Dubai megmutatja, hogyan találkozik a napenergia, a sivatagi por, a vízhiány és a robottechnológia
A világ napenergia szempontjából legkedvezőbb területei között számos olyan régió található, ahol éppen abból van a legkevesebb, amire a napelemek tisztán tartásához hagyományosan szükségünk lenne: vízből.
Korábbi cikkeinkben az indiai Bhadla Solar Park és a pakisztáni Quaid-e-Azam Solar Park példáján keresztül már bemutattuk, milyen kihívást jelent a por és a vízhiány egy sivatagi naperőmű számára. Most tovább haladunk nyugat felé, az Arab-félszigetre. Itt található a világ egyik legnagyobb naperőműve, a dubaji Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park, ahol a vízhiány és a napelemek szennyeződésének problémájára már egészen más válaszokat keresnek. Robotokat, mesterséges intelligenciát és víz nélküli tisztítást alkalmaznak, miközben Szaúd-Arábiában már olyan bevonatokkal kísérleteznek, amelyek a levegő páratartalmából származó vizet használják fel arra, hogy segítsenek tisztán tartani a napelemeket.
A kérdés ugyanaz, mint sorozatunk korábbi részeiben: Hogyan tartsunk tisztán több millió napelemet ott, ahol a víz maga is kincs?
1. Rengeteg napfény – nagyon kevés víz
Az Arab-félsziget első pillantásra szinte tökéletes helyszínnek tűnik a napenergia hasznosítására. A száraz éghajlat, a magas napsugárzás és a rendelkezésre álló hatalmas területek kedvező feltételeket biztosítanak nagyméretű naperőművek építéséhez. Van azonban egy másik oldala is ennek az éghajlatnak. A vízhiány.
A World Resources Institute (WRI) Aqueduct előrejelzése szerint 2040-re a világ legnagyobb vízstressznek kitett országai között több Arab-félszigeti állam is megtalálható. A legmagasabb, 5,0-s kategóriába sorolt országok között szerepel:
- Bahrein,
- Kuvait,
- Katar,
- Egyesült Arab Emírségek,
- Szaúd-Arábia,
- Omán.
Vagyis a napenergia szempontjából rendkívül kedvező térség egyúttal a világ egyik legsúlyosabb vízstresszel küzdő régiója is. A probléma ennél is összetettebb.
A Világbank a Perzsa-öböl menti GCC-országok esetében külön víz–energia kapcsolatról – „water-energy nexus”-ról – beszél. A térség eleve szűkös vízkészleteit a klímaváltozás tovább terheli, miközben a vízellátás jelentős része energiaigényes technológiákhoz, mindenekelőtt a tengervíz sótalanításához kapcsolódik. A víz előállításához tehát energia szükséges. Miközben az energia előállításának egyik egyre fontosabb eszköze éppen a napenergia. Ez a két rendszer egyre szorosabban összekapcsolódik.
2. Egy óriási naperőmű a sivatag közepén
Dubai egyik válasza az energiaellátás átalakítására a Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park.
A Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) által fejlesztett naperőmű méretei önmagukban is figyelemre méltók. 2026 januárjára a park termelési kapacitása már elérte a 3 860 MW-ot. És Dubai ennél is tovább megy. A DEWA eredeti terve 5 000 MW kapacitás elérése volt, ezt azonban időközben jelentősen megemelték: a park teljes kapacitása 2030-ra várhatóan meghaladja a 8 000 MW-ot. A hetedik fázis önmagában további 2 000 MW fotovoltaikus kapacitást jelent majd. Ehhez egy hatalmas akkumulátoros energiatároló rendszer is társul: 1 400 MW teljesítmény és 8 400 MWh tárolókapacitás.
A DEWA szerint ezzel a projekt a világ egyik legnagyobb napelemes és akkumulátoros energiatárolást kombináló rendszerévé válik. A park azonban nem egyetlen technológiára épül.
A negyedik fázis például összesen 950 MW teljesítményű, amelyből:
- 600 MW parabolavályús koncentrált napenergia,
- 100 MW naptorony,
- 250 MW fotovoltaikus napelem.
