Blog

Hidroelektrinės užtvankos paprastai statomos tam, kad padėtų suvaldyti upių tėkmę, sumažintų potvynių riziką ir kartu gamintų elektrą. Tačiau Kolumbijoje esanti Urrá I hidroelektrinė pastarosiomis dienomis atsidūrė institucijų dėmesio centre dėl netikėtai išaugusio vandens kiekio, patenkančio į tvenkinį.

Kolumbijos Nacionalinė aplinkos licencijavimo institucija (ANLA) pranešė, kad į Urrá I tvenkinį per 24 valandas įtekantis vandens kiekis padidėjo 69 proc. Dėl šio šuolio vandens lygis priartėjo prie ribų, kurios laikomos saugos limitu, o tai didina potvynių riziką žemupyje, palei Sinú upę.

Ką fiksuoja institucijos?

ANLA viešame pranešime nurodė, kad padidėjęs įtekėjimas kelia papildomą spaudimą infrastruktūrai ir reikalauja atidesnės eksploatacinės kontrolės. Tokiose situacijose operatoriai privalo balansuoti tarp dviejų tikslų: išlaikyti tvenkinio lygį saugiose ribose ir kuo mažiau didinti staigių vandens paleidimų poveikį upės vagai bei pakrantėms.

Kolumbijoje hidroenergetika yra svarbi elektros sistemos dalis, todėl sutrikimai didelėse hidroelektrinėse gali tapti ne tik vietos, bet ir nacionaliniu klausimu. Kai tvenkinys sparčiai pildosi, o meteorologinės sąlygos išlieka nepalankios, rizika išauga ir energetikos patikimumui, ir civilinei saugai.

Kodėl vandens gali daugėti?

Staigesnį įtekėjimo didėjimą dažniausiai lemia intensyvios liūtys baseine, prisotintas dirvožemis ir greitesnis paviršinis nuotėkis, kai vanduo nebesusigeria į gruntą. Prisidėti gali ir ilgiau trunkantys lietingi periodai, kurie iš esmės padidina upių debitus, o užtvankos priverstos operatyviai prisitaikyti.

Tokie epizodai vis dažniau siejami su klimato kaitos kontekstu: šiltesnė atmosfera gali sukaupti daugiau drėgmės, todėl krituliai kai kuriose vietovėse tampa intensyvesni ir labiau koncentruoti laike. Dėl to didėja staigių potvynių tikimybė, o vandens valdymo infrastruktūrai keliami vis griežtesni reikalavimai.

Ką tai reiškia Sinú upės regionui?

Jei įtekėjimas išlieka didelis, tvenkinio valdymui gali tekti didinti vandens nuleidimus, kad būtų išlaikytas konstrukcijų saugumas. Tačiau staigūs paleidimai gali kelti papildomą pavojų žemupio gyvenvietėms, žemės ūkiui ir kelių infrastruktūrai, ypač jei upės lygis jau padidėjęs dėl kritulių.

Šiuo metu institucijos akcentuoja stebėseną ir priežasčių vertinimą, kad būtų galima laiku priimti sprendimus dėl užtvankos režimo. Praktikoje tai reiškia nuolatinį debito, kritulių ir tvenkinio lygio sekimą, taip pat suderintus veiksmus su vietos tarnybomis, kurios atsakingos už perspėjimą ir pasirengimą ekstremalioms situacijoms.

„Įtekėjimo į Urrá hidroelektrinės tvenkinį debitas per pastarąsias 24 valandas padidėjo 69 proc.“, – sakė ANLA.

Ekspertai pabrėžia, kad tokios situacijos primena, jog hidroenergetika, nors ir laikoma mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančiu energijos šaltiniu, yra tiesiogiai priklausoma nuo hidrologinių sąlygų. Didėjant orų ekstremumams, užtvankų eksploatacijai vis svarbesnės tampa tikslios prognozės, rezervuarų valdymo taisyklės ir greitas reagavimas.

