S rostoucími nároky společnosti na dostupnost veškerého zboží jde ruku v ruce myšlenka udržitelnosti nebo také rovnováhy mezi využíváním přírodních zdrojů a jejich ochranou. Z filozofické otázky, jak nezatěžovat životní prostředí, ale zároveň nezastavit hospodářský růst, se stalo mediálně skloňované téma, které se prolíná politikou, průmyslem, našimi každodenními činnostmi i vědou.
„Aby ale lidé dokázali regulativní kroky vedoucí k udržitelnosti skutečně přijmout, měli by z ní mít hmatatelný užitek. I proto jako vědci pracujeme na projektech, které se snaží tento užitek veřejnosti přinést,“ říká Pavel Václavek, vedoucí výzkumné skupiny Kybernetika a robotika CEITEC Vysokého učení technického v Brně (VUT).
Většina lidí si pod slovem „udržitelnost“ představí cirkulární ekonomiku či komunitní aktivity, které ovlivňují jejich nejbližší okolí. Tento pojem má ale daleko více rovin, které se různě prolínají. Jak jej tedy uchopit?
V kontextu dneška, kdy daleko více než kdy dříve chápeme unikátnost našeho životního prostoru, udržitelnost vnímám jako způsob, jak udělat něco pro sebe, ušetřit finance či čas, a zároveň udělat něco i pro přírodu. Snažíme se řešit energetickou náročnost výroby, automatizovat výrobu i predikovat poškození strojů, což v konečném důsledku vede k užitku ekonomickému i ekologickému. Snažíme se také preferovat elektromobilitu, všeobecně snižovat emise CO2 a nahrazovat přírodní materiály syntetickými tak, abychom je nemuseli těžit či dovážet, čímž také zkoušíme planetě ulehčit od naší existence.
K tomuto bodu se ale váže ještě jeden zajímavý úhel pohledu. Potřeba nových materiálů je dle mého názoru klíčová i pro otázku národní bezpečnosti a úzce souvisí právě třeba s elektromobilitou i s akademickým výzkumem. Jedině excelentní vědecká práce nám v rámci evropského kontinentu pomůže zůstat soběstačnými a nebýt v otázce potřebných přírodních zdrojů závislými na zemích s až despotickými způsoby vlády. Tato myšlenka je tedy strategická jak z pohledu geopolitiky, tak podle mě patří k těm několika základním kamenům udržitelnosti.
Ale to, že by lidé měli vnímat udržitelnost i jako součást národní bezpečnosti, se zatím veřejně příliš nekomunikuje. Převažují spíše ekologické a ekonomické pohledy.
Ano, já si myslím, že tento pohled je třeba začít na veřejnosti hojně diskutovat. Je důležité si přiznat, že klíčové materiály, jako jsou vzácné zeminy, měď či třeba nikl, jsou dostupné prakticky jen v Číně. Stejně tak do Evropy dovážíme ropu i zemní plyn, takže nejsme plnohodnotně soběstační ani v této oblasti, i když se o to v posledních pár letech hodně snažíme. Pokud nebudeme mít záložní varianty v podobě snadno dostupných materiálů a daná země nám z nějakého důvodu zavře kohoutek, tak tu nevyrobíme téměř nic.
Jako člověk, který působí ve vědě, se domnívám, že bychom se měli systematicky zaměřovat i na vývoj náhradových materiálů či přímo zcela jiné architektury technologií využívaných v průmyslu či mobilitě. Může nám to opravdu v budoucnu pomoci uniknout z kruhu závislosti na zdrojích z nestabilních zemí, které je využívají nejen jako ekonomický artikl, ale i jako nástroj k posílení moci na geopolitickém kolbišti.
VUT se takovému vývoji věnuje od úplného počátku. Zmíním mezinárodní projekt MotorBrain, který se rozběhl hned v roce 2011. Povíte mi o něm více?
Na tenhle projekt vzpomínám moc rád, protože byl ve své podstatě vizionářský a už tenkrát řešil jeden ze zásadních, ale tehdy ještě tak trochu přehlížených problémů současné civilizace – využívání magnetických materiálů v rámci elektromobility.
Projekt měl několik cílů, tím hlavním však byl vývoj pohonu pro plně elektrický automobil, jehož motor nebude fungovat na principu vzácných neodymových magnetů, nýbrž na bázi magnetických kompozitů, které jsou levné a dají se snadno vyrobit. Problém s těmito materiály je ale v tom, že na rozdíl od malých a energeticky efektivních neodymových magnetů nemají tyto kompozity tak dobré vlastnosti. Pro nás tedy bylo podstatné najít řešení, díky němuž by i alternativní kompozitní magnety dosahovaly stejných parametrů. A vidíte, dnes o 15 let později se tato problematika znovu dostává na stůl a věda opět hledá další cesty, jak se například v rámci elektromotorů zbavit magnetů ze vzácných zemin.