A koncentrált napenergia-rendszerben a nap hőenergiáját olvadt só segítségével tárolják, így a rendszer a napsütéses órákon túl is képes energiát szolgáltatni. A dubaji sivatag tehát lassan egy hatalmas energetikai laboratóriummá válik.
A DEWA a DIPMF 2026 kiállításon bemutatja a Mohammed bin Rashid Al Maktoum napelempark 7. fázisát
3. A sivatag azonban nemcsak napfényt jelent
A sivatagi környezet egyik legnagyobb előnye az erős napsugárzás. Ugyanez a környezet azonban a napelemek egyik legnagyobb ellenségét is magával hozza: a port.
Az Egyesült Arab Emírségekben, Sharjah környezetében végzett tudományos vizsgálat során kutatók azt elemezték, hogyan befolyásolja a por lerakódása a fotovoltaikus panelek teljesítményét. A laboratóriumi kísérletekben közel lineáris kapcsolatot találtak a lerakódott por mennyisége és a napelem teljesítményének csökkenése között.
Az eredmény: minden 1 g/m² pornövekedéshez körülbelül 1,7%-os teljesítménycsökkenés társult. A kutatók több mint öt hónapon keresztül kültéri körülmények között is vizsgálták a napelemeket. Ez idő alatt a por sűrűsége 5,44 g/m²-rel növekedett, a szennyeződésből származó teljesítményveszteség pedig 12,7%-kal emelkedett.
A vizsgálat azt is kimutatta, hogy a panelek dőlésszöge jelentősen befolyásolja a por felhalmozódását. A kutatás fontos tanulsága, hogy sivatagi környezetben a por nem pusztán esztétikai kérdés. A szennyeződés közvetlenül befolyásolhatja a naperőmű termelését.
Minél nagyobb egy erőmű, annál jelentősebb gazdasági kérdéssé válhat akár néhány százaléknyi termeléskiesés is.
4. De mivel tisztítsuk meg a paneleket?
Itt érkezünk el a sivatagi napenergia egyik érdekes ellentmondásához. A sok napsütés miatt érdemes naperőműveket építeni. A szárazság miatt azonban sok a por. A por miatt tisztítani kell a napelemeket. A hagyományos tisztításhoz pedig vízre van szükség. Éppen ott, ahol a víz az egyik legértékesebb erőforrás. Ráadásul a térség vízproblémája különleges.
A GCC-országok vízellátásában fontos szerepet tölt be a tengervíz sótalanítása. A Világbank szerint a víz- és energiaszektor ezért szorosan összekapcsolódik: a vízellátáshoz energiára van szükség. A Világbank egyik javasolt iránya éppen az, hogy a tengervíz sótalanítása egyre nagyobb mértékben megújuló energiaforrásokra támaszkodjon.
Így egy különös körforgás rajzolódik ki: Napfény → villamos energia → tengervíz sótalanítása → édesvíz.
De közben létezik egy másik folyamat is: Sivatag → por → szennyezett napelem → tisztítás → vízigény.
Felmerül tehát egy egyszerű, de fontos kérdés: Ha a víz előállításához is energiára van szükség, érdemes-e nagy mennyiségű előállított vizet felhasználni azért, hogy energiát termelő napelemeket tisztítsunk?
A sivatagi napenergia fejlődésével ezért nemcsak az válik fontossá, hogyan építsünk egyre hatékonyabb napelemeket.
Az is egyre fontosabb kérdés: hogyan tartsuk őket tisztán minél kevesebb vízzel?
5. Dubai válasza: tisztítsunk víz nélkül
A Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Parkban erre már gyakorlati választ is találunk. Robotokat. A DEWA a naperőműben olyan tisztítórobotokat alkalmaz a fotovoltaikus panelekhez, amelyek víz használata nélkül működnek. A cél nem egyszerűen a panelek látványának javítása. A DEWA a robotizált tisztítást a fotovoltaikus rendszerek hatékonyságát növelő technológiák között említi. A technológia fejlődése ennél is tovább jutott.
A park 900 MW-os ötödik fázisa a DEWA szerint a Közel-Kelet egyik első olyan projektje, ahol mesterséges intelligenciát alkalmaztak egy fejlett robotizált napelemtisztítási rendszer részeként a panelek üzemeltetésében és karbantartásában. Érdemes belegondolni a léptékbe.
