Végső soron minden gépkocsi napenergiával működik – csak természetesen áttételes formában: olyan fosszilis energiahordozókat hasznosít, amelyeket annak idején az élővilág a napsugárzás segítségével hozott létre. Ezt a kitűnően bevált rendszert azonban nem lehet bármeddig fenntartani, mert az energiát évmilliókon keresztül tároló nyersolaj kifogyóban van, így a kutatókat egyre inkább az a gondolat foglalkoztatja, hogy nem lehetne-e a nap sugarait valamilyen módon közvetlenül szolgálatunkba állítani. Más területeken erre sok példát találunk, van már napenergiával működő áramfejlesztő, vízmelegítő és kohászati berendezés, távoli vidékeken szolárcellás tévé-reléállomások közvetítik a műsort, sőt az űrállomások áramellátását is ilyenek biztosítják. A döntő, látványos lépés a szolármobil, a napenergiával működő gépkocsi lenne!
Nagy energiák – nagy felületek
A nap szinte elképzelhetetlen energiamennyiséget sugároz bolygónkra, állandóan és teljesen ingyen. A Magyarország területére jutó sugárzásnak mindössze egy százaléka elegendő lenne hazánk energiaszükségletének fedezésére – feltéve természetesen a százszázalékos hasznosítást, ami azonban az utópiák birodalmába tartozik. A jelenleg laboratóriumi kipróbálás alatt álló, legtökéletesebb konstrukciójú napelemek a rájuk eső energiának mintegy 20 százalékát alakítják át elektromos árammá, a kereskedelmi forgalomban szereplő legjobb gyártmányok pedig ennek a felét, 10 százalékot. Ha ezt és az áramátalakító berendezések veszteségeit figyelembe vesszük, akkor már sokkal nagyobb felületű napenergia-gyűjtőkre van szükség, olyan nagyokra, hogy az még helyhez kötött berendezések esetében is komoly problémát jelent, járműveken pedig szinte megoldhatatlan nehézséget okoz. Ráadásul az egész csak akkor működik, ha süt a nap, amire még a nyári nappali órákban sem lehet mindig számítani. Emiatt minden szolárcellás berendezés számára alapkövetelmény az energiatárolás lehetősége, így a méretek és a költségek tovább nőnek. A számítások szerint egy Lada méretű gépkocsi optimális napsugárzási viszonyok esetén körülbelül 20-szor 20 méter területű szolárcellát igényelne, a kocsi alapterületének mint 60-70-szeresét!
Ezek a kijózanító adatok sem veszik el a mérnökök kedvét a további erőfeszítésektől. Svájcban az idén már harmadszor bonyolították le a Tour de Sol-futamot, amelynek emelkedőkkel is tarkított országúti távját szolármobilokkal teszik meg. Az első futam győztesének adatai jól szemléltetik a technika mai állását: 4,32 négyzetméter cellafelületből 11 százalékos hatásfokkal gyengécske 480 W teljesítményt sikerült kihozni (ennyire képes körülbelül egy tandem kerékpár legénysége), ami az egyszemélyes, könnyű konstrukciójú, de a (szolárcellás töltésű) segédakkumulátorok miatt mégis 180 kg menetkész tömegű járművet csak igen szerény menetteljesítményekhez segítette.
Hatásfok és költségek
A kutatás jelenlegi fő célkitűzése a szolárcellák tökéletesítése. A napenergiával működő karórák és zsebszámológépek révén az utóbbi években közhasználatú cikké vált napelem alapanyaga a szilícium ugyanaz az anyag, amelyet a félvezetőiparban is használnak. A szilícium előnyei közé tartozik, hogy korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre (a földkéreg harmada ebből áll), nem mérgező, sőt környezetbarát tulajdonságai vannak. Az is kedvező körülmény, hogy a félvezetőgyártás során felhalmozódott tapasztalatok közvetlenül felhasználhatók. Csak az a baj, hogy a kellően tiszta anyag előállítása nagyon drága, ami itt sokkal lényegesebb tényező, mint a morzsányi méretű áramköri elemek esetében. A tisztasági igényekre jellemző, hogy milliárd szilíciumatomra csak egyetlen szennyező atom juthat, különben rohamosan esik a hatásfok. Az ilyen minőségű anyag előállítása rendkívül igényes technológiát kíván, ami viszont a gazdasági hatékonyságot rontja le.