Kolumbijos atvejis taip pat išryškina platesnę tendenciją: energetikos infrastruktūra vis dažniau susiduria su klimato rizikomis, kurios anksčiau buvo retesnės arba mažiau intensyvios. Tai reiškia, kad šalia tradicinių inžinerinių sprendimų vis didesnę reikšmę įgauna rizikų modeliavimas, baseinų apsauga ir veiksmų planai, skirti ekstremaliems krituliams bei potvyniams.

Šaltiniai:

– https://www.anla.gov.co/noticias-anla/la-anla-informa-que-caudales-de-entrada-en-urra-han-aumentado-en-un-69-en-las-ultimas-24-horas

Vėjo energetika laikoma viena svarbiausių priemonių mažinant iškastinio kuro naudojimą, tačiau nauji stebėjimai rodo ir mažiau aptartą riziką. Tyrėjai nustatė, kad vėjo jėgainės gali būti susijusios su neįprastais elektros reiškiniais atmosferoje, įskaitant į žaibą panašius išlydžius.

Mokslininkų dėmesį patraukė situacijos, kai virš vėjo jėgainių fiksuoti trumpalaikiai elektromagnetiniai impulsai ir vadinamieji nepavykę kylantieji lyderiai. Tai yra į viršų nuo aukšto objekto besiformuojantys žaibo „užuomazgų“ kanalai, kurie ne visada virsta pilnu žaibo smūgiu.

Kas tiksliai užfiksuota?

Tyrime, paskelbtame arXiv platformoje, aprašyta, kad sausumoje esančiame vėjo jėgainių parke per žaibingą aktyvumą buvo stebimi specifiniai elektromagnetiniai trumpalaikiai reiškiniai. Tyrėjai sieja juos su tuo, kad aukštos, besisukančios konstrukcijos gali pakeisti vietines elektrinio lauko sąlygas ir paveikti, kur ir kaip „užsikuria“ žaibo išlydis.

Tokie į viršų kylantys išlydžiai labiausiai siejami su aukštais statiniais, kai audros metu elektrinis laukas priartėja prie slenksčio, reikalingo išlydžiui prasidėti. Vėjo jėgainių mentės ir bokštas gali veikti kaip taškai, kuriuose lengviau inicijuojama išlydžio pradžia, ypač esant intensyviai konvekcijai ir dideliam krūvių skirtumui debesyse.

Ką tai reiškia vėjo energetikai?

Svarbu pabrėžti, kad kalbama ne apie tai, jog vėjo parkai „sukuria“ audras iš nieko. Labiau tikėtina interpretacija yra ta, kad esant palankioms meteorologinėms sąlygoms jėgainės gali padidinti žaibo inicijavimo tikimybę konkrečioje vietoje arba pakeisti išlydžių trajektorijas.

Praktinės pasekmės gali būti dvejopos. Viena vertus, tai reiškia didesnį krūvį pačioms jėgainėms, jų žaibosaugos sistemoms ir tinklų patikimumui, nes žaibo iškrovos gali sukelti viršįtampius ir įrangos gedimus. Kita vertus, planuojant parkus ir vertinant poveikį aplinkai gali tekti tiksliau įvertinti vietines žaibingumo tendencijas, ypač regionuose, kur žaibai ir taip dažni.

Platesnis kontekstas: energijos paklausa auga

Diskusija apie vėjo energetikos šalutinius efektus vyksta platesniame kontekste, kai elektros poreikis daugelyje šalių didėja. Prie to prisideda transporto elektrifikacija, šilumos siurblių plėtra, duomenų centrų augimas ir spartėjantis DI sprendimų diegimas, reikalaujantis vis daugiau skaičiavimo išteklių.

Dėl to vėjo ir saulės elektrinės daug kur išlieka pigiausios naujos generacijos formos, tačiau infrastruktūros plėtra atsiremia į tinklų pralaidumo, balansavimo ir patikimumo klausimus. Žaibų sukelti trikdžiai yra viena iš rizikų, kurią operatoriai ir gamintojai jau dabar mažina gerindami mentių apsaugą, įžeminimą, viršįtampių ribotuvus ir stebėsenos sistemas.

