Category: Energetika

Kalifornijoje, ieškant požeminio garo geoterminei energijai, mokslininkų ir inžinierių dėmesį patraukė mineralas, kuris ilgą laiką buvo laikytas menkaverčiu. Vėliau paaiškėjo, kad tai ličio junginiai sūryme, o jų kiekiai gali būti vieni didžiausių Jungtinėse Valstijose.

Litis dažnai vadinamas baltuoju auksu dėl jo svarbos baterijoms ir elektros kaupimui. Augant elektromobilių ir atsinaujinančios energetikos poreikiams, stabilios ličio tiekimo grandinės tampa strateginiu ekonomikos ir saugumo klausimu.

Kur slepiasi „ličių slėnis“?

Daugiausia kalbama apie Imperijos slėnį prie Saltono jūros, kur geoterminiai ištekliai siejami su labai mineralizuotu sūrymu. Būtent čia geoterminės elektrinės, išgaudamos šilumą, į paviršių kartu pakelia ir sūrymą, kuriame gali būti ličio.

Šis derinys yra išskirtinis tuo, kad teoriškai leidžia vienu metu gaminti elektros energiją ir išgauti kritinę žaliavą baterijoms. Dėl to regionas vis dažniau minimas kaip potencialus JAV atsakas į ličio importo priklausomybę.

Kuo skiriasi tiesioginė ličio ekstrakcija?

Tradicinė ličio gavyba pasaulyje dažnai siejama su kasyba arba ličio garinimu iš sūrymų telkinių, kas gali užtrukti ilgai ir reikalauti daug vandens bei didelių plotų. Kalifornijos atvejis siejamas su tiesiogine ličio ekstrakcija, kai ličio jonai iš sūrymo atskiriami naudojant sorbentus, membranas ar jonų mainų technologijas.

Tokios technologijos žada greitesnį procesą ir mažesnį žemės plotų poreikį, tačiau jų ekonomika ir patikimumas priklauso nuo konkrečios sūrymo sudėties, energijos kainos, cheminių reagentų poreikio ir atliekų tvarkymo. Dėl to rinkoje vienu metu vyksta ir technologijų bandymai, ir diskusijos, kiek greitai projektai gali pasiekti pramoninį mastą.

Ką tai gali reikšti rinkai ir regionui?

Jei ličio išgavimas iš geoterminio sūrymo pasiteisintų, Kalifornija galėtų sustiprinti vietinę baterijų žaliavų bazę ir pritraukti perdirbimo bei gamybos investicijų. Tai reikštų naujas darbo vietas ir didesnes mokesčių pajamas, bet kartu keltų klausimų dėl vandens, infrastruktūros ir aplinkosaugos priežiūros.

Projektams svarbus ir socialinis faktorius, nes Imperijos slėnis yra jautrus regionas, kuriame jau dabar jaučiami oro kokybės ir Saltono jūros ekologinės būklės iššūkiai. Todėl lemiamas kriterijus bus tai, ar gavyba bus vykdoma skaidriai, su aiškiu poveikio aplinkai vertinimu ir realiomis naudos grąžinimo priemonėmis vietos bendruomenėms.

Tarptautiniu mastu didesnė ličio pasiūla ilgainiui galėtų mažinti kainų svyravimų riziką, tačiau trumpuoju laikotarpiu kainas dažniau lemia investicijų ciklai, perdirbimo pajėgumai ir elektromobilių paklausos tempas. Dėl to Kalifornijos „baltojo aukso“ istorija labiau primena strateginę lenktynę dėl pajėgumų, o ne greitą rinkos revoliuciją.

Artimiausi metai parodys, ar geoterminės energetikos ir ličio gavybos derinys taps komerciškai tvariu modeliu. Jei taip, tai būtų vienas ryškiausių pavyzdžių, kaip energetikos transformaciją gali paspartinti ne tik nauji saulės ar vėjo parkai, bet ir gilesni sprendimai po žeme.

Šaltiniai:

– https://www.energy.ca.gov/programs-and-topics/topics/salton-sea/lithium-valley

– https://pubs.usgs.gov/fs/2023/3033/fs20233033.pdf

– https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions

– https://www.unep.org/resources/report/2024-global-resources-outlook

Arizonos dalyse pastaruoju metu fiksuotas neįprastas žiogų pagausėjimas atkreipė ekologų dėmesį. Tyrėjai, aiškindamiesi, kodėl vabzdžių telkiasi daugiau nei įprasta, dėmesį nukreipė į šalia esančius saulės elektrinių parkus.

