Innovation Magazine
2 | 12
hi!tech www.siemens.com/hitech
Hogyan lehet uralni összetett rendszereket A tanuló rendszerek ismereteket gyűjtenek, döntenek és előrejelzéseket adnak
Jönnek az óriások A szélenergia hasznosításának új dimenziója
Az új város
A jövő élhető metropoliszainak kulcsa a hálózatok kiépítése és az intelligens informatika
2|12 hi!tech – a Siemens Ausztria innovációs magazinja
Tartalomjegyzék Zöld növekedés ......................... 16 A klímavédelem lökést ad a gazdaságnak és új munkahelyeket teremt.
Az utolsó néhány százalék ........... 18 Tovább akarja növelni magas energiahatékonyságát a Lenzing AG.
Felzárkózik a posta ....................... 20 Egyre szorosabban összekapcsolódik az analóg és a digitális posta.
Tudni kell lekapcsolni ................... 22 A jövő villamos hálózatában az iparnak jó energiagazdálkodással kell rendelkeznie.
Drága függőség ............................ 24
8 hi!biz
Hűvös IKEA áruház ...................... 4 Egyedi, innovatív energiahatékonysági megoldások - optimális hatásfokú hűtésrendszer az IKEA budaörsi áruházában.
Impresszum
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIllllllllllllllllllllllllllllllllll hi!tech – a Siemens Ausztria innovációs magazinja Kiadó és médiatulajdonos: Siemens AG Austria, Siemensstraße 90, A-1210 Wien Főszerkesztő: Elisabeth Dokaupil Szerkesztés: Sabine Nebenführ, Markus Honsig Fotómenedzsment, terjesztés: Sieglinde Hofstätter, Eva Zwanzinger Grafikai terv: Wolfgang Lackinger Litográfia: R12 A magyar nyelvű változat kiadásáért felelős: Siemens Zrt. 1134 Budapest Gizella út 51 - 57. Nevelős Orsolya kommunikációs igazgató Nyomda: Szabó DTP & Nyomda Kft. 1194 Budapest, Zombor utca 59.
Egyre fogynak és drágábbak a fémek, melyek az egyre több elektronikai termékhez szükségesek.
hi!future
Szilárdan kézben tartott folyamatok ........... 26 Új eljárás, amely már a folyamat közben információt nyújt a biotechnológiai termékekről.
Takarékoskodnak az energiával .. 5
Hírek ............................................. 27
Nagy termelékenységű ívkemence.
Jönnek az óriások ......................... 28
Odoo - zöld technológiával ......... 6 A Műegyetem diákjai a napenergiával működő Odoo családi házzal indultak a Solar Decathlon egyetemek közötti innovációs versenyen.
Innovatív megoldás...................... 7 Változtatható fordulatszámú villanymotorok a földgázhálózatban.
Címlapsztori Az együtt gondolkodó város ...... 8 A hálózatba kapcsolás, az információcsere és az intelligens adatfeldolgozás jelenti a kulcsot a jövő élhető városaihoz.
Élhető metropoliszok ................ 14 Interjú a Siemens CEE új Infrastruktúra és Városok szektorának vezetőjével, Arnulf Wolframmal arról, hogy miként válhatnak vonzó élettérré a városok.
Hamarosan megépülhetnek az első szélerőművek akár 20 megawattos teljesítménnyel és 200 méteres átmérőjű rotorral.
Tanuljuk megérteni az emberi testet .......... 32 Tanuló szoftver gyakorolja folyamatosan, hogy miként lehet az utolsó apró részletig leképezni az emberi testet, megkönnyítve a diagnózist és a kezelést is.
Hogyan hasznosul a széndioxid ......34 A széndioxid nem minden esetben káros. Az erőművekben leválasztva a biodízel alapjául szolgáló algákat táplálhatja.
Nagy léptékű széndioxid-csökkentés ................36 Jigar Shah, a Carbon War Room alapítvány elnök-vezérigazgatója szerint a CO2-kibocsátás
hi!tech
Editorial 32 fele megtakarítható.
hi!life
Kibocsátás nélküli buszok .........38 Az új villamos buszok kielégítő menettulajdonságokat, kedvező üzemeltetési költséget és a belvárosban jó levegőt kínálnak.
Hírek .......................................... 39 Hogyan lehet uralni az összetett rendszereket ..........40 A tanuló gépek hatalmas mennyiségű adatot tudnak feldolgozni, mintákat ismernek fel bennük, fejlesztik tudásukat, és rendkívül pontos előrejelzésekkel szolgálnak.
Élet az ókori nagyvárosban .......44 Interjú Dr. Sabine Ladstätter-rel az efezoszi ásatásokról, ahol az alapkutatás mellett a modern berendezésekben rejlő lehetőségeket is kipróbálják.
El a kezekkel a kormánykeréktől ..46 Ha le tudjuk venni a kezünket a kormánykerékről és lábunkat a pedálokról, akkor biztonságosabban, kényelmesebben és környezetkímélőbben autózhatunk.
SmartSenior................................ 48 Jó hálózati kapcsolatban aktívan és mozgékonyan élhetnek az időskorúak.
A harmadik dimenzió ................ 50 A térhatású filmeket és tévéműsorokat csak szemüveggel élvezhettük – eddig. A fénymezőfelvételek forradalmasíthatják ezt a területet.
Beköszöntő A világ népességének mintegy fele már ma is városokban él. 2050-re ez az arány mintegy 70 százalékra nő. A rohamos növekedés hatalmas kihívást jelent a nagyvárosoknak. A meglévő infrastruktúra eléri korlátait, és a bővítés finanszírozása az államháztartások jelenlegi helyzetét tekintve nehézséget okoz. Meg kell oldani a közlekedési problémákat, biztosítani kell az energia- és a vízellátást, emellett alacsonyan kell tartani a környezet terhelését, és javítani kell a lakosok életminőségét. A fenti kérdések között többféle összefüggés is fennáll. A szakértők ezért meggyőződéssel vallják, hogy a hálózatba kapcsolás, az információcsere és az intelligens adatfeldolgozás jelentik a kulcsot a jövő élhető városaihoz. A közösségi közlekedés, a közlekedésirányítás és a jó vonalkapcsolatokra vonatkozó információk csökkentik a torlódást, és javítják a levegő minőségét. Alternatív energiaforrások alkalmazása tö-
kéletesen összehangolt hálózatokban, valamint az energiával takarékoskodó és energiát termelő épületek fontos pillérei az eredményes energia- és klímastratégiának. A Siemens új, Infrastruktúra és Városok szektora a termékek és szolgáltatások egyedülállóan széles skáláját kínálja a városfejlesztéshez, és segíti a városvezetést a beruházások finanszírozásában. Az optimális kezdésről egy új szoftver gondoskodik: információkkal szolgál arra, hogy mikor és milyen beruházások alkalmasak a fenntartható városra való átállásra. Kiadványunk további cikkei az ipari energiahatékonysággal, a hulladékban rejlő nyersanyagforrásokkal, a tanuló informatikai rendszerekkel, az önműködően közlekedő autókkal és a széndioxid hasznosítási lehetőségeivel foglalkoznak. Dale A. Martin a Siemens Zrt. elnök-vezérigazgatója
hi!tech 02|12
02 ■ 03
Hűvös IKEA áruház Egyedi, innovatív energiahatékonysági megoldások – optimális hatásfokú hűtésrendszer az IKEA budaörsi áruházában. Az IKEA budaörsi áruháza bonyolult épületgépészeti és épületfelügyeleti rendszerrel rendelkezik. Ennek létrehozásában az elmúlt évek során több fontos feladatot kapott a Siemens Zrt. Building Technologies (BT) divíziója. Ezek között volt egy korábbi energiahatékonysági feladat is – ennek keretében került sorra a Siemens Energia Monitoring rendszer telepítése. Legutóbb az áruház hűtési rendszere átalakítására kaptunk fejlesztési megbízást. A célja a hűtőenergia-központ jelenleg egyidejűleg rendelkezésre álló mintegy 900 kW-os teljesítményének 60%-os növelése; úgy, hogy a jelenlegi éves energiafelhasználás 30%-kal csökkenjen. A beépített hűtőteljesítmény növelését az indokolja, hogy a jelenlegi hűtésigény biztonságos kielégítése mellett kellő tartalék álljon rendelkezésre az áruház későbbi bővítéséhez is. Ez az energiahatékonyság nagymértékű növelését követeli meg, amelyhez egyedi innovatív energiahatékonysági megoldások szükségesek. Az alapvető célok mellett szem előtt kel-
Siemens
Siemens
lett tartani az „IKEA goes renewable” célkitűzést, az alternatív energiaforrások felhasználását is. A Siemens BT moduláris fejlesztési tervet dolgozott ki három hűtőenergiatermelő modul összekapcsolása alapján. A fő hűtőmodul egy új, 800 kW teljesítményű turbó-kompresszoros, glikol-vízhűtésű kondenzátorral működő, kiemelkedő energiahatékonyságú folyadékhűtő. Mellette megmarad a rendszerben a korábbi, 620 kW teljesítményű kompresszoros folyadékhűtő, amely léghűtéses kondenzátorral működik. A kompresszoros hűtőgépekhez társul harmadikként egy többfunkciós szárazhűtő. Ez lényegében egy hőcserélő, amely a rendszer hűtőközegét a rajta átáramló környezeti levegővel hűti. Ennek hatásfokát a Siemens egyedi fejlesztésű adiabatikus rendszere növeli vízpárának az áramló levegőbe való porlasztásával, két környezeti paraméter (a léghőmérséklet és a páratartalom) függvényében. A szárazhűtő teljesítménye a mindenkori igények és üzemállapotok függvény-
ben, rugalmasan hasznosítható: vagy közvetlenül a hűtőrendszer hűtőközegének hűtésére, vagy a fő folyadékhűtő kondenzátorának hűtésére és ezzel hatásfokának növelésére, végül az áruház oltóvíz-tározójában lévő víz hűtésére. Az áruház 600 m3 térfogatú oltóvíz-tározója a hűtőrendszer negyedik modulja. Ennek vizét a hűtőmodulok hűtik az éjszakai órákban, amikor azok (az alacsonyabb környezeti hőmérsékletnek köszönhetően) magasabb hatásfokkal, energia-hatékonyan tudnak üzemelni, az áruház helyiségei pedig nem vagy kevesebb hűtést igényelnek. Az áruház hűtőrendszerében a termelők (hűtőmodulok) és fogyasztók (légkezelő egységek) között úgynevezett energiasín teremt energetikai kapcsolatot. Ez az a csővezetékrendszer, amelyben a légkezelők hűtőközege (víz) kering. A víztározó a mindenkori helyzetnek megfelelően vagy fogyasztóként működik, azaz a hűtőmodulok hűtik vizét, vagy „termelőként” visszatáplálja a hűtött vizet a hűtőkörbe a rendszer hatásfokának maximali-
hi!biz
Hírek
Takarékoskodnak az energiával Nagy termelékenységű ívkemence
zálása és a szükséges aktív hűtőteljesítmény csúcsértékeinek „simítása” érdekében. A modulok vezérlése az áruházban működő Siemens DESIGO V.4 épületfelügyeleti rendszer keretében történik. Ez a rendszer látja el az létesítmény teljes épületgépészeti rendszerének irányítását. A bevezetőben már említett Siemens EMC energiamonitorozó rendszer végzi a gépészeti egységek, illetve villamos fogyasztók energiafelhasználásának kontrollját és monitorozását. A hűtésrendszer irányítása évszaktól és a napi időjárási viszonyoktól függően téli vagy nyári menetrendet követ. Ez az épületfelügyeleti rendszer programozásával valósul meg, és határozza meg a modulok indításának és működésének sorrendjét az optimális hatékonyság érdekében. Így például éjjel a nyári időszakban a kompresszoros hűtőmodul, télen a szabadhűtő hűti a víztározó vizét. Az áruház reggeli indulásakor télen a szabadhűtés indul be elsőként. Nyáron először a turbókompresszoros modul kezdi termelni a hűtőenergiát, majd az oltóvíz-tározó lép működésbe.
Jelentősen kisebb energiaigény Az acélgyártók energiatakarékos és tiszta gyártástechnológiába fektetnek be. Ennek megvalósításához a Siemens VAI új fejlesztésű Simetal EAF Quantum villamos ívkemencéjének több pontján fogott hozzá. A kemence a nagyolvasztó-technológia bevált elemeit új fémhulladék-adagolással, hatékony előhevítővel, a fenékrész (alsó edényzet) új billentési rendszerével, valamint az optimalizált csapolórendszerrel bővítették. Ennek köszönhetően az acélgyártásban 36 perces olvasztási ciklust lehet elérni. A 280 kWh tonnánkénti ener-
giaigény jóval alacsonyabb, mint egy hagyományos ívkemencénél. A szintén alacsonyabb elektróda-, földgáz- és oxigénfogyasztással együtt a fajlagos átalakítási költség mintegy 20 százalékkal alacsonyabb. A CO2kibocsátás a hagyományos ívkemencéhez viszonyítva és a nyersacél tonnájára vetítve akár 30 százalékkal is csökkenthető. A nagyolvasztós technológia esetében a vashulladékot nem a nyitott fedélen át, hanem a fedélbe beépített aknán keresztül továbbítják a kemencébe. A vashulladék egy visszatartó szerkezeten átmenetileg megpihen, miközben a forró kemencegáz 600 - 800 Celsius-fokra előmelegíti azt, mert így a hulladékhő közvetlenül visszanyerhető. A megelőző tétel lecsapolása után a visszatartó rendszer ujjai kinyúlnak, így az előhevített fémhulladék az acélfürdőbe hullik. A hagyományos kemencékkel ellentétben a hengeres kialakítás rendkívül pontos billentést tesz lehetővé, emkellett leegyszerűsíti a karbantartást és az edénycserét. A FAST (Furnace Advanced Slag-Free Tapping) nevű csapolórendszerrel a főként szennyeződésekből álló, felül úszó salak nélkül csapolható le a folyékony acél. Az acélgyártók közül elsőként a mexikói Tyasa fogja alkalmazni az új rendszerű kemencét.
Az új elektromos ívkemence 36 perces olvasztások közötti idővel működik.
i
www.siemens.com/metals
hi!tech 02|12
04 ■ 05
hi!biz
interjú
Odoo – zöld technológiával A budapesti Műegyetem diákjai a régióból elsőként kvalifikáltak a Solar Decathlon egyetemek közötti innovációs versenyre. Pályamunkájuk az Odoo nevű, napenergiával működő családi ház. A 60 fős magyar csapatnak az egyetem hat kara, a teljes Műegyetem és számos szponzor mellett főtámogatóként a Siemens Zrt. szurkol. Zeitler Balázs menedzser tájékoztat a projektről, a beépített zöld technológiáról és távlati terveikről. A Solar Decathlon egy egyetemek közötti innovációs verseny, melynek fő célkitűzése a napenergia felhasználásával öszszefüggő építészeti megoldások népszerűsítése, a zöldtechnológiák társadalmi elfogadtatása. Minden csapatnak a rendelkezésre álló idő alatt teljes egészében meg kell terveznie és a verseny színhelyén, Madridban fel is építenie egy házat. Egy kétszemélyes családi házat kell elképzelni a létező összes alap- és kényelmi funkcióval. A könnyűszerkezetes épületnek azonban egész évben napenergiát kell hasznosítania, energiahatékonynak és környezet-tudatosnak kell lennie. Az Odooproject háza azonban többet is tud, saját bevallásotok szerint ezért kerültetek be a döntőbe… A csapat egésze hisz abban, hogy a modern technológia és a zöldenergia ötvözhető a hagyománnyal, így a magyar kulturális elemek megférnek az innovációval és a szolártechnológiával. A Siemens Zrt. nevében Martin A. Dale vezérigazgató, az egyetem részéről pedig Dr. Péceli Gábor rektor tavaly novemberben főszponzori szerződést írt alá. Mi az,
Siemens
Siemens
Zeitler Balázs, az Odooproject menedzsere bemutatja a készülő ház makettjét.
rének szabályozását Siemens Synco és Logo rendszer látja el. E rendszerek szigorú logikai kapcsolatban állnak egymással, ahol a Logo biztosítja a mérő, integráló és adatgyűjtő funkciókat, míg a Synco a HVAC (hűtés-szellőzéslégkondicionálás) szabályozását adja. amiben az anyagi támogatás mellett a Siemens hozzá tud járulni a sikeretekhez? Az Odoo-házban a gépészeti rendszer, a lakók és a ház kapcsolatát Siemens termékek szolgálják. A lakók kényelmét és az energiahatékonyságot biztosítja például, hogy Siemens időjárásközpontegységgel mérjük az épület oldalán a külső hőmérsékletet és a fényerősséget, a mért értékek alapján pedig az épület önmaga szabályozza a belső megvilágítást és sötétítőket. A ház gépészeti rendsze-
A nyári hónapok alatt felépült a ház. Mi a következő lépés? Madridban 4 nap alatt tervezzük megépíteni a házat, majd a következő néhány napban csak „finomhangolunk”, azaz beállítjuk a megfelelő működést. A verseny szeptember 14. és 30. között zajlik, de bárhogy szerepeljünk is, az elkészült ház a jövőben egészen biztosan hasznos eszköze lesz a zöldtechnológia és az energiahatékonyság magyarországi népszerűsítésének.
hi!biz
Robicon
Robicon PH frekvenciaváltó
Innovatív megoldás Változtatható fordulatszámú villanymotorok a földgáz-hálózatban Közismert, hogy a primér energiahordozók hazai felhasználásában a földgázé áll az első helyen. Noha a felhasznált földgáz többsége importból származik, fontos szerep jut az algyői és szegedi lelőhelyekről származó földgáznak is. Az itt kitermelt földgázt a MOL Algyői Gáztechnológia Egységének NF (nyomásfokozó) kompresszortelepe táplálja be a gázelőkészítő feldolgozó üzembe, majd a nagynyomású országos távvezeték-rendszerbe. A telepen nyolc, egyenként 12 000 m3/óra kapacitású kompresszor látja el a feladatot, amelyek a földgázt 64 bar nyomással táplálják a hálózatba. A kompreszszorokat eredetileg egy-egy gázmotor hajtotta. Ez azonban alacsony hatásfokú, rosszul szabályozható, nagy karbantar-
Siemens
Siemens
tás-igényű és költséges megoldás volt, ráadásul a gázmotorok CO2-kibocsátása erősen szennyezte a környezetet. Így a MOL a kompresszortelep hajtástechnikájának gyökeres korszerűsítését tűzte ki célul. A feladat megoldására kiírt pályázatot a Siemens energiatakarékos, innovatív megoldással nyerte meg, amely nemcsak kiküszöböli az eredeti hajtástechnika hátrányait, hanem további előnyökkel is jár a MOL számára. Az új megoldás keretében a gázmotorokat középfeszültségű, 6kV-os tápfeszültségről működő aszinkron villanymotorok váltották fel, amelyek frekvenciaváltós, változtatható frekvenciájú meghajtása korszerű kompresszorvezérlést tesz lehetővé. Az új megoldású Siemens hajtásláncban
két darab Robicon PH középfeszültségű frekvenciaváltó játssza a főszerepet. Teljesítményük egyenként 1,6 MW, és 4-4 kompresszormotort hajtanak meg. A meghajtás gépenkénti PLC-vezérléssel (átkapcsoló automatikával) történik. Ezáltal a négy kompresszor tetszőleges részhalmaza dolgozhat rá a hálózatra, és egy kiválasztott kompresszor teljesítménye a fordulatszám szabályozásával a 30% - 100% közti sávban tetszőleges lehet. Ily módon a mindenkori összes kompresszorteljesítményt pontosan a változó fogyasztás igényeihez lehet illeszteni. Az egyes kompresszor-fokozatok hálózatra vagy a frekvenciaváltóra való kapcsolása ún. világos áttéréssel történik, ami a 6 KV-os hálózat „rángatását” és a kompresszor mechanikai elhasználódását egyaránt nagymértékben csökkenti. Ugyancsak növeli a motorok élettartamát, hogy ily módon csaknem tökéletesen szinuszos jelformájú tápfeszültségről működnek. A Robicon PH alapú hajtástechnika jelentős energia-megtakarítást eredményez, magas rendelkezésre állás és maximális szolgáltatás-biztonság mellett. A komplett DCS (distributed control system) alatt működő új hajtásrendszer üzemi tapasztalatai a telepítés (2012. március) óta mindenben igazolták a tervezéskor kitűzött célokat, és megfeleltek a felhasználó várakozásainak.
hi!tech 02|12
06 ■ 07
Az együtt gondolkodó Hálózatba kapcsolás, információcsere és az adatok intelligens feldolgozása adják a kulcsot a jövő élhető városaihoz.
