A tudomány előrevivője, hajtóereje sok esetben a technika fejlődése. Ritkán foglalkozunk műszaki tudományos eredményekkel, mert megértésük megfelelő előismereteket igényel. Most azonban olyan helyzet állt elő, hogy érdemes bemutatni néhány, a harmadik évezredben nélkülözhetetlen fejlesztési eredményt.

A magyar gazdaság fejlődésének üteme jelenleg csak a fele a környező országokénak, és ez a helyzet érdemben a közeljövőben sem változik. Különösen nem, ha a kormány semmibe veszi, leépíti a K+F színvonalát, a szakembereket pedig külföldre kényszeríti. Jó példa a gazdaság és a K+F összefüggésére Japán és az ázsiai „kistigrisek”, ahol akkor ugrott igazán meg a gazdaság fejlődése, amikor előtte komoly pénzekkel támogatták az oktatást és a kutatás-fejlesztést.

A világban a technikai újdonságokban vezetnek azok, amelyek valamilyen módon az energia újfajta „megfogásával” vannak kapcsolatban. Nem véletlenül, mivel a hagyományos energiahordozók nyakló nélküli kiaknázása részben a telepek lassú kimerüléséhez vezet, részben a felhasználásuk során keletkező üvegházhatású gázok siettetik a globális felmelegedést.

Nemrég kezdte meg működését a Nevada Solar One, amelynél nagyobb termikus naperőművet nem építettek az elmúlt tizenöt év során. Las Vegastól negyven kilométerre, a Mojave-sivatag 129 hektárnyi forró talaján, ameddig a szem ellát, hosszú sorokban felállítva kígyóznak az erőmű jellegzetes berendezései, a tizennyolcezer darab, napsugárzást elnyelő kollektor. A hatalmas létesítményt 16 hónap alatt építették meg 250 millió amerikai dollárból. Az Egyesült Államokban fejlesztették ki a technológiát, ebből a típusból a Luz International nevű cég 1984-1991 között kilenc darab, összesen 354 MW teljesítőképességű erőművet épített Kaliforniában, amelyek azóta is sikeresen működnek. Egyébként a Mojave-sivatagi új létesítmény villamos teljesítménye 64 MW és ezzel a harmadik helyen áll a parabolacsatornás naperőművek között.

A Nevada Solar One lelkét jelentő kollektorok nagy részét Németországban gyártották. Energiahasznosításuk akkor a legkedvezőbb, ha a felületüket minél teljesebben éri a napfény, ezért a napteknők a jó helyzet felvétele érdekében folyamatosan mozognak. Egy automatikus napkövető rendszer segítségével úgy kísérik a Nap járását, mint a napraforgó virág. A hőt elnyelő vezeték sajátos kialakítású, duplafalú. A belső rozsdamentes acélcsövet fényelnyelő bevonattal látják el, ami a napsugarak 95 százalékát képes elnyelni – állítják a konstruktőrök. Ezt veszi körbe egy másik cső, a kettő között légüres tér van, ami jó szigetelést biztosít. A fémcsőben keringő folyadékot a Nap akár 400 Celsius-fokra is képes felmelegíteni, és innentől minden úgy folyik tovább, mint egy hagyományos erőműben: a hővel egy gőzfejlesztő berendezésben gőzt termelnek, ez meghajt egy gőzturbinát, így a hőenergiából mechanikai energia lesz. A turbina egy generátort működtet, ahonnan villamos energiát táplálnak be a hálózatba.

Léteznek más elveken működő rendszerek is, például a naptorony, amelynek első képviselőjét ugyancsak a Mojave-sivatagban állították föl; Solar One vagy „naptányér” néven üzemel. Naperőművet a Föld azon tájain érdemes építeni, ahol a napenergia átlagos sűrűsége elég nagy ahhoz, hogy a drága beruházást gazdaságosan lehessen működtetni. Európában elsősorban a mediterrán térségek jöhetnek szóba. Spanyolországban 2008-ra munkába áll az első parabolacsatornás naperőmű, az 50 MW-os Andasol, és már tervezik az Andasol 2-t is. Komoly érdeklődés mutatkozik a technológia iránt Egyiptom, Algéria, Franciaország és Dél-Afrika részéről.

