Napelemmel a Föld körül

Ulrich Spiesshofer, az ABB elnök-vezérigazgatója, 2016. április 21. 22:28

A Solar Impulse projekt, amelynek célja, hogy egy repülőgép ásványi üzemanyag felhasználása nélkül repülje körbe a Földet, a végéhez közeledik. A napelemes repülőgépnek már csak a Csendes-óceán átrepülését kell befejeznie, igaz, ez jelenti a földkerülő repülés legnehezebb akadályát. Bár a küldetés még nem ért véget, a Solar Impulse csapata máris bebizonyította, hogy a megújuló energiaforrások nappal és éjszaka egyaránt megbízható energiaellátást szolgáltatnak, ami fontos előrelépésnek számít a tiszta energia jövőbeni hasznosítása tekintetében.

Az ókori görög mitológiában Daidalosz fia, Ikarosz, az apja tollakból és viaszból készített szárnyaival – az apja figyelmeztetése ellenére– túl közel repült a Naphoz. A Nap melege megolvasztotta a viaszt, Ikarosz a tengerbe zuhant és meghalt. A mitológiai történetet tanmesének szánták, de megmutatja a Nap erejét is.

A mitológiában szereplő Nap ugyanaz az égitest, amely végső soron számos, a bolygónkon hasznosított energiaféleségnek a forrása: legyen szó akár az energia közvetett, tárolt változatáról, így pl. a vízenergiáról vagy a fosszilis tüzelőanyagokról, köztük a szénről, vagy annak tiszta formájáról, például a közvetlen napenergia hasznosításáról.

Az eddig megtett útja során a Solar Impulse csapata ugyanazokkal a technológiai nehézségekkel birkózott meg, amelyekkel az emberiség is szembe találja magát az alacsony széndioxid-kibocsátású energiatermelésre történő átállás során.

Tavaly, amikor André Borschberg közel 118 óra szünet nélküli repülés után fáradtan, de vidáman leszállt a Solar Impulse-szal Hawaiin, mindenkire lelkesítőleg hatott a csapatnak az elszántsága, az ügy iránti szenvedélye, és az elért technológiai eredmények, amelyek lehetővé tették ennek a hihetetlen vállalkozásnak a sikerét. Egyedül a repülő út előbb említett szakaszában Borschberg több jelentős repülési rekordot** is felállított, többek között övé a leghosszabb, megszakítás és újratankolás nélküli távrepülés rekordja.

A világkörüli útját az Egyesült Államok szárazföldi területe, majd az Atlanti-óceán felett folytató, Abu-Dzabiba, az út kiindulási pontjára tartó Solar Impulse az emberiség és a bolygónk jövője szempontjából döntőfontosságú üzenet visz magával: ha kitoljuk a technológia határait, és megkérdőjelezzük a lehetőségeink korlátaira vonatkozó hagyományos elképzeléseket, úgy fejleszthetjük tovább a világot, hogy az nem jár együtt a Föld véges erőforrásainak a felélésével.

A csapatnak a kihívásokat sikeresen kezelő megoldásai kiérdemlik kitüntetett figyelmünket.

Az egyik fontos tanulság az, hogy nincs olyan csodaszer, amellyel minden probléma varázsütésre megoldódik. A Solar Impulse csapatának, valamint a technológiai és az innovációs partnereinek minden területen új fejlesztéseken kellett dolgoznia: maximalizálni a napelemek energiatermelését, integrálni a megújuló energiát az elektromos rendszerbe, a lehető legmagasabb szintre emelni az energia felhasználás hatásfokát, és végül megoldani az energia naplementét követő tárolását, hogy a repülőgép egész éjszaka folytathassa útját.

A 633 kg össztömegű energiatároló akkumulátorok több mint egynegyedét tették ki a repülőgép bruttó tömegének, ezért az energiafogyasztás és az energiaveszteségek minimális szintre csökkentése legalább olyan fontos volt, mint az energiatermelés és a tárolási kapacitás maximalizálása. Ennek eredményeként, a gép napelemei és motorjai rekord hatásfokkal működtek.

