Tím pracovníkov z EVPÚ, a. s., získal ocenenie za výskum, vývoj a realizáciu statického výkonového meniča vo vyhotovení energokontajnera.
Tím pracovníkov z úseku výskum a vývoj výkonová elektrotechnika EVPÚ a.s. Zdroj: CVTI SR
Doktor Marek Franko, ktorý poskytol VEDE NA DOSAH rozhovor, je členom oceneného tímu pracovníkov z úseku výskumu a vývoja výkonovej elektrotechniky EVPÚ, a. s. (Elektrotechnický výskumný a projektový ústav). 11-členný kolektív pracovníkov z oblasti výkonovej elektrotechniky, riadiacich systémov a strojárstva vyvinul energokontajner so statickým výkonovým meničom na transformáciu sietí EU/US alebo US/EU. Ten nájde svoje uplatnenie najmä medzi príslušníkmi ozbrojených síl v kempoch počas misií NATO.
Laudácio tímu pracovníkov z úseku výskum a vývoj výkonová elektrotechnika EVPÚ a.s. (.pdf)
V rozhovore sa s Marekom Frankom rozprávame o tom, prečo sa líši štandardná frekvencia striedavého prúdu medzi kontinentmi a ako riešia vyvinuté zariadenia konverziu energie. Ďalej nám prezrádza viac o vývoji samotného energokontajnera, využití umelej inteligencie vo svete ozbrojených síl a aj plánoch tímu do budúcnosti.
Čo znamená ocenenie Cena za vedu a techniku pre celý tím? Môže byť prínosom pre vašu ďalšiu prácu?
Ocenenie Cena za vedu a techniku predstavuje pre celý tím významné uznanie za vykonanú prácu, inovatívnosť a prínos pre spoločnosť, ktorý môže mať pozitívne dôsledky ako motivácia venovať sa inovácii, čoho vplyvom môže byť aj zvýšenie produktivity a záujmu o ďalší výskum. Samozrejme, je to tiež prestíž, ktorá otvára dvere možností, potenciálnej spolupráce s inými výskumnými inštitúciami a odborníkmi, zvyšuje všeobecné povedomie o našej práci a láka nových talentovaných ľudí do tímu. Ocenenie Cena za vedu a techniku je významným míľnikom, ktorý môže mať pozitívny vplyv na nasledujúci vývoj nášho tímu a jeho práce.
Tím pracovníkov z úseku výskum a vývoj výkonová elektrotechnika EVPÚ a.s. Foto: Betty Burianová/CVTI SR
Ozbrojené sily a elektrické zariadenia
Vami navrhnutý energokontajner pracuje s faktom, že štandardná frekvencia striedavého prúdu sa medzi kontinentmi líši. V Európe je 50 Hz a v Severnej Amerike 60 Hz. Prečo je to tak?
Rozdiel vo frekvencii elektrického prúdu medzi Európou a Severnou Amerikou je výsledkom historického vývoja a rôznych technických rozhodnutí, ktoré sa prijali v počiatkoch elektrifikácie týchto kontinentov. Elektrifikácia Európy a Severnej Ameriky prebiehala nezávisle, čo viedlo k rôznym technickým štandardom. Okrem toho v oboch regiónoch pôsobili rôzni vynálezcovia a rozličné spoločnosti, ktorí a ktoré vyvíjali vlastné systémy a preferovali rôzne frekvencie.
Technický aspekt rozdielu medzi 50 Hz a 60 Hz nie je veľký, ale má vplyv na niektoré elektrické zariadenia, najmä motory. Motory navrhnuté pre jednu frekvenciu nemusia fungovať optimálne pri inej frekvencii. V regiónoch je navyše rozdielne aj napätie. Severná Amerika má cca polovičné, čo už má celkom zásadný vplyv na potrebu káblov (prierez vodiča) pri prenose energie. Hoci by sa zdalo logické zjednotiť tieto štandardy, z praktických dôvodov je to veľmi náročné a nákladné. Pre zaujímavosť tu ešte môžeme doplniť informáciu, že existujú i ďalšie špecifické frekvencie, napríklad prevádzka železníc v krajinách západnej Európy je zavedená s pracovnou frekvenciou 162/3 Hz.
Naše zariadenie potrebuje len zdroj, či už generátor, alebo distribučnú sieť, a pomocou konverzie zabezpečí napájanie, rozvod energie pre obe skupiny.
