), és utána megnézni, hogy akár CO2-kibocsájtás, akár egyéb tényezők mentén mit is mutat a mérleg nyelve.

Az mindenesetre látszik, hogy mire a kvarc kristályokból naperőmű lesz, meglehetősen hosszú folyamaton kell keresztül mennie az anyagoknak. Ráadásul mindegyik folyamat magában rejti azokat a negatív és pozitív környezeti hatásokat, amelyekről nem szabad elfelejtkezni, amikor a fotovoltaikus energiatermelés zöldességéről beszélünk. Csak a példa kedvéért, szaladjunk végig az ábrán!

Bányászat – energiaigényes és kellően nagy környezetrombolással járó tevékenység ahhoz, hogy máris negatív oldalra taszítsa a mérleg nyelvét. De ugyanígy van ez a szénbányászattal, a kőbányászattal, az agyag- vagy uránkitermeléssel, a kőolaj és földgázkinyeréssel is.

A kvarcból kinyerni a szilíciumot és azt fotovoltaikus minőségűre alakítani szintén elég energiaigényes folyamat. De nincs ez másként az uránérc feldolgozásával vagy a kőolajfinomítással sem, szóval itt még nem kirívó a különbség. Hasonlóan sok energiát igényel a szilíciumcellák előállítása is (akit egyébként bővebben érdekel a napelemgyártás folyamata, az ezt a bejegyzést olvassa el!).

A panelek előállítása nem feltétlenül a gyártás, sokkal inkább a – jellemzően alumíniumból vagy valamilyen könnyűfémötvözetből készült – tartószerkezetek előállítása miatt tolja negatív irányba az egyenleget (ne felejtsük, itt is bányászni, finomítani, szállítani kell az alapanyagot, majd gyárakban feldolgozni és előállítani a tartószerkezetek elemeit, a drótokat és vezetékeket). De ugyanez megtörténik mondjuk egy szélerőmű, egy földgázos erőmű vagy éppen egy nukleáris létesítmény esetében is.

Viszont itt érünk el ahhoz a részhez, ami már egyértelműen a környezetterhelési versenyben induló erőművi technológiák körében az élmezőnybe röpíti a napelemes energiatermelést – a naperőmű építése során nincs szükség hatalmas épületek felhúzására, a terület lebetonozására. A paneleket a puszta földön rögzítik cölöpözéses technikával, ami lehetőséget teremt arra, hogy a létesítmény életciklusa alatt részlegesen, azt követően pedig akár teljes mértékben visszanyerje mezőgazdasági funkcióját jelentősebb rekultivációs igény nélkül. A cölöpök eltávolítását követően a terület újra felhasználható növénytermesztésre, sőt a 25-30 éves pihentetésnek köszönhetően várhatóan a talaj termőképessége jelentősen javul a korábbiakhoz képest – a naperőművi hasznosítás voltaképpen olyan, mintha a földet ugarként kezelte volna a terület gazdája, nem merítve hanem inkább pótolva az értékes tápanyagokat. A naperőmű ráadásul a működése során voltaképpen karbon- és szennyezéssemleges – a terület gondozása megoldható legeltetéssel, a panelek mosását pedig tiszta vízzel tökéletesen kivitelezhető. Ezzel szemben elég csak egy képet megnézni egy szén- vagy földgáztüzelésű erőmű füstöt okádó keményeiről, vagy végig gondolni, hogy egy nukleáris erőmű területrendezése mekkora költségekkel és környezetterheléssel jár, arról nem is beszélve, hogy az adott ingatlanon már csak igen kicsi eséllyel lehet mondjuk mezőgazdasági tevékenységet folytatni a jövőben.

Részben már érintettük az előző bekezdésben a rekultivációt, viszont nem beszéltünk a panelek újrahasznosításáról. A jó hír az, hogy a tudomány jelenlegi állása szerint a felhasznált anyagok – napelemcellák, vezetékek, tartópanelek jelentős része újrahasznosítható, igaz ezt egy meglehetősen energiaigényes folyamat révén lehet elérni, ráadásul vannak olyan fotovoltaikus technológiák – jellemzően a vékonyfilmes megoldások – ahol a felhasznált anyagok súlyosan mérgezőek, ezek kezelése pedig járhat környezetszennyezéssel.