Nagyobb esélyt a jó életre A város a jövő lakóhelye. Manapság a világ népességének több mint fele él városban. Az ENSZ előrejelzése szerint 2050-re ez az arány mintegy 70 százalékra nő. Az emberek azért költöznek a városokba, mert ott nagyobb az esélyük munkahelyre, jobb egészségügyi ellátásra, valamint vonzó szabadidős és kulturális kínálatra. Valóra válik-e álmuk, hogy a városokban jobb az élet ? Az ENSZ Habitat nevű településfejlesztési programjának vezetője, Dr. Joan Clos derűlátó a jövőre nézve, mert őszinte akaratot lát a városiasodás kedvező alakítására: „Miután éveken át rossznak tekintették a városiasodást, amit leginkább
Elisabeth Dokaupil
Petra Meisel
meg kellene állítani, az emberek egyre inkább a kedvező változás hajtóerejének tekintik a várost, amellyel a klímaváltozást is kordában lehet tartani, és a társadalmigazdasági fejlődést is elő lehet mozdítani.” Pontosan ezek a fejlődési igények gyakorolnak hihetetlen nyomást a városok fejlődése irányába - hangsúlyozza Pablo Vaggione, az IGSRP, a Város- és Régiótervezők Nemzetközi Társaságának korábbi főtitkára, aki manapság világszerte tanácsadóként tevékenykedik: „A hatalmas ütemű népességnövekedés túlterheli a városi infrastruktúrát. A korlátozott pénzügyi erőforrások egyúttal jelentősen beszűkítik a városok mozgásterét.”
Mindazonáltal Pablo Vaggione is komoly lehetőséget lát a városiasodás trendjében, amennyiben a városoknak sikerül egyensúlyt teremteniük a gazdasági növekedés, a környezeti terhelés és az emberi életminőség között. „A fenntarthatóságnak ez a három alappillére a városokra is érvényes, és nem lehet őket egymástól elszigetelten tekinteni..” A fenntartható városfejlesztés rendkívül összetett feladat. „Újra kell szerveznünk az energia- és a vízellátást, de a közlekedést is” – hangsúlyozza Dr. Klaus J. Beckmann, a kommunális infrastruktúrafejlesztési professzora a Karlsruhei Egyetemen. Decentralizált modellekre, a nyers-
hi!biz
Címlapsztori
város
anyagok visszaforgatásán alapuló gazdaságra és ezek ésszerű összekapcsolására van szükség. „Ennek feltétele az intelligens és nagyteljesítményű kommunikációs hálózatok működése az ellátás és a hulladékkezelés valamennyi területén” – hangsúlyozza Beckmann professzor. A kihívások már a tervezésben is megjelennek: hol célszerű először beruházni, milyen lehetőségeket tárnak fel és milyen következményekkel járnak ezek a beruházások? Milyen hatást gyakorolnak ezek az intézkedések a társadalom állapotára és általában a város fenntarthatóságára? Ilyen kérdésekkel foglalkozik a Siemens kutatórészlegének egyik projektje, a melyet Dr.
Bernd Wachmann vezet. A világon szétszórtan dolgozó projekt-munkacsoport egy integrált rendszert fejleszt a városok multidiszciplináris modellezésére és szimulációjára. A rendszerrel előre lehet vetíteni, hogy az infrastruktúra megváltoztatása miként hathat a város fenntarthatóságára. Segítségével meg lehet becsülni az új infrastrukturális beruházások különböző alternatíváit a költségek és a fenntarthatóság vonatkozásában, és meg lehet tervezni a beruházások optimális sorrendjét is. A városi beruházásokról nyilvánosan hozzáférhető adatok alapján döntenek. Az összehasonlítás múltbéli adatokkal vagy más városok adataival lehetséges. Dr.
Wachmann: „A rendszer elemzi a kölcsönös függőségeket, előre jelzi a valószínű forgatókönyveket és változásokat, és ezek folyamán során figyelembe veszi a szakértői véleményeket is.” Ez ahhoz is megteremti az alapot, hogy dinamikusan változó valós idejű adatok alapján teljességgel új szolgáltatásokat lehessen kínálni. Miként lehet az épületekben takarékoskodni az energiával A városok energiafogyasztásának döntő hányadát az épületek adják, amelyek világviszonylatban az energiafogyasztás 40 százalékáért felelősek. Ennek egyik oka, hogy mind a mai napig el szokták különí-
hi!tech 02|12
08 ■ 09
A Siemens új müncheni székháza a világ egyik leginkább energiahatékony és nyitott vállalati épülete lesz. A belső udvarokban és az éttermekben szívesen látják a nyilvánosságot is. A tetőre és a homlokzatra szerelt napelemek áramot termelnek.
teni az épülettechnikát a biztonságtechnikától. „A jövő az integrált megoldásoké. Az egyes platformok valós idejű információkat gyűjtenek, és ezek alapján működik a precíz vezérlés” – mutatja be Josef Stadlinger a Siemens Building Technologies részéről a napjainkban uralkodó irányzatot. Az új megoldással az épületek egyre biztonságosabbá, kényelmesebbé és energiahatékonyabbá válnak. A vezérléssel az épület fűtését az időjárás-előrejelzés alapján lehet megkezdeni, vagy a vizet és más hűtőközeget mozgató szivattyúkat a tényleges igény szerint lehet működtetni az eddig szokásos állandó időbeosztás helyett. „Ilyen optimalizálást csak a korábbi tapasztalatok alapján lehet végezni. A Siemens tudja, hogy hogyan kell vezérelni a fűtőköröket, és miként kell meghatározni a hőigényt” – hangsúlyozza Stadlinger úr az átfogó szakismeretek jelentőségét a korszerű rendszerek működőképessége szempontjából. Az intelligens épületautomatizálás az európai városok jellegzetes képét meghatározó, műemlékvédett régi épületekben is
Elisabeth Dokaupil
csökkenti az energiafogyasztást. Ez akkor is igaz, ha nem lehet megoldani az indokolt hőszigetelést. A jövőben még tovább javítják az épületek pillanatnyi állapotára vonatkozó információk minőségét és ezzel a vezérlés optimalizálását, ugyanis egyre nő a hőmérsékletet, a fényt vagy a levegő minőségét mérő érzékelők száma. „Az érzékelőkből önszerveződő hálózatok alakulnak ki azzal, hogy mérik a szomszédos érzékelőktől való távolságot, rendszeresen szinkronizálják működésüket, és értelmezik az adatokat” – mondja Dr. Rudolf Sollacher, aki a Siemensnél az érzékelőhálózatokat kutatja. „Az új érzékelők képesek összehasonlítani a mért értékeiket, és ebből nagy pontossággal határozzák meg a rendszer egészére vonatkozó átlagot.” A hálózat képes az egyszerű minták azonosítására, például ha bizonyos feltételek mellett el lehet térni fel- és lefelé bizonyos érvényes értékektől. Ezt a modern tűzjelzők is megtanulták, megelőzve ezzel a felesleges riasztásokat.
Siemens, Petra Meisel
Az épületek nem csupán az egyre magasabb szintű energiahatékonyság, hanem a közvetlen energiatermelés miatt is döntően meghatározzák a fenntartható városok energiamérlegét. A Siemens új, München szívében álló központja a 45.000 négyzetmétert meghaladó alapterület ellenére el tudja látni magát energiával. A V alakú homlokzatok és a belső udvarok optimálisan terelik a napfényt az irodákba. A tetőre, valamint a homlokzatra telepített fotovillamos rendszerek, sőt az esővíz hasznosítása is hozzájárul ahhoz, hogy az új székház üzemeltetésének széndioxidmérlege kiegyensúlyozott legyen. Áramot termel az aktív épület A jövőben a sűrűn beépített belvárosokban is egyre több olyan aktív épületet húznak fel, amelyek több energiát termelnek, mint fogyasztanak. Ebben az esetben nem csupán a fotovillamos napelemekre, a szélerőre és a földhőre kell gondolnunk az alternatív energiaforrások között. Egy a stockholmi főpályaudvar melletti irodaházat például a pályaudvar csarnokában megfor-
hi!biz
Címlapsztori
duló, naponta akár 250.000 ingázó ember hője fűti. Az épületek képesek az energia tárolására is – például melegvíz készítésével; mivel ennek viszonylag csekély a vesztesége, vagy akár villamos üzemű autók töltésével. A nagy szélerőműparkok, naperőművek, épületek és háztartások által betáplált, egyre nagyobb mennyiségű, de ingadozó energia merőben új kihívások elé állítja a hálózatok üzemeltetőit. Ilyen környezetben jóval nehezebben lehet egyensúlyban tartani és védeni a hálózatokat. Ez csak akkor lehetséges, ha az elosztó hálózatok jóval intelligensebbek az eddiginél (ún. smart grid hálózatok). A fogyasztásra és a betáplálásra vonatkozó aktuális információk kinyerése érdekében már Európa-szerte szerelnek intelligens fogyasztásmérőket lakásokba. A villamos áram optimális vezérlése a hálózatban Európában már több mint 40 millió intelligens fogyasztásmérőt telepítettek. A minél nagyobb területet lefedő telepítés a feltétele a lehető legnagyobb fokú energiahatékonyságnak, a decentralizáltan és környezetkímélő módon termelt villamos áram átfogó hasznosításának. A háztartások villamosenergia-fogyasztását eddig csupán évente egyszer olvasták le a fogyasztásmérőn. „Intelligens fogyasztásmérők alkalmazásával valós időben kapunk adatokat a villamosenergia-fogyasztásról. Bécsben naponta 180 millió adatot kell majd tudnunk feldolgozni” –tájékoztat Brehmer mérnök úr, a Wien Energie Stromnetz GmbH bécsi villamosenergiahálózati társaság ügyvezetője. „Ezek alapján ésszerűen tudjuk irányítani az áramot a hálózatban.“ A Siemens új, Infrastruktúra és Városok szektorának egy Bécsben működő kompetencia-központja átfogó intelligens fogyasztásmérési infrastruktúrát telepít az ilyen hatalmas mennyiségű adatok feldolgozására. Az új, a fogyasztásmérők mellett az intelligens transzformátorokra és más hálózati elemekre is kiterjedő intelligens hálózatokat mind helyi szinten, mind pe-
dig az intelligens hálózat „idegközpontjait” jelentő irányítástechnikai rendszerekkel fogják vezérelni. Ennek ellenére a jövő hálózata a korábbinál nagyobb mértékben arra lesz utalva, hogy a fogyasztók jobban takarékoskodjanak az energiával, amikor kevésbé süt a Nap, vagy pont akkor vételezzenek energiát a hálózatból, amikor erős szél fúj a tengerparti erőműveknél. A kívánatos rugalmasság vezérlésére önálló szoftveres alkalmazásokra lesz szükség. A fogyasztókat pontosan kell tájékoztatni a fogyasztásukról és a jövőben jóval nagyobb mértékben ingadozó pillanatnyi energiaárakról. Az intelligens fogyasztásmérők lehetővé teszik
számukra, hogy fogyasztói magatartásukkal hozzájáruljanak a hálózatok stabilitásához, miközben takarékoskodnak a saját költségeikkel, ha nem vételeznek villamos energiát a csúcsterheléses és ezért költséges időszakokban. A hálózatirányítás és a fogyasztók szempontjából komoly előnyöket kínál az egy épülethez tartozó fogyasztók vagy akár több épület összefogása egy közös energiairányítási alrendszerbe. Ezek a közösségek partneri együttműködés formájában aktívan vesznek részt az energiakereskedelemben is. Ahhoz, hogy mindezek a megoldások működjenek, nyitnia kell a villamosenergia-hálózatnak is, amely eddig már pusz-
Legyen az autó, villamos, busz vagy vonat: egy multitouch asztallal és a Siemens mobilitási appjával egy integrált rendszerré egyesíthető valamenynyi közlekedési eszköz. A villamos üzemű autónak az energia tárolásában is fontos szerepük van.
hi!tech 02|12
10 ■ 11
hi!biz
Címlapsztori
Szingapúr a valós kísérleti terepe a jövő városának. A City Cockpit egyetlen képernyőn foglalja össze a város aktuális adatait.
tán az alkalmazott műszaki megoldások miatt is szigorúan elzárt terület volt. Ezzel párhuzamosan nő a félelem a villamosenergia-infrastruktúrára irányuló támadásoktól. „A jövőbeni alkalmazások érdekében kommunikálni kell az épületautomatizálással, a fogyasztók pedig az intelligens fogyasztásmérővel akarják vezérelni napelemes áramfejlesztőjüket, és a fogyasztásmérőt a saját belső informatikai hálózatukba is be akarják kötni, hogy át tudják tekinteni a saját áramfogyasztásukat” – szól Alexander Schenk a Siemens részéről arról, hogy a jövőben mennyire fontos lesz a magas szintű biztonság a magáncélú informatikában is. Nyitott és biztonságos hálózatok „A villamosenergia-hálózatok biztonságához olyan módszerek jönnek számításba, mint a titkosítás, az illetékesség-ellenőrzés, a tűzfalak vagy a forgalomkövetés” – mondja Schenk úr. Végeredményben azonban meg kell találni az ésszerű kompromisszumot jelentő mixet az elfogadható költségszint érdekében. Az energiaszolgáltatók hajlamosak arra, hogy senkit se engedjenek a kapcsolók közelébe, és ódzkodnak attól, hogy az adatokat egy platformon
Elisabeth Dokaupil
keresztül hozzáférhetővé tegyék olyan szolgáltatóknak, akik járulékos szolgáltatásokat terveznek nyújtani a fogyasztóknak. Végleges döntés azonban még nem született. A felső-ausztriai energiaszolgáltató tudományosan közelíti meg a kérdést: pontosan felmérik a jelenlegi állapotokat, és kidolgozzák a jövő igényeinek is megfelelő átfogó koncepciót. Az energia kérdéséhez szorosan kapcsolódik a közlekedés kérdésköre is. A villamos üzemű autók szélesebb körű használata például megkönnyítené a megújuló forrásból származó villamos áram tárolásának problémáját. Az autók akkumulátora kitűnő átmeneti tároló. A villamos üzemű autók és a közösségi közlekedés szélesebb körű használata például csökkentené a széndioxid-kibocsátást és javítaná a levegő minőségét – ez pedig döntő a fenntartható városi környezet érdekében. A városvezetés körében azonban manapság a legtöbb esetben egy másik kérdés bizonyul égetőnek: hogyan lehet feloldani a mindennapos közlekedési torlódásokat? Ez középtávon is kérdés marad, ugyanis az egyéni mobilitás iránti igény a jövőben is nő. Azok a városok lesznek élhetőek, amelyeknek sikerül megszervezniük a közös-
Siemens, Foster + Partners
ségi és az egyéni közlekedés megfelelő kombinációját. A valamennyi lehetséges közlekedési eszköz használatára történő átszálláshoz a közösségi közlekedési eszközök jól működő összhangjára, valamint a potenciális használók valamennyi készülékén elérhető valós idejű információkra van szükség. A „mikor jön a következő….?” jellegű kérdésekre mindig azonnal válaszolni kell. Emellett a papír alapú jegyekkel sem kell a jövőben bajlódni. Ezt az elektronikus menetjegy bevezetésével lehet megoldani. Elektronikus jeggyel a zsebében az utazó ugyanúgy használhat bérelhető villamos kerékpárt, sőt garázst is. Erről a jegyről hívható le a közösségi közlekedés vagy a villamos autó feltöltéséhez használt áram díja is. Ezzel párhuzamosan az egyéni közlekedést is jól kell irányítani. Erre merőben új elképzelések szolgálnak. A közlekedés változását a járművek érzékelőiből vett anonim élő adatokból lehet előre jelezni, az információkat pedig közvetlenül lehet továbbítani más autósok navigációs rendszerébe. Igy a torlódások sok esetben még kialakulásuk előtt megelőzhetők. Az autók közötti hálózat alapjául az Európai Unió és az
autóipar által fejlesztett Extended Floating Car Data megoldás szolgál. Mindezek ellenére a jövő autók nélküli városáról is vannak elképzelések. Az Egyesült Arab Emírségekben a fővárostól, Abu Dhabitól 30 kilométerre található Masdar City lesz a világ első autómentes városa: a mobilitást egy önműködő egyéni kabinokkal közlekedő gyorsjáratú földalatti szállító rendszer, egy magasvasút és egy regionális metró biztosítja, az utcaszintet járókelőknek és kerékpárosoknak tartják fenn. A Foster + Partners építésziroda tervezésében megvalósuló „tudomány városa”, amelyben a Siemens közel-keleti kutatóközpontja is helyet kap, széndioxid-semleges energiaellátással rendelkezik. A vízszolgáltatást napenergiával üzemelő sótalanító berendezésekkel tervezik biztosítani.
Az Egyesült Arab Emírségekben található Masdar City lesz a világ első autómentes városa. Kristály Londonban: A kiemelkedően energiahatékony épület a Siemens intelligens áramhálózati projektjének is részese.
Egyetlen pillantással áttekinthető helyzetkép a városról A tervek megvalósításában hangsúlyos szerepe van a városlakóknak. A közösségi média és az okostelefonok rászoktatták az embereket arra, hogy részt vegyenek a politikai folyamatokban. A városvezetés számára ezért kiemelten fontos, hogy folyamatos kapcsolatban álljanak a lakosokkal, és hogy képben legyenek a város fő paramétereit illetően . Ebben segít a City Cockpit, amelyet a Siemens Szingapúrral közösen fejleszt. A polgármester és a városi hivatalnokok egyetlen pillantásra láthatják ebből, hogy megfelelően üzemel-e a közlekedés, az energia- és a vízszolgáltatás. A rendszerbe a rendőrséget, a tűzoltóságot vagy a közterület-fenntartást is integrálni lehet. A működéshez külön adatokat nem szükséges begyűjteni, hanem a meglévő adatokat kell megfelelően összekapcsolni. Hálózatba kapcsolás, információcsere és az adatok intelligens feldolgozása adják a kulcsot a jövő élhető városaihoz.
i
siemens.com/ic siemens.com/pof siemens.com/innovation
hi!tech 02|12
12 ■ 13
hi!biz
Nagyvárosok
Élhető metropoliszok Arnulf Wolfram, a Siemens CEE új, Infrastruktúra és Városok szektorának vezetője meggyőződése szerint a világ egyre növekvő városai vonzó életteret tudnak biztosítani. Egyre többen költöznek városba. Ez töretlenül folytatódik? A világ népessége egyre csak nő és nő, és ebben nem látunk változást. 2011 októberétől hivatalosan hétmilliárd ember él a Földön, és 2009 óta él már a világ népességének több mint fele a városi térségekben. Ez az arány folyamatosan tovább emelkedik. A század közepére az emberek 70 százaléka él majd városokban. Milyen következményekkel jár a városok robbanásszerű fejlődése? A hatások sokrétűek, és mindenki érzékel ezekből legalább valamit: a szmogot, a közlekedési dugókat, az áramkimaradásokat, az ivóvíz hiányát. A lakosság nő, amivel az infrastruktúra fejlesztése sok esetben nem tart lépést. Már ma is a városok felelősek a világ energiafelhasználásának kétharmadáért, és a városok termelik a széndioxid-kibocsátás mintegy 70 százalékát. Ezért nem túlzás azt állítani, hogy bolygónk jövője a városokban dől el. Az új nagyvárosok vállalnak-e felelősséget a környezetért és a klímáért? Számos nagyvárosban megvan erre a hajlandóság. Torontótól Londonig, Wuhantól New Yorkig és Münchentől Dzsakartáig számos példáját látjuk a széndioxid-kibocsátás gyakran igencsak becsvágyó csökkentésére kitűzőtt céloknak. Mindez azonban nem csupán a „zöld” felelősségérzet kérdése. Az életminőség egyre inkább ver-
Elisabeth Dokaupil
Petra Meisel
senytényező a városokban. A városok versenyben állnak a vállalatok és dolgozóik betelepítéséért. A nyertes az lesz, akik gyorsan tud szállítani árukat és embereket, és aki tiszta levegőt és összességében élhető környezetet kínál. A városvezetésnek hogyan kell nekilátnia a kihívások leküzdésének? Minden városnak megvannak a sajátságos kihívásai, ezért a megközelítés nagyon eltérő lehet. Egy dolog azonban biztos: a műszaki megoldásokkal le lehet küzdeni a városok legfontosabb kihívásait, kezelni lehet a közlekedés összeomlását, csökkenteni lehet a légszennyezést, meg lehet szervezni az ivóvíz- és energiaellátást, valamint a hulladékgazdálkodást, és erősíteni lehet a biztonságot. A városok azonban gyakran nem tudják, hogy mihez nyúljanak, hogy milyen lépéseket milyen sor-
“Műszaki megoldásokkal le lehet küzdeni a városok legfontosabb kihívásait a közlekedésben ugyanúgy, mint az energia- és ivóvíz-ellátásban.”
rendben kell megtenni, és hogy egyáltalán milyen technológiai lehetőségek kínálkoznak. Itt kapnak szerepet a Siemens helyi szakértői. Ők ismerik a várost és annak problémáit, és a városvezetéssel közösen tárják fel, hogy milyen műszaki megoldási lehetőségek jöhetnek szóba, és hogy milyen prioritási sorrendet kell felállítani. Milyen konkrét megoldások kínálkoznak? A városok sikeres irányításához a modern technológia jelenti az egyik kulcstényezőt. Az intelligens informatika és az összekapcsolt és egymással össze is hangolt rendszerek adnak választ az összetett követelményekre. A Siemens ezen a téren is a termékek és megoldások páratlanul széles skáláját kínálja a városok támogatására minden kihívás leküzdésében. Ezeket fogja össze szektorunk, az Infrastruktúra és Városok. Megoldásaink már a problémaelemzéssel kezdődnek, majd felmutatjuk az összefüggéseket, és kitűzzük a beruházások prioritásait. Hogyan lehet kordában tartani az energiafogyasztást a városokban? Jelenleg az energiafogyasztás mintegy 40 százalékáért az épületek felelősek. Itt sok energiát lehet megtakarítani. A vezérszavak itt: az épületgépészet intelligens hálózatba kapcsolása, vezérlése és önműködő szabályozása. Ezekhez nincs szükség hőtechnikai felújításra. Új épületeknél is van lehetőség a mélyreható változtatások-
Az eddiginél gyorsabban és a környezetet jobban kímélve kell úticéljukat el-érniük. Ez pedig a mai műszaki megoldásokkal már lehetséges. A menetjegy-vásárlás ráfordítása is jelentősen csökkenthető: a metrón, a vonaton, a városi kerékpárért vagy a parkolóhelyért érintés nélkül, mentünkben fizethetünk elektronikus jegyünkkel. Az okostelefon mutatja az utat, és valós időben tájékoztat az indulási és érkezési időkről.
ra: ezek már nem csupán passzív, hanem aktív házak lesznek. A tetőre szerelt fotovillamos napelemekkel és a saját fogyasztás vezérlésének lehetőségével az épületek az energetikai rendszer intelligens és főként aktív részei lesznek. Ez a fejlődés a megújuló energiaforrások terjedésével együtt hatalmas kihívást jelent villamosenergia-hálózataink üzemeltetése szempontjából. Ebből következően a jövőben a hálózatoknak intelligensnek – smart grids – kell lenniük, amelyek két irányban is dolgoznak. Ennek egyik feltétele az intelligens fogyasztásmérők – smart meters – bevezetése. A hálózati intelligencia lesz a jövő egyik kulcsfontosságú kérdése.
