A napelemek teljesítménye leginkább annak a függvénye, hogy milyen szögben éri őket a napfény. Eddig azt tartották, hogy a legtöbb energiát a földrajzi dél felé fordítva termelik, de most a magyar kutatók úgy látják, hogy hazánkban a napelemtáblákat nem délre, hanem a dőlésszögüktől függően többé-kevésbé kelet felé kell tájolni, ami függőleges táblák esetén akár 5%-os energiatöbbletet is eredményezhet - olvasható a elte.hu cikkében.
A napraforgók érett virágai kelet felé néznek – fotó: pixabay.com
A felismerés a napraforgóknak köszönhető
Az már régi megfigyelés, hogy a napraforgók érett virágai kelet felé néznek. Az idők során a jelenséget sokan sokféleképpen magyarázták, de kísérleti bizonyítást egyik feltételezés sem nyert. Az ELTE kutatói 2020-ban elsőként vetették fel, hogy a virágzat keleti irányba való fordulását a növény tenyészhelyének fényviszonyai okozhatják.
Horváth Gábor és munkatársai meghatározták az érett napraforgófej virágzata és hátoldala által elnyelt fényenergiát a virágképzés kezdete és a magok teljes érése között meteorológiai, csillagászati és növényfiziológiai adatok felhasználásával, és megállapították: "ha a tenyészidőben a délutánok átlagban felhősebbek a délelőttöknél, akkor a keletre néző napraforgóvirágzat nyeli el a legtöbb fényenergiát".
A napraforgó számára az energiatöbblet számos előnnyel jár:
- stimulálja a magok fejlődését,
- felgyorsítja a virágzatra lecsapódott harmat reggeli elpárolgását, ezzel csökkentve a gombásodás veszélyét,
- magához vonzza a délelőtt aktív beporzókat
Drónfényképeket is készítettek
A kutatók ezután azt vizsgálták, hogy a napraforgóvirágok a földrajzi kelet felé, vagy a napkelte folyamatosan változó aktuális azimutirányába (a földrajzi északtól mért irányba) néznek.
Ennek eldöntésére 14 napraforgótábla érett virágzatú növényeiről készítettek drónfényképeket, majd a képek kiértékelésével 2800 napraforgóvirág azimutszögének átlagát és szórását határozták meg. A vizsgálat eredménye igazolta a 2020-as elméleti jóslatukat, miszerint a napraforgóvirágzatok fényenergia-maximalizáló, ideális iránya a földrajzi kelet – legalábbis azokon a területeken, ahol a napraforgók tenyészidejében a délelőttök átlagosan kevésbé felhősek a délutánoknál.
A megfigyelések jól szemléltetették azt is, hogy az érett napraforgóvirágzatok ideális iránya nagymértékben függ a helyi megvilágítási viszonyoktól - azaz a felhőzet, a domborzat és a környező növényzet által befolyásolt.
A helyi felhőzöttségi viszonyok figyelembevételével beállított napelemtáblákkal akár 5%-os energiatöbbletet is el lehet érni – fotó: pixabay.com
A napelemek vizsgálatába kezdtek
Mivel a kutatók számára a napraforgók fénymaximalizáló viselkedése bizonyítást nyert, elkezdték azt vizsgálni, hogy a napraforgókon tett megfigyelésük vajon igaz lehet-e a napelemekre is.
"Az északi féltekén a rögzített (tehát állandó dőlésű és azimutirányú) napelemtáblák hagyományosan dél felé néznek, mert az uralkodó vélemény szerint a déli irány biztosít maximális napenergiát. Azonban a napraforgókhoz hasonlóan a napelemek fénymaximalizálását is meghatározza a felhőzöttség délelőtt-délutáni eltérése. De vajon mennyire? Hiszen, míg a növekvő napraforgóvirágzatok az egyre gyarapodó súlyuk miatt fokozatosan lefelé hajlanak, és csak a néhány hónapos nyári tenyészidejük alatt gyűjtik a fényt, addig a rögzített napelemek dőlésszöge állandó, és egész évben éri őket a nap- és égfény." - áll az ELTE kutatóinak a cikkében.
Az ELTE kutatói meghatározták - a napjárás csillagászati ismereteinek és az elmúlt évtizedre átlagolt meteorológiai fénysugárzásmérési adatoknak a felhasználásával - hogy egy rögzített napelem egységnyi felülete mennyi fényenergiát nyel el egy év alatt.
Ennek eredményeképpen kiderítették, hogy egyedül Dél-Svédországban ideális a hagyományos földrajzi dél a napelemtáblák irányának, mivel ott a délelőttök és délutánok évi átlagban egyformán felhősek. Viszont a többi területen a napelemtáblákat megfelelőbb kissé a földrajzi kelet felé fordítani.
A helyi felhőzöttségi viszonyok figyelembevételével beállított napelemtáblákkal akár 5%-os energiatöbbletet is el lehet érni.
|
_fill_540x300_0.jpg)