Argonne nacionalinės laboratorijos mokslininkai, apžvelgę saulės energetikos objektų poveikį aplinkinėms buveinėms, nurodo, kad tokios teritorijos kai kuriose vietose tampa palankesnės vabzdžiams. Tai siejama su tuo, kaip saulės parkai tvarkomi ir kokia augalija paliekama ar atkuriama po moduliais bei tarp jų.

Kas keičiasi aplink saulės parkus?

Didelės apimties saulės elektrinės dažnai įrengiamos atvirose, saulėtose teritorijose, kur natūralios buveinės būna jautrios net nedideliems pokyčiams. Jei projektuose sąmoningai atkuriama vietinė augalija ir ribojamas intensyvus šienavimas ar pesticidų naudojimas, vabzdžiams gali atsirasti daugiau maisto ir priedangos.

Tyrėjai pabrėžia, kad dalyje saulės parkų taikomas buveinių atkūrimas gali didinti biologinę įvairovę, tačiau poveikis nebūtinai visur vienodas. Vabzdžių gausa priklauso nuo regiono klimato, dirvožemio, augalijos ir valdymo praktikos, todėl vienoje vietoje tai gali būti nauda, o kitoje sukelti disbalansą.

Kodėl tai gali tapti problema?

Mokslinėje literatūroje aptariama, kad kai kurios žmogaus sukurtos aplinkos gali tapti vadinamosiomis evoliucinėmis spąstais, kai gyvūnai renkasi, jų signalais, patrauklią vietą, tačiau ilgainiui ji didina rizikas. Saulės parkų atveju tai gali būti susiję su pakitusiu mikroklimatu, šilumos pasiskirstymu ar dirbtinės šviesos poveikiu.

Be to, energetikos infrastruktūra gali keisti naktinės aplinkos sąlygas, o šviesos tarša daro įtaką dalies vabzdžių orientacijai ir elgsenai. Mokslininkai atkreipia dėmesį, kad tokie veiksniai gali veikti ne tik vabzdžius, bet ir jų plėšrūnus bei visą mitybos grandinę.

Ką tai reiškia saulės energetikos plėtrai?

Saulės energetika išlieka viena svarbiausių priemonių mažinti iškastinio kuro naudojimą ir šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas. Vis dėlto naujausi tyrimai rodo, kad kartu būtina vertinti ir lokalų poveikį gamtai, ypač ten, kur projektai užima didelius plotus.

Ekspertai pabrėžia, kad sprendimai dažnai slypi ne pačioje technologijoje, o jos diegimo ir priežiūros detalėse: kokia augalija pasirenkama, kaip valdoma teritorija, kaip ribojama šviesos tarša ir kaip stebimos rūšys po projekto įgyvendinimo. Tokia praktika leidžia mažinti neplanuotas pasekmes ir geriau suderinti energetikos tikslus su biologinės įvairovės apsauga.

„Saulės energijos objektų teritorijose gali būti ir atkuriamos buveinės, kurios padeda vabzdžiams, tačiau svarbu suprasti, kokiomis sąlygomis tai tampa nauda, o kada sukuria papildomų rizikų“, – teigiama Argonne nacionalinės laboratorijos apžvalgoje.

Kol Arizonoje ieškoma tikslesnio paaiškinimo, kodėl žiogų telkimasis tapo toks ryškus, tyrėjai akcentuoja vieną kryptį: atsinaujinančios energetikos plėtra turės vis dažniau remtis ne tik elektros gamybos skaičiais, bet ir kruopščiais poveikio ekosistemoms vertinimais.

Šaltiniai:

– https://www.anl.gov/article/insect-populations-flourish-in-the-restored-habitats-of-solar-energy-facilities

Didžiulės saulės elektrinės dykumose dažnai siejamos su paprastu vaizdu: kilometriniai modulių laukai, karštis, dulkės ir beveik jokia gyvybė po konstrukcijomis. Tokia prielaida remiasi tuo, kad statybos paprastai smarkiai pakeičia paviršių, o dykumų ekosistemos atsikuria lėtai.