Az ötödik fázis területe önmagában megközelítőleg 10 négyzetkilométer. Ekkora napelemes területen a tisztítás már nem egyszerű karbantartási feladat. Logisztikai, energetikai és vízgazdálkodási kérdéssé válik.
A dubaji példa ezért érdekes irányt mutat: nem feltétlenül azt kell megoldani, honnan szerezzünk egyre több vizet a napelemek mosásához – hanem azt, hogyan lehet egyre kevesebb vízzel, vagy akár víz nélkül fenntartani a panelek teljesítményét.
6. A napelemtisztítás már kutatási terület
Talán az egyik legérdekesebb bizonyíték arra, hogy a napelemek tisztítása milyen komoly műszaki kérdéssé vált a sivatagi erőművekben, magában a Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Parkban található. Itt működik a DEWA Research & Development Centre, amely többek között napenergiával, vízzel, energiarendszerekkel, mesterséges intelligenciával és robotikával foglalkozik.
A kutatóközpont infrastruktúrájának része egy külön: Cleaning Test Field – napelemtisztítási tesztmező. Ennek feladata kifejezetten a napelemekhez fejlesztett robotizált tisztítási megoldások tesztelése.
A DEWA kutatói valós sivatagi körülmények között vizsgálják a napelemek teljesítményét és megbízhatóságát, valamint a por eltávolításának lehetőségeit. A tisztítórobotok esetében ráadásul nemcsak az számít, hogy mennyi port képesek eltávolítani. A kutatásnak arra is ki kell terjednie, hogyan hatnak a különböző tisztítási módszerek hosszú távon a napelem modulokra.
A DEWA 2020-ban külön projektet indított a PV-modulok és tisztítóeszközök teljesítményének, illetve megbízhatóságának vizsgálatára forró sivatagi körülmények között. Ez fontos szemléletváltás. A napelem tisztítása egy több gigawattos sivatagi erőműben már nem egyszerűen „mosás”.
A tisztítási technológia a naperőmű teljes üzemeltetési rendszerének része.
7. Szaúd-Arábia: mi lenne, ha a napelem segítene saját magát megtisztítani?
Az Arab-félsziget másik oldalán eközben egy még különlegesebb megoldással kísérleteznek. A szaúd-arábiai King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) kutatói olyan átlátszó, nanostrukturált bevonatot fejlesztettek, amely egyszerre próbál választ adni a por és a vízhiány problémájára. A bevonat több tulajdonságot egyesít. Átengedi a napsugárzást, taszítja a vizet és a port, éjszaka pedig a környezeténél kissé alacsonyabb hőmérsékletre hűl.
Ennek következtében a levegő nedvességtartalmának egy része vízcseppek formájában kicsapódik a felületen. A kialakuló cseppek legördülnek a panelről, és közben magukkal vihetik a felhalmozódott port. Vagyis ahelyett, hogy vizet szállítanánk a napelemhez: a napelem környezetében természetesen jelen lévő nedvességet próbálják felhasználni a felület passzív tisztításához.
A technológiát hat hónapon keresztül kültéri körülmények között tesztelték a KAUST területén. A kutatók szerint a kezelt panelek csak minimális teljesítményveszteséget mutattak, miközben az azonos körülmények között működő, bevonat nélküli panelek teljesítménye jelentősebben csökkent. A kísérletnek volt még egy látványos része. Az éjszaka összegyűjtött nedvességet egy ellenőrzött demonstráció során növények öntözésére is felhasználták. Ez még kutatási technológia, nem a nagy sivatagi naperőművek általánosan alkalmazott megoldása.
Az irány azonban figyelemre méltó: a jövő napeleme talán nemcsak energiát termel majd, hanem a saját tisztán tartásában is aktív szerepet vállalhat.
8. Víz és energia – két probléma, amelyet nem lehet külön kezelni
A dubaji és szaúd-arábiai példákból egy nagyobb összefüggés rajzolódik ki. A jövő sivatagi naperőműveinél már nem elegendő kizárólag azt vizsgálni, hogy egy napelem mennyi energiát képes termelni.
Azt is figyelembe kell venni:
- mennyi por rakódik rá,
- mekkora termelésveszteséget okoz a szennyeződés,
- milyen gyakran szükséges tisztítani,
- mennyi víz szükséges ehhez,
- és milyen energia- és üzemeltetési költséggel jár mindez.
