POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA WARSZAWSKA Plany współpracy Politechniki Warszawskiej z powiatem przasnyskim prof. nzw. dr hab inż. Robert Głębocki prof. nzw. dr hab. inż. Ryszard Siegoczyński

2 Politechnika Warszawska 2

3 Politechnika Warszawska Historia Styczeń, 1826 Szkoła Przygotowawcza do Instytutu Politechnicznego, Lipiec, 1898 car Mikołaj II ustanawia Instytut Politechniczny, 15 Listopada, 1915 powstaje Politechnika Warszawska. 3

4 Politechnika Warszawska Największa uczelnia techniczna w Polsce pracowników studentów 19 Wydziałów, 2 Kolegia, Szkoła Biznesu 4 uczelniane centra badawcze Międzywydziałowe Centrum Biotechnologii, Centralny Ośrodek Informatyki Centrum Współpracy Międzynarodowej Biblioteka Główna (1,5 mln pozycji) 3 miejsce w rankingu szkół wyższych 1 wśród politechnik 4

5 Politechnika Warszawska W obszar badań związanych ze współpracą z powiatem przasnyskim włączą się zespoły badawcze z kilku wydziałów Politechniki Warszawskiej: Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Fizyki, Inżynierii Środowiska, Matematyki i Nauk Informatycznych, Elektrycznego, Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. 5

6 Systemy Bezzałogowe OpUSS- Optimization of Unmanned System of Systems Optymalizacja bezpilotowego systemu systemów Projekt realizowany podstawie umowy o współpracy z amerykańską firmą Lockheed Martin Co. Początek projektu Czas trwania 24 miesiące. 6

7 Systemy Bezzałogowe Cele projektu Wykorzystanie koncepcji systemu systemów do analizy floty statków powietrznych Demonstracja w locie dla trzech różnych modeli Bezpilotowych Statków Powietrznych 7

8 Systemy Bezzałogowe Projekt OpUSS (sierpień 2014) 8

9 Plany współpracy Terenowy poligon doświadczalno-wdrożeniowy w powiecie przasnyskim 9

10 Plany współpracy Skład konsorcjum Wyższa Szkoła Języków Obcych w Świeciu Wydział Zamiejscowy w Przasnyszu (wnioskodawca), Politechnika Warszawska w Warszawie, Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Ciechanowie, Powiat Przasnyski 10

11 Celem projektu jest zbudowanie poligonu doświadczalnowdrożeniowego, który będzie służył pracom badawczym i rozwojowym oraz kształceniu kadr dla produkcji: Samolotów bezzałogowych, lekkich samolotów biznesowoszkoleniowych, szybowców, autonomicznych platform naziemnych oraz systemów elektronicznych sterowania, nawigacji, nowych rozwiązań z zakresu napędów oraz systemów pokładowych. Pozwoli również na badania nad współdziałaniem systemów złożonych z wielu jednostek łatających i naziemnych. Nowych rozwiązań z zakresu pozyskiwania i oszczędzania energii takich jak inteligentne domy i systemy pozyskiwania energii odnawialnej oraz dystrybucji, sterowania jej zasobami oraz magazynowania. D o pozyskiwania energii zostaną wykorzystane specjalnie w tym celu opracowane nowoczesne systemy fotowoltaiczne. 11

12 Projekt obejmuje: Budowa bazy badawczo-pomiarowej dla potrzeb klastra lotniczoelektronicznego na bazie budynków i gruntów lotniska w m. Sierakowo k. Przasnysza. Budowa magazynu energii dla stabilizacji mocy elektrowni lokalnej opartej na OZE na bazie gruntów i budowli położonych w m. Chorzele. Budowa poligonu doświadczalno-wdrożeniowego dla Budownictwa pasywnego i niskoenergetycznego na bazie gruntów w m. Chorzele. Dostosowanie i rozbudowa bazy pobytowo-badawczej na bazie budowli i gruntów położonych w m. Przasnysz. 12

13 W ramach projektu zrealizowane zostaną następujące zadania zmierzające do zaawansowania badań, wdrożeń i zapewnienia odpowiednio przygotowanych kadr do innowacyjnej produkcji i budownictwa: I. Organizacyjny plan utworzenia klastra lotniczo-elektronicznego na bazie lotniska w Sierakowie. Koszt 1,2 mln zł. II. Wykonanie bazy badawczo-pomiarowej dla potrzeb klastra lotniczo elektronicznego. Koszt 10 mln zł. III. Przygotowanie do wdrożenia patentów i wzorów użytkowych w szczególności w zakresie samolotów bezzałogowych, technologii nawigacji elektronicznej i optycznej. Koszt 15 mln zł. IV. Stworzenie modelu teoretycznego magazynu energii dla stabilizacji mocy elektrowni lokalnej opartej na OZE w formule wzoru użytkowego. Koszt 1,2 mln zł. V. Wykonanie dokumentacji techniczno-ekonomicznej dla magazynu energii dla stabilizacji mocy elektrowni lokalnej opartej na OZE. Koszt 4 mln zł. VI. Budowa magazynu energii dla stabilizacji mocy elektrowni lokalnej opartej na OZE. Koszt 27 mln zł. 13

