Mit is jelent, hogy megújuló energia? Akkor nevezünk valamit  megújuló energiaforrásnak, ha miközben energiát nyerünk belőle nem csökken nem apad el, de legalábbis gyorsabban termelődik újra, mint amilyen mértékben hasznosítjuk. Mikor megújuló energiaforrásokról beszélünk, végső soron mindig napenergiáról beszélünk. (Kivétel ez alól a geotermikus energia, amely a Föld belsejében zajló radioaktív bomlásból származik.) Legtisztább energiaforrás persze az lenne, ha használata során nem keletkezne CO2, és a kiaknázására alkalmas berendezések előállítása során sem keletkeznének környezetre káros anyagok, valamint lenne jövőbeli tervünk a elhasználódott eleminek újrahasznosítására.

Persze nem ördögtől való dolgok ezek, csak fizika és kémia. És egy kis biológia. Fiam éppen LEGO-Star Wars-ot oktatott, és a tőlem telhető legnagyobb igyekezettel próbáltam egy TIE fightert építeni. Beszélgettünk, miért vannak olyan hatalmas felületek a napelemekkel borított “űrsiklókon”. A világűrben jelenleg a legegyszerűbben elérhető biztonságos, és kimeríthetetlen energiaforrás.  A Wall-e mesefilm szintén jó alapot teremthet arra, hogy gyerekeinknek a környezettudatosságról meséljünk. A felelőtlen emberi magatartás következtében pusztulásra ítélt Föld bolygón a szeméthegyek között dolgozó szorgos kis robot töltögeti újra a napelemeivel akkuumlátorait. A köztudatban néha keveredik a napelem és a napkollektor fogalma. A napelem közvetlenül elektromos áramot termel, míg a napkollektor használati melegvizet állít elő, illetve  megfelelő méret esetén a fűtésre is rásegíthet.

Elő lehet állítani teljesen környezetbarát módon növényfestékes (pl.: vörös festékes gyümölcsökből)  napelemeket is. (A legjobb persze az lenne, ha képesek lennénk a fotoszintézis folyamatának lemásolására.) Itt is, mint mindig, a természet találta meg a legideálisabb módszert a Nap energiájának hasznosítására anélkül, hogy károsítaná önmagát.

A napelemekben tehát a Nap sugárzását alakítjuk át közvetlenül elektromos árammá. Speciális félvezető tulajdonságú kristály atomjait Nap fotonjai (energiacsomagjai) gerjesztik, és elektromos töltésű részekcskék vándorolása (elektronáramlás) jön létre a pozitív és negatív pólusok között. A félvezető anyag tulajdonsága alapvetően meghatározza a napelemcella hatásfokát, vezetőképességét foszforral vagy bórral módosítják. A napelemek hatásfoka egyenlőre nem a legjobb. A gyakorlatban leggyakrabban használt szilíciumkristályos napelemek hatásfoka csak 15-18%-ot ér el a monokristályos típusú cellánál, melynek leghosszabb az élettartama kb. 30 év, de ez egyben a legdrágább is. A 6-8%-os hatásfokkal üzemelő amorf  típusú napelem élettartama csupán 10 év, hátrányait azonban részben ellensúlyozza alacsonyabb ára. (www.kekenergia.hu )

Jelenleg napelemek alkalmazásuk korlátozott egyenlőre egyrészt alacsony hatásfokuk, üzemelési jellegzetességeik miatt. Amikor beszélgettem a győri egyetem napelemes jármű építőivel elmagyarázták, miért nem rohangálnak napelemes autók az utakon. Egyrészt nincs elegendő felület a járművön, hogy annyi napelemet elhelyezzenek rajta, hogy minden indításhoz mindig elegendő energiát szolgáltasson, így ha nincs folyamatosan elegendő fényintenzitás, akkor megáll a jármű, és várni kell, hogy akkumulátoraik feltöltődjenek. Másrészt hiába termeltek a napcellák erőteljes napsütésben többlet energiát, nem tudjuk megfelelő hatékonysággal tárolni, azaz olyan mennyiségű akkumulátorra lenne szükség, mely nem csak anyagilag lenne ráfizetéses, hanem technikailag is. Kiszámolták ugyanis a mérnökhallgatók, hogy ha üzembiztos járművet szeretnének építeni, annyi akkumulátort kellene a járműbe szerelni, hogy már egy személy is alig férne el benne, ráadásul a jármű súlya is akkora lenne, hogy alig vánszorogna az úton.

Vannak jelentős előrelépések a Cambridge Egyetem Cavandish Laboratóriumának kutatói olyan napelem-cellát fejlesztettek, mely hatásfoka 25%-al meghaladhatja a ma használatos napelemek maximális hatásfokát. (www.tisztajovo.hu)

Kína jelenleg a legnagyobb napelem felhasználó, és néha hallani híreket arról, hogy előállító üzemeik nem kezelik megfelelően a napelemek gyártása során keletkező káros anyagokat. Egyre több helyen hallani, hogy napelem-mezőket alakítanak ki. Ez elsősorban az Egyenlítőhöz közeli területeken lenne célszerű a napsütéses órák magas száma miatt, másrészt olyan területeket célszerű csak feláldozni ilyen célra, melyek mezőgazdasági művelésre (élelmiszerek előállítására) egyébként is alkalmatlanok. Még egy vetülete van annak, hogy társadalmi támogatottságuk még relatíve alacsony. Az a tény, hogy nem teremt új munkahelyeket, hiszen üzemeltetésük teljesen automatizálható, általunk termelt elektromos áram közvetlenül a hálózatba táplálható. Azaz nem telepíthető rá egyéb iparág, mint például a biomassza felhasználása során. foly. köv.