Konklúzió van?

Akad. Először is azt kell leszögezni, hogy a fotovoltikus energiatermelés környezet- és klímavédelem tekintetében az életciklus első szakaszába fejnehéz. A gyártás időszakában elmondható, hogy a napelemes rendszerek alapeszközeinek előállítása közel annyira szennyező, mint más technológiák esetében az első lépések az életciklus elején. A mérleg nyelve akkor kezd a pozitív tartományba mozdulni, amikor eljutunk a naperőművek építkezési időszakába – itt már jelentősen kedvezőbb a fotovoltiakus energiatermelés a többi technológiához képest. Az igazi előrelépés a termelési ciklusban jön el, amikor a fotovoltaikus rendszerek ténylegesen karbon- és szennyezés mentesen termelik az áramot. Végül pedig jön a területei rekultiváció (jelentős jobb adottságok mentén, mint mondjuk egy földgázas erőmű esetében) és az újrahasznosítás időszaka, ami már megint kicsit a negatív irányba viszi a képzeletbeli mérlegünk nyelvét.

De mennyi is az annyi?

Minden olvasót ez érdekli leginkább, úgyhogy nem is húzzuk tovább az időt. Előljáróban annyit, hogy a szennyezési mutatót nem egyszerű számszerűsíteni. Leginkább a CO2-kibocsájttási adatokkal szoktak előállni, és ennél jobbat mi sem találtunk, szóval jöjjön az ennek mentén felállított lista a villamosenergia-termelő technológiák fenntarthatósági versenyében.

Az amerikai Columbia Egyetem Brookhaven National Laboratory PV Environmental Research Centre kutatásai alapján a ma leginkább elterjedt mono- és polikristályos napelem teljes életciklusukat tekintve, a megtermelt áram 1 kilowattórájára vetítve 42, illetve 44 gramm szén-dioxidnak megfelelő üvegházhatású gázt bocsájtanak a légkörbe. Csak összehasonlításképpen: ma a modern benzin- vagy dízelüzemű autók kilométerenként 100-130 grammnyi kibocsájtással furikáznak az utakon, és kormány jelenleg gondolkozik azon, hogy a zöld rendszámot csak olyan plug-in hibrid autók kaphassák meg, amelyek 50 gramm per kilométer alatt tudják tartani az károsanyag-kibocsájtási mutatójukat.

És hogy ez a 42-44 gramm per kilowattóra CO2-emisszió hogyan fest más erőművi technológiákhoz képest? Jól! A World Nuclear Association adatai szerint – amelyek jelentősen nagyobb emissziós értéket tulajdonítanak a fotovoltaikus technológiának, mint a fentebb említett kutatók – az alábbi táblázatban foglaljuk össze a kibocsájtási értékeket.

A WNA adatai szerint a szórás meglehetősen nagy, a számadatok szemléltetésre mégis jók lehetnek azzal a megkötéssel, hogy az eltérés elsősorban az egyes technológiák által használt energiaforrás, másodsorban pedig – főleg mondjuk a fotovoltaikus technológia magas, vagy a nukleáris energia alacsony életciklusra vetített emissziós értéke tekintetében – a hatásfokban rejlő eltérések mentén alakulnak így.

Magyarország esetében ráadásul a vízenergia-hasznosítás a nagy esésű folyók és a szükséges duzzasztórendszer hiánya miatt nem jelent valós opciót, a szélenergia esetében pedig hiába lennének bővíthetőek a kapacitások, a kormányzati tenderek kiírásának hiányában erre egyelőre nem lehet számítani. Hazánkban marad tehát a biomassza és napenergia, mint alacsony emissziós értékkel bíró megújuló energiaforrás. A biomassza kapcsán szakértők egyetértenek abban, hogy csak kisebb méretben életképes megoldás, hiszen a szállítás költségei, illetve a tüzelőanyag „utaztatásának” emissziós értékei már jelentősen rontják a mérleget. A napenergia ezzel szemben előnyeit tekintve jó eséllyel kihasználható alternatíva lehet a jövőre nézve.