Decydenci ze 184 krajów spotkali się w tym miesiącu w Katowicach na szczycie COP24, aby omówić konkretne metody ograniczania emisji gazów cieplarnianych. Celem spotkania było m.in. zmniejszenie zużycia energii bez uszczerbku dla gospodarki.
Jedna z takich innowacji zaczyna właśnie zyskiwać światową popularność, a została ona wynaleziona w pobliskim Krakowie.
To właśnie tam, w Korporacyjnym Centrum Badawczym ABB, naukowcy i inżynierowie opracowali chronioną patentem technikę odzyskiwania energii wytwarzanej podczas hamowania w tramwajach elektrycznych, pociągach i wagonach metra. Dotychczas energia ta była bezpowrotnie tracona, jednak obecnie można ją odzyskać i przekształcić ponownie na energię elektryczną. W systemach lekkiej kolei miejskiej i metra, w których zastosowano takie rozwiązanie, zużycie energii spadło nawet o 30%.
System odzyskiwania energii Enviline został już wdrożony przez ABB, pioniera w dziedzinie technologii, na liniach tramwajowych i liniach metra w takich miastach, jak Warszawa, Stambuł, Filadelfia i Toronto.
„W Krakowie pracuje zespół niezwykle kreatywnych naukowców, inżynierów i badaczy, a proponowane przez nich rozwiązania mogą pomóc w znaczącym obniżeniu emisji dwutlenku węgla, nie powodując negatywnych skutków dla gospodarki i rynku pracy” – mówi Marek Florkowski, dyrektor krakowskiego centrum badawczego ABB.
Centrum badawcze w Krakowie to jedno z siedmiu takich ośrodków założonych przez ABB na terenie Europy, Ameryki Północnej i Azji. Inżynierowie i naukowcy z tych jednostek prowadzą działalność badawczo-rozwojową, która zaowocowała wprowadzeniem przez ABB licznych nowych technologii w obszarach zarządzania energią i automatyki przemysłowej.
Krakowskie Korporacyjne Centrum Badawcze ABB powstało w 1997 roku i mieści się w neorenesansowym pałacu z XIX wieku. Znajduje się w nim 27 kompletnie wyposażonych, nowoczesnych laboratoriów, w których inżynierowie i naukowcy ABB dokonali wielu przełomowych odkryć w takich obszarach jak elektronika; algorytmy do monitorowania i obsługi sieci elektroenergetycznych; miniaturowe układy scalone dla przemysłu; czujniki i narzędzia diagnostyczne.
Centrum nie koncentruje się wyłącznie na elektronice i automatyce przemysłowej. Na dachu budynku znajduje się minipasieka dla ponad 50 000 pszczół, objęta stałym monitoringiem w postaci rejestratorów obrazu i czujników. Dlaczego? Ponieważ krakowskie centrum specjalizuje się m.in. w opracowywaniu algorytmów komputerowych do interpretowania i analizy dużych zestawów danych pochodzących z czujników różnego typu spotykanych w urządzeniach produkowanych przez ABB. Okazuje się, że aktywna kolonia pszczół generuje niesamowite ilości nieprzetworzonych danych.
Naukowcy starają się opracować metody policzenia tysięcy pszczół nieustannie wlatujących i wylatujących z ula, a zadanie to dodatkowo komplikują prędkość lotu owadów, ich niewielkie rozmiary i niejednolite tło.
Inny algorytm służy do prognozowania zbiorów. Algorytm monitoruje ciężar ula, wilgotność oraz temperaturę we wnętrzu, zestawia te dane z warunkami pogodowymi i na tej podstawie stara się przewidzieć przyszłe zbiory miodu. Korzyści z tych działań jest wiele, a jedna z nich to przepyszny miód w słoikach z logo ABB.
Regionalna technopolia
Kraków, którego tradycje naukowe sięgają średniowiecznego miasta uniwersyteckiego, stał się jednym z wiodących ośrodków technologicznych w Europie Środkowej. Bogata historia tego miasta jako ośrodka polskiego życia naukowego i intelektualnego – krakowskie uczelnie kształcą prawie ćwierć miliona studentów – sprawiła, że firma ABB wybrała właśnie to miejsce.
Obecnie głównym wyzwaniem dla inżynierów, naukowców i wizjonerów z krakowskiego centrum badawczego ABB jest rozwój technologii wspierających zrównoważony wzrost gospodarczy. Odbywający się po sąsiedzku szczyt COP24 przypomina, że takie starania są niezbędne, jeśli świat ma osiągnąć ambitne cele wyznaczone w paryskim porozumieniu klimatycznym, które zakłada znaczne ograniczenie globalnej emisji dwutlenku węgla do 2050 roku.
„Jako jedna z największych firm technologicznych na świecie, stoimy przed wyjątkową szansą i odpowiedzialnością wsparcia naszych klientów w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych, co przeciwdziała zmianom klimatu i zapewni, że nasza planeta pozostanie zrównoważonym miejscem do życia,” – powiedział John Revess, dyrektor ds. zrównoważonego rozwoju w Grupie ABB.
Gdy badacze z krakowskiego centrum rozpoczęli prace nad zwiększeniem sprawności energetycznej kolei miejskich, stanęli przed trudnym wyzwaniem: jak przechwycić znaczną ilość nadmiarowej energii wytwarzanej w trakcie hamowania pojazdu bez zakłócania stałego jej przepływu, stanowiącego warunek konieczny funkcjonowania kolei elektrycznych? W przeszłości niewielka część odzyskanej energii była wykorzystywana do zasilania odbiorników dla potrzeb własnych, np. oświetlenia lub klimatyzacji, a pozostała energia trafiała do sieci i zasilała tramwaje znajdujące się w pobliżu w procesie hamowania odzyskowego. Nadmiarowa energia była rozpraszana na rezystorach hamowania w samym pojeździe lub w przytorowej stacji energetycznej.
Badacze i inżynierowie z krakowskiego centrum ABB zastosowali nowe podejście pozwalające odzyskiwać ponad 95% energii kinetycznej traconej podczas hamowania i zamieniać ją na energię elektryczną, magazynować w pobliżu, a następnie przesyłać z powrotem do tramwaju lub pociągu odjeżdżającego z przystanku lub stacji. Odbywa się to bez strat energii czy zakłócania jej przepływu w sieci.
„Rozpędzenie tramwaju ważącego kilkadziesiąt ton nawet do niewielkich prędkości wymaga olbrzymich ilości energii, dlatego każdy wzrost wydajności energetycznej pozwala znacznie zmniejszyć koszty” – uważa Marek Florkowski. „Hamowanie rekuperacyjne to w przypadku miejskich kolei najskuteczniejsza metoda poprawy wydajności energetycznej”.
System ABB dodatkowo obniża masę tramwaju i ogranicza akumulację ciepła w tunelach i na stacjach metra w wyniku hamowania. Połączenie technologii trakcyjnych i odzysku energii, które firma ABB zastosowała w nowych składach tramwajów w Stambule na odcinku sieci o długości 33,8 km, ograniczyło zużycie energii o niemal jedną trzecią, co przełożyło się na jeszcze większe obniżenie potrzeb w zakresie wytwarzania energii oraz emisji gazów cieplarnianych.
„Nic tak nie motywuje inżyniera do działania, jak świadomość, że jego praca ma nie tylko realny wpływ na dzisiejszy świat, ale także pomaga ocalić go dla naszych dzieci” – mówi Marek Florkowski.