14 VII. Projekt i budowa poligonu doświadczalno-wdrożeniowego dla budownictwa pasywnego i niskoenergetycznego w formule kurpiowskiej wioski turystycznej. Koszt 14 mln zł. VIII. Kształcenie kadr zawodowych średniego i wyższego szczebla oraz kadr naukowych realizujących międzynarodowe kontakty i konsultacje, niezbędnych do gospodarczego wykorzystania osiągnięć zespołów badawczych. Koszt 12 mln zł. IX. Dostosowanie i rozbudowa bazy pobytowej i badawczej 34 mln zł. X. Promocja i upowszechnienie technicznych, technologicznych i organizacyjnych rozwiązań powstałych w wyniku realizacji projektu. Koszt 3 mln zł. XI. Zarządzanie projektem, nadzory techniczne, praca księgowych. Koszt 2 mln zł. 14

15 W obszar badań związanych ze współpracą z powiatem przasnyskim włączą się zespoły badawcze z kilku wydziałów Politechniki Warszawskiej: Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Fizyki, Inżynierii Środowiska, Matematyki i Nauk Informatycznych, Elektrycznego, Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. 15

16 Systemy bezzałogowe i lekkie lotnictwo Pierwszym z obszarów tematycznych proponowanego Poligonu jest utworzenie zintegrowanego ośrodka badawczego systemów bezzałogowych. Celem tego przedsięwzięcia jest utworzenie bazy naukowej pozwalającej na prowadzenie prac badawczych w obszarze systemów bezzałogowych, zarówno lądowych, jak i powietrznych. Główne tematy badawcze będą dotyczyły: 1. Systemów sterowania i nawigacji, oraz algorytmów wykrywania i omijania przeszkód. 2. Zespołów napędowych (w tym silników strumieniowych dla szybkich bezzałogowych statków powietrznych). 3. Układów wykonawczych sterowania. 4. Budowy laboratoriów latających, które umożliwią badania zarówno nowych koncepcji platform latających (samolotów i wiropłatów), jak i szeroki zakres badań czujników i wyposażenia dla systemów bezzałogowych. 16

17 Mobilna platforma z możliwością pracy autonomicznej Układ nawigacji autonomicznej Obiekty bezzałogowe 17

18 SYMULATOR BADAWCZY OBIEKTÓW MOBILNYCH 18

19 Samoloty bezzałogowe 19

20 Utworzenie poligonu doświadczalno-wdrożeniowego systemów bezzałogowych Możliwość badania systemów lądowych i powietrznych Opracowywanie nowych algorytmów sterowania, nawigacji, wykrywania i omijania przeszkód Opracowanie nowych modeli platform bezzałogowych Badania nad zespołami napędowymi obiektów bezzałogowych 20

21 Technologie energetyczne Drugim z obszarów tematycznych proponowanego Poligonu jest inteligentna energetyka. Obszar ten wpisuje się zarówno w Krajowy Program Badań, jak i w Inteligentne Specjalizacje województwa mazowieckiego. W ramach technologii energetycznych proponuje się realizację badań w obszarze pozyskiwania energii odnawialnej z niekonwencjonalnych źródeł, z uwzględnieniem najnowszych technologii, ale też stanu lokalnego środowiska oraz budowy domów inteligentnych z elementami pasywności, rekuperacji i wykorzystaniem nowych osiągnięć nanotechnologii oraz sterowanym doprowadzeniem do nich tejże energii w różnych jej formach. 21

22 W tym obszarze badania będą dotyczyły kilku zagadnień, z których ze względu na oczywiste ograniczenia omówimy tylko niektóre: 1.Zasilanie w energię: wykorzystanie różnych źródeł energii odnawialnej takich jak: -Energetyka słoneczna -Energetyka wodna -Podmorskie młyny -Energia fal -Energia Wiatru -Energia Ziemi 22

23 Fotowoltaika Odnawialne źródła energii stanowią jedną z najważniejszych gałęzi nowoczesnej gospodarki, stanowiąc jednocześnie bardzo szybko rozwijającą się dziedzinę naukową, z bardzo dużymi sukcesami. Szczególnym potencjałem, ze względu na zaawansowany technologicznie, charakter i liczne obszary zastosowań, charakteryzuje się szeroko rozumiana fotowoltaika, łącząca dziedziny fotoniki, inżynierii materiałowej, elektroniki, energetyki i ochrony środowiska 23

