Энергетический кризис в Европе ударил по науке | Наука

Как только Джессика Демпси стала директором Голландского института радиоастрономии (ASTRON) в декабре 2021 года, она была вынуждена сосредоточиться не на звездах, а на счетах за электроэнергию. ASTRON использует низкочастотный массив (LOFAR), который использует большой компьютерный кластер для обработки радиоастрономических данных. Они потребляют около 2000 мегаватт-часов в год, что эквивалентно 800 домохозяйствам. Когда этим летом Демпси попытался продлить свой энергетический контракт с ASTRON, он был удивлен, обнаружив, что затраты выросли втрое по сравнению с уровнем 2021 г. Чтобы продолжить работу LOFAR, Демпси планирует запросить экстренное энергетическое финансирование у правительства Нидерландов; без этого ему, возможно, придется сократить свои наблюдения. «Это определенно экзистенциальный кризис, если… [price] продолжает увеличиваться”, – сказал он.

Резкий скачок цен на энергоносители сильно ударил по Европе, и не только домохозяйства почувствовали боль. Учреждения, эксплуатирующие энергоемкие суперкомпьютеры, ускорители и лазерные лучи, тоже испытывают трудности — и они могут стать угольными шахтами для других наук. Если этой осенью и зимой цены продолжат расти, «воздействие на науку будет значительным», — сказал Мартин Фрир, физик-ядерщик, возглавляющий энергетический институт Бирмингемского университета.

Основной причиной кризиса стало восстановление после экономического спада во время пандемии COVID-19. По словам Джонатана Стерн, изучающего природный газ в Оксфордском институте энергетических исследований, остановленные электростанции не могут быть своевременно модернизированы для удовлетворения нового спроса. Вторжение России в Украину в феврале усугубило ситуацию. Европейские санкции и ответные действия России ограничили поставки российского природного газа, который питает электрогенераторы и отапливает здания, в результате чего цены на газ в континентальной Европе выросли более чем в 10 раз по сравнению со средним историческим значением.

Первая научная катастрофа произошла в январе, еще до войны на Украине, когда Lumius, энергетический подрядчик в Чешской Республике, объявил о банкротстве, что вынудило многие университеты и исследовательские центры страны покупать энергию по значительно более высоким ценам у ведущих поставщиков региона. IT4Innovations, национальный центр суперкомпьютеров, был вынужден использовать свой самый мощный суперкомпьютер Karolina на треть своей мощности, что создавало задержки для 1500 пользователей, которые используют его для моделирования климата и разработки лекарств. ELI Beamlines, чешский объект, на котором размещены мощные лазерные лучи, был вынужден приостановить работу на несколько недель.

See also  Инновации в нефтегазовой отрасли США дают важные рекомендации в преддверии COP27

В мае правительство Чехии согласилось сохранить два объекта до конца 2023 года, но их дальнейшая судьба остается неопределенной. Роман Звезда, заместитель директора ELI Beamlines, опасается, что правительство объявит чрезвычайное положение, что может ограничить подачу газа, необходимого объекту для обогрева зданий. Но электричество, питающее сам луч, представляет большую проблему. По его словам, если запасы будут ограничены, объект, возможно, придется снова закрыть на срок до 6 месяцев, что не только ограничит текущие эксперименты сотнями пользователей, но и отложит вызовы для будущих. «Таким образом, вы фактически теряете не 6 месяцев, а, может быть, 12, а может быть, даже 18 месяцев».

Аналогичные опасения есть и в DESY, крупнейшем центре ускорителей Германии. Центр ранее закупил достаточно энергии, чтобы продержаться до 2023 года, но DESY может быть не в состоянии использовать этот запас, если правительство Германии введет национальные энергетические ограничения, сказал Вим Лиманс, который возглавляет ускорительную программу DESY.

Лиманс сказал, что DESY изучает варианты запуска своих двигателей на более низком уровне энергии. Например, он может уменьшить свой синхротрон, круговой ускоритель частиц, который производит яркое рентгеновское излучение для изображения белков и материалов, в результате чего получается только «мягкое» рентгеновское излучение с более низкой энергией. Таким образом, он может продолжать обслуживать несколько пользователей, сказал он. Тем не менее, два больших линейных ускорителя DESY, которые используются для генерации лазерных импульсов рентгеновского излучения, должны быть полностью отключены, если ограничения будут серьезными. Они полагаются на сверхпроводящие модули, требующие постоянного энергоемкого криогенного охлаждения. Это неотразимо, сказал Лиманс. «Мы не можем просто сказать: «Ну, мы просто запустим некоторые части двигателя».