A mobilitás korlátozása nélkül fel lehet-e tartóztatni a közlekedés lavinaszerű terjedését? Feltartóztatni vélhetően nem, de a mobilitást olyan intelligens módon lehet irányítani, hogy igazi alternatívákat kínáljon az autózással szemben. Ebben ismét szerepet kap a hálózatok kiépítése. A jövő az intelligens intermodális átjárhatóságon és a különböző közlekedési módokra egyaránt kiterjedő tökéletes tájékoztatáson alapul. Hogyan ösztönözzük a városlakókat arra, hogy átszálljanak a közlekedés új világába?
Elegendőek-e az új mobilitási megoldások a közlekedési dugók feloldására? Az új megoldásokat korszerű közlekedésirányítással kell kiegészíteni. A legkülönbözőbb forrásokból származó adatok intelligens összekapcsolása és feldolgozása a megfelelő pályára tereli a közlekedést, és felszabadítja az utakat a megmaradó magáncélú autózás és az áruszállítási logisztika számára. A közlekedés energiaigényét így 40 százalékkal lehet csökkenteni, a levegőt tisztán lehet tartani, és csökkenteni lehet a zajterhelést. Mindazonáltal ez a jövőkép csak akkor működik, ha megváltoztatjuk kedvenc szokásainkat, főként az autóval kapcsolatban. A dugóban álló elektromos autó nem jelent célravezető megoldást. Ön személy szerint kedvező fényben látja-e a városok jövőjét? Megvan a lehetőségünk arra, hogy úgy irányítsuk a városok növekedését, hogy az ne álljon ellentétben az élhető mindennapokkal. Ha korszerű technológiákat és intelligens informatikát használunk, akkor a városok a jövőben pont azt képesek nyújtani, amit az emberek elvárnak: munkát, ép környezetet, oktatást, kultúrát, valamint egészségügyi és időskori ellátást.
i
siemens.com/ic
hi!tech 02|12
14 ■ 15
Zöld növekedés A klímavédelem lökést ad a gazdaságnak, és zöld munkahelyeket teremt. Az új technológiák fokozzák a termelékenységet és a versenyképességet.
A széndioxid-kibocsátás erős csökkentésére kitűzött célok tartósan ösztönzik az európai gazdaságot: akár hatmillió új munkahelyet lehet teremteni.
Új növekedési pálya Európának Becsvágyó klímavédelmi célok állnak az európai országok előtt – elviseli ezt a gazdaság? Egyes szakértők tartanak a járulékos költségektől és a termelés – és ezáltal a károsanyag-kibocsátás – olyan térségekbe településétől, ahol alig szabályozzák az ipart. De ez nem szükségszerű. A német Szövetségi Környezetvédelmi Minisztérium megbízásából nemrégiben készült tanulmány
Industry Journal
Christina Lehner
(„A New Growth Path for Europe“) ennek éppen ellenkezőjét állítja. A dolgozat pártatlan hozzáállása vitán felül áll, hiszen nemzetközi tudósokból álló csoport készítette. A tanulmány azt igazolja, hogy a széndioxid-kibocsátás – a jelenlegi 20 helyett 30 százalékkal történő – csökkentésének kitűzése 2020-ig tartós lökést adhat az európai gazdaságnak. A beruházások aránya a bruttó hazai össztermékben 18-ról 22 szá-
zalékra emelkedhet. Hatmillió új munkahelyet lehetne teremteni. A gazdaság teljesítménye 620 milliárd euróval nőne. A klímavédelmi intézkedések és a gazdasági növekedés közötti összefüggés leírására eddig használt modellek főként két szempontot helyeztek előtérbe: a fosszilis energiahordozók megújuló forrásokkal való kiváltását, valamint az energiafelhasználás csökkentését. Mindkét intézkedés já-
hi!biz
Zöld munkahelyek
rulékos költségeket okoz az uralkodó feltételezés szerint. De ezeket vállalni kell a féktelen klímaváltozás hosszú távon még magasabb költségeinek megelőzésére. Ebből adódik az egyenlet: minél nagyobb mértékben csökkentjük a kibocsátást, annál nagyobb mértékben veszítünk a növekedés oldalán. Tanulási folyamatok és innováció „A New Growth Path for Europe“ szakít ezzel a gondolkodásmóddal. A szerzők véleménye szerint ugyanis az eddig használatos szimulációk figyelmen kívül hagynak olyan meghatározó gazdasági hatásokat, amelyek részben szükségszerűen bekövetkeznek a változás kedvező kísérő jelenségeiként. Ezek közé tartoznak többek között a tanulási folyamatok, amelyek a környezetvédelmi beruházásokból adódnak. De nem hagyható figyelmen kívül az általános és a szakterületen belüli technológiai fejlődés hatása sem. Ezen kívül a beruházók elfogadható megtérülést várnak el, ami további gazdasági nyomást jelent az innovációs képesség fejlesztésére. A tanulmány szerzői ezeket a szempontokat is figyelembe veszik a modelljükben, és egy önmagát erősítő pozitív szabályozási körfolyamatot feltételeznek, amely fenntartható zöld útra vezeti a nemzetgazdaságot. Ezt a gazdasági örökmozgót lendületbe hozni hivatott erők az alábbi mechanizmusból bontakoznak ki: a gazdaságban bekövetkező tanulási folyamatokkal és az új technológiák fejlesztésével és terjedésével nő a termelékenység és a versenyképesség, ami ösztönzi a növekedést, és kedvezően hat a befektetők várakozásaira. Ahhoz, hogy a fenti mechanizmus működjék, néhány további feltételnek kell teljesülnie – vélik a szerzők. Ebben kulcssze-
repe van a hitelességnek. Véleményük szerint az Európai Uniónak el kell köteleznie magát a konzisztens klímapolitikai programok és intézkedések iránt. Az európai kvótakereskedelem bevételeit például célirányosan kell felhasználni a károsanyag-kibocsátás csökkentésére Kelet-Európában. A kílmát kímélő beruházásokra való hajlandóságot adókönnyítésekkel javasolják élénkíteni. A tudósok és az EU bizottsága szemében központi szerepe van a magasabb energiahatékonyságnak és a megújuló energiaforrások szélesebb körű alkalmazásának. Mindkettőhöz tetemes beruházás szükséges például az épületek felújítása,
Klímavédelem és gazdaság A klímavédelem költségeinek és gazdasági következményeinek jobb értékelhetősége érdekében életre hívták az AMPERE (Assessment of Climate Change Mitigation Pathways and Evaluation of the Robustness of Mitigation Cost Estimates) projektet. A kezdeményezés tizenkét ország kutatói csoportjait és számítógépes modelljeit egyesíti a Potsdami Klímahatás-kutatási Intézet (PIK) vezetésével. „A New Growth Path for Europe“ tanulmányt az Oxford University, a National Technical University of Athens, az Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne és a European Climate Forum tudósai készítették Carlo Jaeger vezetésével, aki a Potsdami Klímahatás-kutatási Intézet (PIK) munkatársa.
az energetikai infrastruktúra korszerűsítése és a klímakímélő mobilitás területén. A tanulmány eredményeitől függetlenül maga az Európai Bizottság is úgy becsüli, hogy a károsanyag-kibocsátás 2050-ig tervezett legalább 80 százalékos csökkentése (1990-hez viszonyítva) évente 270 milliárd eurónyi beruházást igényel. Szerinte ez a magas ár kiegyenlítődik, sőt adott esetben még nyereségbe is fordulhat. Ugyanis egyrészről csökken a környezeti károk okozta költség, másrészről a gáz- és kőolaj-felhasználás területén éves szinten akár 320 milliárd eurónyi megtakarítási potenciál kínálkozik. A tanulmány keretében végzett szimulációk azt mutatják, hogy ez az innovációs lökés az európai gazdaság valamennyi szektorát serkentené a mezőgazdaságtól az iparon át a szolgáltató ágazatig. Az előnyök főként az építőiparban jelentkeznének, ugyanis a klímavédelmi célok elérése az épületek energiahatékonyságának optimalizálásán áll vagy bukik. A különutas megoldás is kifizetődő A 30 százalékos célérték gazdasági előnyei teljességgel függetlenek attól, hogy a Kiotói Egyezmény első szakaszának kifutását követőn 2012-ben létrejön-e egy nemzetközi klímavédelmi egyezmény, vélik a tanulmány szerzői. Ebben a tekintetben gazdaságilag megtérül, ha Európa külön úton jár. Amennyiben a klíma-világkonferencia következő fordulóiban magasabbra teszik a lécet a károsanyag-kibocsátás csökkentése tekintetében, akkor az európai gazdaság növekedési görbéje még meredekebb lehet, mint azt a tanulmány felvázolta.
i
www.newgrowthpath.eu siemens.com/sustainability
hi!tech 02|12
16 ■ 17
hi!biz
Energia
Az utolsó néhány százalék A cellulózszálakra szakosodott Lenzing AG innovatív energiagazdálkodással kívánja tovább fokozni magas energiahatékonyságát.
Gottfried Rosenauer okl. mérnök, a Lenzing AG alelnöke: „Még részletesebb bepillantás a gyártástechnológiai folyamatokba.”
Lenzing AG Több mint 1,7 milliárd eurónyi árbevétele és 90 százalék feletti exporthányada révén a cellulózszálak gyártásával világszerte foglalkozó Lenzing AG az innováció és a technológia élvonalába tartozik saját piacán. Mintegy 2.900 munkavállalót foglalkoztat csak a felső-ausztriai lenzingi gyáregységben, ami a vállalat saját adatai szerint a legnagyobb integrált cellulózszál-gyár a világon. A Lenzing vállalatcsoport minden fontos piacon saját gyáregységgel, valamint az egész világra kiterjedő értékesítési és marketing irodahálózattal rendelkezik.
Elisabeth Dokaupil
Sok energiát igényel a szálak előállítása Ingek, blúzok, alsónemű, ágynemű vagy nedves törlőkendő, sebtapasz, műtéti takaró és sok minden más: mindennapjainkban meghatározó szerepet tölt be az a számtalan termék, amelyhez az elemi szálakat a Lenzing csoport gyártja vagy adalékként biztosítja. E termékeket műszaki területen és az építőiparban is megtaláljuk. Minden szál egy természetes úton pótolható anyagból, mégpedig fából készül. „Az elemi szálak előállítása cellulózból azonban olyan sok energiát igényel, hogy az energiatermelést saját kézbe vettük, és évtizedek óta optimalizáljuk energiafogyasztásunkat” – mondja Gottfried Rosenauer okleveles mérnök, az osztrák Lenzing AG (LAG) energetikai üzletágának vezetője. Az LAG évente mintegy 3.600 GWh hővel és villamos árammal látja el a felsőausztriai termelőegységet. A villamos energiából évente mintegy 648 GWh-t kell biztosítani. A fosszilis energiahordozók arányát 1995 és 2009 között módszeresen 35-ről 13,5 százalékra sikerült csökkenteni. A kiváltásra biogén anyagokat, mint például fakérget vagy fűrészport, hulladékot és szennyvíziszapot, valamint a cellulózgyártásból kapott ún. feketelúgot használnak energiaforrásként. A Lenzing AG üzemelteti a gyár területén Ausztria legnagyobb hulladékanyag-égetőművét 110 MW-os teljesítménnyel. „Az energiaszolgáltatásunk évtizedes optimalizálása révén szinte minden lehe-
tőséget kiaknáztunk” –számol be Gottfried Rosenauer, majd hozzáfűzi: „Most módszeresen azon dolgozunk, hogy a Siemens B.Data alapú energiairányítási rendszerével még részletesebb bepillantást nyerjünk a gyártási folyamatokba, hogy ennek köszönhetően kiaknázhassuk az utolsó pár százalékot is.” Ezzel a rendszerrel rögzítik az energiaáramlásban résztvevő villamos áram, a gőz, a víz, a forró víz, a sűrített levegő, a hűtőteljesítmény, a védőgáz és a vákuum mennyiségét, majd hozzárendelik az adatokat a folyamatokhoz és a berendezésekhez. Ehhez mintegy 2.200 változót olvasnak be rendszeresen a lenzingi gyárban. „Az adatok mintegy 95 százaléka a meglévő valós idejű adatrögzítő rendszeren jut el a B.Data rendszerbe, és csupán az értékek öt százalékánál szükséges a kézi adatbevitel” – tájékoztat Karl Eder mérnök, a Lenzing Energie elszámolási és optimalizálási osztályvezetője. Valamennyi mérőhely valós idejű kiértékelése Míg korábban táblázatokon és listákon alapuló saját energiairányítási megoldásokat használtak a havi energiamérleg elkészítésére, most már valamennyi mérőhelyet valós időben, 15 perces gyakorisággal lehet megfigyelni és kiértékelni. „Ennek köszönhetően az optimalizálásban fontos időtényezőt is figyelembe tudjuk venni” – hangsúlyozza Wolfgang Hemetsberger, az energiaoptimalizálási és minőségirányítási osztály energetikai
Siemens, Lenzing AG/Alois Humer, Lenzing AG/Markus Renner/Electric Arts
A rendszerszintű energiairányítással előre lehet reagálni a változó igényekre, és ezzel kiaknázható további két-három százaléknyi megtakarítási potenciál is. Wolfgang Hemetsberger, energiaoptimalizálás: „A B.Data segítségével az optimalizálásban fontos időtényezőt is figyelembe tudjuk venni.”
szakértője. Az energiaszolgáltatóknál is megszokott, 15 perces gyakorisággal felvett villamosenergia-fogyasztási görbével olyan burkológörbét lehet felrajzolni, amely egyértelműen tükrözi az igényeket. „A B.Data mellett hozott döntésben az egyik fontos szempont az volt, hogy a rendszer viszonylag nyitott rendszerarchitektúrája lehetővé teszi az egyszerű modellezést, a változók rugalmas hozzárendelését és ezáltal az alkalmazás gyakorlati igényeknek megfelelő elkészítését” – fejti ki Karl Eder. A lenzingi létesítményüzemeltetőkkel folytatott információcseréhez, valamint a globális alkalmazáshoz egy webszerver-modult vezettek be,
amelynek segítségével a B.Data viewer egy szokványos böngészővel használható a vállalati belső hálózaton. Az új rendszer a vállalat egészére kiterjedő átláthatóságot biztosít költséghelyekre lebontva. Az energiafogyasztás így egyértelműen hozzárendelhető a rendelkezésre álló 540 elszámolási pozícióhoz. „Ennek segítségével az optimalizálási lehetőségeket gyorsan felismerhetjük, és új mérőszámokat tudunk képezni” – hangsúlyozza Wolfgang Hemetsberger. A B.Data rendszer bevezetésének célja végeredményben az adatok minőségének javítása, valamint az adatok integritásának ellenőrzése, ami a technológiai folyamatok bo-
nyolultsága tükrében nehéz vállalkozás. A technológiai folyamat anyamennyiségenként (sarzsonként) tagolódik , ezért nem ritka, hogy óránként akár 30 tonnával is ingadozik a gőzigény, vagy 10 MWtal a villamos teljesítményigény. Ilyen igényváltozásokra előre lehet reagálni az energiaáramlásnak az energiairányítási rendszer szintjén való megfigyelésével, tehát még hatékonyabban irányítható az energiatermelés. A szisztematikus energiagazdálkodással összességében további két-három százalék megtakarítási potenciál aknázható ki – ami a mintegy 12 millió Gigajoule éves tüzelőanyag-bevitel mellett nem jelentéktelen tétel. A nyitott rendszerarchitektúrájú új szoftver szabványosított kivitelű, és a fenntarthatóság és jövőállóság tekintetében is teljesíti a szálgyártó vállalat követelményeit. A többnyelvű felhasználói felület és a webes alkalmazhatóság miatt a megoldás a Lenzing csoport egészében bevezethető. A tervezett további lépésekről Gottfried Rosenauer számol be: „A következő lépésben indonéziai és kínai gyárunkat tervezzük ezzel felszerelni, utána jön világszerte az összes gyáregységünk, ahol további racionalizálási lehetőség mutatkozik.”
i
www.lenzing.com siemens.com/bdata
hi!tech 02|12
18 ■ 19
Küldemény utazik az azonosító vonalon, ahol a jól „betanított” gépek a címek 95 százalékát képesek felismerni.