Tyrėjų darbas primena, kad energetikos transformacija nėra vien tik įrenginių statyba. Kuo daugiau aukštų infrastruktūros objektų atsiranda kraštovaizdyje, tuo svarbiau suprasti jų sąveiką su atmosfera ir iš anksto numatyti, kaip tai gali paveikti saugą ir patikimumą.

„Stebėjimai rodo, kad vėjo jėgainėse gali pasireikšti specifiniai elektromagnetiniai trumpalaikiai reiškiniai ir nepavykę kylantieji lyderiai žaibingo aktyvumo metu“, – rašoma tyrimo santraukoje.

Nors reikalingi papildomi tyrimai ir platesnė duomenų bazė skirtinguose regionuose, išvada aiški: vėjo energetika yra būtina, bet jos plėtra turi eiti kartu su detalesniu meteorologinių rizikų vertinimu ir techniniais sprendimais, kurie mažina tiek įrangos gedimų, tiek galimo poveikio aplinkai tikimybę.

Šaltiniai:
– https://arxiv.org/abs/2511.16677
– https://www.noaa.gov/jetstream/thunderstorm/thunderstorm-electricity
– https://www.metoffice.gov.uk/weather/learn-about/weather/types-of-weather/thunderstorms/how-lightning-is-formed

Tibeto plynaukštėje įgyvendintas vienas ambicingiausių saulės energetikos projektų: Talatano (Talatan) saulės elektrinių bazė užima milžinišką teritoriją, kuri, kaip teigiama, prilygsta maždaug septyniems Manhatanams. Naujausi tyrimai rodo, kad tokio masto infrastruktūra veikia ne tik elektros gamybą, bet ir vietos aplinkos sąlygas.

Mokslininkai, vertinę pokyčius elektrinių teritorijoje ir aplink ją, fiksuoja sumažėjusį vėjo greitį bei mažesnį dirvožemio drėgmės išgaravimą. Tai svarbu regionui, kuriame vėjas ir sausra yra vieni pagrindinių veiksnių, lemiančių dirvos degradaciją ir augalijos skurdą.

Kaip keičiasi vietos mikroklimatas

Saulės moduliai veikia kaip fizinis barjeras vėjui ir kartu keičia paviršiaus energijos balansą: dalis saulės spinduliuotės paverčiama elektra, dalis sugeriama, o dalis atsispindi. Toks derinys gali daryti įtaką temperatūros pasiskirstymui prie žemės, oro turbulencijai ir drėgmės režimui.

Talatano atveju tyrėjai teigia matantys praktinį efektą: lėtesnis vėjas ir mažesnė evaporacija sudaro palankesnes sąlygas žolinei augalijai. Didesnė augalijos danga savo ruožtu padeda stabilizuoti dirvožemį, mažina dulkių kilimą ir gali prisidėti prie dykumėjimo procesų lėtinimo.

Iš saulės parko į ganyklas

Didėjant žolei, atsirado ir netikėtas ūkinis sprendimas: teritorijose pradėtos ganyti avys, kurios viešojoje erdvėje kartais pavadinamos saulės avimis. Tokia praktika jau taikoma ir kituose pasaulio regionuose, nes ganymas padeda natūraliai prižiūrėti žolę po moduliais ir sumažina mechaninio šienavimo poreikį.

Šis modelis dažnai pristatomas kaip dvigubos paskirties žemėnauda, kai vienoje teritorijoje derinama elektros gamyba ir žemės ūkio veikla. Vis dėlto specialistai pabrėžia, kad poveikis aplinkai priklauso nuo vietos sąlygų, modulių išdėstymo, ekosistemos jautrumo ir ūkinės veiklos intensyvumo.

Pasaulinis atsinaujinančios energetikos kontekstas

Pastaraisiais metais saulės energetika tapo viena sparčiausiai augančių elektros gamybos krypčių pasaulyje, o didelės apimties parkai diegiami tiek dėl klimato tikslų, tiek dėl energetinio saugumo. Tarptautinė energetikos agentūra ne kartą akcentavo, kad saulės energija yra vienas svarbiausių šaltinių, galinčių sparčiai didinti švarią generaciją artimiausiais dešimtmečiais.