Podobné zariadenia disponujú väčšinou len konverziou energie jedným smerom. Váš energokontajner poskytuje benefity transformácie sietí EU/US alebo US/EU. Vedeli by ste uviesť konkrétny príklad využitia obojsmernej konverzie v praxi?
Zariadenie je určené na spoluprácu ozbrojených síl, ktorých základné vybavenie je založené na rozdielnom štandarde pre elektrické spotrebiče, v Európe je to napätie 3 x 400 V/230V a frekvencia 50 Hz a v Severnej Amerike 3 x 208 V/110 V a 60 Hz. Typickým príkladom je spoločné cvičenie vojsk krajín NATO alebo pôsobenie v misiách. A taktiež naše ozbrojené sily sú vybavené technikou a k tomu potrebným technickým zázemím, ktoré sú založené na severoamerickom štandarde (vrtuľníky a už aj stíhačky F16). V takomto prípade potrebujú dva rôzne zdroje a rozvádzače, prevodník. Naše zariadenie potrebuje len zdroj, či už generátor, alebo distribučnú sieť, a pomocou konverzie zabezpečí napájanie, rozvod energie pre obe skupiny.
Ktoré zariadenia sa štandardne pripájajú k frekvenčnému meniču vo vojenských misiách?
Vo vojenských misiách sa používa široká škála elektrických zariadení, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie vojakov a vybavenia v teréne. Výber týchto zariadení závisí od konkrétnych úloh misie, veľkosti jednotky a dostupných zdrojov energie. Ide napríklad o komunikačné zariadenia (rádiá, satelitné telefóny a počítače), ktoré slúžia na komunikáciu medzi jednotkami, veliteľstvom a základňou. Ďalej sú to zariadenia na pozorovanie okolia (prístroje na nočné videnie, termokamery, radary a iné optické zariadenia), zariadenia na navigáciu (GPS zariadenia a navigačné nástroje), lekárske zariadenia (diagnostické prístroje, operačné sály, sterilizačné zariadenia a iné zdravotnícke vybavenie) či osvetľovacia technika, náradie, chladiaca a klimatizačná technika.
Vyvinutý energokontajner so statickým výkonovým meničom na transformáciu sietí EU/US alebo US/EU. Foto: Betty Burianová/CVTI SR
Vývoj energokontajnera
Aplikovali ste do vývoja energokontajnera najnovšie poznatky a progresívne materiály. Váš inovatívny prístup prevyšuje tradičné riešenia. Viete priblížiť, o aké aplikácie konkrétne išlo?
Zameriavame sa na využitie najnovších poznatkov v oblastiach materiálového výskumu a polovodičových prvkov, ktoré sa následne snažíme aplikovať do vývoja nových zariadení výkonovej elektroniky. To nám umožňuje zvyšovať energetickú efektívnosť, či už účinnosť, alebo rozmery a hmotnosť zariadenia. Navrhnutý koncept ďalej analyzujeme simuláciami tak, aby sme navrhli správny dizajn z pohľadu odvodu stratového tepla alebo použili správnu a odolnú konštrukciu. Vzhľadom na aplikáciu musíme zariadenie navrhnúť tak, aby bolo schopné prevádzky v náročných klimatických podmienkach a s vysokými nárokmi na mechanickú odolnosť.
Ako dlho trvali vývoj a následná konštrukcia vášho energokontajnera?
Vývoj, následná konštrukcia a zhotovenie energokontajnera trvali takmer 18 mesiacov. Po tejto etape nasledovali typové skúšky, ktoré trvali vzhľadom aj na vyššie uvedené špecifické nároky 12 mesiacov.
Energokontajner bol zatiaľ overený skúškami autorizovanou osobou a taktiež praktickým overením.
Spolupracovali ste v priebehu vývoja aj s Ministerstvom obrany SR (MO SR), resp. s Ozbrojenými silami SR (OS SR)? Bol už energokontajner eventuálne nasadený v nejakej vojenskej misii?
Áno, Ministerstvu obrany SR bol na začiatku predstavený zámer vývoja takéhoto zariadenia a následne bol podporený spolufinancujúcim grantom pre vývoj v rámci projektov VaV z rozpočtu MO SR. MO SR, resp. OS SR boli aktívne zapojené pre špecifikáciu technického zadania a v následnom recenzovaní. Energokontajner bol zatiaľ overený skúškami autorizovanou osobou a taktiež praktickým overením na základni pre pilotné odskúšanie využitia na základe potrieb OS SR.