Felzárkózik a posta Egyre szorosabban összefonódik az analóg és a digitális posta. A küldemények kézbesítését a logisztika automatizálása gyorsítja. Több mint egymilliárd levél Természetesen manapság kevesebb levelet küldenek, mint tíz vagy akár öt éve, de 2010-ben így is még több mint egymilliárd volt a számuk. Ezzel egyidejűleg a csomagküldemények száma a tekintélyes 56 millió darabra emelkedett – ami mindenekelőtt az internetes vásárlásoknak köszönhető. Ehhez jött még 4,5 milliárd reklámküldemény és 770 millió újság és folyóirat. Ez elég munkát ad a postának, főként, ha figyelembe vesszük, hogy a levelek több mint 95 százaléka a feladást követő napon eljut a jogos címzetthez. A postaládától a levélszekrényig kevés vesztegetni idő maradt, ugyanis a piacnyitást követően a versenytársak is folyamatosan várják a saját lehetőséget. Az Osztrák Posta öt nagy válogató központjában nyár óta üzemelő új küldeményválogató gépek alapvetően arra szolgálnak, hogy még jobban kihasználják a szűkös időkorlátot. A Siemens gyártmányú új rendsze-
Eugen Juen
Siemens
rek rendkívül rugalmasak, ugyanúgy képesek a szabványlevelet feldolgozni, mint a nagyméretű levélpostai küldeményt, és a nagyfokú automatizáltságnak köszönhetően óránként 50.000 darabos feldolgozási sebességgel a leggyorsabbak közé tartoznak. A berendezések kamerás ujjlenyomat-technológiával rendelkeznek, így nem szükséges vonalkódot nyomtatni a küldeményekre – kiküszöbölhető tehát az összes ehhez szükséges periféria is a vonalkód-nyomtatótól a címkefelragasztón át a vonalkód-olvasóig az ezzel járó kopási lehetőségekkel és fogyóeszközökkel egyetemben. Az „ujjlenyomat”-technológia a sajátságos és egyedi – a bélyegből, a feladóból és a címből álló - összkép alapján azonosítja a leveleket, és ez az összkép a kamerakép alapján a teljes feldolgozási folyamatban végigkíséri a küldeményt. Ez azért is hatalmas előrelépés, mert a vonalkódokra mind a mai napig nem vezettek be egységes nemzetközi szabványt, ami egyetlen vonal-
Christina Lehner
kód használata mellett megnehezíti vagy akár lehetetlenné is teszi a határon átívelő egységes kezelést, vagy a logisztikai láncok közötti átlépést. Ez természetesen bármilyen méretű postai küldeményre igaz: minden levélnek és minden csomagnak van egy eltéveszthetetlen ujjlenyomata. Átfogó automatizálás a nagyméretű küldeményekig A posta működésének a teljes folyamatláncot átfogó automatizálása töretlenül zajlik a postaládából érkező küldemény előkészítésétől a későbbi válogatásig. Ezek a CFC (Culler Facer Canceller) nevű gépek C4-es méretig bezárólag képesek a levelek automatizált feldolgozására, így sikerült a folyamatlánc egy újabb lépését is automatizálni. Korábban ezeket a nagyméretű küldeményeket kézi munkával kellett válogatni. Az automatizált válogatás még ennél is jóval nagyobb léptékben, a levelekétől eltérő méretű és különböző súlyú csomagok-
hi!biz
Posta
nál is működik. Egy kűlönösen lenyűgöző csomagválogató rendszer épül napjainkban Nancsingban, Sanghaj hátországában: a több szintes Siemens gyártmányú rendszerben mintegy öt kilométernyi pálya osztja el címek szerint a csomagküldeményeket. A folyamat automatizálásában van még mit pótolni az utolsó előtti és a legutolsó lépcsőben is. Az utolsó előtti lépcső nem más, mint amikor a levélkihordó a legtöbb esetben még kézi munkával, a kézbesítő útvonalnak megfelelően sorrendbe rakja a küldeményeit. Ezt a munkaidő jelentős részét lefoglaló előkészítő részfeladatot is el lehet azonban végezni gépekkel. Ez nap mint nap értékes időt takarít meg közvetlenül a postahivatalban, de akár a kihordásban is, ha például szabadságolás miatt helyettesítőnek kell többékevésbé ismeretlen útvonalon kihordani a küldeményeket. A tökéletesen összeállított postástáska ilyen esetben megbízható térkép is a címek sorában. Olyan fejlesztésekkel, mint az ujjlenyomat-technológia, a folyamat egészét lehet irányítani, mert minden egyes küldeményre a legelső lépéstől a kiszállításig előre jelezhető a feldolgozás, és ennek alapján előre megtervezhető az útvonal, valamint az ebből következő válogatási stratégia. Marad még az „utolsó mérföld” a levélládáig. Azt hihetnénk, hogy ezt az utat csakis gyalog lehet megtenni. A Svájci Posta és a Siemens azonban egy olyan új terméket fejlesztett ki közös munkával, amely gyökeresen megváltoztathatja a posta jövőjét: ez nem más, mint a Trust-Ebox, amely az úgynevezett fordított hibrid postai megoldással újból összepárosítja a hagyományos levelet az elektronikus postai küldeménnyel. A technológiai lényege a borítékról készített képfájl továbbítása a címzetthez. A választás új szabadsága A címzett ekkor – a világon bárhonnan és bármikor, ha van internet-elérése – három lehetőség közül választhat:
A Trust-Ebox a hagyományos levelet párosítja az elektronikus levelezéssel. A címzett megkapja a boríték digitális képét, és eldöntheti, hogy kéri-e a kézbesítését, a megsemmisítését vagy akár a beszkennelt tartalom elektronikus továbbítását. electronic mail
processing
recipient picture transmission
decision digitalization incoming mail
opening & scanning legally binding storage
letter picture recording
recipient decision filter
deliver
delivery
safe recycling unrequested mail
■ olvasatlanul megsemmisítteti a postával a levelet. Ez megelőzi a levélszekrény túlcsordulását, és megtakarít jó néhány kilométernyi üresjáratot a kézbesítőnek. ■ kérheti a küldemény hagyományos kézbesítését,természetesen azzal az apró különbséggel, hogy a kézbesítési cím bármikor szabadon választható, ami különösen hasznos szabadságon vagy üzleti úton lévőknek. ■ az utolsó lehetőség pedig, hogy a címzett megbízza a postát a levél felnyitásával, beszkennelésével és elektronikus továbbításával. A Trust-Ebox szolgáltatáshoz az úgyneve-
zett CRS (Compact Reader Sorter) berendezések legújabb nemzedékét használják, amely C4-es méretig bezárólag képes a leve l e k ke z e l é s é r e é s a z előoldal szkennelésére. Ezen kívül minden küldemény kap egy kódot, amellyel azonosítják a feldolgozás további lépéseiben. A gép leolvasó szoftvere felismeri a címet, és az első átfutást követően önműködően hozzárendeli a megfelelő címzetthez és annak a rendszerben tárolt elektronikus levélcíméhez. Miután a címzett eldöntötte, hogy mi történjen az adott küldeménnyel, a rendszer a megfelelő fiókokba válogatja a küldeményeket.
hi!tech 02|12
20 ■ 21
Egy autóipari elemzés kimutatta, hogy az üzemszünetek alatt is akár fele annyi energiát használnak fel, mint termelés közben.
Tudni kell lekapcsolni A jövő villamosenergia-hálózatában az iparnak rugalmas szereplőnek kell lennie. Ehhez intelligens energia-irányításra van szükség – és arra, hogy szünetet is tudjunk tartani. Költséges ismerethiány Gyakran még az egyébként korszerű ipari rendszerekben sem tudják meghatározni, hogy az igényelt energiamennyiség milyen arányban oszlik meg az egyes gyártósorok, gépek és az azokban működő fogyasztók között. Ez költséges hiba lehet: csak akkor lehet ugyanis a rendszer hatékonyságát növelni, a költségekkel takarékoskodni és csökkenteni a széndioxid-kibocsátást, ha ismerjük a szivatytyúk, présgépek vagy kompresszorok fogyasztásának időbeli változását. Az energia felhasználásáról ezért környezetvédelmi és gazdasági okokból is megalapozottabb információkra van szükség. Frithjof Klasen, a Kölni Főiskola professzora autógyárakban próbált bepillantást nyerni az energiafolyamokba. Ebben központi problémának bizonyultak az ál-
Industry Journal, Elisabeth Dokaupil
lásidők, amelyek során a berendezések még mindig fele annyi energiát igényeltek, mint termelés közben. Ennek az az oka, hogy a berendezéseket sok esetben nem lehet egyszerűen kikapcsolni, mert figyelembe kell venni számos rendszerelem bonyolult összjátékát. Az AIDA, a Német Autógyártók Automatizálási Kezdeményezése ezért a Profibus felhasználói szervezettel közösen kifejlesztett egy szabványt a kedvezőbb energiagazdálkodásra. Ez egy energiahatékonysági profil, amely a Profinet kommunikációs profilra épül, és biztosítja a berendezésvezérlés, a kommunikációs hálózat és a villamosenergia-fogyasztás összhangját. A kölni energiahatékonysági szakértő mérései szerint az új szabvány alkalmazásával állásidőben az energiafogyasztás 70
Siemens
Christina Lehner
százaléka megtakarítható, így az összes energiaigény mintegy harmadával csökken. „Mivel egy jármű előállításában számos berendezés vesz részt, az éves energiaköltség több százezer eurós nagyságrendben csökkenthető” – mondja Klasen professzor. A gépek és részegységeik egyedi lekapcsolása fontos alapfeltétele annak, hogy a gyártástechnológiai berendezésekből villamos mikrohálózatokat hozhassunk létre. Ezek a hálózatok a jövő intelligens villamos elosztóhálózatainak a kistestvérét jelentik. Az intelligens hálózatokban a kereslet és a kínálat kiegyensúlyozására összekapcsolják az energiatermelőket és a fogyasztókat, valamint a villamosenergia-tárolókat és a hálózatokat. „A vállalatoknak a jövőben intelligens energiairányítási rendszert kell működtetniük” – véli Engelbert Lang a
hi!biz
Energiahatékonyság
Az új Profienergy kommunikációs funkciókkal a motorindító a gyártás szüneteiben kikapcsolhatja a berendezéseket.
Siemens részéről. „A megújuló energiák térnyerésével ugyanis a kínálat és az árak az eddigieknél nagyobb mértékben ingadoznak. Emiatt tehát nélkülözhetetlen az értelmes energiamix kialakítása.” A jövőben ehhez az is hozzátartozik, hogy lekapcsolják a rendszer egyes részeit, amikor túl drága a villamos áram. Ezt egyes esetekben már ma is megteszik a terhelési csúcsok tompítása érdekében. Ez összetett optimalizálási feladat elé állítja az automatizálástechnikai szakembereket. „A mai rendszereket az elérhető legmagasabb termelékenységre optimalizálják. A jövőben azonban a vállalatoknak az energia rendelkezésre állásához is hozzá kell igazítaniuk a termelésüket” – fejti ki Lang úr. „Egyes megtakarítási intézkedések viszonylag egyszerűek: amikor drága a villamos áram, akkor a rendszer például egy időre le tudja állítani a szellőztetést és a klímaberendezést.” A gyártás egyes részei is szünetet tarthatnak, ha a raktár-
Lighting
Compressed air
ból nem állnak rendelkezésre egyes félgyártmányok. Egy ilyen forgatókönyv feltétele azonban az, hogy a jövőben összenőjön az automatizálástechnika az energiaellátással. Ki rendeli el a munkaszünetet? De ki dönt arról, hogy mikor melyik gép állhat le anélkül, hogy ezt megszenvedné a gyártási folyamat? Ezért egy magasabb szintű vezérlés, a MES Manufacturing Execution System lenne felelős, amely ismeri a műszaktervet és a munkaszünetek beosztását, és a teljes gyártósoron belül figyelembe veszi a kölcsönös függőségeket. Az intelligens gyárirányításhoz azonban hozzátartozik az áramszolgáltatóval való folyamatos kommunikáció is. A vezérlés összehasonlítja a pillanatnyi villamosáram-kínálatot a gyártástervekkel. Amikor olcsóbb az energia, akkor például beindíthat olyan előkészítési folyamatokat, mint a maratás vagy a vágás, vagy a raktárban fel-
up to 70%
up to 50%
Pumping systems
up to 30%
Refrigerating plant and cooling water installation
up to 30%
Heat supply
up to 30%
Ventilation systems
up to 25%
Takarékoskodás az energiával Közepes méretű vállalatoknál főként a világítás és a sűrített levegő területén pazarolnak sok energiát. Ezen kívül a bizonyosan nem kis energiamennyiségek rendre egy-egy harmadát meg lehet takarítani a fűtési, hűtési, szellőztetési és szivattyúrendszereknél is.
halmozhat bizonyos félgyártmányokat. A fejlesztőkkel szembeni kihívást az jelenti, hogy olyan algoritmusokat dolgozzanak ki, amelyek figyelembe veszik az energiaár- és energiaigény-profilokat, valamint a szükséges energiafelhasználást és az átmeneti tárolás lehetőségét. Ezen kívül a villamos áram a jövőben már nem csupán egyetlen irányban folyik. Számos vállalat rendelkezik szükségáramforrással, amelyekből több darabot néhány tíz megawattnyi teljesítményű virtuális erőművé lehet összekapcsolni. Ezeket nagy kereslet idején be lehet indítani. Egy ilyen modell szerint erre szakosodott közvetítők vezérelnék távirányítással a virtuális erőműveket, és az áramszolgáltatóknak adnák el a villamos energiát. Ez a megoldás már ma is működőképes. A vállalatok számára kifizetődő a villamosenergia-tárolók, mégpedig elsősorban a lítiumion- vagy a redoxflow akkumulátorok alkalmazása is, amelyek tartályokban található két folyékony elektrolitban tárolják az energiát. Az energiahatékony termelés jövője már megkezdődött. Vannak olyan termékek, amelyek átláthatóvá teszik az energiaáramlást, és lehetővé teszik a hatékony energiagazdálkodást. A „Powerrate” egy olyan választható kiegészítő funkció a Siemens Simatic automatizálástechnikai rendszerekhez, amely részletesen felméri az energiafelhasználást, és lehetővé teszi a „kikapcsolással” történő terhelésszabályozást. A Siemens b.data energiagazdálkodási rendszere a vállalat egészére kiterjedő áttekintést nyújt az energiaköltségekről, és lehetővé teszi a közvetlen kapcsolódást a vállalatirányítási szoftver, például az SAP felé is. Ezzel a megoldással már ma is optimalizálni lehet az energiaszolgáltatókkal fennálló szerződéseket.
i
siemens.com/automation siemens.com/bdata
hi!tech 02|12
22 ■ 23
hi!biz
Nyersanyagok
Drága függőség Egyre szűkösebb a kínálat a mindennapjainkat egyre inkább uraló elektronikai termékek előállításához fontos fémekből. Ezért keresik az alternatív megoldásokat, és fejlesztik az újrahasznosítás módszereit.
A mobiltelefontól a szélturbináig Mobiltelefonok és folyadékkristályos televíziók nem készülhetnek ezek nélkül, mint ahogy villamos motorok sem, de az energiatakarékos izzók és a fokozott hatékonyságú szélturbinák új nemzedékéhez szükséges állandó mágnesek sem boldogulnak ritkaföldfémek nélkül. Ezeknek az anyagok a kedvező tulajdonságaira egyre több új terméket fejlesztenek, amelyek a piacot tovább élénkítik. A ritkaföldfémek közé tartoznak olyan fémek, mint a neodímium, a prazeodímium és a diszprózium. Optimális kombinációjuk esetén az energiaszorzatuk, vagyis a tárolható mágneses energia mértéke meghaladja a köbméterenként 400 kilojoule-t (kJ/m3). Ez olyan magas érték, hogy az ilyen fémekből készített mágnesrendszerek lényegesen kisebbek lehetnek, mint a hagyományos anyagokból készültek, vagy jelentősen nagyobb mágneses energiával rendelkezhetnek. A ritkaföldfémek megnevezés valójában megtévesztő, mivel a fémek közül több is – például a neodímium – nem igazán ritka. A földkéregben ezek az anyagok például az ólomnál is gyakrabban fordulnak elő, de egyelőre csak néhány nagyobb lelőhelyüket fedezték fel. A ritkaföldfémek globális kitermelését jelenleg 97 százalékban Kína uralja. „Ez az erőforrások szűkösségé-
Pictures of the Future, Industry Journal
nek problémájával fenyeget” – figyelmeztet Dr. Thomas Scheiter, a Siemens CT „anyagok kiváltása és újrahasznosítása” globális technológiai terület vezetője. Tetemes súlymegtakarítás A ritkaföldfémek lehetővé teszik, hogy a szélturbinákat két tekercs helyet egyetlen tekerccsel és egy állandó mágnessel valósítsuk meg. Így a hagyományos anyagok, mint például a vas és a réz alkalmazásához viszonyítva jelentős súlycsökkentés érhető el. Mivel Kína a szélturbinák és a villamos autók területén is egyre nagyobb szerephez jut, a jövőben fokozottan veszi igény-
A villamos motorokat kezdettől fogva úgy tervezik, hogy az újrahasznosítás során minden további nélkül ki lehessen emelni belőlük az állandó mágneseket.
be saját erőforrásait is. Ez elég nyomós ok arra, hogy a Siemens anyagkutatói technológiai alternatívák után nézzenek. A ritkaföldfémek fenntartható használatának egyik lehetősége a villamos motorok anyagainak újrahasznosítása. Erre azonban először ki kell fejleszteni egy eljárást. A motorok általában nagyolvasztóba kerülnek, és a ritkaföldfémek elkeverednek a többi anyaggal. Ma már többféle lehetőséget vizsgálnak, hogy miként lehet hozzájutni az értékes és gyakran csak kis mennyiségben előforduló szerkezeti anyagokhoz. Azon is dolgoznak, hogy a termékeket kezdettől fogva úgy tervezzék, hogy az állandó mágneseket ki lehessen emelni a motorból. Egyidejűleg azonban olyan technológiát is fejlesztenek, amellyel a mágnest alkotó anyagokat célirányosan fel lehet dúsítani az olvasztósalakban a ritkaföldfémek visszanyerésére. Előre látható hiány Bár a kritikus alapanyagok között jelenleg a ritkaföldfémek élvezik a fő prioritást, más anyagok is adnak okot az aggodalomra. A különösen ellenállóképes refrakter fémek a szűkös utánpótlási lehetőségek miatt jelentenek problémát. Ilyen fém például a nióbium, a wolfram és a molibdén, amelyeket röntgencsövekben vagy kapcso-
Getty Images/ULTRA.F, Caro/Caro/picturedesk.com, Getty Images/Pete Ryan
A visszagyűjtés fokozása A 27 uniós tagállam környezetvédelmi miniszterei megállapodtak az elektronikai hulladék kezelésére vonatkozó követelmények szigorításában. Ennek értelmében a begyűjtési arányt nyolc év alatt a mai 30-ról 65 százalékra tervezik növelni. Janez Potočnik uniós környezetvédelmi biztos hangsúlyozza: „Fontos, hogy az elektronikai hulladékot értékes erőforrásnak tekintsük. A vissza nem forgatott anyagok miatt évente közel négy milliárd eurós veszteség éri Európát.”
egyveleg. A nemesfémek, alapvető és ritka fémek mellett károsanyagok, halogének, műanyagok, üveg és sok minden más megtalálható itt. Az informatikai hardver manapság 60-féle kémiai elemet tartalmaz.
ló berendezésekben használnak. Ezeknél a fémeknél követelmény a nagy hőállóság, miközben még bizonyos alakíthatóságot és villamos vezetőképességet is nyújtaniuk kell. Beszűkülhet a piac a platina, a palládium, az indium, a gallium és a germánium esetében is. Aranyból, ezüstből és rézből még nincs ekkora hiány, de az árak további emelkedésére kell számítani. A magas árak már ma is csábítják a tolvajokat. Egyre-másra állnak vonatok a nyílt vonalon kábellopás miatt. A fémhulladék hasznosítása a bűnözésen kívül is pénzzel kecsegtet. Egy szokványos hulladéklerakóban közel 30 millió eurónyi értékű fém található. Európában évente 1,5 milliárd tonna hasznosítható anyagtól szabadulnak
meg. Kínában pedig évente négy tonna arany, 28 tonna ezüst és 6.000 tonna réz kerül a szemétbe. Vajon a hulladéklerakók fontos alapanyagok izgalmas lelőhelyei lesznek a jövőben ? Egészen biztosan. Olyannyira, hogy a trendnek már saját neve is van: városi bányászat. Sőt, a városi „bányák” jobb eredménnyel kecsegtetnek, mint az elsődleges lelőhelyek kihozatala. A nemesfémekre szakosodott nemzetközi Umicore csoport a közel tízmilliárd eurós árbevételének több mint 60 százalékát újrahasznosítással éri el – legutóbb 42 százalékos éves növekedési ütem mellett. Az újrahasznosítási szakemberek számára az egyik fő kihívás az elektronikai hulladékban lévő bonyolult anyag-
Magas fémkihozatal Az Umicore példája azonban bizonyítja, hogy az ilyen hulladékok hasznosítása bevált és működik. A vállalat az áramköri lapokból, katalizátorokból és lítiumion-elemekből több mint 95 százalékban visszanyeri a fémeket. A teljes újrahasznosítási mennyiségre vonatkoztatva, évente mintegy 300.000 tonna (túlnyomóan másodlagos) nyersanyagból több mint 70.000 tonna fémet nyernek ki. A korszerű újrahasznosítás ráadásul töredéknyi energiafelhasználással jár a bányászati kitermeléshez viszonyítva. „Az elsődleges lelőhelyek érctartalmához képest a számítógépek vagy mobiltelefonok áramköri lapjai valóságos kincsesbányát jelentenek” – árulja el Christian Hagelüken az Umicore Precious Metals Refining nevében.
i
siemens.com/innovation www.umicore.de siemens.com/pof
hi!tech 02|12
24 ■ 25
Kényes biotechnológiai folyamatoknál mindig tudni kell, hogy „hogy érzi magát” termék.