Tačiau viename didžiausių JAV projektų, „Gemini Solar Project“ Nevadoje, tyrėjai fiksuoja kitokį scenarijų. Kartu su didelės apimties elektros gamyba dėmesio sulaukė ir tai, kas vyksta ant žemės: po dalimi modulių pradėjo keistis augalija, o kai kurios rūšys pasirodė dažniau, nei buvo registruota iki statybų.

Kas „Gemini“ atveju buvo kitaip?

Vienas svarbiausių veiksnių – pasirinktas statybų principas, kai stengiamasi ne visiškai nuplikyti teritoriją. Dykumose neretai taikomas vadinamasis blade and grade metodas, kai paviršius nuvalomas ir išlyginamas, kad būtų patogu montuoti infrastruktūrą.

„Gemini“ atveju dalyje teritorijų buvo siekta kuo labiau išsaugoti natūralų dirvožemį ir jame esantį sėklų banką. Būtent sėklų bankas – ilgą laiką dirvoje išliekantis augalų sėklų „rezervas“ – gali lemti, ar po darbų ekosistema turės realią galimybę atsigauti, o kai kuriais atvejais net trumpam suaktyvėti.

Netikėtas signalas iš augalijos

Po projekto įgyvendinimo biologai užfiksavo augalo, vadinamo three-corner milkvetch, pagausėjimą. Straipsnyje minimi skaičiai rodo ryškų šuolį: iki statybų teritorijoje buvo dokumentuota 12 egzempliorių, o antraisiais metais po projekto užbaigimo jų suskaičiuota 93.

Toks pokytis nebūtinai reiškia, kad saulės parkai automatiškai didina biologinę įvairovę. Tačiau jis sustiprina argumentą, kad poveikis priklauso nuo konkrečių sprendimų: dirvožemio išsaugojimo, statybų masto, mikroreljefo palikimo, vėlesnės teritorijos priežiūros ir to, kaip valdoma invazinių rūšių rizika.

Ką tai reiškia atsinaujinančiai energetikai?

Didelės galios saulės parkai dykumose išlieka jautri tema, nes tokiose teritorijose vanduo ribotas, dirvožemis trapus, o buveinių atkūrimas gali užtrukti dešimtmečius. Dėl to projektų poveikis vertinamas ne tik pagal pagamintą elektrą, bet ir pagal tai, kaip parenkama vieta, kokia taikoma statybos praktika ir kokios kompensacinės priemonės įgyvendinamos.

„Gemini“ pavyzdys rodo, kad geriau apgalvotas projektavimas gali sumažinti neigiamą pėdsaką ir kai kuriais atvejais sudaryti sąlygas ekosistemai reaguoti ne vien degradacija. Vis dėlto patikimos išvados reikalauja ilgesnio laikotarpio stebėsenos, nes dykumų augalijos dinamika stipriai priklauso nuo kritulių ciklų ir sezoninių svyravimų.

„Tai verčia iš naujo klausti, kas iš tiesų vyksta, kai atsinaujinančios energetikos projektai susitinka su trapiomis ekosistemomis“, – pažymima straipsnyje.

Praktinė išvada paprasta: ne vien technologija, bet ir tai, kaip ji įgyvendinama, gali nulemti, ar saulės parkas taps tik pramoniniu plotu, ar teritorija, kurioje dalis gamtinių procesų išlieka ir prisitaiko.

Šaltiniai:

– https://www.ecoportal.net/en/its-creating-its-own-life-but-whats-happening-beneath-this-massive-desert-solar-plant-after-record-output-is-more-surprising-than-anyone-expected/

– https://eos.org/articles/solar-panels-reduce-heat-and-increase-plant-growth-in-a-desert-ecosystem

– https://www.nrel.gov/docs/fy24osti/86903.pdf

Saulės elektrinės dažnai pristatomos kaip technologinis atsakas į klimato kaitą, tačiau praktikoje jos vis dažniau derinamos su žemės ūkio veikla. Vienas ryškesnių pavyzdžių – Didžiojoje Britanijoje veikiantis Westmill saulės parkas, kuriame augmenijos priežiūrai pasitelktos 40 avių. Ši, iš pirmo žvilgsnio paprasta idėja, tapo postūmiu keisti ir pačių parkų eksploatavimo principus.

Tokie sprendimai priskiriami agrivoltikai – žemės ūkio ir saulės energetikos sujungimui tame pačiame plote. Pastaraisiais metais agrivoltika vis dažniau vertinama kaip būdas mažinti įtampą tarp energijos gamybos ir žemės naudojimo maistui, kartu didinant atsparumą klimato svyravimams.

