Energetikos sektorius šiuo metu išgyvena reikšmingą transformacijų etapą, kurio pagrindiniai veiksniai – technologinės inovacijos ir išmanūs sprendimai. Ši revoliucija skatina atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą, efektyvesnį energijos vartojimą ir mažina priklausomybę nuo iškastinio kuro.
Energetikos sektorius šiuo metu išgyvena reikšmingą transformacijų etapą, kurio pagrindiniai veiksniai – technologinės inovacijos ir išmanūs sprendimai. Ši revoliucija skatina atsinaujinančių energijos šaltinių plėtrą, efektyvesnį energijos vartojimą ir mažina priklausomybę nuo iškastinio kuro.
Kauno technologijos universiteto (KTU) Technologinių ir fizinių mokslų ekscelencijos centras (TiFEC) aktyviai prisideda prie šių pokyčių. TiFEC mokslininkai sprendžia šiuolaikinius iššūkius, kuria pažangias sistemas, skirtas energetikos transformacijai, bei siekia išnaudoti atsinaujinančių šaltinių ir energijos perdavimo tinklų potencialą. Išmanus energijos tinklų valdymas
KTU mokslininkas Mindaugas Žilys
Dr. Mindaugas Žilys, KTU TiFEC tyrėjas ir Elektros ir elektronikos fakulteto (EEF) dekanas, pastebi, kad energetikos sistema sparčiai keičiasi. „Anksčiau vyravo iškastinis kuras – nafta, anglis, dujos, tačiau dabar pereiname prie atsinaujinančių energijos šaltinių: vėjo, saulės ir šilumos siurblių technologijų. Tai neišvengiama dėl Europos žaliojo kurso ir siekio uždrausti taršias technologijas“, – teigia mokslininkas.
Vienas svarbiausių iššūkių – užtikrinti stabilų energijos tiekimą, kai saulės ir vėjo energijos prieinamumas yra nepastovus. TiFEC dirba su išmaniais sprendimais, optimizuojančiais tinklų darbą ir energijos vartojimą. Pavyzdžiui, buitiniai prietaisai, tokie kaip šaldytuvai, bei pastatų vėsinimo ir šildymo sistemos, galėtų prisitaikyti prie kintančio energijos poreikio, reguliuodami savo elektros sąnaudas ir taip prisidėdami prie tinklo stabilumo.
„TiFEC siūlo sprendimą, pagrįstą hibridinėmis lustų technologijomis, kurios, taikant daiktų interneto (angl. Internet of Things, IoT) principus, leistų į tinklus prijungtiems prietaisams užtikrinti energijos pasiūlos ir paklausos balansą“, – pasakoja M. Žilys.
TiFEC mokslininkai taip pat tiria, kaip dirbtinis intelektas (DI) ir automatizuotos sistemos galėtų realiuoju laiku valdyti energijos suvartojimą ir tinklų darbą.
KTU mokslininkas aiškina, kad toks išmanus tinklų valdymas leidžia efektyviau panaudoti atsinaujinančią energiją, mažina momentinę tinklų apkrovą ir užtikrina patikimą bei pastovų energijos tiekimą net esant dideliems paklausos svyravimams.
Atsinaujinančios energijos proveržis
Viena pagrindinių TiFEC tyrimų krypčių – saulės energijos technologijų tobulinimas. KTU profesoriaus Vytauto Getaučio vadovaujama mokslo grupė pasiekė įspūdingų rezultatų: sukūrė perovskitinius saulės elementus, gebančius konvertuoti daugiau nei 23 proc. saulės šviesos į elektros energiją.
Komandos pasiūlytas metodas leidžia ant dengiamojo paviršiaus užlašinti itin nedidelį organinės medžiagos kiekį, kuri savaime pasiskirsto į 1–2 nm storio sluoksnį. Toks sluoksnis yra pakankamas, kad būtų sukurtas reikiamas puslaidininkių savybių turintis saulės modulio paviršius. Pasitelkę šią technologiją, KTU mokslininkai sukūrė iki šiol didžiausią paviršiaus plotą turintį hibridinį saulės elementą.