Vyvinutý energokontajner so statickým výkonovým meničom na transformáciu sietí EU/US alebo US/EU. Foto: Betty Burianová/CVTI SR
O svete AI v odzbrojených silách a budúcnosti
Váš tím získal ocenenie za mimoriadne výsledky v oblasti výskumu a vývoja výkonovej elektrotechniky. Umelá inteligencia preniká aj do sveta ozbrojených síl. Kde vidíte jej najväčšie benefity?
Integrovanie umelej inteligencie (AI) do ozbrojených síl prináša revolučné zmeny, ktoré majú potenciál zásadne ovplyvniť spôsob, akým sú/budú vedené vojny a ako bude zabezpečovaná bezpečnosť. AI ponúka možnosti, ktoré môžu zlepšiť efektivitu, presnosť a bezpečnosť vojenských operácií.
Medzi najväčšie benefity patria autonómne systémy, ako sú bezpilotné lietadlá, pozemné vozidlá a plavidlá so systémami pre výkon zložitých manévrov, rozpoznávanie cieľov, ale aj výkon autonómnej obrany či útokov s minimálnou ľudskou intervenciou.
Integrovanie umelej inteligencie do ozbrojených síl prináša revolučné zmeny.
Ďalšími príkladmi sú roboty vybavené AI, ktoré môžu vykonávať nebezpečné úlohy, ako je odmínovanie, záchrana rukojemníkov alebo prieskum v nebezpečných prostrediach. AI môže tiež analyzovať dáta a predikovať správanie, optimalizovať logistické operácie a navrhovať najlepšie stratégie. Ďalej môže podporovať veliteľov pri rozhodovaní v rýchlo sa meniacich situáciách. Svoje uplatnenie nájde aj v simuláciách a tréningu či kybernetickej bezpečnosti. To všetko bude mať potenciálne benefity vo zvýšenej presnosti a efektivite, v znížení rizík pre ľudské životy, lepšej situačnej informovanosti alebo rýchlejšej reakcii.
AI so sebou prináša aj mnohé výzvy a obavy. Autonómne zbrane a rozhodovanie o živote a smrti vyvolávajú vážne etické otázky. AI systémy môžu byť navyše zraniteľné zo strany hackerských útokov a nadmerná závislosť od AI môže viesť k strate ľudskej kontroly nad vojenskými operáciami.
Umelá inteligencia má potenciál revolučne zmeniť charakter konfliktov, ale k jej vývoju a nasadeniu je dôležité pristupovať s opatrnosťou a treba zvážiť všetky etické a bezpečnostné aspekty.
Akým smerom sa bude v blízkej budúcnosti uberať váš výskum? Máte nejaké nenaplnené ciele?
V oblasti výkonovej elektrotechniky, ktorej sa venujeme, sa chceme zamerať na nové poznatky v oblasti polovodičových materiálov, ktoré umožnili vývoj nových polovodičových prvkov. Ich implementáciou do vyvíjaných zariadení dosiahneme zlepšenie parametrov, ako napríklad vyššiu účinnosť, menšie rozmery, nižšiu hmotnosť a úsporu materiálu.
Na aplikáciu týchto polovodičových prvkov, ale aj nanomateriálov, musíme preskúmať a vyvinúť potrebné komponenty, ktoré budú slúžiť na návrh uceleného zariadenia. Preto sa aktuálne zaoberáme vývojom nového riadiaceho systému, ktorý umožní zvyšovať pracovnú frekvenciu našich zariadení, rýchlejšiu odozvu a spätnú väzbu pri monitoringu a následne rozvoj nových regulačných algoritmov.
Ďalšie smerovanie výskumu sa musí zamerať aj na vyššie uvedenú možnosť aplikácie a využitia umelej inteligencia a strojového učenia, aplikáciu senzorov pre nasadenie internetu vecí, ktorý pomôže pri monitorovaní činnosti zariadení, diagnostike a rozhodovaní sa pre prediktívnu údržbu či zlepšenia prevádzkového nastavenia energetickej optimalizácie prevádzky. V oblasti mechatroniky, ktorej sa tiež venujeme, je to vývoj robotických a automatizačných systémov. Budúcnosť vidíme v nasadení a prieniku umelej inteligencie, technológie rozpoznávania obrazu a tiež vo vývoji ostrovných energetických systémov.
Záznam z podujatia odvysiela STVR na Dvojke 23. novembra 2024 o 20.10 hod.