Kaip veikia Westmill modelis

Westmill teritorija, esanti netoli Watchfield kaimo prie Oksfordšyro ir Viltšyro ribos, išsiskiria tuo, kad atsinaujinančios energetikos objektai čia valdomi bendruomenės principu. Šalia saulės parko įrengtas ir vėjo jėgainių ūkis, o projektas nuo pat pradžių planuotas taip, kad energijos gamyba būtų suderinta su gamtosauga.

Įrengus saulės modulius, teritorija buvo apsėta vietinėmis pievų rūšimis, siekiant sukurti palankią buveinę vabzdžiams, dirvožemio mikroorganizmams ir kitiems laukiniams gyvūnams. Tokia praktika atitinka plačiau taikomą biologinės įvairovės didinimo kryptį, kai energetikos infrastruktūra projektuojama ne tik pagal inžinerinius, bet ir ekologinius poreikius.

Kodėl pasirinktos avys, o ne šienavimas

Saulės parkuose augmenijos kontrolė yra būtina: pernelyg suvešėjusi žolė ir piktžolės gali apsunkinti priežiūrą, didinti gaisrų riziką ir trukdyti patekti prie įrangos. Įprastai tam pasirenkamas šienavimas arba, rečiau, herbicidai, tačiau tokie metodai gali būti nepalankūs vabzdžiams ir dirvožemiui, be to, reikalauja papildomų degalų bei darbo sąnaudų.

Westmill atveju pasirinkta ganymo schema, paremta vadinamuoju tarpinio trikdymo principu: reguliari, bet ne per intensyvi gyvulių įtaka padeda išlaikyti rūšių įvairovę. Avys neleidžia agresyvioms piktžolėms užgožti laukinių gėlių, o ganymas planuojamas taip, kad kuo mažiau paveiktų perėjimo sezoną ir pavasarį bei vasarą žydinčius augalus, svarbius apdulkintojams.

Be to, gyvuliai užtikrina natūralų tręšimą, o tai prisideda prie dirvožemio gyvybingumo. Tokia praktika gali būti naudinga ir saulės parkų valdytojams, ir vietos ūkiams, ypač ten, kur ieškoma mažesnių priežiūros kaštų bei tvaresnių sprendimų.

Kaip tai pakeitė saulės parkų dizainą

Gyvulių integracija iškėlė ir labai praktiškų klausimų: kaip apsaugoti įrangą, užtikrinti priežiūros patogumą ir kartu palikti pakankamai vietos ganymui. Westmill sprendimas buvo didesnė modulių prošvaisa nuo žemės ir tvirtesnės konstrukcijos, kad avys galėtų laisvai judėti, o technikai – lengviau prieiti prie įrangos.

Šie pokyčiai turėjo ir šalutinį teigiamą efektą: tvirtesnės atramos bei didesnis atstumas nuo žemės gali pagerinti eksploatacijos patogumą ir atsparumą ekstremalesniems orams. Tuo pat metu pačios avys rado naudą – saulės modulių eilės suteikia užuovėją nuo vėjo ir kritulių, todėl gyvuliai gali lengviau išbūti lauke prastesnėmis sąlygomis.

Westmill pavyzdys rodo, kad energetikos infrastruktūra, pritaikyta biologijai, nebūtinai tampa sudėtingesnė ar brangesnė vien dėl papildomų reikalavimų. Priešingai, toks projektavimas gali formuoti naują standartą, kai saulės parkai planuojami kaip daugiafunkciai kraštovaizdžiai: energijai gaminti, gamtai palaikyti ir žemės ūkio veiklai vykdyti.

Platesniame kontekste agrivoltika vis dažniau įvardijama kaip kryptis, padedanti greičiau plėsti atsinaujinančią energetiką neprarandant visuomenės palaikymo. Kai saulės parkas matomas ne kaip atskira pramoninė zona, o kaip naudą aplinkai ir ūkiui kuriantis objektas, lengviau spręsti ir teritorijų planavimo, ir bendruomenių priimtinumo klausimus.

„Atsinaujinančios energetikos plėtra neturi konfliktuoti su žemės naudojimu – ją galima projektuoti taip, kad būtų naudinga ir gamtai, ir vietos žmonėms“, – teigiama Westmill iniciatyvos aprašymuose.

