A különböző fotovoltaikus – vagyis a Nap energiáját elektromos energiává alakító – rendszerek egyre nagyobb mértékű terjedésbe kezdtek, hasznos alternatívát nyújtva a megújuló energiaforrások terén mind a nagyvállalatoknak, mind a háztartásoknak. A közelmúltban számos különböző megoldás született arra, hogy hol lehet a legérdemesebb elhelyezni a nagyobb mértékű energiatermelésre szánt napelemparkokat. Remek opció lehet a már bezárt hulladéktelepek rekultivációja.
Cikkünk Máttyás András Balázs Országos Tudományos Diákköri Konferenciára készített, „A Pusztazámori Hulladéklerakó rekultivált területének energetikai hasznosítása fotovoltaikus rendszerrel” című, 2022-ben írt tanulmányából készült.
Hogy állunk a megújuló energiaforrásokkal?
Hazánkban jelenleg 14,1%-os a megújuló energiaforrások aránya. Ennek nagy részét a biomassza-termelés adja, ezt követik az egyéb éghető megújuló anyagok (biogáz, biodízel, bioetanol stb.). A biomasszát nagy részben hőenergia előállítására használják. Két nagyobb csoportra oszthatjuk a megújuló energiaforrásokat, a hőenergiaként és a villamos energiaként felhasznált erőforrásokra. Egyébként Európán belül Izland áll az élen, ott közel 80%-os arányban alkalmaznak megújuló energiát.
Magyarország tervei között szerepel a 20%-os arány elérése a villamosenergia-fogyasztásban 2030-ra. Az Európai Unió pedig 2050-re klímasemlegességet írt elő a tagállamoknak, tehát akkorra el kell érnünk az üvegházhatású gázok nettó zéró kibocsátását. Ebben nagy segítséget jelenthetnek a napelemparkok. A napenergia-felhasználás jelenleg megújuló forrásaink közül a harmadik helyen áll, ennek aránya azonban mindössze alig több mint 1%-os. Látható tehát, hogy van miben fejlődni ezen a téren.
Diagram: Máttyás András Csaba
Hogyan alakul a napelemek energiatermelése?
A napelemek energiatermelése több tényezőtől is függhet. Ide sorolhatjuk többek között a napsütéses órák számát, a napelemek tájolását, hatásfokát vagy akár a napelemek felületének szennyezettségét is, ezek mind befolyásolni tudják rendszerünk energiatermelő képességét.
A közelmúltban több helyre is telepítettek napelemparkokat, például 2021-ben Kaposvárra egy 100 MW-os teljesítményre képes létesítményt. A park közel 220 hektáron fekszik, ebből is látszik, hogy mekkora a helyigénye egy ehhez hasonló energiamennyiség előállítására képes parknak. Problémát okozhat azonban, hogy így a hasznos termőterület csökken, amivel a mezőgazdaságot csorbítják. Amerikában a Cornell Egyetemen jelenleg a termőföldek fölé telepített napelemparkkal kísérleteznek, amellyel a napelemek passzív hűtése és a termőföldek igény szerinti leárnyékolása is megoldható lenne.
Hogyan kapcsolódnak össze a napelemparkok a hulladéklerakókkal?
Hazánk közel 7,2–7,3 millió hektárnyi termőterülettel rendelkezik, amelyet sokkal hasznosabb lenne növénytermesztésre használni vagy egyszerűen csak visszaszolgáltatni a természetnek [1].
Hazánkban nagyjából 51 km2 a legális hulladéklerakók által elfoglalt terület a Központi Statisztikai Hivatal adatai szerint. Miután egy szeméttelep megtelik, lezárják, azonban ezzel nem szűnik meg hatása a környezetre, továbbra is többféle folyamat végbemehet a hulladékhegyben. Ezek termőterületként már nem hasznosíthatók, így másfajta megoldás után kell nézni. Itt jöhet képbe a napelempark létesítése. Ez már létező dolog, világszerte találkozhatunk ilyen rekultivált hulladéktelepekkel, de hazánkban sem teljesen új keletű az eljárás.
Mi az a depóniagáz?
Ha a hulladéklerakók rekultiválásáról beszélünk, akkor mindenképp szót kell ejteni a depóniagázról is. Ez a biogáz egyik speciális változata, amely kifejezetten a szeméttelepeken jön létre, és a hulladékban található szerves anyagok anaerob bomlása során keletkező gázok összessége. Felhasználásuk energetikai, hulladékgazdálkodási és környezetbarát szempontból is kedvező folyamat [2]. Nagyrészt szén-dioxidot, oxigént, hidrogént, nitrogént és metánt tartalmaz időben változó koncentrációkban. Ezek feldolgozását és kinyerését az Európai Unió is szabályozza, kötelezve a hulladéklerakó üzemeltetőjét ezek megfelelő kezelésére. Általában a lezárt hulladéktelepeken vertikális vagy horizontális fúrással képesek kinyerni a depóniagázt. Ebből főként a metán az, amely hasznossá teheti a gázkeveréket, amely már 30–35%-os metántartalom esetében is felhasználható éghető gázként hőenergia előállítására [3]. 60 %-os metántartalommal pedig akár gázmotorok meghajtására is alkalmazhatják, amivel kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés is elérhető. Ha a gázt teljes mértékben sikerül megtisztítani, akkor beszélhetünk biometánról.