Szilárdan kézben tartott folyamatok Az innovatív eljárás termék- és folyamatadatokat szolgáltat akár a valós idejű jóváhagyásig is. A termékminőség biztosítása A legtöbb biotechnológiai gyártástechnológiában a folyamat során nem rögzítik, hogy mi történik a termékkel. Ugyanez érvényes a fagyasztásos szárításra, a liofilizálásra, ami fontos lépés számos gyógyszer gyártásában. A termékeknek a fagyasztásos szárítás során bekövetkező minőségromlását csak egy későbbi mintavétellel és elemzéssel lehet feltárni. Amennyiben a termék megváltozását már a fagyasztásos szárítás során folyamatosan ellenőrzik, akkor optimalizálható a folyamatirányítás, és biztosítható a termék állandó minősége. A termékben végbemenő folyamatokról átfogó képet nyújtanak olyan újszerű módszerek, mint a Raman- és a közel infravörös (NIR)
Elisabeth Dokaupil, Ursula Grablechner
spektroszkópia, amelyeket a Genti Egyetem és a Siemens kutatóinak egy csoportja használ. Ezek az eljárások biztosítják a szükséges információkat a termék viselkedéséről és tulajdonságairól. Az új fejlesztésű eljárás a sarzsmodellezés különböző módszereit is értékeli, ami segít a folyamaton belüli eltérések korai felismerésében – ez egy olyan előjelző rendszer, amely döntő jelentőségű a folyamatos folyamatvezérléshez és a termék valós idejű jóváhagyásához, továbbengedéséhez. A spektroszkópia alkalmazása kezdetben nem biztosított valós idejű eredményeket. E probléma megoldására az elemző készülékeket a SIPAT (Siemens Process Analytic Technology) szoftveres megoldással kapcsolták össze. A SIPAT lehetővé
Andi Bruckner, Siemens
teszi a valós idejű analitikai adatok rögzítését, emellett pedig a további folyamatadatokkal együtt egy olyan modellben dolgozza fel azokat, amely folyamatos előrejelzésekkel szolgál az adott gyártási tétel minőségéről. Az utólagos termékvizsgálat helyett, amelynek az is lehet a következménye, hogy az elégtelen minőségű teljes termelési tételt (sarzsot) részben vagy egészben ki kell dobni, az új folyamat közvetlenül bizonyítja, hogy a fagyasztásos szárítás nem rontotta a termék minőségét. Egyes vállalatok már tervezik a bevezetett PAT megoldásaik kombinálását a SIPAT-tal, hogy lehetővé tegyék a valós idejű jóváhagyást.
i
siemens.com/pharma www.ugent.be/en
hi!future
Hírek Intelligens járművek
Új rekord fotovoltaikával Egy újfajta fotovillamos (fotovoltaikus, PV) modul prototípusával az amerikai North Carolina állam Durham városában székelő Semprius vállalatnak sikerült a beérkező napfény több mint egyharmadát közvetlenül villamos energiává alakítania. Ez mérföldkő a PV iparban, hiszen még a piacvezető modulgyártók sem értek el eddig 20 százaléknál magasabb ér téket monokristályos és körülbelül 16 százalékot polikristályos PV modulokkal. Azonos telepítési feltételek mellett az új, ún. koncentrált PV modulok tehát négyzetméterenként kétszer akkora teljesítményre képesek, mint a hagyományos polikristályos modulok. A rekordmértékű hatásfokot a spanyol Instituto de Sistemas Fotovoltaicos de Concentración intézettel és a Madridi Egyetem Instituto de Energía Solar intézetével közös projektben érték el. A kon-
A 40 koncentrált PV modullal felszerelt tesztrendszer több energiát nyer ki a napfényből.
centrált PV rendszerek a napfényt különleges kialakítású, beépített lencsékkel koncentrálják az igen kis felületű, nagyteljesítményű napelemekre.
i
siemens.com/industry
Az okos kijelzők válogatják az információkat A Pervasive Computing Intézet új fejlesztésének köszönhetően kordában lehet tartani a burjánzó ingeráradatot. A „SmartLight“ intelligens kijelzők csak pontosan azokat az információkat továbbítják, amelyekre a felhasználó ténylegesen kíváncsi.
A rendszer a testtartásból vagy az arckifejezésből ismeri fel a figyelmet.
A beépített érzékelőkkel, például ultrahangos távolságmérővel és mélységi képérzékelőkkel a digitális kijelző rendszer mintegy képet alkot a szemlélőjéről. „A kijelzők ezért pontosan azokat a tartalmakat tudják megjeleníteni, amelyek megfelelnek mind az adott helyzetnek, mind pedig az ő érdeklődési és figyelemi körének” – magyarázza Alois Ferscha, a Linzi Egyetem professzora. A rendszer ellenkező irányban is működik, így a saját tartalmat, például az okostelefonnal felvett videókat, hangos emlékeztetőket vagy fényképeket is fel lehet tölteni a világhálóra.
i
www.jku.at
A járművezetőt segítő, biztonsági és tájékoztató-szórakoztató (infotainment) rendszereket már nem vezérlőegységekben, hanem túlnyomórészt szoftverben tervezik telepíteni a járművekbe. Ez csökkenti az infokommunikációs rendszer bonyolultságát, és növeli a teljesítőképességet. A Siemens és partnerei részt vesznek a témával foglalkozó RACE (Robust and Reliant Automotive Computing Environment for Future eCars) projektben. ■ siemens.com/innovation
Ultranagyfeszültségű kapcsoló
1,2 millió voltos feszültségen üzemel az az új teljesítménykapcsoló, amelyet a Siemens fejlesztett. Ez a feszültségérték egyedülálló a világon. Az ultranagyfeszültség alkalmazása fokozza a távvezetékek átviteli kapacitását, és lehetővé teszi, hogy viszonylag kevés számú távvezetéken továbbítsanak nagy mennyiségű villamos energiát. ■ siemens.com/energy
hi!tech 02|12
26 ■ 27
Jönnek az óriások Hamarosan akár 20 megawatt teljesítményű és 200 méteres átmérőjű lapátokkal felszerelt szélerőműveket is építhetnek. Ezek magasabb hatásfokkal rendelkeznek, és egyszerűsítik a logisztikai láncot. A tengeri szélerőművek sikertörténete Nagy volt a megdöbbenés. A munkások a tenger kellős közepén építettek egy 35 méter magas tornyot, ennek tetejére pedig egy hatalmas gépházat. Végezetül szn17 méter hosszú lapátokat rögzítettek hozzá, és kész is volt a szélkerék. A munkások tizenegy darab, egyenként 450 kilowattos (kW) erőművet építettek, és ezzel rekordot értek el: „Vindeby“ volt 1991-ben a világ első nyereségorientált és egyben legnagyobb tengeri, partközeli (offshore) telepítésű szélerőmű-parkja. A gyártást és a telepítést a dán Bonus Energy végezte, amelyet 2004-ben vásárolt fel a Siemens. Ezzel rakták le több mint 20 éve az offshore szélenergia alapjait, amely a Siemens energetikai ágazatának egyik leggyorsabban bővülő üzletága. Több mint 700 telepített rendszerrel a vállalat ma már piacvezető az offshore szegmensben. Annak idején sokan valószínűtlennek
Daniel Hautmann
Siemens
tartották, hogy Vindeby-ben 450 kW-osnál nagyobb rendszereket is telepítenek majd. Ma már öt, hat, sőt akár 7,5 megawattos (MW) névleges teljesítményű szélerőművek is léteznek. Ezek tornya akár 150 méter magas is lehet, a lapátok átmérője pedig 120 méter. A Siemens egyetlen 6 MW-os rendszere ma több villamos energiát termel, mint a teljes Vindeby szélpark, amely annak idején olyan nagy feltűnést okozott a dán partok mentén. A szélerőművek evolúciója azonban még 6 MW-nál sem ért véget. Itt a méret a lényeg, ugyanis minél nagyobb méretű és teljesítményű egy berendezés, annál magasabb a hatásfoka és ezzel a nyereségessége. Az európai UpWind kutatási projekt keretében mintegy 120 szélerő-szakértő vette a bátorságot, hogy pillantást vessen a jövőbe, és felmérje a műszakilag megvalósítható lehetőségeket. A végeredmény: reális a több mint 200 méteres átmérőjű lapátokkal felszerelt és akár 20 MW telje-
sítményű óriáskerekek építése. A szélerőművek következő nemzedékének hatalmas méretei mögött egyszerű okok bújnak meg: a világ számos országa tervezi a széndioxid-kibocsátás és ezzel a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőség csökkentését. Az Európai Unióban 2020-ra az energia mintegy 20 százalékát tervezik megújuló forrásból biztosítani. A European Wind Energy Association tervei szerint 2030-ra Európában 200 gigawattnyi szélerőmű áll a tengeren. Ez 40.000 szélkereket jelent, egyenként öt megawattos teljesítmén�nyel. Vagy pedig 10.000 darabot lehet telepíteni egyenként 20 MW teljesítmén�nyel. A korábbi sok kisebb turbina helyett a jövőben inkább kevesebb, de nagyobb erőművet szeretnének telepíteni. A „think big - gondolkodj nagyban” a jelszó, mert: ■ a nagy szélerőművek helytakarékosak. Négy kisebb, egymás között megfelelő tá-
hi!future
Szélenergia
volságot igénylő szélkerék helyett egy nagy kevesebb helyet igényel azonos teljesítmény mellett. ■ a offshore szélkerekek telepítésénél kulcsfontosságú tényező az "időjárásablak" amelyet egy nagy szélkerékkel jobban ki lehet használni. ■ négy helyett egyetlen szélkereket kell építeni és a hálózatba bekötni.
A partközeli (offshore) tengeri szélerőművek története valamivel több, mint 20 éve vette kezdetét. Ma már dübörög az üzlet.
Beteljesülhet-e az álom az óriásokról? Ésszerű ilyen teljesítményű szélerőművet építeni? Lehet gazdaságosan gyártani 100 méteres lapátokat? –és az összes többi alkatrészt: az áttételt és a generátorokat, amelyek mind hatalmas terhelést kapnak? Igen – szól Peter Hjuler Jensen, a dán Risø DTU nemzeti kutatóintézet szélenergiáért felelős vezetőjének és az UpWind projekt koordinátorának meggyőződéses válasza. Azonban az egyszerű felnagyítással, vagyis hogy „négyszer akkorára építjük a tornyot, a generátort és a lapátokat”, nem
hi!tech 02|12
28 ■ 29
jutunk sokra. A 60 méteres lapátból 240 méteres góliátok lennének, a tömegük pedig a jelenlegi 30 tonnáról 120 tonnára hízna. A mintegy 350 tonnás gondola helyére egy 1.400 tonnás óriás kerülne. A toronynak és az alapozásnak is négyszer stabilabbnak kellene lennie. „A mai rendszerek felnagyítása nem működik határtalanul a mai technológiával. Új elképzelésekre és/ vagy új anyagokra van szükségünk” – írja Bert Janssen, az Energy Research Centre of the Netherlands (ECN) munkatársa az UpWind projekt zárójelentésében. A tudósok a teljes rendszert elemezték – az alapoktól a lapátok csúcsáig. Az eredmény: az alapozást egyszerűbben és olcsóbban kell megépíteni. A hatalmas állványokká hegesztett, bonyolult alakú acéllemezek egyszerűen túl drága megoldást jelentenek. Az egyik megoldást a nagy, négylábú acélcső-vázak jelentik, és talán még úszó platformok is szóba jöhetnek. Egyébként is fontosabbnak tűnik a döntés a tökéletes hajtásláncról: legyen áttétel, vagy sem? A fogaskerekes áttétel nem csupán nehéz, hanem mindig a gyenge pont is egyben. A Siemens és néhány másik gyártó ezért az áttétel nélküli, nagyméretű berendezéseket részesítik
Daniel Hautmann
Siemens
előnyben. Az elmúlt években érdekes elrendezésű turbinák jelentek meg a piacon, a legtöbb esetben állandómágneses gerjesztésű generátorokkal. Ezekkel a szerkezet kis helyigényű és csekély tömegű lehet. A generátor fogyókúrája és az áttétel hiánya továbbgyűrűzik a teljes rendszeren. Az alap és a torony is könnyebb lehet, mivel kevesebb súlyt kell viselniük. Ez pedig befolyásolja az építkezést és annak árát. Az igazi műremekek mindenek előtt az új generáció lapátjai lesznek. Az akár 135 méteres hossz, a tíz méteres vastagság, a
6,5 méteres átmérő a lapát tövénél, és a szélben akár 35 méteres behajlás egytől egyig hatalmas érték. Ehhez jön még a lapátok hatalmas, akár 50 tonnás önsúlya is. Ilyen lapátot a drága szénszálerősítésű anyagok nélkül nem is lehetne készíteni, vélik az UpWind kutatói. Az új rendszereknek mindenképpen intelligensnek kell lenniük. A vezetéknélküli kapcsolódású érzékelőkkel, piezokristály nyúlásmérőkkel vagy alakjukra emlékező anyagokkal megspékelt lapátokat, amelyek szakadatlanul tájékoztatnak a fellépő terhelésről, és azonnal reagálnak is a mért adatokra, A partközeli tengeri szélerőművek telepítéséhez nagyméretű szerelőhajókra van szükség, amelyek egyszerre több erőművet is tudnak szállítani. A Siemens hajtás- és automatizálástechnikát szállít ezekhez.
hi!future
Szélenergia
Az új Siemens gyártmányú SWT-6.0 120 szélerőmű első prototípusa: teljesítménye 6MW, rotorjának átmérője 120 m, és újszerű közvetlen hajtást alkalmaz. A berendezés új mércét állít a partközeli tengeri szélenergetikában.
smart lapátoknak nevezik. A lapátokhoz csatlakozó, a repülőgép-szárnyaknál használatoshoz hasonló, beépített féklapok úgy tudnák mozgatni a lapátokat, hogy csökkenjen a legnagyobb terhelés. A szélkerekekre akár optikai mérőeszközöket, például lidart (Light Detection And Ranging) is lehetne szerelni, amely lézersugarakkal folyamatosan elemezi a szelet egészen a lapátok csúcsáig. A közeledő széllökésekre a gépek már felkészülhetnek, és időben kivehetik a szélirányból a lapátokat. Ezáltal a lapátok könnyebbek lehetnek, mert nem lenne szükség a biztonsági szilárdsági tartalékra. Mindez merő ábránd? Nem! „Az első nagyberendezések már 2020-ra működhet nek” – véli Andreas Reuter, a bremerhaveni Szélenergia- és Energetikai Rendszer technikai FraunhoferIntézet vezetője. Az út a kisebb modelleken át vezet Az óriáskerekekhez vezető út a kisebb modelleken át vezet. Az elmúlt években a legtöbb esetben 5 MW-os erőműveket telepítettek a partközeli tengeri erőművekbe. Számos gyártó szerzett tapasztalatokat ez-
zel a nagyságrenddel. Ezek az ismeretek jelennek meg a fejlődés következő szintjén is. Ahhoz, hogy a tengeren is gazdaságosan lehessen szelet aratni és áramot termelni, különleges tengeri szélkerekekre van szükség – olyan nagyerőművekre, amelyek könnyűek és magas rendelkezésre állást kínálnak. Az új nemzedékhez tartozó első, a legtöbb esetben hat-hét megawattos erőművek most kerülnek ki a gyárakból. A Siemens jelenleg a dániai Høvsøreben teszteli legújabb fejlesztését: az SWT6.0-t. Ez a hat megawattos szélerőmű kifejezetten a partközeli felállításra készült – számos újdonsággal. A gépházon helikopter-leszálló van, a belseje pedig bőséges helyet kínál a javításokra – amennyiben ez egyáltalán szükséges. A hajtáslánc nem tartalmaz áttételt, a generátor pedig állandómágneses gerjesztésű. Az új gép kialakításánál a mérnökök egy egyszerű, mégis hatékony trükköt alkalmaztak: ahelyett, hogy a forgórészt a megszokott módon, az állórészen belül forgatnák, az állórészen kívül pörgetik. A „külső forgórész” átmérője így viszonylag csekély 4,2 méterre csökkent, ami az európai autópályákon még jól szállítható
méret. Az új kialakítás a súlycsökkentést is szolgálja: a toronyfej tömege rekordgyanús 350 tonna. „Az új partközeli tengeri szélerőművek fejlesztésébe három évtizedes szaktudásunkat vittük bele. Eddig a nagyobb MW-teljesítményű szélturbinák aránytalanul nehezebbek a kisebbeknél. Az SWT-6.0 szakít ezzel a szabállyal, és csupán fele olyan nehéz, mint a hagyományos 2-3 MW-os szélturbinák” – mondja el Henrik Stiesdal, a Siemens Energy Brandéban (Dánia) működő szélenergia-divíziójának műszaki igazgatója. Most viszont a tetteknek kell következniük. És ez így is lesz: a Siemens a következő hónapokban akár 50 darabot telepít az SWT-6.0 gépek első sorozatából a német, dán, brit és holland partok mentén. Az ennek során szerzett ismereteket kamatoztatják a következő gépnemzedék fejlesztéséhez. A 20 MW-os szélkerekek Henrik Stiesdsal szerint a távoli jövőbe tartoznak: „Várakozásaink szerint a legnagyobb kereskedelmi erőművek 2020-ban mintegy tíz megawattosak lesznek, a lapátok átmérője pedig 200 méteres lesz.”
i
siemens.com/renewables www.ewea.org
hi!tech 02|12
30 ■ 31
hi!future
Gyógyászat
Tanuljuk megérteni az emberi testet Minden információ egyetlen kijelzőn A Medico, egy számítógép-alapú asszisztens rendszer segítheti a jövőben az orvosokat a diagnosztikában és a terápia kiválasztásában. A rendszer az orvosi szaktudást, a képfeldolgozást, a tudásalapú információ-feldolgozást és a gépi tanulást kombinálja. Az orvosok ezáltal hatékonyabban tudnak hozzáférni az orvosi információk különböző típusaihoz, amelyek ma még igen változatos formában, szétszórtan és kereszthivatkozások nélkül állnak csak rendelkezésre. Képalkotó eljárások eredményeinek, jelentéseknek vagy labordiagnosztikai adatoknak a felhasználásáról van szó. A szoftver felismeri az elváltozásokat a képeken, önműködően katalogizálja az adatokat, összehasonlító képeket készít, és fel is dolgozza azokat. A Medico a német Theseus kutatási program egyik felhasználási forgatókönyve – a kutatási programon a Siemens az Erlangeni Egyetemi Klinikával, a DFKA Német Mesterséges Intelligencia Kutatóközponttal, a Müncheni Ludwig Maximilian Egyetemmel és a Fraunhofer Társasággal közösen dolgozik.