24 a) wysokowydajne ogniwa cienkowarstwowe do wytwarzania zaawansowanych struktur PV nowej generacji bazujących na związkach krzemu, miedzi, perowskitach, związkach organicznych itp., b) coraz efektywniejsze organiczne ogniwa słoneczne na bazie nowych materiałów fotoaktywnych, w szczególności porfiryny i jej pochodnych. Porfiryna charakteryzuje się bardzo silną absorpcją promieniowania z głównymi pasmami w zakresie nm, położenie których można w pewnym stopniu modyfikować! Porfiryna związana z wielką, sferyczną cząsteczką fulerenu działa jak swoista antena odbiorcza promieniowania słonecznego 24

25 c) budowa pilotażowej elektrowni słonecznej rozwój metod inteligentnego sterowania i zaawansowanych metod diagnostycznych, wykorzystanie sieci neuronowych, a w dalszej perspektywie sztucznej inteligencji), ale również kolektory słoneczne, dalej hybrydy: ogniwo fotowoltaiczne kolektor słoneczny. System hybrydowy łączy w sobie dwa urządzenia: panel fotowoltaiczny i kolektor płaski. Wierzchnia warstwa pochłania promienie słoneczne i wytwarza energię elektryczną, natomiast miedź znajdująca się pod modułami fotowoltaicznymi odbiera ciepło i przekazuje je do instalacji wodnej oraz centralnego ogrzewania. Kolektor słoneczny zwiększa wydajność modułów fotowoltaicznych wychładzając je, co pozwala na zwiększenie efektywności całego układu w porównaniu ze standardową instalacją. 25

26 2. Wiatraki - turbiny chiralne z osią pionową, pompy cieplne - gruntowe, elektrolizery, biomasa i inne ( np. ekogeneratory - spalanie wody) z wymogiem samowystarczalności. Energia wiatru jest jednym z najstarszych odnawialnych źródeł energii wykorzystywanych przez człowieka. Jej historia zaczyna się ponad 2500 lat temu od wiatraków nawadniających pola uprawne, następnie młynów wiatrowych oraz holenderskich tartaków napędzanych siłą wiatru. Obecne turbiny wiatrowe przekształcają prędkość przepływu powietrza (siłę wiatru) na energię elektryczną za pośrednictwem wiatraków z długimi najczęściej trzema łopatami. 26

27 3. Inteligentne magazynowanie energii: nowoczesne, wysokowydajne akumulatory przepływowe przeznaczone do różnych zadań, superkondensatory i inne. Motto: Czasem wiatr nie wieje. Czasem słońce nie świeci, dlatego energię trzeba magazynować 27

28 Sposoby magazynowania energii Chemiczne -Wodór -Metanol Elektrochemiczne -Akumulatory -Akumulatory przepływowe Elektryczne Kondensatory Superkondensatory Nadprzewodzące pojemniki energii (SMES) Mechaniczne Magazyny na sprężone powietrze (CAES) Koła zamachowe Elektrownie szczytowo-pompowe 28

29 4. Sterownie procesami dystrybucji energii - sieć neuronowa, sztuczna inteligencja do zasobników energii lub odbiorcy ( osiedla domów, sieć). 5. Sterowanie procesami cieplnymi w domach z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Wykorzystanie sieci neuronowej w przypadkach 4 i 5 polega na sukcesywnym dopasowaniu reakcji sieci do oczekiwanej reakcji. Niestety, funkcja błędu ma liczne minima lokalne, co skutecznie utrudnia działanie metod gradientowych. W praktyce oznacza to, że dla naszego zadania, jak również przytłaczającej większości praktycznych zadań realizowanych z użyciem sieci, odwzorowanie realizowane przez sieć nie jest idealne. Dokładniej, błąd pozostaje niezerowy również na zakończenie procesu uczenia. Z tych też powodów, w praktyce, możliwe jest jeszcze użycie różnych heurystyk, które mogą, spowodować poprawę poziomu błędu. Wydaje się, że najwłaściwsze będzie zastosowanie w ycych przypadkach (4 i 5) sztucznej inteligencji. 29

30 We wszystkich omówionych tu po krótce przypadkach należy zwrócić uwagę na wzrastającą rolę i możliwość zastosowania materiałów nanotechnologicznych, których burzliwy rozwój teraz zaczynamy obserwować. W obszar badań związanych z technologiami energetycznymi włączą się zespoły badawcze z kilku wydziałów Politechniki Warszawskiej: Chemii Procesowej, Fizyki, Inżynierii Środowiska, Matematyki i Nauk Informatycznych, Elektrycznego oraz Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. 30