Westmill istorija nėra vien apie 40 avių. Ji apie tai, kaip iš pažiūros nedidelis sprendimas gali pastūmėti visą sektorių galvoti kitaip: nuo pievų sėjos iki konstrukcijų aukščio, nuo priežiūros kaštų iki biologinės įvairovės atkūrimo. Ir būtent tokios praktikos šiandien vis dažniau formuoja realų atsinaujinančios energetikos veidą.

Šaltiniai:

– https://westmillenergy.coop/what-we-do/increase-biodiversity/

– https://www.iea.org/reports/renewables-2023

– https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2022/june-2022/agrivoltaics-solar-modules-and-agriculture-on-the-same-land.html

Energiją „iš oro“ skambanti idėja pastaraisiais metais vis dažniau persikelia iš laboratorijų į realius prototipus. Honkonge dirbantys mokslininkai pristatė sprendimą, kuris elektrą generuoja iš ore esančios drėgmės, o stabilus veikimas, kaip skelbiama, gali trukti iki 1 000 valandų.

Tokios technologijos patrauklumas akivaizdus: priešingai nei saulės ar vėjo jėgainės, ji nėra tiesiogiai priklausoma nuo šviesos ar gūsių. Miestams, kuriuose trūksta vietos dideliems atsinaujinančios energijos parkams, alternatyvūs mikrošaltiniai gali tapti svarbia energetikos dėlionės dalimi.

Kaip elektra gaunama iš drėgmės?

Prototipo pagrindas – medžiagų mokslo sprendimas, paremtas jonų judėjimu. Honkongo universiteto komanda aprašė vadinamąjį katijoninį hidrogelį su vidiniu druskos koncentracijos gradientu, kuris, sąveikaudamas su vandens molekulėmis ore, sukuria kryptingą jonų srautą.

Šis jonų judėjimas per laidžius kanalus paverčiamas elektros energija. Tyrėjų teigimu, vienas svarbiausių žingsnių buvo sumažinti vidinę varžą iki lygių, artimų praktiniam pritaikymui, kad energijos nuostoliai „nesuvalgytų“ generacijos.

Veikia ir esant mažesnei drėgmei

Ankstesni drėgmės pagrindu veikiantys generatoriai dažnai reikalaudavo labai didelės santykinės oro drėgmės, todėl realiose sąlygose būdavo nepatikimi. Šiuo atveju skelbiama, kad įrenginys gali veikti net ir esant maždaug 30 proc. santykinei drėgmei, o tai reikštų gerokai platesnes pritaikymo galimybes.

Laboratoriniuose bandymuose technologija demonstruota kaip tinkama mažos galios elektronikai, pavyzdžiui, jutikliams ar išmaniesiems paviršiams. Taip pat minima, kad stabilus išėjimo signalas išlaikomas ilgesnį laiką, lyginant su ankstesniais analogiškais sprendimais.

Ką tai reikštų energetikai?

Svarbu pabrėžti, kad tokie įrenginiai greičiausiai netaps tiesioginiu saulės ar vėjo energetikos pakaitalu nacionaliniu mastu. Jų stiprybė – autonominis, tylus veikimas ir galimybė maitinti mažos galios sistemas ten, kur sudėtinga keisti baterijas ar tiesti laidus.

Didžiausias klausimas, nuo kurio priklausys kelias į rinką, yra mastelio didinimas, kaina, ilgaamžiškumas realiomis sąlygomis ir stabilus veikimas skirtingose temperatūrose. Vis dėlto kryptis aiški: energetikoje vis daugiau dėmesio skiriama ne vien dideliems generacijos parkams, bet ir „savaime pasimaitinančioms“ technologijoms, kurios energiją surenka iš aplinkos mikromasteliu.

Jei tolesni bandymai patvirtins skelbiamą 1 000 valandų stabilaus veikimo ribą ir pakankamą generacijos lygį, tokie sprendimai galėtų tapti svarbūs išmaniųjų miestų infrastruktūrai. Pirmiausia – jutiklių tinklams, pastatų automatizacijai ir prietaisams, kuriems svarbiausia ne didelė galia, o patikimas, ilgas autonominis darbas.