A Világbank szerint a GCC-régió víz- és energiarendszere eleve szorosan összefonódik. A jövő egyik lehetősége a megújuló energia nagyobb arányú alkalmazása a vízellátásban és a tengervíz sótalanításában.
Közben a napenergia-ipar a másik irányból is próbálja csökkenteni ezt a kapcsolatot: kevesebb vizet használni magának a napenergia-termelésnek a fenntartásához.
Dubai víz nélküli tisztítórobotjai és a szaúd-arábiai öntisztuló felületekkel kapcsolatos kutatások ugyanannak a problémának két különböző megközelítését jelentik.
A sivatagban minden csepp számít
A sivatag különös helyzet elé állítja a napenergia-ipart. Itt áll rendelkezésre a világ egyik legfontosabb energiaforrása szinte korlátlan mennyiségben: a napsugárzás.
Ugyanakkor itt hiányzik az egyik legalapvetőbb természeti erőforrás: a víz.
A kettő között pedig ott van a por.
A Bhadla Solar Park, a Quaid-e-Azam Solar Park és most a Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park ugyanannak a történetnek három különböző fejezete.
A kérdés mindenhol hasonló: hogyan őrizzük meg a napelemek teljesítményét száraz, poros környezetben?
Dubai válasza ma már részben a robotika és a víz nélküli tisztítás.
Szaúd-Arábiában pedig már azt kutatják, hogyan lehetne a természetes éjszakai páralecsapódást is a panelek tisztán tartásának szolgálatába állítani.
A technológiák változnak, de egy dolog biztosnak látszik: ahogy a világ egyre szárazabb térségeiben épülnek hatalmas naperőművek, a napelemek tisztítása és a rendelkezésre álló víz mennyisége egyre kevésbé választható el egymástól.
Mert ahol minden csepp víz számít, ott a tiszta napelemhez vezető út sem feltétlenül vízzel kezdődik.
Felhasznált források
1. World Resources Institute (WRI) – Aqueduct Projected Water Stress Country Rankings
Az Arab-félsziget és a GCC-országok vízstresszének bemutatásához használt forrás.
Forrás: World Resources Institute (WRI) – Aqueduct Projected Water Stress Country Rankings
Link: https://www.wri.org/data/aqueduct-projected-water-stress-country-rankings
2. World Bank – Advancing Knowledge of the Water-Energy Nexus in the GCC Countries
A víz–energia kapcsolat, a sótalanítás, valamint a GCC-országok vízellátási és energiagazdálkodási kihívásainak bemutatásához felhasznált forrás.
Forrás: World Bank – Advancing Knowledge of the Water-Energy Nexus in the GCC Countries
Link: https://www.worldbank.org/en/country/gcc/publication/advancing-knowledge-of-the-water-energy-nexus-in-the-gcc-countries
A teljes tanulmány adatlapja:
https://documents.worldbank.org/en/publication/documents-reports/documentdetail/099355009132215715
3. DEWA – Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park, hivatalos projektoldal
A dubaji Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park általános bemutatásához, fejlesztési fázisaihoz, jelenlegi és tervezett kapacitásához, valamint az alkalmazott technológiák ismertetéséhez.
Forrás: Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) – Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
Link: https://www.dewa.gov.ae/en/about-us/strategic-initiatives/mbr-solar-park
4. DEWA – 7th Phase of the Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
A napelempark 2030-ra tervezett, 8 000 MW feletti teljes kapacitásához, valamint a 2 000 MW-os hetedik fázis és az ahhoz kapcsolódó 1 400 MW / 8 400 MWh akkumulátoros energiatároló rendszer adatainak bemutatásához.
Forrás: DEWA – 7th Phase of Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
Link: https://www.dewa.gov.ae/en/about-us/media-publications/latest-news/2026/1/dewa-highlights-7th-phase
5. DEWA – 4th Phase of the Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
A 950 MW-os negyedik fázis, valamint az itt együttesen alkalmazott parabolavályús koncentrált napenergia (CSP), naptorony és fotovoltaikus (PV) technológia adatainak forrása.
