Cuando un ritmo se detiene, el efecto puede ser fatal: en una red eléctrica puede significar un apagón, y en el corazón humano incluso la muerte. Un equipo internacional de científicos ha desarrollado un nuevo enfoque para revocar estos estados de extinción no deseados.utilizar una metodología matemática avanzada, basada en análisis de redes complejas, y demostrarlo en experimentos con reacciones químicas.
Esto podría algún día ayudar a estabilizar el flujo de electricidad en las redes eléctricas desafiadas por la entrada variable de fuentes de energía renovable. Las investigaciones futuras podrían aplicarlo a otras redes complejas, incluidos los procesos dentro de las células del cuerpo e incluso el sistema cardiovascular humano.
"Muchos sistemas se basan en pequeños movimientos hacia adelante y hacia atrás, en un cierto ritmo, como en la música; a esto lo llamamos oscilación", dice Juergen Kurths del Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático PIK en Alemania, jefe del equipo de investigación"Ahora si el ritmo se altera, el sistema no puede seguir funcionando correctamente. De ahí el interés en encontrar formas de restaurar el ritmo". Los hallazgos se publicarán en la eminente revista Comunicaciones de la naturaleza .
La generación de energía renovable fluctuante mejora el estrés de la red eléctrica
La estabilidad de la red eléctrica fue el punto de partida para los científicos. La corriente alterna transmitida en las líneas eléctricas oscila a una determinada frecuencia, por ejemplo, 50 hercios en Europa y 60 en los EE. UU. Este comportamiento regular puede verse afectado cuando cambia la entrada de energíade un momento a otro; esto puede suceder, por ejemplo, con la electricidad generada por los molinos de viento cuando se produce una tormenta o un período de calma, mientras que las centrales eléctricas de carbón producen un flujo constante de energía. Sin embargo, cada vez se inyecta más energía renovable enredes eléctricas, ya que la quema de combustibles fósiles emite gases de efecto invernadero que son la principal causa del peligroso cambio climático.
Para evitar el estrés de la red eléctrica y eventualmente apagones, se desean nuevos enfoques para estabilizar la frecuencia de la corriente. El método que los científicos ahora encontraron es solo uno de varios enfoques, muchos de ellos ya en discusión. Sin embargo, es un método innovador sin precedentesuno. "El principio es bastante simple, pero las matemáticas detrás de él no lo son", dice István Kiss de la Universidad de Saint Louis en los Estados Unidos. "Demostramos que la teoría se aplica a un experimento en el que la ritmicidad se puede restaurar en una pequeña redde reacciones químicas generadoras de corriente. Estas reacciones involucran un conjunto de procesos físicos y químicos complejos con muchas variables e incertidumbres, por lo que es realmente sorprendente lo bien que el enfoque derivado puramente matemáticamente funciona aquí. Esto indica una generalidad notable ".
Dos tubos de órgano de tono similar pueden suprimir mutuamente su vibración
Los científicos estudiaron la interacción de los sistemas oscilantes acoplados. Ya en el siglo XIX se observó que dos tubos de órgano de tono similar colocados uno al lado del otro pueden suprimir mutuamente su vibración. Se conocen fenómenos relacionados de la neurociencia, las reacciones químicas y la electrónica.circuitos. Hasta ahora, no se había encontrado ninguna solución para restaurar el ritmo.
El equipo de investigadores involucrado está compuesto por expertos de China, India, Rusia, EE. UU., Reino Unido, Macedonia y Alemania. Varios de los científicos internacionales han estado trabajando en el estudio durante su estadía como científicos invitados en PIK, así que aquí es dondedesarrollaron buena parte del análisis.
"Demostramos que retrasar sutilmente el impulso que va de un elemento del sistema a otro, por ejemplo en una red eléctrica, puede restaurar de manera eficiente las oscilaciones previamente interrumpidas", dice Wei Zou de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong en China,autor principal del estudio. "Incluso una desviación débil puede hacer una gran diferencia aquí. Debo admitir que nos ha sorprendido lo simple y robusto que es nuestro método. Ahora esperamos que abra una puerta para futuras investigaciones en el campo deciencia de sistemas, e invocar eventualmente aplicaciones en muchas áreas que van desde la biología pasando por la ingeniería hasta las ciencias sociales ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Potsdam para la Investigación del Impacto Climático PIK . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :