Пре пет година Електрични инжењер Сун Хонгбин добио је оно што би многи размотрили немогући задатак: Изградите пуни чисти систем чистих енергије усред неких од најхладнијих температура на Земљи, вриштајући ветрове и полугодишње мрак.
Кина је тада изградила своју пету Антарктичку истраживачку станицу, назвала је Кинлинг, на неизрецивом острву у месту Терра Нова. А држава нације је гурала концепт „зелених експедиција“ како би заштитила јединствено крхко окружење Антарктике током студирања и истраживања континента. „Дакле, имајући систем који би обезбедио скупно кинлинг енергије са обновљивим снагом који одговара том циљу“, каже Сунце.
Али конвенционалне соларне и ветрове инсталације нису утакмице за температуре које се спуштају испод -40 степени Целзијуса, ветрови до 300 километара на сат (КМХ) и фероцизне меће. Такви услови могу да смањују ножеве ветроелектране, оштро смањују перформансе соларних панела и спречите да се батерије правилно пуне и празнули. И наравно, постоје шест месеци поларна ноћ, када сунце никада не диже изнад хоризонта.
О подржавању научног новинарства
Ако уживате у овом чланку, размислите о подршци нашем награђиваном новинарству Претплата. Куповином претплате помажете да се осигура будућност утицајних прича о открићима и идејама које данас у облику света у облику света.
Систем чистог енергије у кинеској кинлинг истраживачкој станици у Антарктици садржи соларне плоче, ветротурбине, систем енергетике водоника и батерије.
Чланови кинеског тима за Антарктички експедицијски тим 41.
„Био је то огроман изазов“ изградити систем за најхладнији, најмрачнији и најудаљенији континент, каже Сун, сада председник Таииуан Универзитета у Кини и главни научник за поларну чисту енергију у Кини Полар Ресеарцх Институте.
Али крајем 2024. његов тим је отпутовао на станицу да инсталира систем који је узео 14 милиона долара да се развије. Састоји се од 10 ветротурбина, 26 соларних модула, система енергије водоника, контејнера пуне литијум-јонских батерија отпорне на мраз и паметне мреже која може предвидјети и уравнотежити понуду и потражњу. Цео обновљи систем сада је покренут и, према сунцу, требало би да обезбеди половину просечне годишње потребе за енергијом базе.
„Употреба чисте енергије је огромно напредовање да континент буде чист“, каже Ким Иадонг, председавајући Корејског националног комитета на поларна истраживања у Јужној Кореји, који није био укључен у пројекат. „Остале станице ће вероватно морати да науче како постижу толико чисте енергије. Мислим да је то изванредно.“
Где је дизел моћ краљ
Анализа прерађивања пре 2024. године на 81 основа за истраживање Антарктика је открила да је 37 инсталирао обновљиве изворе енергије као што су соларни панели и ветротурбине. Али удео обновљиве енергије које се ове базе користи „често је“ често ниска „, писали су истраживачи. Досадашњи изузетак је била Белгија-ова станица принцезе Елисабетх, која је само особље само током лета Антарктика. Потпуно ради на ветру и сунчевој моћи, искориштавајући скоро 24-сатну дневну светлост. Упркос томе, велика већина станица и даље зависи од генератора дизел-а, да би њихове посаде задрже, храњене и сигурне. Главни разлог што је то случај је једноставно да су „навикли да користе дизел“, каже Даниел Каммен, професор енергије на Универзитету у Калифорнији, Беркелеи.
Али ослањајући се на дизел гориво има смањење: логистички је тешко и скупо за транспорт гломазних, течних фосилних горива на такву удаљену локацију, често окружено морском ледом. Врло специјализовани ресурси – обично укључују ледене и војно особље – морају да поставе тешко путовање у доливању, што се обично одвија само једном годишње, под пажљивим планирањем.
Подручје дуж мора Росс познато је по свом снажном ветру.
А улози су високи за релативно нетакнуту антарктику и лако поремећене екосистеме. „Свака станица која има уље или друга горива имала је изливање“, каже Каммен. Иако су главна просипања нафте била ретка, било која контаминација може имати озбиљне последице на антарктичко тло и воду, јер је потребно дуго времена да се уље разбије у субзеро температурама. То не би споменуло да је топлана која гори фосилна горива преузима антарктички екосистем кроз климатске промене.
Дакле, постоји значајан подстицај да се одсели од дизела. Ипак „конвенционалне ветротурбине, соларни панели, складиштење батерије и енергетски системи за водоник дизајнирани су за рад изнад -30 степени (ц), али услови на антарктичким станицама су често много гори“ Ноте сунце. „На пример, на пример, гали се на 73 КМХ или брже више од 100 дана сваке године. Кад се то догоди на хладним температурама, ветротурбине постају ломљиве и лако се разбијају.“
Плус, технологије батерије и водоника – које се користе за чување ветра и соларне снаге за каснију употребу – нису биле довољно „довољно“ да би се осигурало да ће снабдевање енергијом за основе бити поуздано по целој целој години, каже Каммен каже Каммен.