A negyedik fázis három technológiát egyesít: 600 MW parabolavályús CSP, 100 MW naptorony és 250 MW fotovoltaikus kapacitás.
Forrás: DEWA – Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park – 4th Phase
Link: https://www.dewa.gov.ae/en/about-us/media-publications/latest-news/2022/05/mohammed-bin-rashid-al-maktoum-solar-park
6. Renewable Energy – Impact of dust on the performance of solar photovoltaic (PV) systems under United Arab Emirates weather conditions
A porfelhalmozódás és a napelemek teljesítménycsökkenése közötti kapcsolat tudományos bemutatásának forrása.
A kutatás eredménye szerint a napelemek teljesítménye hozzávetőlegesen 1,7%-kal csökkent minden 1 g/m² felhalmozódott por hatására. A több mint öt hónapon át végzett kültéri vizsgálat során a porfelhalmozódáshoz kapcsolódó teljesítményveszteség 12,7% volt.
Forrás: Hachicha, A. A. – Al-Sawafta, I. – Said, Z.: Impact of dust on the performance of solar photovoltaic (PV) systems under United Arab Emirates weather conditions, Renewable Energy, Volume 141, 2019, pp. 287–297.
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096014811930477X
7. DEWA – Víz nélküli, robotizált napelemtisztítás
A Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Parkban alkalmazott automatizált és robotizált napelemtisztítás bemutatásának egyik hivatalos DEWA-forrása.
Forrás: Dubai Electricity and Water Authority (DEWA) – a Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Parkban alkalmazott innovatív technológiák és tisztítórobotok bemutatása.
Link: https://www.dewa.gov.ae/en/about-us/media-publications/latest-news/2022/05/mohammed-bin-rashid-al-maktoum-solar-park
8. DEWA – Mohammed bin Rashid inaugurates 5th Phase of Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
A 900 MW-os ötödik fázis, valamint az üzemeltetés során alkalmazott fejlett automatizált napelemtisztítás bemutatásának forrása.
A DEWA közlése szerint az ötödik fázis a Közel-Kelet első olyan projektjei közé tartozik, ahol mesterséges intelligenciát (AI) alkalmaznak a fotovoltaikus panelek fejlett robotizált tisztítási rendszerében.
Forrás: DEWA – Mohammed bin Rashid inaugurates 5th Phase of the Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park
Link: https://dewa.gov.ae/en/about-us/media-publications/latest-news/2023/06/mohammed-bin-rashid-inaugurates-5th-phase-of-the-mohammed-bin-rashid-al-maktoum-solar-park
9. DEWA – Research & Development Centre
A Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park területén működő Research & Development Centre (R&D Centre), valamint a napelemek sivatagi körülmények közötti tesztelésének és a por napelemekre gyakorolt hatásával kapcsolatos kutatások bemutatásához.
Forrás: DEWA – Mohammed bin Rashid Al Maktoum Solar Park – Research & Development Centre
Link: https://www.dewa.gov.ae/en/about-us/strategic-initiatives/mbr-solar-park
10. KAUST – Solar panel coating captures water from air
A King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) szaúd-arábiai kutatásának bemutatásához, amelynek keretében olyan speciális napelembevonatot fejlesztettek, amely segít a panelek tisztán tartásában, miközben a levegő nedvességét is képes hasznosítani.
Forrás: King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) – Solar panel coating captures water from air
Link: https://www.kaust.edu.sa/en/news/solar-panel-coating-captures-water-from-air
11. KAUST – Tests solar coating that keeps panels clean and captures water from air
A technológia részletesebb bemutatásának, a kültéri tesztelésnek, valamint a páralecsapódáson alapuló működési elvnek a forrása.
A KAUST kutatói által kifejlesztett átlátszó, nanostrukturált bevonat éjszaka a környezeténél kissé alacsonyabb hőmérsékletre hűlhet. Ennek hatására a levegő nedvessége vízcseppek formájában kicsapódik a felületen. A legördülő vízcseppek hozzájárulnak a lerakódott por eltávolításához, így a technológia külső víz- és energiafelhasználás nélkül segítheti a napelemek tisztán tartását.
Forrás: King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) – KAUST tests solar coating that keeps panels clean and captures water from air
Link: https://www.kaust.edu.sa/en/news/solar-panel-coating-captures-water-from-air