Tuo pačiu daugėja tyrimų apie tai, kaip dideli saulės parkai veikia vietos aplinką: nuo paviršiaus temperatūros pokyčių iki drėgmės režimo ir biologinės įvairovės. Talatano projektas į šią diskusiją įneša dar vieną praktinį pavyzdį, kad tinkamai parinkus vietą ir valdymo priemones, infrastruktūra gali sukurti ne tik klimato mažinimo naudą, bet ir lokalų, apčiuopiamą poveikį kraštovaizdžiui.

Vis dėlto ekspertai ragina vertinti atsargiai: mikroklimato pokyčiai ne visur bus vienareikšmiškai teigiami, todėl planuojant panašius projektus būtinos poveikio aplinkai vertinimo procedūros, ilgalaikė stebėsena ir skaidrūs duomenys apie rezultatus. Tik tada galima patikimai atsakyti, kada saulės parkai tampa ne vien energetikos, bet ir aplinkos atkūrimo priemone.

Šaltiniai:
– https://www.iea.org/reports/renewables-2023
– https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/
– https://www.nrel.gov/news/program/2023/agrivoltaics.html

Po žeme slypinčios energijos paieškos vis dažniau pereina nuo teorijos prie realių projektų, o geoterminė energija vėl grįžta į diskusijų centrą. Jungtinėje Karalystėje, Kornvalyje, vystomas „United Downs Geothermal Power Project“ siekia iš Žemės gelmių išgauti šilumą elektros gamybai, kartu atverdamas kelią kitam tikslui.

Projekto vystytojai skelbia, kad geoterminė jėgainė galėtų aprūpinti elektra iki 7 000 namų ūkių, priklausomai nuo galutinės įrengtos galios ir darbo režimo. Skirtingai nei saulės ar vėjo elektrinės, geoterminiai šaltiniai gali veikti ištisą parą, todėl tokia gamyba energetikos sistemai suteikia stabilumo ir mažina poreikį balansavimui.

Geotermija vėl tampa svarbi

Pastaraisiais metais atsinaujinančių išteklių plėtra sparčiai augo, o didžioji dalis naujai įrengiamos elektros generacijos daugelyje rinkų tenka būtent švarioms technologijoms. Tačiau kartu ryškėja iššūkiai: kintanti generacija, tinklų pralaidumo stoka ir didesnis poreikis energijos kaupimui.

Geoterminė energija šiuo požiūriu išsiskiria tuo, kad gali tapti vadinamąja bazine generacija, kai elektra tiekiama stabiliai. Dėl to ją vis dažniau mini ne tik energetikos planuotojai, bet ir pramonė, ieškanti patikimų šilumos ir elektros šaltinių, ypač ten, kur reikalinga nenutrūkstama energija.

Netikėtas akcentas – litis

Kornvalio projektas įgavo papildomą prasmę po tyrimų, parodžiusių padidėjusias ličio koncentracijas geoterminiuose sūrymuose. Litis yra vienas svarbiausių šiuolaikinės energetikos transformacijos metalų, nes plačiai naudojamas baterijose, kurios reikalingos tiek elektromobiliams, tiek tinklų energijos kaupimui.

Dėl šios priežasties visoje Europoje ieškoma būdų, kaip mažinti priklausomybę nuo importo ir didinti vietinę žaliavų bazę. Jei ličio išgavimas iš geoterminių skysčių pasiteisintų, tokie projektai galėtų vienu metu prisidėti ir prie elektros gamybos, ir prie strategiškai svarbios žaliavos tiekimo.

Kaip būtų išgaunamas litis?

Planuojama taikyti tiesioginę ličio išgavimo technologiją, kai ličio jonai iš sūrymo išskiriami selektyviai, o skystis po proceso gali būti sugrąžinamas atgal į gelmes. Tokia schema teoriškai leidžia mažinti paviršiaus kasybos poreikį ir poveikį aplinkai, nors galutinį tvarumo vaizdą lemia konkrečios technologijos efektyvumas, naudojamos cheminės medžiagos ir energijos sąnaudos.

