Hőhullámok és napelemes PV: Amikor a Nap maga lesz az ellenség

Az Ibériai-félszigetet régóta Európa egyik legígéretesebb napenergia-fejlesztési régiójaként tartják számon. A bőséges napsütéssel, a támogató politikákkal és a növekvő, 25 GW-ot meghaladó beépített kapacitással csak Spanyolországban, a régió a megújuló energiaforrások nagyhatalmává vált. A portugáliai Évora Egyetem nemrégiben készült tanulmánya azonban kijózanító valóságellenőrzést hozott: hőhullámos körülmények között a régióban a fotovoltaikus erőművek óránként akár 90%-os veszteséget is tapasztalhatnak. Ez a megállapítás megkérdőjelezi a napenergia megbízhatóságára vonatkozó régóta fennálló feltételezéseket, és kritikus kérdéseket vet fel azzal kapcsolatban, hogy az iparnak hogyan kell alkalmazkodnia a melegedő éghajlathoz.

Az International Journal of Climate Change Strategies and Management című folyóiratban közzétett tanulmány az Ibériai-félszigeten található három napelem-erőműből, köztük a portugáliai Zebro-üzemből (37,06 kW), a spanyol zaragozai Ariza-üzemből (15 kW) és a szintén Zaragoza városából származó Amibil-gyárból (64) gyűjtött óra szerinti termelési adatok elemzését is tartalmazza. A kutatók az AEMET és az IPMA által elismert négy nagy hőhullám hatását értékelték, amelyek közül kettő Spanyolországban fordult elő 2024 júliusában és 2025 júniusában, másik kettő pedig Portugáliából származik 2024 augusztusában és 2025 májusában. Spanyolország.

Az elemzési szigorúság biztosítása érdekében a kutatók összehasonlították a termelési adatokat az ERA5-Land újraelemzési adatkészletből származó meteorológiai információkkal, amelyeket az Amibil üzem mellé telepített meteorológiai állomás segítségével validáltak. A hitelesítés erős egyezést mutatott, a korrelációs együttható legfeljebb 0,95 volt a levegő hőmérsékletére és 0,98 a globális horizontális besugárzásra.

A megállapítások feltűnőek. A teljesítményarány legnagyobb óránkénti csökkenése elérte a 90,4%-ot az Amibil gyárban a 2024-es spanyol hőhullám idején. Más szóval, ez a fotovillamos erőmű egy teljes órán keresztül a várt teljesítményének alig egytizedét produkálta. A tanulmány 90,44%-os maximális óránkénti mélypontot dokumentált. Míg a napi veszteségek szerényebbek voltak,{8}}a 2025-ös portugál hőhullám idején a zebrói üzemben a legnagyobb regisztrált 17,59% volt,{11}}a veszteségek a csúcsidőszakokban való koncentrációja komoly működési kihívást jelent.

A kutatók biztatóan megjegyezték, hogy a PV teljesítménye általában ugyanazon a napon vagy a következő napon helyreállt, miután a hőterhelés csökkent. Azonban az a tény, hogy ilyen drámai veszteségek még rövid, szélsőséges hőmérsékleti időszakokban is előfordulhatnak,-beleértve a hivatalosan besorolt ​​hőhullámos időszakokat is-, arra utal, hogy a probléma kiterjedtebb lehet, mint azt korábban felismerték.

Miért okoznak a hőhullámok ilyen extrém veszteségeket? Az ok a fotovoltaikus technológia hátterében keresendő. A magas hőmérséklet csökkenti a kristályos szilícium rendszerek hatékonyságát, ezért a modulok teljesítménye 0,3-0,5%-kal csökken minden 25 fok feletti fokkal. A hőhullámok beköszöntésekor a hőmérséklet megközelítőleg 70 fok is lehet, ami felgyorsítja a tokozási anyagok és kábelek károsodását. Termikus csökkenést is okozhat.