Asociatyvi Tautvydo Levinsko nuotr.
Saulės energija jau tapo vienu pigiausių elektros šaltinių daugelyje pasaulio regionų, o TiFEC komandos pasiekimai gali prisidėti prie dar didesnio saulės energijos kainų mažėjimo bei jos konkurencingumo didinimo. „Lietuva, turinti pakankamai saulės ir vėjo energijos išteklių, gali ne tik patenkinti savo energetinius poreikius, bet ir tapti energiją eksportuojančia šalimi“, – pažymi M. Žilys.
Pasak KTU mokslininko, išmaniųjų tinklų (angl. smart grids) plėtra tampa itin svarbi energetikos inovacijų srityje, o TiFEC aktyviai skatina pažangą šioje srityje. Išmanieji tinklai – tai pažangios elektros tiekimo sistemos, gebančios ne tik tiekti energiją, bet ir lanksčiai prisitaikyti prie gamybos ir vartojimo sąlygų.
„Ši plėtra ypač aktuali, atsižvelgiant į sparčiai augančią saulės ir vėjo energijos dalį. Kadangi šie šaltiniai yra nepastovūs, išmanieji tinklai leidžia optimizuoti energijos tiekimą remiantis realiuoju laiku gaunamais duomenimis. Tai ne tik padeda išvengti tinklo perkrovos, bet ir užtikrina stabilų energijos tiekimą“, – teigia jis.
Ši tendencija ryški ne tik Europoje – pasaulinės prognozės rodo, kad iki 2050 m. daugiau nei 50 proc. pasaulio elektros energijos bus gaunama iš atsinaujinančių šaltinių. Tarptautinė atsinaujinančios energijos agentūra (IRENA) prognozuoja, kad saulės ir vėjo energijos pajėgumai augs sparčiausiai.
Energijos kaupimas miesto infrastruktūroje
M. Žilys dalijasi, kaip miesto infrastruktūra galėtų būti naudojama energijos pertekliui kaupti. Tradiciškai perteklinė energija saugoma baterijose ar hidroakumuliacinėse elektrinėse, o pastaruoju metu sparčiai vystosi ir P2G (angl. Power to Gas) technologijos. Tuo tarpu TiFEC tyrėjai eksperimentuoja su novatoriškais sprendimais, perteklinę energiją nukreipdami į šilumos tinklus.
Pavyzdžiui, saulėtą vasaros dieną, kai elektros energijos pagaminama daugiau nei suvartojama, šilumos siurbliai gali šią energiją ne tik panaudoti pastatų vėsinimui, bet ir išsiskiriančią šiluminę energiją grąžinti į miesto šilumos tinklus. Taip energija cirkuliuoja tarp skirtingų sistemų, o tai tampa itin efektyviu ir moderniu energijos panaudojimo būdu.
„KTU EEF komanda, vadovaujama profesoriaus Sauliaus Gudžiaus, įgyvendino novatorišką sprendimą, kuriame kompiuteriniai serveriai generuoja šilumą, naudojamą pastatų šildymui žiemą. Šios integruotos sistemos ne tik didina energijos efektyvumą, bet ir ženkliai sumažina energijos sąnaudas“, – dalijasi jis.
TiFEC taip pat siekia pritraukti jaunus mokslininkus, kurie kuria inovacijas ir bendradarbiauja su pasaulinėmis technologijų įmonėmis. Pasak M. Žilio, šie talentai ne tik prisideda prie technologinių proveržių, bet ir padeda stiprinti Lietuvos, kaip inovacijų šalies, įvaizdį. „TiFEC yra energetikos ir naujų technologijų kūrimo centras, prisidedantis prie tvarios ir švarios energetikos plėtros tiek Lietuvoje, tiek pasaulyje“, – sako jis.