A napelemek együttműködése a biogázzal
A két erőforrást egyszerre is lehet használni, ami azért is nagy előny, mert megfelelő méretezés mellett maximalizálható az előállított energia mennyisége a napelem és a biogáz együttes használatával. A hulladéktelepeken történő alkalmazásuk azért lehet még ezen felül is előnyös, mert ebben az esetben a napelemek által termelt többletenergiát fel lehet használni a depóniagáz kitermelésére, tisztítására és sok más, fontos műveletre. A napelempark ingadozó energiatermelése pedig remekül kiegyenlíthető az előállított biogáz villamosenergia-termelésével, így lényegében folyamatos áramellátást tud biztosítani a beépített hálózaton. A megtisztított depóniagázzal pedig biogáz, biometán vagy zöld hidrogén formájában a napelempark többletenergiája tárolható. Így a két erőforrás megfelelő kezelés és tervezés mellett rengeteg energiát termelhet amellett, hogy a költségeket is minimalizálja [4], [5].
A miskolci bogáncs utcai telep
Fotó: Miskolc Városháza
Előnyök
A tanulmányból világosan látszik, hogy a napelemekkel történő rekultiváció számos előnnyel jár, ezek között találkozhatunk közvetlen és közvetett pozitívumokkal. Első és legfontosabb közvetlen előnyként a barna mezős beruházást érdemes kiemelni, vagyis azt, hogy a szeméttelepek napelemekkel történő telepítésekor nem kell a potenciálisan értékes termőföldeket feláldozni, illetve a tájképet rombolni, hanem egy már önmagában nehezen értékesíthető területet használunk fel. További előnyt jelenthet az, hogy általában a hulladéklerakók nincsenek beárnyékolva, így a napelemek optimális tájolása energiamaximalizálás szempontjából nem ütközhet nagy problémába. Mivel a hulladéklerakók legtöbbször a külvilágtól elkerítve működnek, illetve rendszeres felügyelet alatt állnak, a környezetkárosítás is könnyen kikerülhető [4].
A fentieken kívül különböző közvetett előnyök is származhatnak a rekultivációból, ami a környezet védelmén felül az üzemeltetőnek jelentős költségcsökkenést is eredményezhet. Egy napelempark üzemeltetése ugyanis legtöbbször kevesebb gondozással jár, mint egy hulladéklerakóé, illetve a szemét környezetbe történő kijutásának megakadályozása is egyszerűbb. A napelemek által termelt többletenergiát pedig a létesítmény fenntartására is fel lehet használni, így a tisztított depóniagázt sem kell e célból feleslegesen elégetni gázmotorokban. A gázt fel lehet használni a környék villamosenergia-szükségleteinek kielégítésére [4].
Példák a világból
A hulladéklerakók rekultivációja – bár viszonylag friss innováció – nem példa nélküli a nagyvilágban. Az Egyesült Államokban már több ilyen rendszert is létrehoztak, a legelsőt még 2002-ben New Jersey államban, 2020-ra pedig csak ezen a területen már 20 ilyen és ehhez hasonló napelempark működött. Ázsiában, pontosabban Dél-Koreában is létesítettek ilyen rendszert már 2008-ban. Azonban nem csak távoli országokban, Európa területén is találkozhatunk hasonló módon rekultivált hulladéklerakókkal. Az egyik ilyen a 2009-ben létesített napelempark Franciaországban vagy az ugyanezen évben átadott Bochumban, Németországban. Ezenkívül még Olaszország, illetve Málta területén találkozhatunk rekultivált szeméttelepekkel [4], [6].
Belföldi példák, lehetőségek a jövőre nézve
Hazánk igyekszik lépést tartani a környezetbarát elvárásokkal, így mára már két bezárt hulladéklerakó-telepen is létesítettek működő napelemparkot. Az elsőt Miskolcon adták át, ez a Bogáncs utcai napelempark, amely közel 20 hektáron terül, el és 1 MW-os teljesítményre képes. A másik egy évvel később létesült a Somogy megyei Csurgón, amely közel nyolcad akkora területen képes az 1,5 MW-os teljesítményre.
Összegzés
A tanulmány szerzője remekül összegzi, hogy mekkora potenciál lakozhat a hulladéklerakók rekultiválásában, és milyen előnyökkel járhat ez a környezetre és a gazdaságra nézve. Remélhetőleg a jövőben egyre több helyen fontolják meg a szeméttelepek ily módon történő hasznosítását, amivel egy lépéssel közelebb kerülhetünk a karbonsemlegesség eléréséhez.
Források:
[1] J. Ángyán, I. Fésűs, L. Podmaniczky, F. Tar, and A. Vajnáné Madarassy: Nemzeti Agrár-környezetvédelmi Program a környezetkímélő, a természet védelmét és a táj megőrzését szolgáló mezőgazdasági termelési módszerek támogatására. Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztérium agrár-környezetgazdálkodási tanulmánykötetek I., 174., 1999. [2] B. Munkacsy et al. Erre van előre – Vision 2040 Hungary 2.0 A fenntartható energiagazdálkodás felé vezető út. 2014. [3] W. S. ÁGNES and T. SÁNDOR. HULLADÉKLERAKÓBAN KELETKEZŐ BIOGÁZ HASZNOSÍTÁSA – THE UTILIZATION OF LANDFILL GAS. [4] S. Szabó et al. A methodology for maximizing the benefits of solar landfills on closed sites. Renewable and Sustainable Energy Reviews 76. 1291–1300, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.117. [5] S. Buragohain, K. Mohanty, and P. Mahanta. Hybridization of solar photovoltaic and biogas system: Experimental, economic and environmental analysis. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 45. 101050, 2021. doi: https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101050. [6] S. Sangiorgio and M. Falconi. Technical Feasibility of a Photovoltaic Power Plant on Landfills. A Case study. Energy Procedia. 82. 759–765. 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.11.807.