Šaltiniai:

– https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/28755.html

Jūriniai vėjo parkai trumpuoju laikotarpiu gali smarkiai sutrikdyti ruonių elgseną, ypač statybų metu, kai naudojamas polių kalimas. Tyrėjai fiksuoja, kad dėl intensyvaus povandeninio triukšmo ruoniai laikinai pasitraukia iš įprastų maitinimosi teritorijų, o jų judėjimas tampa atsargesnis.

Tokį poveikį dažniausiai lemia impulsinis triukšmas, kurio lygis ir staigumas gyvūnams sukelia stresą ir verčia vengti teritorijos. Dalis mokslinių darbų nurodo, kad triukšmas gali daryti įtaką orientacijai ir komunikacijai, o jautresniais atvejais kelti ir klausimų dėl klausos pažeidimų rizikos, todėl statybų etape taikomos poveikio mažinimo priemonės.

Kas vyksta statybų metu?

Statant vėjo jėgainių pamatus, ypač kai kalami poliai, susidaro stiprūs garsiniai impulsai, kurie sklinda dideliais atstumais. Tokiose zonose ruoniai gali prarasti galimybę efektyviai maitintis, o tam, kad rastų alternatyvių plotų, jiems tenka nuplaukti daugiau kilometrų ir sunaudoti daugiau energijos.

Mokslinėje literatūroje pabrėžiama, kad reikšmingas veiksnys yra ne tik triukšmo intensyvumas, bet ir jo trukmė bei pasikartojimas. Dėl to aplinkosauginiai reikalavimai vis dažniau apima sezoninius apribojimus, akustinio slopinimo sprendimus ir gyvūnų stebėseną prieš pradedant darbus.

Kodėl ruoniai grįžta?

Pasibaigus intensyviausiam statybų etapui, dalis ruonių į teritorijas grįžta, tačiau randa pasikeitusią aplinką. Jėgainių pamatai ir kitos povandeninės konstrukcijos gali tapti kietu substratu, prie kurio greitai ima tvirtintis moliuskai ir kiti bestuburiai, o kartu pritraukiamos žuvys.

Toks efektas dažnai apibūdinamas kaip dirbtinių rifų formavimasis: infrastruktūra sukuria papildomų slėptuvių ir maisto grandinės taškų. Dėl to kai kuriose vietose išauga vietinė biologinė įvairovė ir žuvų sankaupos, o tai potencialiai padidina ruonių medžioklės sėkmę.

Naujas judėjimo modelis: tinklelis

Įdomiausia dalis, kurią išskiria GPS siųstuvais paremti tyrimai, yra ruonių judėjimo „geometrija“ vėjo parkų teritorijose. Vietoje įprasto, labiau oportunistinio plaukiojimo ir medžioklės, kai kurie gyvūnai pradeda judėti struktūruotai, tarsi sekdami jėgainių išdėstymą.

Toks elgesys aiškinamas paprastai: jei grobis telkiasi prie pamatų, ruoniams naudinga nuosekliai tikrinti vieną konstrukciją po kitos. Kitaip tariant, infrastruktūros tinklas gali tapti savotišku maršrutu, kuriame medžioklė vyksta efektyviau ir su mažiau atsitiktinumo.

Ekspertai pabrėžia, kad tai nebūtinai reiškia vien teigiamą poveikį: svarbu vertinti bendrą energijos sąnaudų ir naudos balansą, triukšmo poveikį jautriais laikotarpiais bei kumuliacinį kelių projektų efektą. Vis dėlto šie stebėjimai rodo, kad jūrinė energetika keičia ne tik kraštovaizdį, bet ir gyvūnų elgsenos strategijas, kurias dar reikės detaliai paaiškinti.

„Matome, kad dalis gyvūnų po statybų ne tik sugrįžta, bet ir kitaip naudojasi teritorija, o tai keičia įprastas prielaidas apie trikdymo ir prisitaikymo ribas“, – sakė tyrėjas.

Artimiausiais metais, plečiantis jūrinio vėjo projektams Europoje, tikėtina, daugės ir detalių stebėsenos programų. Jos turėtų atsakyti, ar tinklelio tipo judėjimas yra plačiai paplitęs reiškinys, ar susijęs su konkrečiomis rūšimis, vėjo parkų konfiguracija ir vietos ekosistemos ypatumais.

