Bőséges aratás a felhők felett

Hamarosan napelem erőmű épül a Svájci Alpokban, a Muttsee víztározón. Télen és nyáron egyaránt hasonlóan magas áramtermelési teljesítményt fog nyújtani. A 2 500 méteres tengerszint feletti magasságban elhelyezkedő helyszín miatt a projekt műszaki és logisztikai kihívást jelent. Gyakorlati jelentés:

Share Button

© Axpo

A svájci szabályozások előírják, hogy a zöld erőművelet meglévő infrastruktúrára kell telepíteni, például vízerőművekre.

A 2016-ban történt megnyitása óta a svájci Muttsee víztározó az Európában legmagasabban fekvő tározó, amely a Glarusi Alpokban fekvő Limmern tároló üzemébe szivattyúz. 2021-ben újabb rekord születés várható itt: Idén június közepétől megkezdődik egy csaknem egy kilométer szélességű, 2,2 megawatt teljesítményű napelem erőmű építése a vízenergiával működő erőmű gátjának falán, a tengerszint felett 2 500 méterrel. A teljes erőmű évente várhatóan 3,3 gigawattóra elektromos áramot fog előállítani.

Csúcshozamok februárban és márciusban

 

Termelési adatok az év során: Az Alpokban telepített napelemek a téli időszakban sokkal több áramot termelnek, mint a központi sík területeken elhelyezettek.

A fotovoltaikus eszköz mint a téli elektromos áram előállítója – ez nem csak szépen hangzik, de kézzel fogható előnyöket hordoz: Az Alpok magas elhelyezkedése jelentősen nagyobb mennyiségű közvetlen napfényt biztosít, mivel a köd- vagy felhőrétegek ritkán takarják el a napot. A fényvisszaverő hatás, vagyis fény talajról történő visszatükröződése tovább növeli a megtermelt elektromos energia mennyiségét. A modulok meredekebb szögben történő elhelyezése kedvez a hatékony szögben történő elhelyezésnek. Ráadásul a duzzasztógát fala kedvező tájolású, dél-délkeleti és dél-délnyugati irányú. A természetes hűtés és a hátsó szellőzés tovább fokozza a napelemek hatékonyságát.

A rendszer termelése várhatóan februárban és márciusban fogja elérni a maximumot, de összességében a kimenő teljesítmény viszonylag kiegyenlített lesz az egész évet tekintve – ebben teljesen eltér a Svájc középső területein a háztetőkön elhelyezett rendszerektől.

A víztározó falának vizsgálata

A napenergia előállításban rejlő lehetőséget már akkor felismerték, amikor a Limmern-i felső víztározó szivattyúzott tárolóüzemét befejezték. Azonban az első öt év során intenzíven nyomon kellett követni a víztározó falának állapotát, és csak ezt követően lehetett felgyorsítani a napelem erőműre vonatkozó terveket.

A projekt jóváhagyása egy három szakaszból álló folyamaton esett át a kanton önkormányzata és a svájci szövetségi hatóságok részéről, és 2021 januárjában az Axpo energia szolgáltató cég hivatalosan be tudta jelenteni az úttörő jellegű Alpinsolar projekt megvalósítására vonatkozó szándékát. Ezzel egyidejűleg a baseli önkormányzat IWB nevű közműcége is beszáll, a költségek 49 százalékával. Ráadásul a Lausanne-i EPFL Alkalmazott Tudományok Egyeteme és a davosi Hó- és Lavinakutató Intézet (Institute for Snow and Avalanche Research, SLF) fogja tudományos szemszögből nyomon követni a projektet, hogy még pontosabban megállapítsák a napsugárzás mennyiségét és a hegyekből származó hozamokat.

A megcélzott, napenergiával előállítandó hozam 50 százalékkal haladja meg a Svájc középső területein jellemző átlagos értéket.

Az alpesi időjárás mint kockázati tényező

Több évnyi tervezést követően, rendkívül feszes ütemtervvel idén nyáron végre megindul az építés. Az erőmű telepítésére június közepe és 2021 szeptemberének közepe közé esik. Optimális feltételek esetén a naperőmű 35-40 munkanapon belül üzembe helyezhető. Azonban az Alpok időjárását rendkívül nehéz előre jelezni, lesznek napok, amikor nem tudják folytatni a munkálatokat. Ilyen esetekben tartalék napokkal kell számolni.