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
Egy tanuló szoftver folyamatosan azt gyakorolja, hogy miként lehet az utolsó apró részletig leképezni az emberi testet a diagnózis és kezelés megkönnyítésére. Szervek minden látószögből A test valamennyi sejtjének helyét és működését rögzítő felvétel (scan) merőben új lehetőségeket tár fel az orvoslásban. Egy ilyen eljárással meg lehetne jelölni a szív vagy a prosztata valamennyi sejtjét, és térbeli képet lehetne készíteni az adott szervről, amit egy botkormány segítségével bármely irányból szemlélhetnénk. A kutatók már meglehetősen közel járnak ehhez az elképzeléshez, legalábbis bizonyos testtájakon és az egyenként mintegy 100.000 sejtet képviselő voxelek – tehát 3-D képpontok – szintjén. „Azon dolgozunk, hogy végül a felvétel minden egyes voxeljét önműködően meg lehessen jelölni” – fejti ki Dr. Shaohua Kevin Zhou, aki az egésztest-képelemzési program vezetője a Siemensnél az amerikai Princetonban. „Egy szemantikus keresés keretében az orvosok pusztán a májdaganat említésével előhívhatják a daganat képeit. A rendszer minden felvételen önműködően megméri a daganat nagyságát, és ezzel dokumentálná, hogy hogyan reagált a daganat a kezelésre.” Tanulóképességük révén a rendszerek
Siemens
önműködően felismernek szívbillentyűket és -kamrákat, katétereket vagy sztenteket is, megteremtve ezzel kíméletes beavatkozások lehetőségét minimál-invazív katéteres eljárások útján. A gépi tanulás algoritmusai segítségével, amelyek automatikusan azonosítják ugyanazokat a tájékozódási pontokat a különböző képalkotó eljárásokkal készített felvételeken , egyre pontosabban lehet végezni olyan beavatkozásokat, mint az aortabillentyűk cseréjét. „Az új technikát modellalapú fúziónak nevezzük” – magyarázza Dr. Razvan Ionasec a Siemenstől. A röntgenalapú térbeli angiográfia ugyan kitűnően alkalmas a katéter pozíciójának bemutatására, de nem megfelelő a szövetek megjelenítésére. Az ultrahang viszont képes erre. Ezért egy tanulni képes felismerő és követő technológiát fejlesztettek ki az angiográfiás és intravaszkuláris ultrahang (IVUS) felvételek rögzítésének optimalizálására. Ilyen készülékeket gyakran használnak a szívkoszorúerekben lévő plakkok – tehát a szív verőereiben lerakódott elmeszesedés – mennyiségének mérésére. Gépi tanulást használnak olyan tomográfiás rendszerek betanítására is,
Dr. Shaohua Kevin Zhou, a Siemens egésztest-felvételek elemzésére indított programjának vezetője, Princeton, USA.
amelyeknek a szívfelvételeken az elmeszesedett szövetet kell azonosítaniuk. A szoftver feladata, hogy segítsen a szívbillentyűkön és az aortában lévő mészlerakódások méretének megállapításában. A tudósok reményei szerint a gépi tanulás segítségével hosszú távon megkülönböztethetővé válik a felülethez szilárdan tapadó plakk a leválásra hajlamos és ezzel szívinfarktust vagy szélütést okozó plakktól. A kutatás előterében alapvetően a szív egésze áll. A Semantic Heart nevű program keretében a gépi tanulást a négy szívbillentyű önműködő azonosítására tervezik felhasználni. Ezeket az információkat integrálják a szívkamra-modellekbe, hogy eljussanak a szív egészének modelljéhez. A megoldás révén szimulációs és elemzési lehetőséget terveznek nyújtani az orvosoknak ahhoz, hogy a kezelés előtt megítélhessék a különböző intervenciós eljárások hatását a beteg szívének dinamikájára. Több részlet a szívbillentyűkről A bal pitvar és a bal kamra közötti véráramot szabályozó mitrális billentyűt is egyre jobban kellene modellezni. A mitrális szív-
billentyű sokkal összetettebb, mint az aortabillentyű. Inhúrok hálója tartja, amely megakadályozza, hogy a két mitrális vitorla a bal pitvarba csapódjon. Túlterhelés vagy betegség esetén az ínhúrok azonban elszakadhatnak – életveszélyes következményekkel. A kezelés során az elszabadult mitrális vitorlát egy katéteres eljárással a második, egészséges vitorlához lehet rögzíteni. „Jelenleg azonban csak fluoroszkópiás képek alapján tudunk tájékozódni. Emiatt nem könnyű az aprócska kapocs rögzítése a katéteren át a két mozgó vitorlán” – magyarázza Ionasec doktor. A kutatócsoport ezért egy olyan eljáráson dolgozik, amely a műtét előtt a nyelőcsőbe levitt ultrahangváltó milliméteresnél kisebb felbontású felvételeit kombinálja a műtét közben készített röntgenképekkel. Ehhez is több ezernyi, élő betegen készített felvétel alapján tanították be az algoritmusokat . Munka folyik egy digitális patológiai diagnosztikai szkenner fejlesztésén is. Ennek az a feladata, hogy pontosan és olcsón elemezzen óránként több ezernyi tárgylemezt, amelyre a beteges elváltozás
“Egy szemantikus keresés keretében az orvosok egy májdaganat megemlítésével felhívhatják és megjeleníthetik a daganat képeit.” gyanúja miatt szövetek leheletvékony mintáját vitték fel. Az eredményeket itt is összekapcsolják a betegek más vizsgálati eredményeivel. A Siemens princetoni biogyógyászati képelemző szakértői már most dolgoznak azon, hogy prosztatabiopsziából előre lehessen jelezni a daganatos elváltozás stádiumát. A tanuló rendszerek feltárták, hogy a rákos sejtek hurok alakú csoportosulásának hossza és az azokat alkotó sejtek száma elegendő információ a betegség stádiumának felismeréséhez. Az intelligens informatikai megoldásoktól még sokat várhatunk.
i
siemens.com/healthcare siemens.de/pof
hi!tech 02|12
32 ■ 33
Hogyan hasznosul a széndioxid
Tesztrendszer a szénerőművek széndioxidkibocsátásának leválasztására Németországban,a Hanau melletti Staudinger erőműben.
A széndioxid nem minden esetben káros. Kitűnő táplálék az algáknak – az egyetlen olyan, bioüzemanyagot előállító növényeknek, amelyek nem igényelnek termőföldet. A széndioxid leválasztása és hasznosítása A megújuló energiaforrások egyre szélesebb körű hasznosítása mellett van egy rossz hír is: a Föld légkörében mért átlagos széndioxid-koncentráció emelkedését 2011-ben sem sikerült lassítani. Ebből következően továbbra is ki kell használni minden lehetőséget a széndioxid-kibocsátás csökkentésére. Érdekes perspektívát jelent a széndioxid leválasztása, főként olyan területeken, ahol középtávon sem lehet megelőzni a széndioxid képződését. Ilyen többek között a szénerőművek használata: a szénből előállított villamos energia termelése – a kőolajhoz és a földgázhoz viszonyítva is – magas széndioxid-kibocsátással jár. Másrészről a szén olcsó, ráadásul a szénlelőhelyek földrajzi megoszlása megfelelő, és a bányák még legalább 150 évre elegendő szenet rejtenek. A széndioxid leválasztása kiutat jelenthet ebből a dilemmából. A Siemens Post
Eugen Juen
Combustion Carbon Capture (PostCap) eljárásával a szénerőművek széndioxid-kibocsátását több mint 90 százalékkal lehetne csökkenteni. A technológia során a fosszilis tüzelésű erőművek füstgázából kimossák a széndioxidot. Oldószerként egy aminosav szolgál. Az első, az E.ON németországi Staudinger szénerőművében 2009-ben üzembe helyezett ilyen rendszer minden tekintetben pozitív eredményeket hozott: a kimosó anyag nagyfokú stabilitása és rendkívül alacsony vesztesége kedvezően befolyásolja a széndioxid-leválasztó berendezés üzemeltetési költségeit. Mivel az aminosav sóoldata nem illékony, a környezetbe gyakorlatilag nem kerül ki kimosó anyag. A korábban ismert eljárásokkal ellentétben a PostCap technológiánál nincs szükség a füstgáznak a széndioxid leválasztása utáni bonyolult tisztítására. A széndioxid mellett a kimosó anyag más, a füstgázban található káros anyagokat is eltávolít. Jelenleg épül a második
Siemens, Patrick Pleul/dpa/picturedesk.com
próbarendszer Floridában a Tampa Electric szénerőművéhez. Ezt jövőre tervezik üzembe helyezni. A cél a technológia hatékonyságának további növelése és a további költségcsökkentés. A megoldás további előnye, hogy mind új építésű erőműbe, mind pedig meglévőkbe telepíthető. A kérdés csupán az, hogy mi történjék a leválasztott széndioxiddal. A tartós tárolásnál ésszerűbb a hasznosítás, például magában az energiatermelésben. Erre jó példát ad a természet a fotoszintézissel. Vegyünk példát a növényekről A növények a napenergia segítségével szénhidrogénné és oxigénné alakítják a környezetükben jelenlévő széndioxidot és vizet. A szénhidrogének látják el a növényeket a növekedéshez szükséges energiával. Az általunk ismert üzemanyagok is szénhidrogén-vegyületek. A biomasszából ezért lehet üzemanyagot, biodízelt vagy etanolt előállítani.
hi!future
Széndioxid
Ilyen üzemanyagok égetésével csak az a széndioxid szabadul fel, amelyet korábban a természetből felvettünk. A hagyományos bioüzemanyagok körül azonban vita dúl, mert előállításuk elfoglalja az adott esetben élelmiszer-termelésre is használható termőföldet. Az algák azonban tökéletes energianövénynek bizonyulhatnak. Az algák ideálisak a biomassza, a biogáz vagy a biodízel-termelés alapanyagának előállításához. Mivel a szárazföldi növényekkel ellentétben teljes szervezetük részt vesz a fotoszintézisben, öt-tízszer hatékonyabban alakítják a napfényt biomaszszává. Az algáknak csupán napfényre, tengervízre, tápanyagokra és széndioxidra van szükségük a növekedéshez. Erre szolgáló berendezéseket gyakorlatilag bárhol lehet telepíteni. Az RWE német áramszolgáltató egy kísérleti rendszert épített Niederaußemben, amely évente 6.000 kilogramm algát tud
Algatenyésztő telep a Vattenfall energiaszolgáltató egyik kutatási projektjéhez. Itt mikroalgák széndioxid-felvevő képességét vizsgálják.
előállítani, illetve 12.000 kilogrammnyi széndioxidot lekötni. Ma már az algák nemesítésén is dolgoznak a „Der Spiegel” német folyóirat beszámolója szerint: ezeket már nem szükséges „learatni”, mert közvetlenül állítják elő az üzemanyagot. Eredetileg Gregor Waldstein is bioüzemanyagot tervezett előállítani a német-osztrák Solarfuel vállalatával. Az általa – a Fraunhofer IWES és a Stuttgarti Napenergia- és Hidrogénkutató Központ nagynevű kutatóintézetekkel közösen – kifejlesztett technológia ennél jóval többre képes. Mesterségesen előállított földgáz Leegyszerűsítve, a Solarfuel megújuló forrásból származó villamos árammal állít elő metánt, vagyis szintetikus földgázt, ami klímasemleges üzemanyagként közvetlenül felhasználható autók hajtására, de akár betáplálható a meglévő földgázhálózatba,
vagy földgáztárolóban is elhelyezhető. A metán ezért a pillanatnyilag felesleges szél- és napenergia tárolására is alkalmas. A megújuló energiát arra használják, hogy elektrolízis útján vlzből hidrogént és oxigént állítsanak elő, majd a hidrogént széndioxiddal reagáltatva CH4 azaz metán keletkezik. Egy lépéssel tovább megy ennél a Profactor a Reg-Store nevű projektjével. A folyékony elektrolitban úszó mikroorganizmusok villamos feszültség hatására a széndioxidból hidrogén előállítása után közvetlenül etanolt vagy metánt állítanak elő. Az elektrokémia és a biológia szimbiózisa lehetővé teszi hatékonyan működő, decentralizált széndioxid-hasznosító és energiatároló rendszerek létrehozását.
i
siemens.com/energy www.solar-fuel.net www.profactor.at
A Siemens Post Combustion CO2 Capture technológiájának folyamatábrája kombinált (gáz-gőz) ciklusú erőművekre és gőzerőművekre.
hi!tech 02|12
34 ■ 35
hi!future
Széndioxid-ellenes hadműveleti központ
Nagy léptékű széndixoid-csökkentés Jigar Shah, az amerikai Carbon War Room nevű alapítvány elnök-vezérigazgatója meggyőződéssel vallja, hogy a széndioxid-kibocsátás fele megtakarítható. A Sir Richard Branson brit milliárdos támogatásával alapított szervezet világszerte küzd a széndioxid-kibocsátás drasztikus csökkentéséért. Az Ön szervezete a Carbon War Room, a széndioxid hadműveleti központ nevet viseli. Mi köze van a légkör felmelegedésének a háborúhoz? Az, hogy ugyanolyan veszélyes, mint az első és a második világháború összesen. Manapság több ember hal meg természeti csapásoktól, mint háborúkban. A katonai szembenállásokkal ellentétben a Carbon War Room-ban mi pozitív és konstruktív megoldásokra összpontosítunk a probléma megoldása érdekében. Számításaink szerint a világ széndioxid-kibocsátásának 50 százalékát a meglévő technológiákkal költséghatékonyan kompenzálni lehet már ma is. Miért nem működik a széndioxid-kibocsátás csökkentése? Éppen ezt a kérdést próbáljuk megválaszolni – hogy később az okait is felszámoljuk. Jelenleg 25 gazdasági ágazat elemzését folytatjuk – az energetikától az iparon át az erődgazdálkodásig, és keressük a lehetőségeket a széndioxid-kibocsátás csökkentésére. Ennek során nagy léptékben
gondolkodunk, és csak olyan projektekkel foglalkozunk, amelyek révén legalább egy gigatonna széndioxid-kibocsátást tudunk megelőzni. Csődöt mond a piacgazdaság, amikor széndioxid-kibocsátásról és a kvótákról van szó? Ezt én valóban így látom. Azt gondolhatnánk, hogy a piac mindig a legkisebb költséggel járó alternatíva mellett dönt. Ez azonban sajnos nem így van. Mindannyian szeretjük az alacsony bekerülési költséget. Számos zöld beruházásnál azonban pont az elején kell sok pénzt letenni az asztalra. A megtakarítás a legtöbb esetben csak jóval később jelentkezik – ez a sorrend ellentmond az intuíciónak. A pénzügyi válság megnehezítette számos finanszírozás sorsát. Sok esetben létre sem jönnek az ígéretes üzletek. Ezért van az, hogy kielemezzük, hogy ilyen esetben mit lehet tenni. A Carbon War Room nem gondolati műhely, hanem a cselekvés helyszíne akar lenni. Munkánk lényege a kreatív projektfinanszírozás.
Hogyan akarják elérni, hogy gazdaságosan alkalmazzák a zöld technológiákat? Vegyük például a UPS-t. A logisztikai vállalat tudja, hogy robotpilótával gazdaságosabban tudnak közlekedni a repülői. Ahhoz, hogy az összes gépükbe beépítsék ezt a rendszert, hatalmas beruházást kellene eszközölni. Annak érdekében, hogy a hitel-alapú finanszírozás hagyományos számítási modellek szerint is megtérüljön, a beruházási összeg legalább 15 százalékát kell közvetlen megtakarításként kimutatni. A tényleges megtakarítás ennél valójában kisebb. A finanszírozáshoz ezért egy mérlegen kívül tranzakcióra lenne szükség. Ebben az esetben a hitel költségeit és a törlesztési részleteket több éven át a kerozin-megtakarítás fedezi. Ilyen esetekben tudunk segíteni a szakértelmünkkel. Mi az, amit eddig már elért a Carbon War Room? Az első nagy sikereinket a hajózás területén értük el. A tengerhajózás okozza a világ széndioxid-kibocsátásának három százalékát. Már a hetvenes-nyolcvanas évek-
“Bevezettük a hatékonysági besorolást a hajókra. Az energiaköltséget ténylegesen fizető megrendelők ennek alapján tudnak választani.”
Nele Husmann
Siemens
Jigar Shah, Carbon War Room: „Munkánk sarkalatos elemét a kreatív projektfinanszírozás jelenti.“
ben kifejlesztették azokat a technológiákat, amelyekkel a hajók széndioxid-kibocsátása 30 százalékkal csökkenthető. A hajótulajdonosok azonban nem vezették be ezeket, mert az üzemanyagszámla 70 százalékát minden további nélkül tovább tudják számlázni a megbízóik felé, hiszen eddig nem lehetett megkülönböztetni a hatékony hajókat a gazdaságtalanoktól. A világon közlekedő 60.000 hajó figyelembe vételével a 30 százalékos energiaköltségmegtakarítás már jelentős tétel. Ezért vezettük be a hajók gazdaságossági besorolását, amely a járművek fogyasztását a megbízók számára átláthatóvá teszi. Ez az átláthatóság hozzájárul ahhoz, hogy a gazdaságos hajók kerüljenek nyerő helyzetbe. Ebben a tekintetben megbukott a piacgazdaság – egy olyan nonprofit szervezetre volt szükség, mint a Carbon War Room, hogy változzanak a viszonyok. Jelenleg milyen projekteken dolgoznak? Jelenleg intenzíven foglalkozunk az irodaépületek energiahatékonyságával. Ezen a
téren is léteznek fantasztikus technológiák. A pénzügyi válság óta azonban számos ingatlan értéke csökkent, ami megnehezíti a finanszírozást, holott a korszerűsítés hosszú távon anyagilag is ésszerű lenne. Ilyen esetekre léteznek az úgynevezett „megtakarításból fizetett” (pay-as-yousave) finanszírozások, amelyeket a mérlegen kívül tartanak nyilván. Összességében hatalmas, egybillió amerikai dolláros beruházási volumenről van szó. A hitel vis�szafizetése az energiaköltségben jelentkező megtakarításból történik. Ez a filozófiánk alapvető része: minden széndioxidmegtakarítási lehetőségnek gazdaságosnak is kell lennie. E nélkül nem lehet véghezvinni az általunk indítani tervezett hatalmas változásokat. Mi van a széndioxid-semleges városokra irányuló programjuk hátterében? A „Green Capital Global Challenge“ versenyt Vancouver polgármesterével, Gregor Robertson-nal folytatott megbeszéléseinkből fejlesztettük ki. Vancouver
rendezte 2010. februárjában a téli olimpiai játékokat, és az olimpia történetében először tudta széndioxid-semlegesen megrendezni az olimpiát a vízenergiának és a „zöld” épülettechnikai szabványoknak köszönhetően. Most ösztönzést kívánunk adni arra, hogy a városok egyfajta versenyben fáradozzanak azon, hogy melyikük legyen elsőként valóban zöld.. Hogyan kezdjenek hozzá a városok a zölddé váláshoz? A középületek energiahatékonysága áll az előtérben. Ehhez egy asztalhoz ültetjük a helyi bankokat, a KfW (Kreditanstalt für Wiederaufbau) fejlesztési bankot és nyugdíjalapokat . Eddig Vancouver, Toronto, Koppenhága, London, Birmingham, New York City, Washington és Chicago jelentkezett. Németországban még keressük az érdeklődő városokat.
i
www.carbonwarroom.com
hi!tech 02|12
36 ■ 37
Új fejlesztésű villamos busz: környezetkímélő, halk, és alacsony az üzemeltetési költsége.
Emisszió nélküli buszok A villamos üzemű buszok új nemzedéke elegendő futásteljesítményt, kedvező üzemeltetési költséget és a belvárosban jó levegőt kínál. Kompromisszumok nélküli elektromos busz Csendes és a károsanyag-kibocsátástól teljesen mentes a villamos buszok azon új nemzedéke, amelyet a Bécsi Közlekedési Vállalat (Wiener Linien) tervez használatba venni Bécs belvárosában. A bécsi óváros szűk utcáira a Siemens fejlesztette ki a károsanyag-kibocsátástól tökéletesen mentes villamos üzemű buszokat. „Az akkumulátor-technológia csak mára érett meg annyira, hogy kellően nagy legyen az utántöltés nélküli futásteljesítmény” – mondja Franz Proksch a Siemenstől. A mostani rendszerekkel 120-150 kilométert is meg lehet tenni. Bécsben azonban egy olyan – töltőállomással rendelkező – modellt tudtak bevezetni, amely hala-
Elisabeth Dokaupil, Ursula Grablechner
dás közben a villamos felsővezetékről is tölthető, ami lehetővé teszi a napközbeni folyamatos üzemet. Proksch úr így vélekedik: „Ilyen útvonalhoz kötött használat esetén jelentősen lehet csökkenteni az akkumulátor méretét, ami további súly- és költségcsökkentést tesz lehetővé, ráadásul növeli az akkumulátor élettartamát.” A villamos üzemű busz beszerzési költsége ugyan mintegy kétszerese a dízelüzemű buszokénak. „A beruházás azonban megtérül, mert az üzemeltetés költsége több mint 28 százalékkal alacsonyabb a dízelüzemű buszokénál” – hangsúlyozza Franz Proksch. Különösen imponáló a két hajtásrendszer hatásfokának összehasonlítása. A dízelmotor a felhasznált energia szerény 25
Siemens
százalékát hasznosítja, míg a villamos motor 90 százalékot alakít át. A villamos motor a vontatási energia akár 50 százalékát is vissza tudja táplálni fékezésnél. Az új villamos buszok kiemelkedő jellemzője az újszerű, hálózatról és áramszedőről egyaránt működtethető feltöltési technika. A lítium-ferrit akkumulátorok töltési ideje üzemóránként 10-15 perc. Az új fejlesztésű villamos buszok további előnye a fordulékonyság. A korlátozott mozgékonyságú utasok becsülni fogják a „letérdelő” funkciót is. A villamos üzemű buszok természetesen nem okoznak széndioxid-kibocsátást, ráadásul zavaró szagterhelést sem. Ez jót tesz a belvárosnak.
i
siemens.com/mobility www.wienerlinien.at
hi!life
Hírek
A műtéti monitor vezérlése kézmozdulatokkal
Az új, rugalmas OLED-ek egy watt villamos teljesítménnyel 32 lumennyi fényt bocsátanak ki.