Šaltiniai:

– https://www.nature.com/articles/s41598-021-99740-4

– https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006320716306357

– https://tethys.pnnl.gov/publications/underwater-noise-offshore-wind-turbines

Saulės elektrinės geriausiai veikia giedromis dienomis, tačiau debesuotame ir lietingame klimate jų gamyba smarkiai krenta. Dėl šio nepastovumo elektros sistemai dažnai reikia baterijų arba kitų rezervinių pajėgumų, o tai didina kainą ir sudėtingumą.

Mokslininkai siūlo kitokį kelią: sukurta hibridinė saulės celė, kuri energiją renka ne tik iš šviesos, bet ir iš lietaus lašų mechaninio poveikio. Idėja paprasta, bet ambicinga: kai saulės mažai, prie gamybos prisideda krintančių lašų sukelta elektrinė įkrova.

Kaip veikia lašų energija?

Sprendimas remiasi triboelektriniu efektu, kai kontaktuojant ir atsiskiriant medžiagoms atsiranda elektrinis krūvis. Šiuo atveju krūvį sukuria lietaus lašo prisilietimas prie specialiai apdoroto paviršiaus ir jo atsiskyrimas, todėl sugeneruojama aukštos įtampos impulsinė energija.

Tyrėjai skelbia, kad vieno lašo smūgis į specialią dangą gali sukelti daugiau nei 110 voltų įtampos signalą. Praktikoje tai nėra tiesioginis namų ūkio maitinimas, o trumpas impulsas, tačiau jis gali būti naudingas mažos galios grandinėms, jutikliams ar energijos kaupimui per valdiklius.

Perovskitai ir apsauga nuo drėgmės

Hibridinėje schemoje jungiamos dvi kryptys: halogenidinių perovskitų saulės elementas ir triboelektrinis nanogeneratorius. Perovskitai pastaraisiais metais laikomi viena perspektyviausių alternatyvų silicui, nes laboratorijose demonstruoja aukštą efektyvumą ir gali būti gaminami plonesniais sluoksniais.

Didžiausia perovskitų problema yra jautrumas drėgmei ir degradacija, todėl jų ilgaamžiškumas iki šiol laikytas pagrindiniu barjeru komercijai. Aptariamas sprendimas numato itin plonos, apie 100 nanometrų, apsauginės plėvelės panaudojimą, kuri tuo pačiu tampa aktyviu triboelektriniu paviršiumi.

Publikacijoje akcentuojama, kad plėvelė yra atspari vandeniui ir stabili kintant temperatūrai bei drėgmei, o ją galima formuoti naudojant plazmines nusodinimo technologijas. Toks barjeras turėtų sumažinti perovskito irimo riziką ir priartinti ilgaamžiškumą prie rinkoje įprasto maždaug 20 metų saulės modulių eksploatacijos laikotarpio, nors realus patvarumas dar turės būti patvirtintas ilgalaikiais bandymais lauke.

Ką tai reikštų energetikai?

Didžiausia šios koncepcijos vertė yra ne pažadas „pakeisti saulę lietumi“, o siekis sumažinti atotrūkį tarp gamybos piko ir prasto oro periodų. Lietinguose regionuose ar vietose, kur svarbūs autonominiai įrenginiai, toks dvigubas energijos rinkimas galėtų padėti užtikrinti stabilesnį maitinimą be didelių baterijų.

Realistiškiausios ankstyvosios taikymo sritys būtų nuotoliniai jutikliai, daiktų interneto įrenginiai, infrastruktūros stebėsena ir mažos galios sistemos, kurioms svarbu, kad energija būtų renkama kuo įvairesnėmis sąlygomis. Iki plataus masto diegimo dar reikės įrodyti bendrą energijos išeigą, atsparumą realioms oro sąlygoms ir ekonominį pagrįstumą.

„Vandeniui atspari hibridinė perovskitinė saulės celė gali veikti kaip saulės energijos rinkiklis ir kaip triboelektrinis generatorius, naudojantis lašų poveikį“, – teigiama „Nano Energy“ publikuotame tyrime.

Jei tokie sprendimai pasiteisins už laboratorijos ribų, jie galėtų tapti dar vienu įrankiu energetikos sistemoms, kurios vis labiau priklauso nuo atsinaujinančių šaltinių. Kitaip tariant, prastas oras būtų ne tik kliūtis, bet ir papildomas energijos šaltinis.

