A napraforgók segíthetnek a napelemek tájolásában

Az ELTE kutatói a napraforgók fénymaximalizáló "viselkedését" vizsgálva arra jutottak, hogy a napelemtáblák akkor termelik a legtöbb energiát Magyarországon, ha nem délre, hanem a dőlésszögüktől függően kissé kelet felé tájolják azokat.

A napelemek teljesítménye leginkább attól függ, milyen szögben éri őket a napfény. Eddig úgy vélték, hogy a legtöbb energiát a földrajzi dél felé fordítva termelik, mivel a napfény ereje délben a legnagyobb. Az ELTE kutatói azonban arra jutottak, hogy Magyarországon a napelemtáblákat nem délre, hanem a dőlésszögüktől függően "többé-kevésbé" kelet felé kell tájolni, ami függőleges táblák esetén akár 5 százalékos energiatöbbletet is eredményezhet. E felismerésre a napraforgók vezették a kutatókat - olvasható az ELTE MTI-hez eljuttatott hétfői közleményében.

A beszámoló szerint az már régóta ismert, hogy a napraforgók érett virágai kelet felé néznek. A jelenséget sokan sokféleképpen magyarázták az idők során, de egyik feltételezés sem nyert kísérleti bizonyítást. 2020-ban az ELTE kutatói elsőként vetették fel, hogy a virágzat keleti irányát a növény tenyészhelyének fényviszonyai okozhatják.

Horváth Gábor és munkatársai csillagászati, meteorológiai és növényfiziológiai adatok felhasználásával meghatározták az érett napraforgófej virágzata és hátoldala által elnyelt fényenergiát a virágképzés kezdete és a magok teljes érése között, és megállapították, ha a tenyészidőben a délutánok átlagban felhősebbek a délelőttöknél, akkor a keletre néző napraforgóvirágzat nyeli el a legtöbb fényenergiát.

Az energiatöbblet előnyökkel jár a napraforgó számára: serkenti a magok fejlődését, gyorsítja a virágzatra lecsapódott harmat reggeli elpárolgását, ami csökkenti a gombásodás veszélyét, és magához vonzza a délelőtt aktív beporzókat.

Forrás: Flickr / skyseeker

A kutatók következő kérdése az volt, vajon a napraforgóvirágok a földrajzi kelet felé, vagy a napkelte folyamatosan változó aktuális azimut irányába (a földrajzi északtól mért irányba) néznek. Azt találták, hogy a virágzatok átlagos azimutszöge megegyezik a földrajzi keleti iránnyal, és jelentősen eltér a helyi napkelte azimutszögétől. "A drónos vizsgálat azt is megmutatta, hogy a kutatók jó irányba indultak el, amikor környezetoptikai magyarázatot kerestek a jelenségre. A 14 vizsgált napraforgótábla közül ugyanis kettőben azt találták, hogy a virágzatok azimutiránya többé-kevésbé eltért a síkvidéki virágzatok keletre nézésétől" - írják, hozzátéve, hogy ezek a táblák domboldalon feküdtek, a dombos helyek fényviszonyai pedig eltérnek a síkvidékiekéitől, mivel egy domboldalt más szögekben ér a közvetlen napsugárzás, mint egy vízszintes területet. Emellett a kutatók azt találták, hogy a környező fák árnyéka is befolyásolja a virágzatok irányát.

Miután a kutatók számára bizonyítást nyert a napraforgók fénymaximalizáló viselkedése, azt kezdték el vizsgálni, vajon igaz lehet-e a napraforgókon tett megfigyelésük 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" - fejtik ki.

A beszámoló szerint a napjárás csillagászati ismereteinek és az elmúlt évtizedre átlagolt meteorológiai fénysugárzásmérési adatoknak a felhasználásával az ELTE kutatói meghatározták, hogy egy rögzített napelem egységnyi felülete mennyi fényenergiát nyel el egy év alatt.

A vizsgálatot három amerikai területre (a kentuckyi Boone megyére, Tennessee-re és Georgiára), valamint három európai régióra (Közép-Olaszországra, Közép-Magyarországra és Dél-Svédországra) terjesztették ki.

Azt találták, hogy a napelemtáblák ideális iránya egyedül Dél-Svédországban a hagyományos földrajzi dél, mégpedig azért, mert ott a délelőttök és délutánok évi átlagban egyformán felhősek.

A többi területen viszont megfelelőbb a napelemtáblákat kissé a földrajzi kelet felé fordítani, mivel ezekben a régiókban a délutánok éves átlagban felhősebben a délelőttöknél.

Ebből az is következik, hogy azokon a területeken, ahol éves átlagban a délelőttök felhősebbek a délutánoknál, a napelemek ideális iránya kicsit nyugat felé fordul.

(ELTE/MTI)