A gép megszakítás nélküli, éjszakai és nappali repülését lehetővé tévő technológiák komoly szerepet játszanak a földi alkalmazásokban is, különösen a villamos hálózati csatlakozással vagy megbízható villamosenergia-ellátással nem rendelkező helyeken. A világkerülő útját 2016-ban folytató Solar Impulse – többek között – arról híres, hogy a repülőútjának több mint felét eddig egyetlen csepp fosszilis üzemanyag felhasználása nélkül tette meg. A gép áramellátásáról és hajtásáról a fedélzeti energiahálózat gondoskodik, amely a gép szárnyaira és törzsére telepített 17 ezer fotovoltaikus cella által előállított napenergiát alakítja át.
A zavartalan napsütésben a cellák – köszönhetően a gép rendkívül hatékony villanymotorjainak – több energiát képesek előállítani, mint amennyi a repüléshez szükséges. A többletenergia a repülőgép akkumulátoraiba kerül betárolásra, és ez szolgál energiaforrásul az éjszakai repülés során. Az így kialakított fedélzeti energiaellátó rendszernek köszönhetően a kizárólag napenergiára támaszkodó repülőgép a nap mind a 24 óráját a levegőben töltheti.
Villamosítás gazdaságosan
Lent, a “szárazföldön” a Solar Impulse repülőgépéhez hasonló önálló energiarendszerek mikrogrid néven ismertek. A mikrogrid (azaz a „mikro villamosenergia-rendszer”) a kis-, vagy középfeszültségű hálózatnak egy olyan jól körülhatárolható része, amely általában a fogyasztóknál vagy azok közelében lévő, vezérelten és összehangoltan működő villamosenergia termelő egységekből áll. Nagy előnyük, hogy gyorsan kiépíthetők, üzemeltethetők sziget üzemmódban, de csatlakoztathatók a fő villamosenergia rendszerre is. Napos vagy szeles területeken a mikrogriden belüli energiatermelés megújuló energiára, így pl. kisméretű naperőműre vagy helyi szélturbinákra alapozható.
A mikrogridek ideális megoldást kínálnak a szigetek és a távoli falvak és városok energiaellátására, mivel az itt élő közösségeknek akár évtizedeket kellene várniuk, amíg kiépül a csatlakozás a fő villamosenergia rendszerre. A mikrogridek alkalmazásának egyik figyelemreméltó példája látható az alig 15 ezer lakosú Faial-szigeten (az Azori-szigetek tagja), amelynek mikrogridjét öt szélturbina és hat dízel generátor táplálja.
Hasonló energiaellátási megoldást választottak Nyugat-Ausztrália távoli, kieső részén található Marble Bar és Nillagine városok is. Az itt kiépített mikrogidekben az energiatermelést napenergia és dízel generátorok biztosítják. A napenergia nagyarányú piaci térnyerését lehetővé tevő hálózat-stabilizáló technológiának köszönhetően a két város az energiafogyasztásának közel 60%-át napenergiából fedezi, így évente kb. 400 ezer liter dízel olajat takarítanak meg, és 1100 tonnával csökkentik az üvegház hatású gázok kibocsátását.
Hatalmas lehetőségek rejlenek a mikrogrid alkalmazásában Indiában és Afrikában, ahol több mint 900 millió ember számára ma még elérhetetlen a villanyáram. Fekete-Afrikában, ahol a Föld villamosenergia-ellátással nem rendelkező népességének kétharmada, 620 millió ember él, a mikrogridek alkalmazása drasztikusan felgyorsíthatná a gazdasági fejlődés ütemét. Valószínűleg a mikrogrid jelenti a legjobb megoldást annak a 14 ezer indiai falunak is, amelyet a tervek szerint az indiai kormány a Power for all program keretében villamosítani kíván.