Egyébként Dél-Spanyolországban Manzaranes mellett működő új naperőmű, a Solucar vállalat által üzemeltetett naptorony nyáron termeli a legtöbb energiát, amikor a hűtés és a légkondicionálás okán az utóbbi években úgy megnőtt az energiafogyasztás, hogy lassan eléri a hűvösebb idők értékeit. A naptorony jelenleg hatezer ember számára termel energiát, de néhány éven belül egész Sevilla – 600 ezer ember – igényét is kielégíti, méghozzá környezetszennyezés nélkül. A naptorony lényege egy 115 méteres betonépítmény, amelyet a körülötte elhelyezett tükrök (heliosztatok) által összegyűjtött és kibocsátott hősugarak melegítenek. Az oszlop belsejében 250 Celsius-fokos forróság alakul ki, ami elég gőzfejlesztésre, ami turbinát hoz mozgásba. Napjainkban 600 darab, egyenként 120 négyzetméteres tükör közvetíti a toronyba a napsugarakat, de a tervek szerint hamarosan legalább még egyszer ennyit állítanak föl. Nem vitás, hogy ezt a fejlesztést is befektetéssel végezték, amellett az építés munkát adott a környéken, és bizonyára megtérül a befektetett összeg is.

A globális felmelegedés hatására változó éghajlat olyan területeket is bevonhat a naperőmű használatába, amelyek eddig gazdaságtalanul működtethettek volna hasonló energiatermelőket. Az előrejelzések szerint a Duna-Tisza-közi hátság és az Alföld melegedése együtt jár a napsütéses órák számának növekedésével. Elgondolkodtató, hogy a közeljövőben – néhány tíz év alatt – ott is érdemes lesz a napenergia befogásában gondolkodni. Hazánkban évente kétezer órán át süt a nap, ami négyszázszor több energiát jelent, mint amit egyéb forrásokból évente felhasználnak – írja a Vahava-jelentés. Az év 200-210 napsütéses napján, függetlenül az évszaktól, a napkollektorok akár 50 Celsius-fokos vizet is képesek előállítani. További 100 napon, amikor szűrt fény jön a felhőkön keresztül, a napkollektorok 30-35 Celsius-fokos vizet képesek előmelegíteni. Ilyen módon egy háztartás melegvíz-igényének 65-70 százaléka állítható elő.

A ma elterjedt szilíciumkristályos napelemek hátránya, hogy a rájuk eső fénynek mindössze 10 százalékát hasznosítják, s az új technológiát képviselő vékonyfilm alapú megoldások is csak 20 százalékos hatékonyságra képesek. Áttörést hozhat ezen a területen az amerikai Georgia Tech Institute legújabb fejlesztése, a háromdimenziós napelem (3D), amelynek teljesítménye a vékonyfilmesekének akár másfélszerese, azaz 30 százalék is lehet. A változás az új, nanocsövekből álló fényelnyelő rétegnek köszönhető. Ezek az igen vékony, nanoméretű csövecskék a sík felületű napelemekkel szemben nemcsak a függőleges irányból érkező fényt nyelik el, hanem a ferde szögből érkezőt is.

A mikroszkopikus méretű oszlopocskák sűrű erdőként fedik a sima hordozófelületet. Így a napcellát nem kell állandóan a fényforrás felé igazítani, mivel a ferdén beeső fényt is képes elnyelni. Különösen hasznos lenne ez a technika az űrkutatásban, mert az űreszközök napelemeinél megspórolhatnák a nehéz és meghibásodható forgatószerkezeteket; hasonló probléma volt nemrég a nemzetközi űrállomáson is. A 3D szerkezet a Földön is hatékonyabb lenne, mivel használata a napsütésben szegényebb területeken is kifizetődne.

Ha a fenti példán elgondolkodunk, jól érzékelhető a K+F nélkülözhetetlen szerepe. A nanofizikai kutatásokat végző fizikusokra eleinte ferde szemmel néztek, mivel úgymond az alapkutatások nem hoznak hasznot. Csakhogy enélkül a napelemek új fény-elnyelő rétegét ki sem találhatták volna. A nemrég elhunyt neves tudománypolitikus, Pungor Ernő szavai csengenek a fülembe: kutatás-fejlesztés-alkalmazás hármasa nélkül nem mehet egy ország gazdasága előre. Váteszi megállapítás volt.

Nemcsak a nap-, a szélenergia is tiszta, olcsó, ha megfelelő technológiát alkalmaznak befogására. Az olasz Moncalieri város fejlesztő mérnökei a ma használatos szélturbináktól gyökeresen eltérő konstrukciót hoztak létre. A földfelszín fölött több száz, vagy akár ezer méteres magasságban megállás nélkül fújó rendkívüli szelek energiáját aknázzák ki KiteGet nevű, egyelőre még csak tervek szintjén létező, óriási papírsárkányhoz hasonlítható ponyvákkal. Merev alkatrészeket tartalmazó, vitorlázórepülőkre hasonlító szélforgókat terveztek ponyvákból, amelyek egy körhintaszerű szerkezetet forgatnak meg. Számítások szerint a sárkányerőmű a hagyományos szélerőműveket is leszorítaná a pályáról. Öt-hat éven belül készítik el a prototípust, azt követően pedig 1 gigawattos, vagyis egy alaperőmű teljesítményével felérő, hatalmas körhintát építenek föl.

(hankó)