Когда-нибудь это может помочь стабилизировать поток электроэнергии в энергосистемах, испытывающих трудности с переменным потреблением возобновляемых источников энергии. Будущие исследования могут применить его к другим сложным сетям, включая процессы внутри клеток тела и даже сердечно-сосудистой системы человека.
«Многие системы полагаются на крошечные движения вперед и назад в определенном ритме, как в музыке — мы называем это колебанием», — говорит Юрген Куртс из Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK) в Германии, руководитель исследовательской группы. «Теперь, если ритм нарушается, система не может продолжать работать должным образом. Отсюда интерес к поиску способов восстановить ритм». Результаты будут опубликованы в известном журнале Nature Communications.Неустойчивое производство возобновляемой энергии увеличивает нагрузку на энергосистему
Стабильность энергосистемы была отправной точкой для ученых. Переменный ток, передаваемый по линиям электропередач, колеблется с определенной частотой, например, 50 Гц в Европе и 60 Гц в США. Это обычное поведение может нарушаться, когда потребляемая мощность меняется от одного момента к другому — это может происходить, например, с электричеством, вырабатываемым ветряными мельницами, когда случается шторм или затишье, в то время как угольные электростанции производят постоянный поток энергии. . Тем не менее, все больше и больше возобновляемой энергии подается в электрические сети, поскольку при сжигании ископаемого топлива выделяются парниковые газы, которые являются основной причиной опасного изменения климата.
Чтобы избежать перегрузки в электросети и, в конечном итоге, отключения электроэнергии, очень желательны новые подходы к стабилизации частоты тока. Метод, который сейчас нашли ученые, — лишь один из множества подходов, многие из которых уже обсуждаются.
И все же это беспрецедентно новаторский. «Принцип довольно прост, но лежащая в его основе математика — нет», — говорит Иштван Кисс из Университета Сент-Луиса в США. «Мы продемонстрировали, что теория применима к эксперименту, в котором ритмичность может быть восстановлена в небольшой сети химических реакций, генерирующих ток. Эти реакции включают в себя совокупность сложных физических и химических процессов со многими переменными и неопределенностями, поэтому действительно удивительно, как Что ж, чисто математический подход здесь работает.
Это указывает на замечательную общность ".Две органные трубы одинаковой высоты могут взаимно подавлять вибрацию.Ученые изучали взаимодействие связанных колебательных систем.
Уже в 19 веке было замечено, что две трубы одного органа одинаковой высоты, стоящие рядом, могут взаимно подавлять свою вибрацию. Связанные явления известны из нейробиологии, химических реакций и электронных схем.
До сих пор не было найдено никакого решения для восстановления ритма.Команда исследователей состоит из экспертов из Китая, Индии, России, США, Великобритании, Македонии и Германии.
Несколько международных ученых работали над исследованием во время своего пребывания в качестве приглашенных ученых в ПИК, поэтому именно здесь они разработали значительную часть анализа.«Мы показываем, что тонкая задержка импульса, который идет от одного элемента системы к другому, например, в энергосистеме, может эффективно восстановить ранее нарушенные колебания», — говорит Вэй Цзоу из Хуачжунского университета науки и технологий в Китае, ведущий автор. исследования. «Даже незначительное отклонение может иметь здесь огромное значение — я должен признать, что мы были удивлены тем, насколько прост и надежен наш метод. Теперь мы надеемся, что он откроет дверь для будущих исследований в области сложной системной науки и в конечном итоге вызовет приложения во многих областях, от биологии и инженерии до социальных наук ».