Чистити
Да бисте превазишли оне препреке, сунце и његов тим изградили лабораторију од 2.000 квадратних метара на Таииуан универзитету да симулира екстремне временске прилике Антарктике. Садржи контроле које могу да испусте температуру у затвореном простору на -50 степени Ц, ветропрска машина која може да експлодира налет до 216 КМХ и генератора снега који могу да пређу у тренутне мећаве.
Преко четири године тестирања, тим је развио низ антарктичких обновљивих енергетских система. Један дизајн је турбине која избацује оштрице сличне традиционалне вјетрењаче; Уместо тога, обликован је попут упечаћеног јаја, са оба краја сваког закривљеног сечива причвршћеног на централни пол. Овај дизајн смањује површину од сечива која је подстакла ветром, минимизирајући стрес на структури, а још увек хвата довољно силе за генерисање електричне енергије. И смањује тежиште турбине да би га спречило да то претвори на вјетру, каже Сунце.
Сет батерија који се тестирају у лабораторији у Таииуан универзитету у технологији у Кини да види да ли могу да функционишу у Антарктици.
Његов тим је такође инсталирао турбине које су конвенционално обликоване, али користе сечива направљене од угљених влакана – снажан и лагани материјал који може да подстакне температуре, што нижи од -50 степени Ц, према Ванг-у, један од инжењера који су отишли у Антарктику, који су ишли у Антарктику. Ове оштрице су такође краће од стандардних како би се смањили контакт са ветровима и повећали структурна отпорност, каже Ванг.
За соларни систем напајања изграђен је посебан пратећи оквир да причврсти плоче на земљу како би могли боље временски и обилни снег. А уместо уобичајене легуре алуминијума, оквир је направљен од пластике ојачане влакном. Потоњи има нижу топлотну проводљивост, Сунчев тим објашњава, што значи да се температура оквира мења много спорије када се хладно поставља и на тај начин не деформише тако лако.
Уместо да чува снагу у најчешће коришћеним типовима литијум-јонских батерија, која лоше функционишу у субзероа температурама, тим је користио литијум-титанате батерије. Њихова хемија олакшава литијум јони да се крећу унутар батерије током процеса пуњења и пражњења у изузетно ниским температурама. Научници су такође изградили термални случај око батерија како би их загрејали и дизајнирали систем да прикупе и чувају њихову отпадне топлоте – које се може усмјерити у случај када његова унутрашња температура постане прениска, додаје се да његова унутрашња температура постане прениска.
Очекује се да ће Кинеска кинлинг станица имати више од половине њене енергије која долази из обновљивих извора система.
Чланови кинеског тима за Антарктички експедицијски тим 41.
Али можда је најзначајнији корак који је тим узео доводио је енергију хидрогенике у Кинлинг како би помогао напајању станице кроз дугу и тамну зиму.
Да би се произвели обновљиви водоник, апарат назван електролизаром напаја се ветром и соларном енергијом да би се молекуле воде раздвојили у кисеоник и водоник. Потоњи иде у резервоаре високог притиска који га могу похранити дуже од годину дана; Када је пуна, само резервоари могу одржати целокупну основу да ради око 48 сати, према Сун’с тиму. Да бисте то учинили, водоник је усмерен у електрохемијски уређај који се зове горивна ћелија, где реагује са кисеоником из ваздуха да би произвела струју, са само водом и топлотом као нуспроизводи. Први се рециклира да користи у даљој електролизи, а потоњи се чува да загреје електролиз када постане превише хладно за трчање.
Обновљиви систем тренутно може да произведе 60 одсто укупне производње КИНГИНГ ЕНЕРГЕТСКОГ СИСТЕМА када ради у пуној експлозији, а преосталих 40 посто долази од дизела. Али сунце и његов тим су одлучни да подигну тај проценат – и да би се створило и чистине енергије у друге кинеске поларне базе. „Шездесет процената је сјајан почетак, али треба да се рампа“, каже Каммен. „Циљ је заиста потребно 100 посто обновљиве енергије током целе године.“
Време је да устанете за науку
Пре него што затворите страницу, морамо да тражимо вашу подршку. Научни амерички Служио је као заговорник за науку и индустрију током 180 година, а тренутно мислимо да је тренутно најкритичнији тренутак у историји двоструке века.
Не тражимо добротворну организацију. Ако ти Постаните дигитални, штампани или неограничени претплатник На научноамеричке Америке, можете да осигурате да је наша покривеност усредсређена на смислено истраживање и откриће; да имамо ресурсе за извештавање о одлукама које прете лабораторију широм САД-а; И да подржавамо и будуће и радне научнике у то време када вредност саме науке често не буде непризната. Кликните овде да бисте се претплатили.