Ekspertai pabrėžia, kad geoterminių projektų sėkmė priklauso nuo geologijos, gręžinių našumo ir finansavimo, o ličio gavyba prideda dar vieną technologinį sluoksnį. Vis dėlto dvigubos paskirties modelis, kai vienoje vietoje gaminama energija ir išgaunamos kritinės žaliavos, gali tapti reikšminga kryptimi Europai ieškant ir energetinio saugumo, ir pramonės atsparumo sprendimų.

Kol kas Kornvalio atvejis išlieka vienu ryškesnių pavyzdžių, kaip geoterminė infrastruktūra gali tapti daugiau nei vien elektros gamybos projektu. Jei bandymai patvirtins ekonominį pagrįstumą, tokie sprendimai galėtų keisti požiūrį į tai, ką iš tiesų reiškia „išteklių paieška“ po mūsų kojomis.

Šaltiniai:

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

– https://www.iea.org/reports/world-energy-investment-2024/overview

– https://energy.ec.europa.eu/topics/raw-materials/critical-raw-materials_en

– https://www.bgs.ac.uk/geology-projects/uk-geothermal/

Užtvankos paprastai statomos tam, kad suvaldytų upių srautus, sumažintų potvynių riziką ir užtikrintų energijos bei vandens tiekimą. Tačiau dideli hidrotechniniai projektai neretai sukelia ir nenumatytų pasekmių, kurios labiausiai paliečia vietos bendruomenes bei ekosistemas.

Vienas ryškiausių pavyzdžių Europoje siejamas su Dunojaus upe, kur XX amžiaus antroje pusėje įgyvendintas didžiulis „Geležinių vartų“ užtvankų projektas pakeitė upės režimą taip smarkiai, kad po vandeniu atsidūrė ištisa sala, o jos gyventojai buvo priversti išsikelti.

Kas yra „Geležiniai vartai“

„Geležinių vartų“ užtvankų sistema pastatyta Dunojuje ties Rumunijos ir Serbijos siena, tarpeklio ruože, kuriame upė kerta kalnų masyvus. Čia įrengtos dvi didelės hidroelektrinės ir šliuzai, leidžiantys pagerinti laivybą viename sudėtingiausių upės ruožų.

Dunojus yra antra pagal ilgį upė Europoje, todėl bet kokie jo vagos ir vandens lygio pokyčiai turi regioninį mastą. Užtvankos padėjo didinti elektros gamybą ir stabilizuoti laivybos sąlygas, bet kartu suformavo didelį tvenkinį, pakeitusį pakrančių kraštovaizdį.

Ada Kaleh: sala, kuri išnyko

Dunojuje buvusi Ada Kaleh sala, kurios pavadinimas turkiškai reiškia tvirtovės salą, ilgą laiką garsėjo kaip išskirtinė Osmanų imperijos palikimo vieta. Tai buvo nedidelė, bet istoriškai ir kultūriškai savita bendruomenė su ryškiais turkiškais bruožais, kurios kasdienybė buvo glaudžiai susieta su upe.

Įgyvendinus „Geležinių vartų“ projektą ir pradėjus pildyti tvenkinį, Dunojaus vandens lygis šiame ruože pakilo tiek, kad sala buvo palaipsniui užlieta. Galiausiai Ada Kaleh atsidūrė po vandeniu, o maždaug 1 000 salos gyventojų teko persikelti į kitas vietas.

„NASA palydoviniai stebėjimai padėjo aiškiai pamatyti, kaip užtvankų suformuotas tvenkinys pakeitė Dunojaus krantus ir kokias teritorijas prarijo pakilęs vanduo“, – teigiama NASA apžvalgoje.

Kaip užtvankos keičia upes

Didelės užtvankos keičia ne tik vandens lygį, bet ir srovės greitį, nuosėdų pernašą, žuvų migracijos kelius bei pakrančių ekosistemas. „Geležinių vartų“ atveju buvo sušvelnintos anksčiau pavojingos srovės, palengvinta laivyba, tačiau tai reiškė ir natūralios upės dinamikos perbraižymą.