Egyértelmű, hogy a fenntartható energetika rendszer kialakításához beavatkozásra és előrelépésre lesz szükség a teljes energetikai értéklánc mentén, az energiatermeléstől, az energia szállításán és elosztásán át, egész a fogyasztás helyszínéig.

A jelenleg meghozott, a szén-dioxid-kibocsátás korlátozására, valamint az éghajlatváltozás hatásainak mérséklésre alkalmas intézkedéseink közül egyik sem ígéretesebb, mint az energiahatékonyság javítása. Csak a példa kedvéért, ha az összes szivattyú és ventilátor villanymotorját fordulatszám-szabályzóval szerelnénk fel, 3 338 TWh (3,3 millió GWh) energiát tudnánk megtakarítani, ami kb. megfelel az Európai Unió 2013-as teljes villamosenergia-termelésének*.

A másik tanulság az, hogy fontos az energiaterhelések kezelése. Amikor az energiaforrások nagysága függ az időjárástól, akkor célravezető, ha az energiafogyasztási mintákat és szokásokat a rendelkezésre álló energiához igazítjuk. A Solar Impulse repülőgép esetében ez főként a pilóta feladata volt, akinek a rendelkezésre álló energiaellátás függvényében nagy gondot kellett fordítani a gép emelkedésének és süllyedésének az irányítására, illetve arra, hogy jól kihasználja a szél irányát és sebességét.

Az energiafogyasztást “itt lenn a földön” a fogyasztási minta szabályozásával tudjuk kezelni, pl. a háztartásokat tájékoztatjuk a fogyasztási szokásukról és a csúcsidőn kívüli áram alacsonyabb áráról, illetve oda szállítjuk az energiát, ahol arra az adott időben szükség van.

A harmadik tanulság a digitalizálás fontos szerepére mutat rá. A gép fedélzetére telepített, kis súlyú érzékelőkkel és kommunikációs eszközökkel felszerelt berendezések lehetővé tették, hogy a földi személyzet a Monacóban felállított irányító központból állandóan ellenőrizni tudta a teljesítményadatokat, és olyan lépéseket tudott javasolni a pilótának, amelyek segítségével optimalizálni tudta a repülési útvonalat.

Mivel a nagy- és a kisméretű berendezések által termelt megújuló energia felhasználása komplexebb energetikai rendszerek kiépítését teszi szükségessé, ezért szükség lesz a digitális technológiák szélesebb körű telepítésére is, mivel így megelőzhető az időszakos energiaforrások miatti áramkiesés fellépése, kezelhető a villamos áram többirányú áramlása, és beállítható a kereslet és a kínálat egyensúlya.

A cikk szerzője, Dr. Ulrich Spiesshofer, az évi 36 milliárd dollár árbevétellel rendelkező ABB Ltd elnök-vezérigazgatója. Az energetikai és automatizálási technológiákra specializálódott vállalat lehetővé teszi, hogy a közüzemi szolgáltatások terén és az iparban működő vevői úgy javítsák a teljesítményüket, hogy a jobb mutatók elérésével párhuzamosan csökken a tevékenységük környezeti hatása. Az ABB vállalatcsoport 100 országban van jelen, és megközelítőleg 135 000 alkalmazottja van. Az ABB 2014-ben technológia szövetségre lépett a Solar Impulse-szal, hogy segítse a világ első olyan vállalkozását, amelynek célja, hogy ásványi üzemanyag felhasználása nélkül repülik körbe a Földet.

* A számítás alapjául az ABB változtatható sebességű hajtásainak kiépített bázisa szolgált. Ezek a hajtások 20%-os részesedésessel bírnak a globális piacon, a becslések szerint mintegy 445 TWh villamos energiát takarítanak meg évente.

** André Borschberg, a Solar Impulse pilótája, a világkörüli repülőút Japán és Hawaii közötti szakaszán 2015-ben az alábbi rekordokat állította fel:

1. Leghosszabb repülési időtartam: 117 óra 52 perc

2. Szabad táv repülése útvonal mentén: 7039,9 kilométer

3. Egyenes táv repülése – szabad repülés: 6.449,8 kilométer