Newswise — Аргонна является домом для нескольких исследовательских центров и испытательных полигонов, где ученые расширяют наше понимание меняющегося климата и разрабатывают решения для экономики чистой энергии.

К настоящему времени тенденции, связанные с изменением климата, ясны: более жаркие дни, более частые сильные штормы и множество других последствий. В беспрецедентных объектах Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) исследователи помогают перенести технологии экологически чистой энергетики и устойчивости к изменению климата из лаборатории в реальный мир.

Во время Месяца Земли, который дает возможность подчеркнуть усилия по сохранению окружающей среды и изменению климата во всем мире, мы рассмотрим, как эти центры в Аргонне помогают сохранять и расширять наши ресурсы.

Расширенные климатические прогнозы для принятия решений по планированию

Когда местные лидеры принимают решения о том, где построить центры охлаждения или как защититься от суровых погодных условий, им необходимо достоверное представление о будущей климатической картине. Портал климатических рисков и устойчивости (ClimRR) предлагает такую ​​возможность, предоставляя удобные для чтения карты и данные по таким маркерам, как средние температуры, осадки и скорость ветра.

ClimRR является одним из примеров работы Центра климатической устойчивости и науки о принятии решений (CCRDS). Этот инструмент является результатом совместного сотрудничества Аргонна, Управления развертывания сетей Министерства энергетики США, Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям и AT&T. Ключевые ресурсы CCRDS включают Аргоннскую лабораторию визуализации, Студию расширенного сотрудничества и Аргоннский вычислительный комплекс для руководителей, пользовательский центр Управления науки Министерства энергетики США. Исследования в центре также изучили, как сильная жара повлияет на энергосистему и ее способность поставлять энергию во время аномальной жары; и как изменения в характере ветра могут повлиять на риски лесных пожаров для коммунальных предприятий.

Расширение использования материалов для чистой энергии

Когда ученые находят многообещающий ингредиент для батарей или новый эффективный метод производства химических веществ, прорывы, как правило, происходят в небольшие масштабы в лаборатории. Но наука на этом не останавливается. В Аргоннском научно-исследовательском центре по инженерии материалов (MERF) сегодняшние лабораторные идеи переходят на следующий этап разработки, чтобы их можно было использовать в коммерческих целях. при поддержке Управления транспортных технологий Министерства энергетики США (VTO).

MERF увеличивает количество материалов с граммов до килограммов, что позволяет создавать прототипы и тестировать их в промышленных масштабах. Предприятие также разрабатывает процессы производства материалов, включая подробные описания для точного моделирования затрат. MERF, которая недавно переехала в расширенное помещение площадью 28 000 квадратных футов, за годы успешно масштабировала десятки материалов. Многие из этих материалов предназначены для батарей и топливных элементов, необходимых нам для хранения энергии, передвижения транспортных средств и энергетики без использования ископаемого топлива. Исследователи MERF также сотрудничают с Северо-Западным университетом в производстве материалов для очистки воды; а в рамках биооптимизированных технологий Министерства энергетики США, направленных на предотвращение попадания термопластов на свалки и в окружающую среду, MERF помогает масштабировать строительные блоки для полимеров, пригодных для вторичной переработки.

Испытательный стенд для электромобилей и зарядки

Чтобы изменить транспортную систему страны, которая в настоящее время является крупнейшим источником выбросов, вызывающих потепление планеты, осуществляется массовый переход на электромобили (EV). Национальная цель по установке 500 000 зарядных устройств для электромобилей к 2026 году — это лишь часть задачи. Нам также необходимо поддерживать электрифицированные грузовики средней и большой грузоподъемности и следить за тем, чтобы вся зарядка электромобилей была эффективной и соответствовала электрической сети.

Smart Energy Plaza в Аргонне, финансируемый VTO Министерства энергетики и поддерживаемый Аргоннской программой устойчивого развития, способствует переходу. Площадь представляет собой полностью реконструированную и перепрофилированную заправочную станцию ​​на территории кампуса Аргонны, где находится Центр взаимодействия лаборатории, целью которого является обеспечение совместной работы компонентов и сетей, созданных по всему миру. Исследователи на площади оценивают различные технологии, в том числе различные стратегии зарядки и использование солнечной энергии на месте. Они также, при финансовой поддержке Объединенного управления энергетики и транспорта, работают над созданием более надежной системы государственной зарядки через Национальный консорциум по зарядке.

Технология переработки литий-ионных аккумуляторов

Рост количества электромобилей увеличил спрос на литий — ценный ресурс, который можно получить из старых аккумуляторов. Центр ReCell в Аргонне, финансируемый VTO Министерства энергетики США, работает над тем, как сделать переработку аккумуляторов более прибыльной и широко применяемой в промышленности. Аргонн возглавляет центр, сотрудничество между промышленностью, научными кругами и национальными лабораториями Министерства энергетики, которое было запущено в 2019 году.

ReCell также является домом для восьми проектов, поддерживаемых Управлением передовых материалов и производственных технологий Министерства энергетики США, которые помогут достичь цели эффективной переработки для экономии ресурсов и снижения стоимости батарей. Кроме того, центр поддерживает участников Премии Министерства энергетики США по переработке литий-ионных аккумуляторов, которая присуждает денежные призы за революционные решения для удовлетворения потребностей в переработке аккумуляторов.

Богатство данных для исследований климата

Чтобы понять изменение климата и его последствия, нам необходимо иметь возможность его измерить. Это включает в себя измерение атмосферного излучения, света и тепла от Солнца, а также того, как оно взаимодействует с нашей планетой. Аргонн управляет двумя обсерваториями в пользовательском центре Управления научных исследований атмосферной радиации (ARM) Министерства энергетики США. Они, а также многоплатформенный комплекс ARM, управляемый несколькими лабораториями, позволяют эксплуатировать приборы в широком диапазоне климатических условий по всему миру.

Аргонн управляет стационарной обсерваторией Южных Великих равнин недалеко от Ламонта, штат Оклахома, и обсерваторией третьего мобильного комплекса ARM (AMF3). В настоящее время AMF3 развертывается на юго-востоке США и будет действовать в течение пяти лет. Исследователи используют данные ARM этих двух обсерваторий, чтобы понять процессы, которые формируют наш климат. Студенты университета использовали данные ARM в рамках виртуального семинара, посвященного науке о данных и анализу данных, а также методам обучения для следующего поколения исследований, ориентированных на климат. В мае летняя школа ARM в течение недели примет десятки студентов, чтобы познакомить их с данными, вычислительными инструментами и возможностями ARM, которые помогут им в будущих исследованиях.

Аргоннская национальная лаборатория ищет решения актуальных национальных проблем в области науки и техники. Первая национальная лаборатория страны, Аргонна, проводит передовые фундаментальные и прикладные научные исследования практически во всех научных дисциплинах. Исследователи из Аргонна тесно сотрудничают с исследователями из сотен компаний, университетов, а также федеральных, государственных и муниципальных учреждений, чтобы помочь им решить их конкретные проблемы, продвинуть научное лидерство Америки и подготовить нацию к лучшему будущему. Компания Argonne, в которой работают сотрудники из более чем 60 стран, управляется компанией UChicago Argonne, LLC Управления науки Министерства энергетики США.

Управление науки Министерства энергетики США является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из наиболее острых проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите https://​ener​gy​.gov/​s​c​ience.