Rugalmas hálózat
A mikrogrid-alapú alkalmazások az ipari és a kereskedelmi telephelyeken is fontos szerepet játszanak. Segítségükkel javítható a villamos energia minősége és rendelkezésre állása. A gyakori áramkimaradással sújtott városok számára tiszta és jó hatásfokú alternatívát kínálnak az erősen környezetszennyező dízel generátorokkal szemben, amelyek üzemeltetése drága, és megnöveli a gazdasági tevékenység költségeit. Kenyában például a gazdasági társaságok 57%-ának van generátora (áramfejlesztője). A fő villamosenergia-rendszerre csatlakozó mikrogridek segítségével javítható a hálózat rugalmassága és megbízhatósága, különösen igaz ez például a rendkívüli időjárási események esetén.
A kizárólag napenergiára támaszkodó Solar Impulse repülőgéptől eltérően, a földi telepítésű mikrogridek esetében a fosszilis üzemanyagok, így pl. a dízel olaj, továbbra is szerepet játszanak, mivel szélcsendben vagy naplemente után ezek biztosítják a tartalék energiaforrást. Ám az energiatárolási technológia fejlődésének köszönhetően ma már lehetőség van rá, hogy a Solar Impulse-hoz hasonlóan, tárolni tudjuk a többlet megújuló energiát, és ezáltal csökkenteni lehet a dízel olaj iránti igényt.
Az Alaszka déli partja mentén fekvő Kodiak-szigeten működő, nemrég korszerűsített mikrogrid gyakorlatilag a 28 MW teljes kapacitását víz- és szélenergia-termelésből fedezi. A rendszer stabilitását 2 db, egyenként 1,5MW-os akkumulátorrendszer biztosítja, amely szélcsend idején lép üzembe. Hasonló megoldást alkalmaznak két Afrikában kivitelezett mikrogridben is. Az egyik mikrogrid az ABB johannesburgi központjában, a másik pedig az észak-kenyai Marsabit városában üzemelő szélparkban található. A kenyai esetben az ötezer lakosú városka áramellátását kizárólag szélenergiára és dízel generátorra támaszkodó mikrogridre alapozzák.
Elérhető technológia
Ahogy azt a Solar Impulse és a fenti példák is bizonyítják, a mikrogridek tömeges kiépítéséhez szükséges technológia már könnyen hozzáférhető. Ezentúl, a technológia kulcsfontosságú elemeinek költségei, mint pl. a fotovoltaikus tárolási megoldásoké vagy az akkumulátor alapú villamosenergia-tárolásé, a méretgazdaságosságnak, valamint az anyagok és a gyártás terén megjelenő újításoknak köszönhetően tovább fog csökkenni. A megújuló energia számos esetben a villamosítás leggazdaságosabb megoldását jelenti, mivel az egységnyi villamosenergia-termelésre vetített költsége (LCOE) alacsonyabb, mint a dízel olajé, feltéve, hogy az utóbbi felhasználását nem támogatják jelentős összegekkel.
Néhány országban ösztönzőkkel támogatott, megújuló energia felhasználási programok zajlanak, de gyakori, hogy a speciálisan mikrogidek fejlesztését szolgáló keretek hiányoznak. Ez a helyzet lassan változóban van: például az Egyesült Államok Energetikai Minisztériuma azon dolgozik, hogy a jövőben ösztönözze a mikrogridek fejlesztését és telepítését; az indiai kormány a Power for all program keretében szövetségi és állami politika kidolgozásával törekszik a szabályozási bizonytalanságokat felszámolni, amitől azt várja, hogy a beruházások elérik az iparág bővüléséhez szükséges szintet.
Megfelelően finanszírozott és a szabályozási környezetet figyelembe vevő üzleti modellekbe illesztett mikrogridek segítségével beindítható a vidéki területeken a fejlődés, sok száz millió ember számára javítható az életminőség, és ezzel párhuzamosan könnyebben teljesíthetővé válnak a nemzeti és a globális kibocsátás-csökkentési célok is. A világot úgy működtethetjük, hogy nem éljük fel a Föld véges erőforrásait.
