Nowoczesny, ekologiczny i bezpieczny – nad rzecz rozwoju takiego transportu naukowcy Politechniki Śląskiej prowadzą swoje badania rozwijając m.in. przeznaczone do napędu pojazdów systemy magazynowania wodoru oraz algorytmy sztucznej inteligencji dla samochodów autonomicznych. Tydzień Transportu Przyszłości to dwudziesty czwarty spośród 50 Tygodni w Mieście Nauki.

– Oczekiwania społeczeństwa względem transportu zmieniają się; współcześnie, oprócz niskiego kosztu i krótkiego czasu przejazdu, doszły jeszcze aspekty ochrony środowiska, bezpieczeństwo, autonomiczność i ogólnie łatwość przemieszczania się. Jak temu sprostać? Rozwiązaniem jest wykorzystanie nowych technologii i to zarówno w pojazdach, gdzie wprowadza się zasilanie elektryczne czy wodorowe, jak i w samym sposobie prowadzenia pojazdu, w tym poprzez wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji sterowania pojazdami autonomicznymi, aż do poziomu dynamicznego sterowania potokami ruchu w całej aglomeracji – wskazuje dr inż. Adam Mańka z Katedry Transportu Kolejowego na Wydziale Transportu i Inżynierii Lotniczej Politechniki Śląskiej, jeden z kuratorów Tygodnia Transportu Przyszłości.  

Jakie źródło energii?

– Pasjonaci motoryzacji i eksperci mówią w tym zakresie jasno – będą trzy główne grupy pojazdów: pojazdy z nowoczesnymi silnikami spalinowymi, pojazdy elektryczne oraz wodorowe. Aktualnie spodziewany jest równy podział rynku pomiędzy te trzy grupy pojazdów – mówi dr inż. Adam Mańka.

Dodaje, że tzw. samochody elektryczne z akumulatorami i wodorowe są konstrukcyjnie zbliżone do siebie, ponieważ jeden i drugi wykorzystuje silniki elektryczne, ale prąd do nich pochodzi – w przypadku elektryków – z akumulatorów trakcyjnych, a w drugim przypadku – z ogniw wodorowych PEM (ang. Proton-Exchange Membrane – membrana wymiany protonowej).

– Naukowcy z naszego wydziału prowadzą prace nad tymi dwoma konstrukcjami – nad technologią wykorzystania wodoru i ogniw PEM do środków transportu jako podstawowego źródła energii w pojeździe czy też jako środka do konwersji samochodów elektrycznych wyposażonych w akumulatory na pojazdy napędzane energią elektryczną, ale pochodzącą z zamiany wodoru w energię elektryczną w ogniwach wodorowych. Wydział, jako wiodąca jednostka w Europie i druga pod tym względem na świecie, prowadzi również badania bezpieczeństwa zbiorników wysokociśnieniowych na gazy, w tym wodór, wykorzystywane do zasilania środków transportu – opowiada naukowiec.

Jak zmagazynować wodór?

Jednak aby na rynku pojawiły się np. samochody zasilane wodorem, najpierw naukowcy muszą rozwiązać jedno z największych w tym zakresie wyzwań, czyli jak ten wodór zmagazynować.

Tematem rozwoju systemów magazynowania wodoru dla rozwiązań stosowanych w transporcie drogowym zajmuje się dr hab. inż. Grzegorz Kubica z Katedry Transportu Drogowego na Wydziale Transportu i Inżynierii Lotniczej Politechniki Śląskiej.

Naukowiec przyjrzał się tym rozwiązaniom i zebrał je w artykule przeglądowym. Wskazuje w nim, że wśród możliwych zastosowań wodoru jako nośnika energii w pojazdach, jako podstawowe rozwiązanie jest postrzegane wykorzystanie wodorowych ogniw paliwowych. – Charakteryzuje się ono zerową emisją spalin i zapewnia zadowalający zasięg pojazdu oraz krótki czas tankowania – podkreśla prof. Grzegorz Kubica.

Dodaje, że prowadzone są bardzo intensywne działania na rzecz stworzenia infrastruktury do produkcji wodoru z odnawialnych źródeł energii oraz sieci dystrybucji i punktów tankowania wodoru. Naukowiec wskazuje również, że w ostatnich latach szczególnie intensywnie rozwijane są konstrukcje zbiorników i systemów magazynowania wodoru, wykorzystywanego jako nośnik energii w transporcie drogowym.

Jak wynika z publikacji, wśród nowych konstrukcji dominują zbiorniki typu 4 (w pełni kompozytowe) przeznaczone do magazynowania wodoru pod ciśnieniem od 35 do 70 MPa. – Przy ich projektowaniu opracowywane są technologie oparte na rozwiązaniach stosowanych w zbiornikach gazu ziemnego, ale stosowane są wyższe standardy w zakresie wytrzymałości konstrukcji i działania urządzeń zabezpieczających – podsumowuje prof. Grzegorz Kubica.

Kto będzie kierował pojazdami przyszłości?

Dynamicznie rozwijająca się mechatronika coraz silniej wspomaga kierujących samochodami. Również w transporcie lotniczym i kolejowym wykorzystuje się coraz więcej systemów, które mają wspomagać pracę człowieka i czuwać nad bezpieczeństwem podróży.

– Aktualnie prowadzone badania wskazują, że obawa co do konieczności oddania przyjemności z prowadzenia samochodu na rzecz systemów autonomicznych to głównie domena starszego pokolenia, podczas gdy to najmłodsze widzi szereg zalet w tym rozwiązaniu i jest mu bardziej przychylna – wskazuje dr inż. Adam Mańka.

Pojazdy autonomiczne są już w użyciu. Przykładem może być pierwszy polski autonomiczny minibus, który powstał  przy współpracy naukowców Politechniki Śląskiej z gliwicką firmą Blees. Pojazdem kieruje zdalny operator. Pierwsze testy m.in. na gliwickim kampusie uczelni przeszły pozytywnie. 

Autorka: Agnieszka Kliks-Pudlik

Jeśli chcesz wiedzieć, jakie wydarzenia odbyły się w ramach tygodnia, odwiedź stronę wydarzenia.