A szilícium nem az egyetlen lehetséges alapanyag szolárcellák részére – egyes kutatóintézetekben gallium arzeniddel, indium foszfiddal és réz-szulfiddal is kísérleteznek, de ezek a költségek és a környezetvédelem szempontjából egyaránt kérdőjeleket vetnek fel, sőt mérgező tulajdonságaik miatt kimondottan veszélyesek lehetnek. Az egyszerre több irányban folytatott útkeresés arra vall, hogy az optimális megoldást még nem sikerült megtalálni, ennek ellenére már az eddigi eredmények is biztatóak. A hetvenes évek során a napelemből nyert energia fajlagos költsége ötödére csökkent és ha további, ilyen arányú olcsóbbodás következik be, akkor a napsugárzásból előállított energia gazdaságilag is vetélytársa lehet a hőerőművekben termelt villamos áramnak.
Autós alkalmazások
A szolárcellában rejlő lehetőségek túlságosan csábítók ahhoz, hogy az autóközlekedés figyelmen kívül hagyhassa azokat még akkor is, ha közvetlenül járműhajtásra nem használható. A Ford például bemutatott az új Transit sorozat tagjaként egy „Solarmobil” nevű típust, amelynek kissé megtévesztő elnevezése ellenére belsőégésű motorja van, a tetején viszont 1,2 m2 területű napelem helyezkedik el. Ez a legkedvezőbb viszonyok között 130 W-ot termel, de még felhős égbolt esetén is képes 40…80 W leadására, amit sokoldalúan lehet hasznosítani. A termelt egyenáramot egy készülékkel 220 V-os váltóárammű alakítják, így ha a Solarmobilt például kempingautónak rendezik be, akkor mindenféle háztartási elektromos készülék működtethető benne akkor is, ha a motor áll.
Szintén kempingezőknek kedvez a német Knaus lakókocsigyár újdonsága, a Varta akkumulátorgyárral közösen kifejlesztett napelemes lakókocsi. A szolárcellákból, áramátalakítóból, akkutöltőből, különleges akkumulátorból és különböző dugaszoló aljzatokból álló rendszer az elektromos hálózattól függetlenné teszi a lakókocsit. Alapkivitelként egy darab, maximum 35 W-ot szolgáltató elemet szerelnek a tetőre, ami egy szép nyári napon körülbelül 130 W töltőáramot jelent az akkumulátornak. Több elektromos szerkezetet használó turisták megfelelő számú szolárcellával egészíthetik ki a berendezést. Az energiatakarékosság érdekében a lakókocsit különösen kis fogyasztású világítótestekkel és különleges hűtőszekrény-kompresszorral szerelik fel – nyilvánvalóan ezek is közrejátszanak abban, hogy az elektromos hálózattól független lakókocsi felára ma még eléggé borsos. Talán a nagyobb sorozatú gyártás e téren is javulást hoz.
Érdekes megoldással jelentkezett a Daimler Benz. A korszerű, kis légellenállású kocsik erősen döntött, nagy felületű üvegezése napon időben a belső tér igen erős felmelegedését idézi elő, különösen ha az autó motorja áll és a klímaberendezés nem működik. Ezt a problémát kívánják kiküszöbölni a kocsi toló-emelő tetőrészébe épített napelem, amely 40 W elektromos teljesítményt szolgáltat, éppen eleget ahhoz, hogy a szellőző ventilátor a magára hagyott járműben is működhessen.
Várható, hogy a szolárcella ilyen, komfortfokozó és a hálózattól függetlenítő alkalmazásai a közeljövőben egyre általánosabbá válnak. Ami pedig a holnaputánt illeti, a napenergia hasznosítása előtt nagy lehetőségek állnak, hiszen így lehet előállítani a hidrogénüzemű autó környezetbarát hajtóanyagát.
Karlovitz Kristóf