2 500 méteres magasságban a klíma zord és gyorsan változik. Számolni kell mindenekelőtt a hóterheléssel, még a nyári hónapokban is. Azonban a projekt tervezőinek nem kell összetett szélmérési adatokat gyűjteniük, mivel van két aktív meteorológiai megfigyelőállomás a tározó közelében, ebből az egyik két kilométer távolságban. Az ezek által összegyűjtött adatok a csapadékra vonatkozó előrejelzéssel összevetve felhasználhatók a telepítés modellen belüli szimulációjához, és a legfontosabb kihívásokra vonatkozó tervezéshez: A fal alsó öt méteres részét szabadon kell hagyni az esetlegesen lerakódó hó miatt.

 

Kétoldalas üveg-üveg modulok a Megasoltól

Természetesen a felhasznált napelem moduloknak ellen kell állniuk a hóterhelésnek. Ezért a svájci gyártó, a Megasolt 4 872 darab kétoldalas üveg-üveg moduljait fogják telepíteni. Széles, 40 mm szélességű kereteik eleget tesznek a várható hóterhelés követelményeinek. A modulnak azon a területén, ahol a legmagasabb terhelés várható, hátulról további támasztékot kell nyújtani, ezt középpontosan, hátulról, egy pontban fogják biztosítani. Ez az egyetlen mód annak biztosítására, hogy az üveg bírja a terhelés és ne hajoljon meg túlságosan.

 

Sztring inverterek a Kaco-tól

A modulok a betáplálást összesen 23 darab Kaco Blueplanet sztring inverterbe végzik, ezek kimenete egyenként 105 kilowatt egyenáram. Mivel a váltóáram kimenethez képest itt 1,1-es tényezővel kell számolni a kimenő teljesítménynél, ezeket szándékosan túlméretezték, mert az üzemeltetők magasabb téli hozamokra számítanak a fényvisszaverő hatásból és a kétoldalas modulok miatt jelentkező áramnyereségből kifolyólag. A 400 V kimenő teljesítmény lehetővé teszi, hogy az invertereket közvetlenül a transzformátorhoz csatlakoztassák, további költségek nélkül. A sztring inverterek szilícium-karbidból készült áramkör-megszakítóinak jellemzője a magas hőterhelési kapacitás, és ténylegesen 1,5-szeres túlterhelést tesz lehetővé a váltóáram kimenethez képest.

Ha a modulok nem árnyékolják le fák vagy épületek, a hó marad a legfontosabb tényező a sztringek tervezésénél. Összekapcsolták azokat a modulokat, amelyeknél várható a hó felhalmozódása. Így az intenzív havazások csak három invertert érinthetnek olyan mértékben, hogy egyáltalán ne legyen hozamuk. A többi modulsorozatról a hó viszonylag könnyen le tud majd csúszni, mivel meredek, 51-60 fokos szögben helyezik el őket. A számítások szerinti mennyiségek esetén a havat nem lehet és nem szabad kézi munkával eltávolítani. Másrészt a költségek miatt automatizált megoldások nem fognak rendelkezésre állni. Másrészt az alacsony annak a valószínűsége, hogy a talajtól mért öt méternél magasabban gyűljön össze a hó, amit a szimulációk során már számításba vettek.

Munka csak repülésre alkalmas időjárás esetén

Logisztikai szempontból az építés merész vállalkozás: Bár a Limmern-i vízerőmű gondnokának háza egész évben megközelíthető, nincs olyan út, amely alkalmas lenne az anyagok szállítására, valamint a dolgozók oda- és visszautazására. A teljes építkezést szállító helikopterekkel kell ellátni. Ez egyrészt sok feltételt támaszt, másrészt drága megoldás. Az építést a nyár három hónapja alatt be kell fejezni.

A szükséges emelődarut például először szétszedik lent a völgyben, majd felreptetik az egyes részeket, és a fal tetején újra összeszerelik. Az előre legyártott és már vezetékezett modultáblákat daruval emelik fel a falra, és ott csak rögzítik a helyükön. Az építés aktív részére kizárólag repülésre alkalmas időben végezhető, nem csupán az összes anyag biztonságos szállítása érdekében, hanem az esetleges sérültek kockázat nélküli kimentése érdekében is. Ha mindent sikerül befejezni, akkor a helikopterek használatából eredő, elkerülhetetlenül magasabb ökológiai lábnyomot az erőmű három hónapi működése fogja ellensúlyozni.

