Ettersom energiprisene øker som et resultat av Russlands invasjon av Ukraina, muligens forårsaker en global økonomisk nedtur og øker frykten for rullende strømbrudd – spesielt i Europa – blir ikke vitenskapslaboratorier spart. Situasjonen har vakt særlig alarm ved CERN, Europas partikkelfysikklaboratorium utenfor Genève, Sveits, som allerede har enorme energiregninger i normale år.
26. september vedtok CERNs styrende råd å redusere anleggets energiforbruk betydelig i 2022 og 2023, etter at Électricité de France (EDF), en fransk strømleverandør, ba laboratoriet om å redusere belastningen på nettverket. Rådet bestemte seg for å fremskynde laboratoriets årlige tekniske stopp ved årsslutt med to uker, til 28. november, og å redusere driften med 20 % i 2023 – noe som hovedsakelig vil bli oppnådd ved å stenge ned fire uker tidlig neste år, i midten av november. . Driften gjenopptas som planlagt i slutten av februar, både i 2023 og 2024.
CERN har også utviklet planer med EDF for reduserte strømkonfigurasjoner, i tilfelle energibruken må begrenses ytterligere i de kommende månedene. Mindre tiltak blir iverksatt for å redusere den totale energibruken på CERN-campus, inkludert å slå av gatebelysningen om natten og utsette starten på oppvarming av bygninger med en uke.
Holder seg kjølig
CERNs flaggskipmaskin, den 27 kilometer lange Large Hadron Collider, er en stor elektrisitetsfryser, i stor grad på grunn av sin 27 megawatt flytende helium kryogent system, den største i sitt slag i verden. Under normal drift er det årlige strømforbruket til CERN omtrent 1,3 terawattimer (til sammenligning bruker Genève i nærheten rundt 3 terawattimer per år). Årlige vedlikeholdsperioder for LHC er planlagt i vintermånedene for å spare på regningene. Forbruket faller til rundt 0,5 terawattimer ved lengre driftsstans, slik det skjedde i 2020–22. Etter omfattende oppgraderinger, LHC startet på nytt i april, og den totale strømkostnaden forventes å være rundt 88,5 millioner sveitsiske franc (89 millioner dollar), sier Joachim Mnich, direktør for forskning og databehandling ved CERN. Reduksjonen i driften vil redusere dette betraktelig neste år, men ikke med hele 20 %, fordi akseleratormagnetene fortsatt må holdes kjølige mens anlegget er offline.
Flyttingen vil bidra til å spare penger midt i økende energipriser, men Mnich sier at kostnadene ikke var hoveddriveren for beslutningen. Naturgass er den primære kilden til elektrisitet og oppvarming om vinteren i store deler av Europa, og CERN-rådet ønsker å redusere bruken av de begrensede forsyningene, slik at flere kan varme opp hjemmene sine. – Dette er noe vi ikke først og fremst gjør for å spare penger, men som et tegn på samfunnsansvar, sier han.
De lengre nedstengningene vil påvirke forskerne som er avhengige av CERNs andre akseleratorer for sine eksperimenter. De som var planlagt de siste to ukene av årets løp må utsettes til neste år, og konkurransen om redusert stråletid neste år blir hardere enn vanlig, sier Mnich. Det totale antallet proton-proton-kollisjoner i LHC vil være lavere enn normalt i år og neste år, men Mnich forventer ikke at det vil ha noen stor effekt på vitenskapen. “På skalaen til hele kjøring 3, som går til slutten av 2025, vil det sannsynligvis bare være en liten effekt,” sier han.
Energiprisene stiger også betydelig i Storbritannia, selv om institusjonene der ikke vil si hvordan dette vil påvirke deres drift på kort sikt. En talsperson for Imperial College London sier at selv om universitetet, som alle store organisasjoner, er påvirket av de økende energikostnadene, “er vi trygge på vår motstandskraft og evne til å svare på utfordringen”. Science and Technology Facilities Council, som driver flere store anlegg, inkludert Diamon Light Source i Didcot, sier at alle anleggene “har jobbet med energireduksjonsplaner i en årrekke for å møte deres netto-null-forpliktelse og redusere kostnadene. “.
Stramming av belter
Den tyske elektronsynkrotronen (DESY) i Hamburg er også påvirket av høyere priser. Anlegget kjøper mye av sin strøm i transjer opptil tre år i forveien, for å sikre seg mot plutselige prisoppganger. Så det har allerede anskaffet 80 % av energibehovet for 2023, 60 % for 2024 og 40 % for 2025. Men laboratoriet må snart ta en avgjørelse om de skal kjøpe de resterende 20 % for neste år, sier Wim Leemans, direktør for akseleratordivisjonen. “Med dagens priser har vi ikke råd til det,” sier han.
DESY er i samtaler med den tyske regjeringen for å søke ekstra midler for å opprettholde driften, som gir viktige vitenskapelige bidrag til områder som er essensielle for Europas fremtid, som utviklingen av COVID-19-vaksiner, batteriteknologi og solenergi, Leemans påpeker. Men lederne forbereder seg også på det verste. Neste uke vil de kjøre tester for å se hvordan løpende instrumenter som European X-ray Free-Electron Laser og PETRA III synkrotron ved lavere strøminnstillinger vil påvirke eksperimenter. Og som en siste utvei vurderer DESY også en lengre vinterferie, slik CERN er. “Vi gjør alt vi kan for å sikre at våre 3000 brukere ikke blir utelatt til å tørke,” sier Leemans.
Forskningsanlegg i andre deler av verden har også å gjøre med økende energikostnader. Bill Matiko, administrerende direktør for Canadian Light Source (CLS) i Saskatoon, sier at strømkostnadene utgjør en “betydelig” del av laboratoriets årlige budsjett, på rundt 8 %. Selv om Canadas innenlandske energiproduksjon, spesielt av naturgass, betyr at situasjonen der ikke er så alvorlig som i Europa, er prisene fortsatt på vei opp på grunn av høy inflasjon — elektrisitetsprisene gikk opp med 4 % 1. september, og vil gå opp igjen med ytterligere 4 % innen 1. april neste år. Omtrent halvparten av den økningen var forutsett og budsjettert med, sier Matiko. “Det er noe vi litt lett kan imøtekomme ved å flytte rundt på ting i budsjettet,” sier han.
CLS har, som mange store, energikrevende anlegg, jobbet med å forbedre energieffektiviteten de siste årene, sier Matiko. For eksempel ble alle lys ved anlegget byttet ut med LED-pærer, og kryomoduler ble byttet til nye superledende kjøleenheter som er mye mer energieffektive. “De har betydelige besparelser når det gjelder strømforbruk,” sier han. “Energiregningene er en brøkdel av hva de ellers ville vært.”
Laboratorier i Nord-Amerika, som CLS, vil ikke trenge å redusere driftstiden, men de vil sannsynligvis ikke være i stand til å ta imot europeiske forskere som mister stråletid. CLS er allerede overtegnet, sier Matiko. Med Advanced Photon Source ved Argonne National Laboratory i Chicago, Illinois, som stenger i april 2023 for minst en 12-måneders oppgradering, er stråletiden i Nord-Amerika i ferd med å bli begrenset også. “Allerede ønsker noen APS-brukere tilgang til bjelkene våre,” sier Matiko. “Det kommer til å bli en stor økning i etterspørselen etter oss og andre.”