Pasauliniu mastu mokslininkai fiksuoja, kad dideli vandens telkinių pertvarkymai gali turėti net labai netikėtų fizinių efektų. Pavyzdžiui, JAV kosmoso agentūros pateikiamuose vertinimuose minėta, kad itin didelės vandens masės, sukauptos užtvankose, gali nežymiai paveikti Žemės masės pasiskirstymą, nors kasdienėje žmogaus patirtyje tai praktiškai nepastebima.

Šaltiniai:
– https://science.nasa.gov/earth/earth-observatory/the-danubes-iron-gates-6819/
– https://www.britannica.com/place/Danube-River
– https://www.britannica.com/topic/Ada-Kaleh

Iš pirmo žvilgsnio skamba kaip paradoksas: jūrinė elektrinė, kuri elektrą gamina ne iš bangų, potvynių ar įprasto vėjo. Tačiau Japonijoje veikia sprendimas, paremtas ne mechaniniu judesiu, o chemijos dėsniu, kuris leidžia energiją išgauti tyliai ir nuolat.

Ši technologija dažnai priskiriama vadinamajai mėlynajai energijai, kai išnaudojamas gėlo ir sūraus vandens skirtumas. Pagrindinis principas paprastas: kai skirtingo sūrumo vanduo atskiriamas specialia membrana, jonai natūraliai juda siekdami pusiausvyros.

Kaip veikia osmosinė elektrinė

Osmosinės elektrinės šerdis yra selektyvi membrana, kuri kontroliuoja jonų judėjimą tarp gėlo ir sūraus vandens. Šis judėjimas sukuria osmosinį slėgį, o sukaupta energija paverčiama mechaniniu darbu, kuris suka turbiną.

Iš išorės beveik nematyti įprastų „energijos gamybos“ ženklų: nėra aukštų bokštų ar besisukančių menčių. Sistema veikia dėl nuolatinio cheminio gradiento, todėl elektros gamyba mažiau priklauso nuo paros ar sezono svyravimų.

Ką rodo Japonijos pavyzdys

Tekste minima, kad Fukuokoje veikiantis objektas per metus pagamina apie 880 000 kilovatvalandžių elektros energijos. Tai reikštų maždaug kelių šimtų vidutinių namų ūkių metinį poreikį, priklausomai nuo vartojimo įpročių ir šildymo būdo.

Taip pat pabrėžiama klimato naudos interpretacija: per ilgesnį laikotarpį emisijų sumažinimas prilyginamas maždaug 30 000 medžių „efektui“. Tokie palyginimai dažnai naudojami komunikacijoje, tačiau reali nauda priklauso nuo to, kokią elektros gamybą ši energija pakeičia tinkle.

Kodėl ši technologija gali tapti svarbi

Pagrindinis mėlynosios energijos privalumas yra stabilumas: kol yra gėlo vandens ir jūros vandens sąlytis bei infrastruktūra, procesas gali vykti nuolat. Tai išskiria ją iš saulės ir vėjo, kurių gamyba labiau kinta dėl meteorologinių sąlygų.

Kita vertus, tokios technologijos mastelio didinimas remiasi praktiniais veiksniais: membranų ilgaamžiškumu, užsiteršimo kontrole, siurbimo energijos sąnaudomis ir poveikiu vietos ekosistemoms. Dėl to mėlynoji energija dažniau vertinama kaip nišinis, bet strategiškai įdomus papildymas šalia kitų atsinaujinančių šaltinių.

Japonijos bandymai rodo kryptį, kuria juda energetika: ne vien didesnės turbinos ar efektyvesni saulės moduliai, bet ir sprendimai, išnaudojantys mažiau akivaizdžius gamtos procesus. Jei technologiniai barjerai bus įveikti, osmosinės elektrinės gali tapti dar vienu patikimu bazinės generacijos šaltiniu pakrančių regionuose.