Terjedőben az OLED A halogén izzónál hatékonyabb a mintegy tizenegyszer három centiméteres, fehér fénnyel világító OLED, amelyet az Osram kutatói fejlesztettek ki. A nagyfokú hatékonyságot többek között a felgőzölögtetett elektromos érintkezők különleges kialakításával érték el. A rugalmas OLED-ek tervezésénél komoly kihí-
vást jelent az érzékeny fénykibocsátó réteg védelme az oxigéntől és a nedvességtől. Üveglemez helyett a rugalmas OLED-et különleges vékonyrétegű eljárással zárják le. A papírlapnyi vastagságú és hajlékony acélfólia váltja ki a hátoldali üveglapot.
i
www.osram.com
Főzés fa helyett olajjal Indonéziában mintegy 50 millióan főznek fával. Ez rombolja az értékes erdőket. Az indonéz földművesek ezért most egy a BSH által kifejlesztett növényolaj-főzőt próbálnak ki, amely a jatropha olajával üzemel. A jatropha magvait, amelyből az olajat sajtolják, fenntartható művelésű termő erdőben saját maguk termelik meg. Ez nyereséget hoz a gazdáknak, ráadásul kíméli az erdőket is. A projektet a Waterland növényolajgyár, a BSH és a nemzeti erdészeti hivatal támogatja. A fenntartható művelésből származó jatrophaolaj váltja ki a főzésre használt fát.
Egy műtét során a sebészek a jövőben kézmozdulatokkal lapozhatnak a beteg röntgenfelvételei között. Ennek alapjául az Xbox Kinect technológiája szolgál. A játékkonzolnak a Siemens által elvégzett továbbfejlesztése révén az orvosok kéz- és karmozdulatokkal tudnak váltani a felvételek között, kinagyíthatják a részleteket, vagy akár forgathatják a térbeli felvételeket. ■ siemens.com/innovation
i
www.bshg.com siemens.com/pof
Ivóvíz szennyvízből Világszerte mintegy 900 millió ember nem jut tiszta ivóvízhez. A Siemens Skyhydrant nevű készülékével a szenynyezett vizet gyakorlatilag bárhol tiszta ivóvízzé tudják alakítani még laikusok is. A Skyhydrant sem villamos áramot, sem pedig vegyszereket nem igényel, és egyszerűen kezelhető. A készülék ára 3.500 amerikai dollár, és naponta 10.000 liter víz tisztítására képes. ■ siemens.com/water
hi!tech 02|12
38 ■ 39
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
Christina Lehner
hi!life
Tanuló rendszerek
Hogyan lehet uralni összetett rendszereket A tanuló gépek hatalmas adatmennyiségeket tudnak feldolgozni, mintákat képesek ezekben felismerni, továbbfejlesztik a tudásukat, előrejelzésekkel szolgálnak, és ezek meglepően jól be is teljesülnek. Ezek a gépek megváltoztatják mindennapjainkat. Úton az intelligencia felé A tapasztalatokból történő tanulás az egyik legfontosabb képességünk. Időközben a számítógépes szoftverek révén a környezetünket is megtanítottuk erre, amely ezáltal meglepő dolgokat tud művelni. A gépekből tanuló rendszerek lettek, amelyek emlékeznek, önállóan fejlődnek, készülékeket vezérelnek, előrejelzéseket adnak és sok minden másra is képesek. „A tanulás az intelligencia kapuja” – mondja Tomaso Poggio, aki a Massachusetts Institute of Technology (MIT) Mesterséges Intelligencia Laborjában az agy- és kognitív tudományi szakterület professzora. Társadalmunk összetettsége és szakosodása egyre élesebben kirajzolódik. A gépi tanulás kitűnően alkalmas a begyűjtött adathalmaz feldolgozására és az optimalizálási lehetőségek felismerésére. Ezért ma már ez az egyetlen megoldás a nagy bonyolultágú folyamatok kezelésére. Az emberi tanulással ellentétben, amelynél annál kevesebb hasznos információt nyerünk ki, minél nagyobb az adatmennyiség, a mesterséges rendszerek csak egy bizonyos fokú bonyolultságtól kezdve bontakoztatják ki valamennyi képességüket. Így már meglepő ismeretekkel szolgáltak olyan kísérletekben, amelyekben az emberi génállomány különböző területei közötti lehetséges kapcsolatot akarták felismerni – ami megoldhatatlan fel-
adat az emberi agy számára. „Amikor már betanították a szoftvert ezen a szakterületen", számol be Prof. Dr. Bernhard Schölkopf, a tübingeni és stuttgarti Intelligens Rendszerek Max Planck Intézetének igazgatója, „akkor egyre pontosabbak lesznek az eredmények, amint egyre több adatot táplálunk be.” A tanuló rendszerek rendkívül sikeresek az előrejelzések készítésében. A jövőbe vetett pillantásnál az a fontos, hogy felismerjük a mintákat. Az ember is képes erre, azonban csődöt mondanak, amikor többrétegű modellekről van szó. A számítógépek felismerik ezeket a szituációkat, és segítségükkel képesek eredményes előrejelzések készítésére. A Siemensnél jelenleg fejlesztett előrejelzési technikák meglepően éles pillanatfelvételeket szolgáltatnak a jövőről. A karbantartástól a tőzsdei árfolyamig A szoftvernek mindegy, hogy rendszerek – turbinák vagy szélparkok – teljesítményéről, viselkedéséről vagy karbantartásigényéről, avagy pedig gazdasági változásokról, például a nyersanyagárak vagy a tőzsdei árfolyamok alakulásáról van szó. A Siemens beszerzéseit már ma is támogatják a SENN (Software Environment for Neural Networks) tanuló rendszer előrejelzései a németországi villamosenergia-vásárlásban, valamint a rézszükséglet fede-
hi!tech 02|12
40 ■ 41
zésében. Ez egy sokdimenziós, nemlineáris modellalkotási rendszer. Dr. Hans Georg Zimmermann, a Siemens kutatója, aki több mint 60 ipari előrejelző rendszer matematikai alapjait fektette le, a neurális hálózatokra helyezi a fő hangsúlyt. „Ezek jól boldogulnak valós alkalmazásokkal, függetlenül attól, hogy mennyire nemlineáris vagy sokdimenziós az alapvető probléma. Ezen kívül elegáns keretet biztosítanak az átmeneti struktúrák modellezésére” – magyarázza. Egy nemrég készült tanulmányban, amelyben 16-féle kapcsolószekrény keresletének előrejelzéséről volt szó, Zimmermann úr munkacsoportja a SENN rendszert vetette be egy lineáris modellel versenyezve. Az előrejelzések lényegesen pontosabbak voltak, mint a lineáris modelleknél. „Ilyen keresleti előrejelzések segíthetnek a beszállítói lánc optimalizálásában és a költségcsökkentésben” – mondja Zimmermann úr. A szélparkok teljesítményének előrejelzése egyre fontosabb, mert a megújuló energiaforrások arányának emelkedésével az energiaszolgáltatóknak a termelt mennyiséget is előre kell jelezniük. Zimmermann úr csapata erre a célra egy neurális hálózatot fejlesztett ki, amely a szélenergiával történő villamosenergiatermelés főbb befolyásoló tényezőin alapul. A szélsebesség, a turbulenciák, a hőmérséklet és a nyomás adatait érzékelők gyűjtik össze. A szoftver lépésről lépésre rögzíti az összefüggést a bemeneti változók és a szélpark kimenő teljesítménye között, majd pedig módosítja a paramétereket, például a lapátok állásszögét a teljesítmény optimalizálása érdekében. Mivel a rendszer
Pictures of the Future, Elisabeth Dokaupil
működés közben egyre több tapasztalatot gyűjt, idővel jelentősen javítani tud egy szélpark összesített teljesítményén. Jelenleg hasonló modellek kifejlesztésén dolgoznak fotovillamos naperőművekhez. A dinamikus rendszerek bizonytalanságának mérésére a szokásos módszer az, hogy a modell előrejelzése és a valóságban ténylegesen beálló értékek közötti eltérésből kockázatelemzést készítenek. Zimmernann úr és munkacsoportja kifejlesztett egy alternatív megközelítést. Ennek során számszerűsítik az előrejelzés bizonytalanságát, oly módon, hogy elemzik különböző forgatókönyvek bekövetkezésének eloszlását. Ez a módszer egyetlen jövőbeli fejlemény helyett különböző forgatókönyveket kínál, amelyek később kiértékelhetőek. Városok támogatása beruházásoknál A korszerű előrejelzési technológiák alkalmazására azonban számos más felhasználási terület is kínálkozik. A rendszerek öszszetett döntések meghozatalában tudnak segítséget nyújtani. Ilyenek például a városi és regionális beruházások az útépítés, a légiközlekedés, a víz- és áramszolgáltatás területén. A Siemens ezt a potenciált használja fel új gyárak építése előtt a különböző lehetséges telephelyek hosszú távú előnyeinek értékelésére. Meglehet, a jövőben mobilos alkalmazásokat, appokat töltünk majd le házaink, járműveink, vállalataink vagy beszállítói láncaink felügyeletére, táplálkozásunk vagy erőnlétünk optimalizálására és kedvezőbb pénzügyi döntések meghozatalára. A kifinomult előrejelzési technológiák azonban csak egy részét jelentik azoknak a
Christina Lehner
lehetőségeknek, amelyeket a szoftverek és a gépek új tanulékonysága kínál. Intelligens robotok összetett feladatokat vehetnek át a karbantartásban és ellenőrzésben. Quadcopternek nevezett, aprócska helikopterhez hasonló repülőeszközök vethetők be különböző feladatokra. Lézerekkel tapogatják le a falakat, ablakokat, asztalokat és polcokat; színek, kontrasztok és élek szerint csoportosítják az adatfolyamokat. Előre meghatározott pályát repülnek be, azonosítják az akadályokat, kitérnek előlük, így végül pontos térbeli modellt szolgáltatnak a környezetükről. A quadrocoptert a „Fly & Inspect“ projekt keretében a princetoni Yakup Genc és az MIT-nél dolgozó Nicholas Roy robotikai szakember vezette csoport fejlesztette ki. Az új repülőeszközzel tervezik összetett belső terek digitális térbeli modelljeit elkészíteni például csomagfeladó, gyártó- vagy rendezvénytermek esetében, hogy majd az épületek tervezésénél és ellenőrzésénél lehessen felhasználni az adatokat. A kisméretű helikopterrel a szélerőművek és távvezetéki oszlopok sérüléseit is fel lehet fedezni és pontosan lokalizálni. Az eszközöket kísérletek során már nagy ipari létesítmények felülvizsgálatára is felhasználták, ahol részletes digitális térképeket készítettek a létesítmény belsejéről a korszerűsítés megalapozása érdekében. A látás mint kihívás A mesterséges intelligenciában még több mint ötven évnyi kutatás után is változatlanul a gépi látás jelenti a legnagyobb kihívást. Azonban különféle kutatócsoportok – többek között a Siemensnél – lépésenként a látásra is megtanítanak mestersé-
hi!life
Tanuló rendszerek
ges rendszereket. Olyan rendszereken dolgoznak, amelyek műholdképeken keresnek összetett mintákat (például gyárakat, épületeket, utakat és más infrastruktúrát), csomagok és konténerek röntgenképén gyanús tárgyakat kutatnak fel, a közlekedésben közúti táblákat olvasnak le, esetleg emberi csoportosulásokat ellenőriznek, vagy nehezen hozzáférhető helyeket térképeznek fel és ellenőriznek. Ebben az esetben is a „tanulás” a varázsszó. A számítógépes tudósok több százezer objektum képével táplálják a programokat, amelyekből intelligens algoritmusok jellegzetességeket vezetnek le. Ilyen megoldás segíti a forgalmi rendszámok felismerését – ami az útdíj-rendszerek szempontjából fontos –, vagy a különleges jelölésű veszélyesanyag-szállítmányok azonosítására szolgáló rendszereket. A rendszerek megtanulják, mi számít normálisnak A műszaki megoldások ma már a látás és felismerés területén is előrébb tartanak egy lépéssel. Az Outlier projekt keretében azt kívánják megállapítani, hogy mi minősül normálisnak. Az elemző program ebben az esetben üzemelés közben tanul. Hosszabb időn át megfigyel egy rögzített képkivágást, például a közteret vagy az útkereszteződést, és ebből meghatározza, hogy mi tekinthető statisztikailag normálisnak. A gépi tanulás meghódítja a szerszámgépeket, mint például a nagyteljesítményű fúrógépeket és esztergapadokat is. Egy új program lehetővé teszi a szerszámgépeknek, hogy folyamatosan optimalizálják a teljesítményüket olyan érzékelők adatai alapján, amelyek folyamatosan mérik töb-
bek között a rezgést, az áramlási adatokat, a nyomatékot, a fordulatszámot és a hőmérsékletet. A gépeket már nem kell üzemen kívül helyezni az ellenőrzéshez. A szoftver akkor is módosítja a paramétereket, amikor új megrendelés jön be. Szinte forradalmi változást hoz a gépi tanulás a szolgáltatások területén: ahelyett, hogy megvárnánk egy költséges berendezés meghibásodását, a szoftverprogramok felismerik a közeledő meghibásodás előjeleit, és előre jelzik a annak várható időpontját.
Meglehet, a jövőben appokat töltünk majd le a házaink, járműveink, vállalataink vagy szállítói láncok működésének optimalizálására.
Megoldatlan marad a kérdés, hogy mi történik A gépi tanulás alapvetően minden elképzelhető technológiát tovább tud fejleszteni az orvostechnikától az energiaszolgáltatáson, az automatizálástechnikán, a biztonságtechnikai alkalmazásokon át az árak és az értékesítés előrejelzéséig. Ennek ellenére léteznek olyan alapvető feladatok, amelyek megoldása jelenleg még nem lehetséges: például annak értelmezése, hogy egy partyn mulatozó emberekről készült fényképen mi is történik valójában. „Azt hiszem, hogy ez lenne az egyik legnagyobb intellektuális kihívás egy gép számára” – mondja Poggio úr. „Vannak olyan rendszerek, mint az IBM-féle Watson, amelyek választ találnak összetett kérdésekre. Vannak olyan rendszerek, amelyek képesek megszámlálni az embereket vagy autókat egy képen. De felismerni, hogy mi történik a képen? Amíg erre egy mesterséges rendszer képes lesz, valószínűleg további legalább húsz év telik el.”
i
siemens.com/innovation siemens.com/pof www.is.mpg.de
hi!tech 02|12
42 ■ 43
A város átfogó feltérképezésére geomágneses technológiát használnak, amellyel virtuális metszeteket készítenek az altalajban.
A nagyszínház
Élet az ókori nagyvárosban Dr. Sabine Ladstätter, az Osztrák Régészeti Intézet igazgatója az efezoszi feltárási munka vezetőjeként eredményesen alkalmazza a klasszikus régészeti kutatással párosított modern technikát. Milyen jelentőséggel bírt Efezosz az ókorban? A Krisztus utáni második században Efezosz ókori metropolisz volt mintegy 200.000 lakosával, és a városra, például Rómával ellentétben, nem építettek rá. Később a város a kereszténység központja lett. A szentek hosszú sora időzött állítólag vagy ténylegesen Efezoszban. Ókori nagyvárosok jelenségeit tudjuk itt kutatni – ez csábít engem régészként. Mi teszi Efezoszt különösen fontossá tudományos szemszögből? Eddig csupán a város 15 százalékát tárták fel. Itt egy helyen tudunk régészeti alapkutatást és módszertani fejlesztést végezni. Jómagam nyaranta négy hónapot kutatok Efezoszban, ahol 17 ország több mint 200 kutatója dolgozik. Ezen kívül 60 helyi lakost is foglalkoztatunk, ezzel mi vagyunk a legnagyobb munkáltató. Milyen technikai megoldásokat használnak a vizsgálataik során? A város struktúrájának átfogó feltérképe-
Elisabeth Dokaupil
Niki Gail, ZAMG
zésére geomágneses technológiát alkalmazunk. A részleteket azonban nehezebben lehet elhatárolni, ha téglából építkeznek. És így van ez Efezoszban is. Ebből következően az Osztrák Központi Meteorológiai és Geodinamikai Intézettel (ZAMG) közösen a talajradart alkalmazzuk inkább. Ennek segítségével fel lehet ismerni a különböző mélységben található falvagy mozaikmaradványokat, és az időskálának megfelelő virtuális metszeteket lehet készíteni az altalajról. A régészek egy olyan technológiát alkalmaznak, amelyet többek között az alagútépítésben vagy a gleccserelemzésben használnak. Ezzel tehát haszonélvezői vagyunk más ágazatok fejlesztéseinek. Hol és milyen eredménnyel alkalmazzák a geofizikai módszereket? 2000 óta mintegy 53 hektárt vizsgáltunk geomágneses módszerrel és 22 hektárt talajradarral. A méréseket a város különböző pontjain végeztük, a ÇukuriÇi Höyük melletti bronzkori településen és az Artemisz-templom (Artemision) egyes
részein. A Domiciánusz-templomtól délre egy teraszon egy több monumentális építményből álló közéleti központot tudt u n k f e l t á r n i . A kö z v e t l e n ü l a Domiciánusz-templomnál végzett radarvizsgálatok szolgáltak a talajmozaikkal díszített, késő-ókori nagyszabású épület feltárásának alapjául. Jelenleg a nekropoliszokkal, a temetővel foglalkozunk, ahol még lehetnek érintetlen sírépületek. A geofizikai technológiák alkalmazása milyen következményekkel jár a régészek munkájára nézve? A régészek munkája az új technológiákkal alapvetően megváltozott. Régebben kutatóásatásokat kellett végeznünk a történelmi épületek feltárására, most pedig roncsolásmentesen tudjuk a történelmi városok nagy kiterjedésű helyszínrajzát elkészíteni a számítógépen. Ezzel megkíméljük magunkat az üresjárattól, és minimalizáljuk a költségeket. Az új technológiákkal egyszerűbb lesz a fontos régészeti lelőhelyek védelme például közút-
hi!life
Efezosz
építési beruházásoknál. A nagy kiterjedésű régészeti elemzést igen rövid idő alatt el tudjuk végezni. A geofizikai technológiák alkalmazását követően milyen feladatokat végeznek a régészek? A régészeti munka lényege az időbeli besorolás, az építés időpontjától a használat időszakán át az esetleges lerombolásig. Tudják már, hogy hogyan élt Efezosz lakossága? A legfelső társadalmi rétegek életébe jó bepillantást enged a hegyoldalban épült ház a kiterjedt festményekkel és mozaikokkal, amelyet ma már korszerű tetőszerkezettel védünk. Egy további projekt keretében tervezzük a város szélén egymáshoz épített házakban élő átlagpolgárok életkörülményeinek kutatását. Az biztos, hogy a lakás nem különült el a munkahelytől. Ezeknek a városrészeknek alapján azt is rekonstruálni lehet, hogy miként működött egy város az ókorban: olyan kérdések megválaszolásáról van szó, mint a vízszolgáltatás, vagy a hulladék elszállítása. Érdekes az is, hogy a város hogyan kezelte az időszámításunk szerinti harmadik században bekövetkezett földrengést. Például már tudjuk azt, hogy a házak egyes helyiségeit törmelékkel töltötték ki, hogy megspórolják annak fáradtságos elszállítását.
Efezosz évszázadokon át küzdött a földrengések és a kikötő feltöltődése ellen. Már a rómaiak is építettek egy mesterséges kikötőt és egy csatornát a tengerhez. A hegyoldal hatalmas eróziót okozó tarvágása és benépesítése miatt, tudtuk nélkül a kikötő eliszaposodását okozták. A hátországot a rómaiakkal művelték, itt olivát, szőlőt és gabonát termeltek. Efezosz környéke gazdag volt bányászati kincsekben, főként fémekben. Régészként hogyan viszonyul ahhoz, hogy a nagy efezoszi színházat rendezvényekre tervezik használni? Természetesen nincs olyan műemlékvédő, aki szívesen megengedné a feltárások ilyen hasznosítását. A politikusok és az idegenforgalmi szakemberek számára azonban ilyesmi nagyon csábító, és ma már nemzetközi viszonylatban is egyre terjed. A hasznosítás egyik feltétele, hogy ne használjanak erősítőket, mert a rezgés fellazíthatja a kőzetet. A látogatók számát 2.500-ra, az ókori színház férőhelyszámának tizedére korlátozták.
Efezosz barátai Efezosz Barátainak Társasága azt a feladatot tűzte maga elé, hogy támogassa a régészeket, és segítsen az értékes kulturális örökségnek az utókor számára történő megtartásában és megóvásában. Szeretne Ön is részt vállalni ebben? Akkor csatlakozzon Efezosz Barátainak Társaságához. ■ www.ephesos.at ■
[email protected]
Domiciánusz temploma
Azt is lehet rekonstruálni, hogy milyen volt a táj Efezosz körül? A kérdés megválaszolásában a paleogeográfia segít minket. A levegőtől elzárt fúrásokkal a különböző korszakok zárt élettereit tártuk fel, amelyekben még pollent is találtunk. Ebből tudunk következtetni a térségnek az adott időszakbeli növényzetére. Mit mondanak a vizsgálatok Efezosz környékéről?
hi!tech 02|12
44 ■ 45
a l E
a l e k k e z ke
l ő t k é r e k y án m r ko
A járművezetők az autópályán már kényelmesen hátradőlhetnek: az autó velük együtt vezet.