По словам Лиманса, сокращение операций нанесет ущерб важным исследованиям. Во время пандемии производитель вакцин BioNTech использовал рентгеновскую установку DESY, чтобы раскрыть структуру вируса SARS-CoV-2 и то, как он использует свой поверхностный белок, шип, для закрепления в клетках человека. Другие исследователи DESY изучали материалы, используемые в солнечных батареях и батареях. «Это приведет к замедлению инноваций как раз в то время, когда мы больше всего в них нуждаемся», — сказал Лиманс.

See also  Энергетический кризис в ЕС усугубляется на фоне новых перебоев с поставками в Восточной Европе

Большие устаревшие двигатели может быть трудно перезапустить после остановки, добавляет Анке-Сюзанна Мюллер, которая возглавляет физику и технологию ускорителей в Технологическом институте Карлсруэ. Выключение пылесоса может повредить сложные системы, остановка потока воды в системе охлаждения может вызвать коррозию, а старая управляющая электроника может перестать работать. «Если вы внезапно отключите компоненты, они, вероятно, не вернутся обратно», — сказал он.

ЦЕРН, крупнейшая в мире лаборатория физики элементарных частиц, расположенная в Швейцарии, также нервно наблюдала за развитием энергетического кризиса. Эта организация несколько лет назад покупала электроэнергию во французской энергосистеме, но теперь ее заботой является снабжение. «Этой осенью вопрос не в цене, а в доступности», — сказал Серж Клоде, председатель группы управления энергопотреблением CERN.

ЦЕРН ежегодно потребляет 1,3 тераватт-часа энергии, что примерно эквивалентно 250 000 домохозяйств. Французские энергетические власти могут приказать ЦЕРН не работать, когда энергосистема наименее стабильна — обычно утром и вечером. По словам Клоде, в зависимости от частоты этих запросов количество выходных данных ЦЕРН может значительно уменьшиться. Он сказал, что ЦЕРН, возможно, придется закрыть более мелкие ускорители, чтобы выполнить свою главную задачу: поддерживать работу Большого адронного коллайдера, самого мощного ускорителя в мире.

По словам Клоде, даже с краткосрочными закупками энергии бюджет ЦЕРН будет расширен для закупки энергии на ближайшие годы по такой высокой цене. “Это финансовая проблема, потому что цены на энергоносители на рынке очень высоки, до 10 раз”, – сказал он.

По оценкам Стерн, для того, чтобы цена упала до типичного уровня, потребуется не менее 2 лет. Между тем, пиковые цены будут зависеть от суровости европейской зимы и от того, будут ли азиатские страны торговаться с Европой за глобальные поставки сжиженного природного газа. Стерн сказал, что неясно, сохранит ли правительство исследовательскую лабораторию или отдаст приоритет помощи промышленным компаниям. По его словам, небольшие исследовательские лаборатории в университетах могут быть предоставлены сами себе.

See also  Молдове грозит темная зима из-за энергетического кризиса – EURACTIV.com

Это может иметь реальные последствия, предупредил Фрир. Он привел пример ускорителя в Бирмингеме, который производит изотопы, используемые в медицинской визуализации — программы, которые необходимо отложить, выполнять с убытком или выполнять за плату, которая передается местным больницам. «Это будет непростое время, чтобы пережить его», — сказал он. «Это может означать, как и в случае с COVID, в научной программе наступит затишье».

Исправление, 9 сентября, 10:45: В более ранней версии этой статьи говорилось, что DESY использует сверхпроводящие магниты в своих двух больших линейных ускорителях. Статья была исправлена, чтобы отразить, что DESY фактически использует сверхпроводящий радиочастотный модуль.

Исправление, 13 сентября, 10:50: В более ранней версии этой статьи говорилось, что Серж Клоде был координатором ЦЕРНа по энергетике. Недавно он стал председателем группы управления энергопотреблением ЦЕРН.

Leave a Comment