Váš tým se výzkumem v oblasti elektromobility jakožto jedné z hlavních kapitol udržitelnosti věnuje v podstatě nepřetržitě. Na co konkrétně se zaměřujete nyní?
Momentálně nám běží například projekt ARCHIMEDES, který řeší výkonovou elektroniku s dlouhou životností. V současné době mají užívané elektronické součástky a systémy životnost přibližně 8 tisíc hodin, jenže potřeby se brzy budou pohybovat daleko výše, až okolo 120 tisíc hodin. Cílem tohoto projektu je proto vývoj komponent, modelů a metodik, které dohromady zvýší účinnost a životnost nejen elektrických pohonných systémů, ale také technologií výroby energie a zařízení pro ukládání energie v automobilovém průmyslu či letectví. A úlohou CEITEC je řešení otázek ohledně včasné diagnostiky a predikce poruch této elektroniky i senzorů.
Proč je vlastně otázka výkonové elektroniky v rámci udržitelnosti tak podstatná?
Protože potřebujeme najít systémy, které budou energeticky efektivní, přitom finančně úsporné, a nebude je třeba měnit tak často. V elektromobilitě je vše propojeno, takže když například nahrazujeme mechanické brzdy, abychom redukovali uvolňování odbrušovaných nanočástic do vzduchu, musí být výkon elektromotoru vyšší a k tomu samozřejmě dlouhodobě stabilní. Dalo by se říci, že právě akcent na zvyšování výkonu a prodlužování životnosti jednotlivých součástek je jeden z největších trendů současnosti.
A tuto problematiku řešíme nejen v oblasti elektromobility, ale i výrobních strojů. I proto se CEITEC věnuje další velké kapitole udržitelnosti – prediktivní údržbě. Třeba v mezinárodním projektu R-PODID vyvíjíme diagnostický systém založený na umělé inteligenci, který by měl být schopen detekovat, a hlavně predikovat poruchy větších skupin pohonů na výrobních linkách.
Hovořil jste o tom, že udržitelnost by měla přinášet lidem užitek. Jaký prospěch jim může přinést tolik diskutovaný přechod k elektromobilitě?
Pro běžného člověka například to, že elektromobily mají díky prediktivním systémům a jinak koncipovaným dílům jednodušší údržbu. Ale není to jen o dopadu na uživatele, výhody musí převažovat i na straně výrobců.
Třeba v mezinárodním projektu Cynergy4MIE se s partnery snažíme vytvořit jednotnou technologickou platformu, která usnadní plynulý přenos inteligentního softwaru a efektivních elektronických komponentů mezi různými systémy, urychlí vývoj produktů a sníží náklady. Čímž se vlastně opět vracím na začátek k pochopení principu udržitelnosti. Cynergy4MIE totiž cílí na ekonomické výhody pro výrobce, ale zároveň i s projektem ARCHIMEDES by měly mít skutečně hmatatelné výhody i pro koncové zákazníky v podobě vyššího komfortu. A to je právě moment, kdy lidé budou myšlenku udržitelnosti schopni přijmout, protože uvidí, že nepřináší pouze regulace, ale i reálný užitek třeba v podobě pohodlí a delší životnosti.
V rámci systémů pro elektromobilitu nově řešíte i rozsáhlý evropský projekt MOSAIC. Čemu konkrétně se v něm bude CEITEC VUT věnovat?
Jde o projekt, jehož smyslem je vývoj řady senzorů nově určených pro automobilový průmysl, robotiku a infrastrukturu, které umožní například rychlé zpracování dat a intuitivní rozhodování s podporou umělé inteligence. Navíc klade důraz i na standardizované komunikační protokoly a kompatibilitu systémů, což je pro využití v průmyslu klíčové.
Náš institut se na projektu podílí vývojem optovláknového magnetického senzoru pro diagnostiku elektrického pohonu, který bude pracovat na principu detekce změn magnetického pole a bude schopen zaznamenat i sebemenší chyby v chodu motoru.
Na závěr se zeptám, jak moc je zrovna tento projekt pro CEITEC VUT důležitý?
Velmi. MOSAIC je totiž jedinečný v tom, že umožňuje zcela inovativní výzkum. Vědecké týmy doposud řešily podobné úlohy jen za pomoci existujících senzorů, které měřily elektrický proud ve vinutí motoru. Fokus na měření změn magnetického pole by tak mohl přinést zásadní technologický průlom s velkým potenciálem nejen v oblasti diagnostiky motorů elektromobilů, ale i dalších průmyslových zařízení. Těší mě, že má CEITEC VUT možnost podílet se na vývoji, z nějž by měli v budoucnu profitovat nejen výrobci, ale i široká veřejnost.
Autorka: Kristina Blűmelová
Foto: Václav Koníček
- Autor článku: ne
- Zdroj: Vysoké učení technické v Brně