Šaltiniai:

– https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285525010377

– https://www.nrel.gov/docs/fy24osti/88505.pdf

– https://www.iea.org/reports/solar-pv

Nyderlandų Šiaurės jūroje jūrinių vėjo jėgainių parkų dugne vyksta pokytis, kurio nuo kranto beveik nesimato. Vietos, kurios ilgą laiką buvo laikomos „tuščia erdve“ statyboms, pamažu ima panašėti į gyvybės buveines. Tai nėra staigus lūžis, o lėta ekologinė seka, kai naujos struktūros pakeičia sąlygas jūros dugne.

Iki tokios infrastruktūros atsiradimo jūros dugnas šiose teritorijose dažnai būdavo palyginti vienodas: mažai reljefo, mažai paviršių, prie kurių galėtų prisitvirtinti organizmai, o srovės lengvai „nunešdavo“ maistines medžiagas. Tokiose vietose daugeliui rūšių trūkdavo ir slėptuvių, ir substrato, todėl biologinė įvairovė galėdavo būti mažesnė nei akmenuotesnėse ar natūraliai struktūruotose zonose.

Kas keičiasi po turbinomis?

Po kai kuriomis jūrinėmis vėjo turbinomis aplink pamatus diegiami specialūs rifus imituojantys elementai, kurie sukuria papildomą reljefą ir „kišenes“ ramesniam vandeniui. Tokios ertmės ir šiurkštesni paviršiai sudaro sąlygas pirmiesiems kolonizatoriams, pavyzdžiui, dumblams, kempinėms ar dvigeldžiams moliuskams, įsitvirtinti ir ilgainiui formuoti sudėtingesnes bendrijas.

Vėliau atsiranda daugiau slėptuvių ir maisto šaltinių, todėl prie tokių vietų gali traukti žuvys ir kiti plėšrūnai. Praktikoje tai reiškia, kad vien energijos infrastruktūra, tinkamai suprojektuota, gali tapti dirbtiniu rifu, kuris keičia vietos ekosistemą, nors poveikio mastas priklauso nuo medžiagų, konstrukcijos, gylio ir vietinių sąlygų.

OranjeWind projektas ir Reef Cubes

Aprašomas pavyzdys siejamas su Nyderlandų Šiaurės jūroje vystomu OranjeWind jūrinio vėjo projektu, kurį plėtoja „RWE“ ir „TotalEnergies“. Šiame kontekste minimi Reef Cubes elementai, kurie įrengiami prie turbinų pamatų, siekiant ne tik apsaugoti dugną nuo erozijos, bet ir sudaryti sąlygas buveinėms formuotis.

Tokios priemonės dera su platesne tendencija, kai jūrinės energetikos projektai vis dažniau vertinami ne vien per elektros gamybos prizmę. Europos Šiaurės jūroje vyksta diskusijos, kaip vėjo parkų planavimą ir eksploatavimą susieti su biologinės įvairovės tikslais, kartu mažinant neigiamą poveikį statybų metu, triukšmą, dugno trikdymą ir rizikas paukščiams ar jūrų žinduoliams.

Kodėl tai svarbu energetikai ir gamtai?

Jūrinis vėjas išlieka vienu svarbiausių Europos atsinaujinančios energetikos ramsčių, tačiau leidimų išdavimo ir visuomenės priimtinumo klausimai vis labiau siejami su poveikiu aplinkai. Jei infrastruktūra projektuojama taip, kad kartu didintų buveinių vertę, tai gali tapti papildomu argumentu spartesnei plėtrai, nors tokios priemonės nėra universalus sprendimas visoms vietoms.

Mokslininkai tokius plotus paprastai vertina ilgalaikėmis stebėsenomis, nes pirmieji pokyčiai pasirodo greitai, tačiau stabilios bendrijos susiformuoja per metus. Esminė žinutė paprasta: kai jūros dugne atsiranda struktūra, atsiranda ir priežastis gyvybei sugrįžti, o švari energija, tinkamai integruota, gali tapti ne tik emisijų mažinimo, bet ir lokalaus jūrinės gamtos atsikūrimo dalimi.

Šaltiniai:
– https://www.rwe.com/en/the-group/rwe-renewables/offshore-wind/oranjewind/
– https://totalenergies.com/news/press-releases/totalenergies-and-rwe-will-develop-oranjewind-offshore-wind-farm-netherlands
– https://www.iea.org/reports/offshore-wind-outlook-2019
– https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/delivering-european-green-deal/renewable-energy_en