Ha levesszük a kezünket a kormánykerékről és a lábunkat a pedálokról, akkor biztonságosabban, kényelmesebben és a környezetet jobban kímélve utazhatunk. Nem sok hiányzik már Aki egy korszerű, ma már széles körben használatos vezetést segítő („asszisztens”) rendszerekkel felszerelt autóval utazik az autópályán, abban önkéntelenül felötlik a gondolat: már nem sok hiányzik addig, amikor az autó a járművezető közreműködése nélkül is ugyanúgy megteszi az utat. A sebesség- és távolságtartó automata szabályozottan fékez, akár megállásig is, és ütemesen gyorsít elméletileg akár 250 km/ óráig is, ha megint szabad az út. A természetes reflexről, amely fékezésre késztet, gyorsan leszokunk. A sávtartó automata a megfelelő sávban tartja az autót, szinte észrevétlenül kormányoz az elnyújtott kanyarokban – vagy akár a kanyar ellen is, ha figyelmetlenségből kitévedne a jármű a sávból. Amint levesszük a kezünket a kormányról,
Markus Honsig
BMW, Mercedes
azonnal kikapcsol a rendszer, és figyelmeztetést ad a kijelzőn, hogy vissza kell venni a kormányt. Tulajdonképpen kár. Ezek a rendszerek ugyanis – az egyre szorosabb hálózati kapcsolódásuk által – összetettebb közúti helyzeteket is meg tudnak ítélni: a navigációs rendszer egyre pontosabb információi révén képesek felmérni, hogy az előttünk haladó autó csak azért lassít, mert letér az autópályáról – és ezért ennek megfelelően enyhén fékeznek. Másrészről a vezérlés akár teljes fékezést vagy vészfékezést is kezdeményezhet, ha már megakadályozni nem is, de legalább tompítani lehet az ütközést. Ezen kívül a korszerű autók leolvassák a közúti táblákat, szinte önállóan beállnak a parkolóhelyre, és még a távolsági és a tompított fényszóró kezelését is ellátják. Ez a felsorolás még tetszőlegesen foly-
tatható. A lényegre térve: az önjáró autót nem kell feltalálni, hanem csupán készre kell fejleszteni. Autóink egyre intelligensebbek, és csak idő és a vonatkozó jogszabályi, illetve biztosítástechnikai feltételek kérdése, hogy mikor tudnak többé-kevésbé önállóan közlekedni. A közúton alkalmazott mesterséges intelligenciára két kiragadott példa a közelmúltból: az Audi egy vezető nélküli TT-t küldött a legendás colorádói Pikes Peak hegyi pályájára – ez húsz kilométeres, 156 kanyarral, változatos talajon. A sportautó nem csupán balesetmentesen érte el a lezárt versenypálya csúcsát, hanem még tiszteletre méltó időt is futott. Az Audi szerint ehhez nem is volt szükség bonyolultabb hardverre, mint amilyen egy laptopban is megtalálható. A berlini közutakon
hi!life
Autók
Kamerák és érzékelők gondoskodnak arról, hogy az Audi szinte körkörösen „lásson” és átfogóan tudja segíteni a vezetőt.
Múlt év őszén egy a Berlini Szabadegyetem kutatói által felkészített Passat Variant közlekedett messzemenően önállóan az Autonomos projekt keretében a berlini közúti forgalomban, megbirkózott a lámpás kereszteződésekkel, sávváltásokkal, és körforgalomban is közlekedett. Az ilyen közúti próbautakon ugyan mindig ül egy ember is az autóban, hogy szükség esetén beavatkozzon, de ezen a téren is változnak az idők. Nevada államban múlt nyáron jóváhagytak egy törvényt, amely a közúti forgalomban is megengedi az autonóm autók közlekedését. Az autóknál is folytatódik a fejlődés. A Volkswagen múlt év tavaszán mutatta be a „Temporary Auto Pilot“ rendszert, a jelenlegi vezetést segítő rendszerek logikus továbbfejlesztését, amely a sorozatban gyártott autókhoz viszonylag hasonló felszereltséggel rendelkezik: radar- és ultrahangos érzékelőkkel a távolságméréshez, videokamerákkal a képi információk érzékelésére, valamint kerékérzékelőkkel. Ehhez jön még egy lézerszkenner és egy úgynevezett elektronikus horizont, tehát olyan részletes navigációs adatok, amelyek az út
nyomvonala mellett a kanyarok ívét, a lejtést ill. emelkedőt, vagy a sebességkorlátokat is leírják a rendszerben. Ennél egy lépéssel tovább merészkedett a BMW az 5-ös egy prototípusával, amely az autópályán nem csupán önállóan fékez és gyorsít, hanem előzni is tud. A bajor technológia-tárház ugyanolyan okos, mint udvarias autó: az autópályára felhajtó autókat beengedi a sávba, és ha lehet, felszabadítja a jobb sávot. A Mercedes legújabb, F 125-ös kutatójárműve egy hasonló rendszert vonultat fel, amely a járművezető utasítására sávot vált és előz. A Volkswagen eT! nevű kutatóautója parancsra feltűnés nélkül követi a sofőrt– ezt kifejezetten a kézbesítők igényei szerint alakították ki, hogy így az ajtóról ajtóra vezető úton időt takarítsanak meg. A jövő iránya kirajzolódik: miután a modern rásegítő rendszerek ma már meglehetősen jól tudják kezelni a hosszirányú vezetést – a fékezést és a gázadást –, a közeljövőben a keresztirányú irányítást – a kormányzást – is egyre inkább számítógépek fogják ellenőrizni és irányítani. A műszaki feltételek az elektromechanikus kor-
mánymű bevezetése óta adva vannak, így az ESP (Electronic Stability Program) rendszerek újabb nemzedékei például már nem csupán az egyes kerekek fékezésével, hanem akár kisebb ellenkormányzással is be tudnak avatkozni. A részleges vagy teljes körűen automatizált kormányzás persze még nagyobb kihívás az adatrögzítő és adatérzékelő rendszerrel szemben, ami új érzékelőket, új vezérlőszoftvert, még több információt és számítókapacitást igényel. A közúti közlekedés ugyanis rendkívül összetett folyamat, amely valamennyi közlekedőtől – a kerékpárostól a gyalogosokon át az autósokig – nagyfokú figyelmet és tapasztalatot, megértést és helyzetfelismerő képességet igényel. A Mercedes az S-osztály új nemzedékéhez egy „6D-Vision” nevű videoérzékelőt jelentett be, amely sztereó kamera segítségével folyamatosan elemzi a közlekedési viszonyokat, egyértelműen azonosítja a gyalogosokat és kerékpárosokat is, és képes megbecsülni a mozgásirányukat. Ez már nagyon közel áll az emberi reagálási mintákhoz. Egyetlen apró különbséggel: a „6D-Vision” reakcióideje 200 ezredmásodperc, ami sokkal jobb, mint amilyen gyorsan bármelyik ember képes lenne akárcsak elérni a féket. Csupán az a kérdés marad, hogy mire jó ez az óriási ráfordítás? Az első válasz az, hogy az ember alapvetően rossz autóvezető, mert túl lassan vagy túl kapkodóan reagál, elfárad, és figyelme ellankad. Ha növelni akarjuk a közúti közlekedés biztonságát és csökkenteni a balesetek gyakoriságát, akkor nem kerülhetjük meg a mindenkinél gyorsabban és pontosabban reagáló menetdinamikai rendszereket.
i
autonomos.inf.fu-berlin.de
hi!tech 02|12
46 ■ 47
hi!life
Időskorúak
SmartSenior Jó hálózati kapcsolatban, aktívan és mozgékonyan – így élhetnek az időskorúak, ha kapcsolatban maradnak a barátokkal, és orvosi ellátást kapnak az Interneten. Biztonság és önrendelkezés Az emberek várható életkora egyre magasabb. Az emberek azonban nem csak egyre tovább, hanem minél hosszabb ideig magas életminőségben, önrendelkezéssel, biztonságban és mozgékonyan kívánnak élni. Az időskorúak igényeinek megfelelő segítő AAL (Ambient Assisted Living) rendszerekkel erre meg is van a lehetőség. A SmartSenior kutatási projekt keretében olyan információs és kommunikációs technológiákat fejlesztettek ki, amelyek képesek megszervezni a szükséges szolgáltatásokat. Többek között a segélyhívó szolgáltatásról, háztartási biztonsági megoldásokról, a közösségi hálózatot biztosító rendszerekről és távgyógyászati szolgáltató központokról van szó. A kihívást legfőképpen a különböző rendszerek egységesítése és integrációja jelenti – a televíziótól az okostelefonon és a háztartási gépeken át az autóig. A kilenc részprojektben a kutatás
és az ipar területén tevékenykedő 28 partnervállalat és -szervezet – köztük a Siemens – fogott össze a Deutsche Telekom Laboratories (T-Labs) vezetésével. Egy „terepi” teszt keretében kívánják elemezni, hogy a műszaki megoldások összeillenek-e, és hogy a felhasználók hogyan fogadják őket. 35 potsdami lakást szerelnek fel ehhez gyors Internet-kapcsolattal, az AAL Home Gateway adatkapcsoló platformmal és térérzékelőkkel. „Az érzékelők adatai alapján a rendszer egy hét alatt megtanulja a lakó szokásos napi rutinját” – magyarázza Karsten Raddatz, a Berlini Műegyetem munkatársa. Amikor az időskorú elhagyta a házat és nyitva hagyott egy rendszerint csukott ablakot, akkor erről jelentést kap okostelefonjára. Hasznosak a mozgási adatok is. Például, ha a lakó minden éjszaka kettő és három között megy az illemhelyre, de a szokásokkal ellentétben nem tér vissza tíz percen belül a hálószobába. A rendszer ezt eltérésként ér-
zékeli, és jelzést ad a segélyközpontnak, amely megpróbálja telefonon utolérni az idős lakót. Amennyiben ez nem sikerül, riasztják a mentőket. Egyedileg az idős lakókra hangolva Fontos az egyéni beállítás lehetősége és a megoldás moduláris kialakítása – hangsúlyozza Michael Balasch, a T-Labs kutatási és innovációs igazgatója és a SmartSenior konzorcium koordinátora. „Nem lehet egy kalap alá venni az összes idős embert és igényeiket.” Vannak olyanok, akik mozgékonyak, és például arra tudják használni a platformot, hogy tartsák a kapcsolatot a családdal és a barátokkal, és hogy kényelmi szolgáltatásokkal könnyítsék meg az életüket. Másoknál fennáll az elesés vagy a szélütés veszélye, és nekik a biztonsági funkciókra van szükségük. A terepi teszt során az interaktív botlásmegelőző oktatórendszert is ki akarják próbálni. Elképzelhető az is, hogy az ápoló- vagy mentőszolValamennyi részegységnek együtt kell működnie, hogy intelligens megoldást kínáljon az időseknek – az információkat természetesen a webpad és az okostelefon is szolgáltatja.
Pictures of the Future
Siemens
nyomás, a gyógyszerezés. A távgyógyászat nem csupán a városban élő időseknek, hanem az orvoshiánnyal küszködő vidéki térségekben is megoldást jelenthet. Az orvos szükséghelyzetben útmutatást adhat a távgyógyászati rendszeren keresztül arra, hogy a beteg hogyan tud gyorsan segíteni magán, amíg a hozzáértő segítők is megérkeznek.
Elektronikus orvosi vizit: a vérnyomásmérő adatait a Med-I-Box közvetlenül az ügyeletre továbbítja. Szükség esetén személyesen jelentkezik az orvos.
gálat riasztás esetén a videófunkció révén még a helyszínre érkezés előtt képet alkothat a helyzetről – amennyiben a felhasználó ezt a funkciót előzetesen engedélyezte. A Siemens most fejleszti azt a karórát, amely a viselője mozgásának és fő életfunkcióinak adatait méri, majd rádiós adóchip révén továbbítja azokat az AAL Home Gateway-re. A távgyógyászatnak köszönhetően az időseknek a jövőben sok esetben nem kell elmenniük az orvosi rendelőbe. „A távgyógyászati vizit úgy zajlik, mint a szokvá-
nyos orvosi vizit a rendelőben, vagy otthon” – közli Dr. Martin Schultz, a berlini TMCC Charité Távgyógyászati Központ vezetője. Az orvos kikérdezi a pácienst a panaszokról és a tünetekről. A korábbi leletek és a pillanatnyi életfunkciók, mint a pulzus, a testhőmérséklet, a vérnyomás, a szívritmus és a légzésszám, a SmartSenior portálon olvashatók le. „A rendszer az adatokat másként prezentálja az orvosnak, mint a betegnek” – szól erről Schultz doktor. Az elektronikus betegkartonon minden adat látható, így például az EKG, a vér-
Az autóbalesetek megelőzése Az orvosi adatok, mint például az oxigéntelítettség, a mozgás, a szívritmus és a légzésszám mérése és átvitele további előnyöket is kínál: segíthet az autóbalesetek megelőzésében. A BMW a SmartSenior projekt keretében olyan vészleállító rendszert fejleszt, amely például akkor lép működésbe, ha a járművezető szívroham miatt elveszti az eszméletét. A kutatócsoport az esés és szélütés utáni rehabilitációval is foglalkozik. Minden harmadik 65 évesnél idősebb ember évente legalább egyszer elesik, 80 év felett pedig ez az arány meghaladja a 80 százalékot. Gyakran okoz problémát a hazatérés a rehabilitációból, mert otthon alábbhagy a tréning motivációja és rendszeressége. „Az embereknek hosszasan és intenzíven kell gyakorolniuk a mozgást” – tájékoztat Michael Balasch. „Egy interaktív edzőrendszerrel a terápia otthon is folytatható a fizioterapeuta támogatásával.” Az idősek életminőségének javítása és az önállóság megőrzése mellett az AAL a kórházi kezelések költségeit is csökkenti – ezzel pedig tehermentesíti az egészségügyi ellátórendszert. A múlt évi CeBIT szakvásáron a közönség lelkesnek bizonyult, főként az idősebbek. Az idősek ugyanis egyáltalán nem ódzkodnak a technikától, sőt éppen ellenkezőleg.
i
siemens.com/pof www.aal-europe.eu
hi!tech 02|12
48 ■ 49
hi!life
3D
A képváltó (shutter) szemüvegek infravörös fény alapján kommunikálnak a 3D-s televízióval, amelyet a TV-monitorban lévő IR-LED-ek állítanak elő. A szemüvegek szinkronizálására szolgáló, nagy teljesítményű infravörös komponenseket az Osram gyártja. Sakkozás digitális fénymezős fényképezéssel: ez térlátást tesz lehetővé külső segédeszközök nélkül.
A harmadik dimenzió A 3D filmeket és tévéműsorokat csak szemüveggel élvezhettük – eddig. A fénymező- (light field) felvételek forradalmasíthatják ezt a területet. A prizmalencsékkel a harmadik dimenzióba lép a televíziózás Az első mozisikereket követően a 3D filmeket a házimozikban is felkapták. Ennek ellenére kiderült, hogy senki sem volt hajlandó arra, hogy szemüvegben üljön a képernyő elé. Napjainkban már bemutatták a szemüveg nélkül is térbeli képhatású televíziót: a készülék felülete különleges kialakítású, apró prizmalencsékből áll (amelyek minden képpontot kötegelnek) és ezáltal különkülön perspektívákat továbbít a bal és jobb szem felé, amelyek a néző agyában egyetlen képpé olvadnak össze, és térbeli hatást keltenek. Az „autosztereoszkópikus” képernyők egyik hátránya, hogy a szemlélő egy nagyon szűk látószöghöz van kötve. A szakértők szerint ez a műszaki megoldás legfőképpen a mobiltelefonoknál használható széles körben. A 3D képanyag szemüveggel ma már igen magas minőségben élvezhető. Az ún. shutter szemüveget alkalmazó televíziók a
Christian Pressler
3D térhatáshoz a két (jobb, bal) kép-perspektívát gyorsan váltogatva mutatják – másodpercenként legalább 60 képet a jobb szemnek és ugyanennyit a bal szemnek. Mindegyik szem csak a neki szánt képet látja, mert a szemüveg egy-egy lencséje átlátszatlanra vált, miközben a másik átengedi a televízió képét. A TV-kép váltakozásával szinkron ütemű elsötétítést egy infravörös jeladó biztosítja. A polarizációs technikával működő 3D televíziók viszont a fényhullámok eltérő rezgési irányát használják ki. A szemüvegek egyik lencséje csak a vízszintesen, a másik pedig csak a függőlegesen polarizált fényt engedi át. A 3D televízió a shuttertecnikával ellentétben váltogatás helyett egyszerre mutatja mindkét képet. Hátránya az, hogy a kép felbontása felére csökken, mivel a képpontok fele a bal szemhez juttatott képet adja, a másik fele pedig a jobb szemhez érkezőt. Ennek fejében viszont olcsóbb a polarizációs szemüveg.
OSRAM-Pressebild, Stanford Light Field Archive/Andrew Adams
A térhatású képek élvezete vajon csak szemüveggel képzelhető el? Nem egészen, és ezt meggyőződéssel vallják a linzi Johannes Kepler Egyetemen (JKU). A linzi informatikusok a fénymezők feldolgozására dolgoztak ki módszert. Az újszerű fénymező-kamerák különleges optikai elemeket (például mikrolencse-mezőket) használnak, hogy a fény irányára vonatkozó információkat lehessen nyerni. A megszokott kétdimenziós képi koordináták tehát kétdimenziós iránykoordinátákkal egészülnek ki, így a felvett tárgyról négydimenziós leképezés keletkezik. A fénymezők lehetővé teszik, hogy a jövőbeli kijelzőtechnikák tetszőleges számú szemlélőnek jeleníthetnek meg háromdimenziós tartalmat külön segédeszköz, pl. 3D szemüveg nélkül. Ahhoz, hogy ez valósággá válhasson, a fénymezőt ugyanúgy digitális utómunkával kell tudni feldolgozni, mint manapság a 2D képeket.
i
www.jku.at/cg www.osram.com
hi!tech 02 |12
50
s
Az egyik ország szeles. A másik gázban, a harmadik pedig szénben gazdag. Egyetlen válasz nem elegendő. A világ növekvő energiaszükséglete válaszokat vár minden energiahordozó hatékony kiaknázására.
A világ nemzeteinek erőforrásai igen eltérőek. Egyes országok olajmezőkkel rendelkeznek, máshol a szél a meghatározó, és van, ahol a vízenergia jelenti a fő forrást. Számos nemzet energiaimportra is szorul. Bárhonnan is származzon az energia, egy dolog biztos: a kereslet napról napra nő. Ezért egy megoldás nem megoldás. A Siemens időtálló megoldások széles skáláját kínálja a világ eltérő igényeire válaszolva. Törekvésünk, hogy messzemenőkig megbízható technológiánkat egyedülálló globális szakértelemmel párosítsuk, olyan energiaellátási rendszert biztosítva ügyfeleink számára, amely maradéktalanul illeszkedik helyi, természeti és gazdasági igényeikhez.
Miközben a világ lassan végképp túllép a fosszilis energiahordozók egyeduralmán, a hagyományos energiahordozók hatékonyabb, tisztább kihasználása is jelentősen hozzájárulhat az éghajlatváltozás megfékezéséhez. Bár figyelmünk a megújuló szél-, nap- és vízenergiára összpontosul, elkötelezettek vagyunk a szűkös készletű hagyományos erőforrások kíméletes, hatékony és felelős kiaknázása mellett is. Egy új, hatékony és környezetbarát energiarendszer felé vezető úton sokféle válasz szükséges. Tartós válaszok – már ma.
siemens.com/energy
s
Városokat és jövőt építünk A Siemens válaszai élhetőbbé, fenntarthatóbbá és virágzóbbá teszik a városokat
Budapesten villamosaink hatékonyabbá teszik a közösségi közlekedés energiagazdálkodását. Szingapúrban vízkezelési technológiánk biztonságos ivóvízzel látja el az ott élőket. Berlinben épülettechnológiai megoldásaink csökkentik a költségeket. Orvosi fejlesztéseink Durbanben hosszabb, egészségesebb élethez segítik az embereket.
A Siemens világszerte hozzájárul ahhoz, hogy a városokban az emberek, a gazdaság és a környezet együtt gyarapodjon. A világ minden táján mindennap azon dolgozunk, hogy időtálló válaszokat adjunk az előttünk álló évek kihívásaira.
siemens.com/answers