Šaltiniai:
– https://www.iea.org/reports/japan-2023
– https://www.nrel.gov/docs/fy20osti/77611.pdf
– https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032118307080

Japonijos bendrovė „Kyosemi“ kuria sferines fotovoltines celės „Sphelar“, kurios, skirtingai nei įprasti plokšti moduliai, gali sugauti šviesą iš įvairių krypčių. Idėja paprasta: realiomis sąlygomis į paviršių krenta ne tik tiesioginė saulės šviesa, bet ir atspindėta bei išsklaidyta spinduliuotė, todėl geometrija gali turėti reikšmės.

Tradiciniai saulės moduliai projektuojami taip, kad efektyviausiai veiktų, kai spinduliai krenta optimaliai, todėl dažnai reikia tiksliai parinkto pasvirimo kampo ar sekimo sistemų. Sferinis elementas teoriškai leidžia mažiau priklausyti nuo krypties, o tai aktualu miestuose, ant fasadų, transporto priemonėse, įvairiuose jutikliuose ar mažoje elektronikoje, kur erdvė ir orientacija nuolat kinta.

Kaip gaminamos sferinės celės

„Kyosemi“ technologijos istorija siejama su bandymais suformuoti taisyklingas silicio sferas mikrogravitacijos sąlygomis. Japonijoje tam buvo pasitelktas Japonijos mikrogravitacijos centras JAMIC, kuriame buvo įrengta kritimo šachta eksperimentams, leidžianti trumpam sukurti mikrogravitaciją ir tirpstančiam silikonui susiformuoti į tolygesnę sferą.

Vien tik suformuoti sferą nepakanka: fotovoltinei celei būtina tiksliai sukurta puslaidininkių sandūra, vadinamoji p-n sandūra. Tai sudėtinga ant lenkto paviršiaus, todėl „Kyosemi“ plėtojo procesus, leidžiančius tokį sluoksnių formavimą ir elektrinį sujungimą pritaikyti sferinei geometrijai.

Kuo tai skiriasi nuo įprastų modulių

Sferinės celės nėra tiesiog plokščio modulio pakaitalas ant stogo. Jos labiau primena atskirus fotovoltinius „taškus“, kuriuos galima integruoti į medžiagas, permatomas ar pusiau permatomas konstrukcijas, taip pat kurti trimates energiją generuojančias formas, kai svarbi ne tik galia iš kvadratinio metro, bet ir galimybė veikti iš įvairių kampų.

Vis dėlto plokšti moduliai šiandien išlieka dominuojantys dėl masinės gamybos masto, standartizacijos ir kainos. Sferinės celės dažniau minimos kaip nišinė kryptis, kuriai pranašumą suteikia montavimo lankstumas ir darbo stabilumas kintančiomis apšvietimo sąlygomis, o ne maksimalus efektyvumas tipinėse stogo elektrinėse.

Ar tai gali pakeisti saulės energetiką?

Pastaraisiais metais saulės energetika auga rekordiniais tempais, o didžiausią proveržį lemia atpigusi gamyba ir didelio masto projektai. Tokios inovacijos kaip „Sphelar“ labiausiai gali keisti ne elektrinių parkus, o integruotos fotovoltikos sritis: išmaniuosius miestus, daiktų interneto įrenginius, autonominius jutiklius ir pastatų elementus, kur energijos šaltinis turi prisitaikyti prie aplinkos.

Praktinę šios technologijos ateitį lems keli veiksniai: gamybos savikaina, ilgaamžiškumas, realus našumas skirtingomis sąlygomis ir tai, ar pavyks pasiekti pakankamą mastą. Kol kas aišku viena: fotovoltika nebūtinai privalo būti plokščia, o saulės energijos panaudojimo formų įvairovė plečiasi.

„Norėjome sukurti fotovoltiką, kuri nebūtų priklausoma nuo vienos krypties“, – sakė „Kyosemi“ atstovai, pristatydami sferinių celių idėją.

Šaltiniai:

– https://www.kyosemi.co.jp/english/sphelar/

– https://www.nrel.gov/research/reviewed-articles/solar-radiation-basics.html

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