Karbantartási munkák biztosítása a falon.

Még a sikeres üzembe helyezést követően az Alpinsolar projekt különleges kihívásokat fog támasztani: Bár a Muttsee víztározó lehetővé teszi, hogy a napelem erőművel szilárd alapra helyezzék el, a víztározó biztonsága megköveteli a folyamatos vizuális nyomon követést. A repedéseket legalább ötévente regisztrálni kell, és a falat könnyen megközelíthetővé kell tenni a technikusok számára, különösen olyan vészhelyzetekben, mint például a földrengés. Ezért a napelem modulokat a faltól 1,5 méteres távolságban helyezik el.

A repedések regisztrálását legalább ötévente el kell végezni. Emiatt a napelem modulokat a víztározó falától 1,5 méter távolságban helyezik el.

Annak érdekében, hogy a napelem erőmű megközelíthető legyen a karbantartási munkálatokhoz, sínekkel ellátott karbantartói folyosót építenek ki a modulok és a víztározó fala közötti terület felső részén. A 240 négyzetmilliméter keresztmetszetű kábelek a 23 kötődobozból jutnak a műszaki épületbe. A hálózathoz már csatlakoztatott vízerőmű egy 16 kilovoltos hálózatba táplálja be termelését, amely az erőmű saját ellátását biztosítja. Az újonnan telepített napelem erőmű az erőmű alagútjában, 900 méterrel távolabb csatlakozik a műszaki központhoz.

 

Támogatás egyszeri kifizetés révén

Jelenleg a svájci szabályozások csak azt engedélyeik, ha a zöld erőművelet meglévő infrastruktúrára telepítik, például a Muttsee-i tónál lévő vízerőműre. Ez komoly mértékben korlátozza a Swissolar és a Meteotest tanulmányában megállapított napenergia potenciált. Egy kiegészítő pályázati program megsokszorozhatja a szolár eszközök bővítését Svájcban, de ennek jelenleg nincs meg a politikai támogatottsága. A jelentősebb méretű tetőn elhelyezett rendszerek ezért csak a garantált egyszeri kifizetéssel együtt és az ennek megfelelően nagy saját fogyasztással rendelkező áramfogyasztók számára nyereségesek.

 

Ez egy újabb ok, ami miatt az Alpinsolar-hoz hasonló innovatív projektek gazdaságilag még nem életképesek a jelenlegi törvényi keretek között. Azok a hatalmas méretű, talajon elhelyezett rendszerek, amelyek nem közvetlenül a saját fogyasztást látják el, egyszerűen kihullanak a rostán a jelenlegi svájci támogatási rendszerben. A Muttsee-i erőműnek jelenleg egyszeri, a kimenő teljesítmény alapján számított, kilowattonként 300 svájci frankot ígértek, amely körülbelül 600 000 svájci franknak felel meg. Ez azonban semmiképpen nem fedezi az Alpinsolar bonyolult telepítése és a biztonság miatt felmerülő többletköltségek fedezésére.

Svájc első energiavásárlási megállapodása

Emiatt az Alpinsolar nem csak műszaki szempontból számít úttörő vállalkozásnak, hanem egyúttal pénzügyi áttörést is jelent. A projekt előkészítése során hosszú távú, 20 évre szóló energiavásárlási megállapodást írtak alá a Dennerrel, amely Svájc legnagyobb diszkontáruházlánca, az ár meghaladja a jelenlegi piaci árat. Svájcban ez a legelső energiavásárlási megállapodás egy nagy napelem erőművel összefüggésben. A Denner cég így megvalósíthatja saját fenntarthatósági stratégiáját.

Mivel a következő évtizedek során Svájcban fokozatosan kivezetik az összes atomerőművet, a szénsemleges elektromos áram talajon elhelyezett napelem erőművekre irányuló pályázatokon keresztüli megtermelését kell elősegíteni. Az országon belül a napenergia részaránya 2019-ben mindössze 3,8 százalékot képviselt, de a jövőben ez jelentősen megváltozhat. Ha a svájci törvényhozók komolyan veszik saját klímavédelmi célkitűzéseiket, és erőfeszítéseket tesznek ezek elérése érdekében, akkor e tekintetben gyors változtatásokat kell végrehajtaniuk.

Forrás: pveurope.eu

Kapcsolódó témájú cikkeink:

A napelemek felmásznak az Alpokra