A tanulmány a veszteségeket elsősorban a magasabb üzemi hőmérsékletnek és az inverter hőcsökkenésének tulajdonítja, nem pedig a hőhullámok teljes időtartamának. Ez egy fontos megkülönböztetés: nem a kánikula hossza a legfontosabb, hanem a hőmérsékleti csúcsok intenzitása. A 35 fok feletti összesített órák -egy mérőszám, amelyet a kutatók a hőhullámok intenzitásának felmérésére használtak-, a teljesítmény romlásának fő előrejelzőjének bizonyult.

A kutatás talán legjelentősebb következménye arra vonatkozik, hogy a napenergia-ipar hogyan tervezi és előrejelzi az energiatermelést. A tanulmány összehasonlította a tipikus meteorológiai év adatain alapuló PVsyst szimulációkat a tényleges ERA5-Land időjárási bemeneteket használó szimulációkkal. Az eredmények aggasztóak voltak: a kizárólag a TMY adatkészletekre támaszkodva szisztematikusan túlbecsülhetjük a PV-képződést szélsőséges hőség esetén.

A kutatók kiszámították az „Energia nem szolgált ki”-a szakadékot a TMY adatok alapján előrejelzett energia és a ténylegesen megtermelt villamos energia között. A legnagyobb eltérés 553,25 kWh (36,88 kWh/kWp) volt, ami a zebrói üzemben a szimulált energia 17,3%-át jelenti, míg a legnagyobb relatív eltérés 22,34%-ot ért el az Ariza üzemben. Ezek nem triviális hibahatárok. A projektfejlesztők, a befektetők és a hálózatüzemeltetők számára az ilyen túlbecslések jelentős pénzügyi veszteségekhez és működési instabilitáshoz vezethetnek.

Az ibériai leletek egy nagyobb minta részét képezik. Európa felszíni levegőjének hőmérséklete 1979 óta körülbelül háromszor olyan gyorsan nőtt, mint a globális átlag. A regionális előrejelzések szerint az európai szárazföldi hőmérséklet mérsékelt forgatókönyv esetén 1,2–3,4 fokkal, magas kibocsátási forgatókönyvek esetén pedig akár 8,5 fokkal is emelkedik 2100-ig, a legerősebb felmelegedés pedig a Földközi-tenger szárazföldi országaiban várható.

A napenergia-ipar számára ez azt jelenti, hogy a sok meglévő projektet alátámasztó éghajlati feltételezések már elavultak lehetnek. Azt a hagyományos bölcsességet, miszerint a napelemes napelemek a legjobban a meleg, napos éghajlaton teljesítenek, megdőlt az a valóság, hogy a szélsőséges hőség-nem csak a felhők vagy az eső- jelenthet komoly veszélyt a generációra.

A kutatócsoport egy olyan innovatív megközelítés alkalmazásában hisz, amelyben a környezeti adatokat ellenőrzik és értékelik a növények teljesítménye szempontjából. Ez nemcsak a kánikula okozta meghibásodási esélyek azonosítását teszi lehetővé, hanem a megelőzésük érdekében szükséges intézkedések megtételét is.
Ezen túlmenően új technológiák is használhatók, beleértve a modulok és inverterek hatékonyabb hűtőit, a magas hőmérsékletet jobban toleráló alkatrészek kiválasztását, új előrejelzési modellek kidolgozását, amelyek hőmérsékleti csúcsokat is tartalmaznak, és a megfelelő műveleteket, például az erőmű megelőző karbantartását a hőhullámok megjelenése előtt.

Az a tény, hogy az ibériai napelemes rendszerek a csúcshőmérsékletű órákban a termelékenység 90%-át is elveszíthetik, igazi ébresztő-a világ napenergia-iparának. Nyilvánvaló, hogy az éghajlatváltozás csak még gyakoribbá és súlyosabbá teheti ezeket az eseményeket. Ezért az iparnak tovább kell lépnie a történelmi átlagokra támaszkodva a szélsőséges hőség világában létező megvalósítható projektek kidolgozása felé. A nap nemcsak energiaforrása a napelemeknek, hanem a legnagyobb ellenségük is lehet.