Projekt Neo Twin združuje največje slovenske raziskovalne ustanove in industrijska podjetja. Cilj je razvoj naprednih digitalnih dvojčkov za elektrificirane sisteme prihodnosti. Foto: MMC RTV SLO/Avtomobilnost
Spremljajte RTVSLO.si kot prednostni vir na Google
Projekt, ki ga financira Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS), je vreden približno 7,5 milijona evrov, od tega skoraj pet milijonov evrov predstavlja sofinanciranje. Fakulteta za strojništvo Univerze v Ljubljani nastopa kot koordinator projekta, ki se uradno začne 1. julija in bo trajal tri leta.
Oglas
VIDEO
Vabljeni k ogledu celotnega pogovora na povezavi tukaj.
“Gre za izjemno pomemben projekt, ki povezuje znanje številnih raziskovalnih skupin in industrijskih partnerjev. Cilj ni razvoj posamezne komponente, temveč celotnega digitalnega ekosistema za prihodnje elektrificirane sisteme,” pojasnjuje Tomaž Katrašnik.
V konzorciju sodelujejo Fakulteta za strojništvo in Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko Univerze v Mariboru, Kemijski inštitut, Inštitut Jožef Stefan, Zavod za gradbeništvo Slovenije ter podjetja Hidria, Domel, Smartis, MCIS in Piktronik.
Projekt bo nove tehnologije preverjal na električnem plovilu in delovnem stroju. Demonstratorja bosta služila kot preskusno okolje za validacijo rešitev v realnih razmerah. Foto: MMC RTV SLO/Avtomobilnost
Kaj pravzaprav je digitalni dvojček?
Pojem digitalnega dvojčka je v zadnjih letih postal eden ključnih izrazov tehnološkega razvoja. Gre za digitalno kopijo fizičnega sistema, ki v realnem času spremlja njegovo delovanje in simulira procese v notranjosti. Pri električnih vozilih to pomeni, da lahko računalniški model hkrati z delovanjem vozila izračunava stanja, ki jih klasični senzorji ne morejo neposredno zaznati. Današnji sistemi praviloma merijo zgolj tok, napetost in temperaturo. To sicer omogoča osnovni nadzor, ne razkriva pa dejanskega stanja ključnih komponent. Digitalni dvojček omogoča bistveno globlji vpogled v procese, ki določajo zmogljivost, življenjsko dobo in varnost sistema.
Katrašnik primerja današnje stanje z medicino. Če so današnji sistemi podobni merjenju krvnega tlaka in telesne temperature, digitalni dvojček predstavlja nekakšno magnetno resonanco baterije, saj omogoča vpogled v njeno notranjost.
Tomaž Katrašnik poudarja, da digitalni dvojčki omogočajo vpogled v procese, ki jih klasični senzorji ne zaznajo. Takšne tehnologije bodo pomembno vplivale na razvoj električne mobilnosti. Foto: MMC RTV SLO/Avtomobilnost
Virtualna zaznavala: pogled pod površino
Ena najpomembnejših inovacij projekta so tako imenovana virtualna zaznavala. Klasični senzorji merijo fizikalne veličine neposredno. Virtualna zaznavala pa so matematični in fizikalni modeli, ki na podlagi izmerjenih podatkov rekonstruirajo notranja stanja sistema. Pri bateriji to pomeni, da računalniški model v realnem času ocenjuje koncentracije litija, električne potenciale in druge parametre, ki jih v praksi ni mogoče neposredno meriti.
Takšna zaznavala omogočajo precej natančnejšo oceno zdravstvenega stanja baterije. Sistem lahko zazna prve znake degradacije, še preden postanejo vidni pri zmanjšani zmogljivosti ali povečani porabi energije. Posledično lahko upravljalni sistem prilagodi način delovanja baterije, omeji obremenitve ali optimizira proces polnjenja ter tako podaljša njeno življenjsko dobo.
Zakaj so baterije največji izziv?
Električne baterije so danes osrednji element električne mobilnosti, hkrati pa predstavljajo tudi največji tehnološki izziv. Njihovo staranje je izjemno kompleksen proces, saj ne gre za en sam mehanizem, ampak za skupek številnih fizikalno-kemijskih pojavov. Med pomembnejšimi je tako imenovano litijevo odlaganje, pri katerem se litij med hitrim polnjenjem ali pri nizkih temperaturah ne vgradi pravilno v elektrodo, ampak se začne nalagati na njeni površini. Drugi pomemben proces je rast zaščitne plasti SEI, ki sicer nastaja naravno, vendar z leti povečuje notranjo upornost baterije in zmanjšuje njeno učinkovitost.
Poleg tega se pojavljajo še degradacija elektrolita, mehanske poškodbe elektrod, izguba električnih stikov in nastanek dendritov, ki lahko povzročijo kratke stike. Vse to vpliva na zmanjšanje kapacitete, povečanje notranje upornosti ter predvsem na varnost delovanja sistema.
Neo Twin povezuje umetno inteligenco, fizikalne modele, senzoriko in industrijsko prakso. Nastaja celovita platforma za prihodnjo generacijo elektrificiranih vozil in naprav. Foto: MMC RTV SLO/Avtomobilnost
Umetna inteligenca kot diagnostični specialist
Projekt Neo Twin združuje fizikalne modele in umetno inteligenco v večnivojsko arhitekturo. Na samem vozilu bodo delovali hitri modeli, ki bodo v realnem času spremljali stanje sistema in sprejemali takojšnje odločitve. Zahtevnejši izračuni bodo potekali na robnih računalniških sistemih, medtem ko bodo najkompleksnejše analize izvajane v oblaku.
Tam bodo algoritmi umetne inteligence analizirali velike količine podatkov iz različnih vozil in naprav ter iskali vzorce degradacije. Če današnji sistemi predvsem ugotavljajo, kaj se dogaja zdaj, bo nova generacija tehnologije znala napovedati tudi, kaj se bo zgodilo v prihodnosti. Prav ta prognostična sposobnost predstavlja eno največjih dodanih vrednosti projekta.
Eden ključnih ciljev raziskovalcev je zgodnje odkrivanje degradacije baterij. To omogoča preprečevanje okvar, večjo varnost in daljšo življenjsko dobo sistemov. Foto: MMC RTV SLO/Avtomobilnost
Od laboratorija do plovil in delovnih strojev
Tehnologije ne bodo ostale zgolj v laboratorijih. Konzorcij bo rešitve preveril na dveh demonstratorjih – električnem plovilu in delovnem stroju. Takšni sistemi predstavljajo zahtevno okolje z velikimi energetskimi obremenitvami in številnimi komponentami, zato omogočajo realno preverjanje učinkovitosti digitalnih dvojčkov.
Sistem bo lahko na primer med polnjenjem samodejno prilagajal tok glede na dejansko stanje baterije. Če bo zaznal povečano tveganje za pospešeno staranje ali varnostno težavo, bo delovanje ustrezno omejil. Če bo baterija v optimalnem stanju, pa bo omogočil hitrejše in učinkovitejše polnjenje.
Tudi projekt za prihodnje generacije raziskovalcev
Pomemben del projekta predstavlja izobraževanje novih kadrov. V razvoj bodo vključeni profesorji, raziskovalci, podoktorski sodelavci, doktorandi, magistranti in diplomanti. V prihodnjih treh letih bo nastalo veliko diplomskih, magistrskih in doktorskih nalog. Po besedah Katrašnika je prav razvoj znanja in kompetenc eden najpomembnejših dolgoročnih učinkov projekta. Slovenija namreč svojo konkurenčnost vse bolj gradi na visoko specializiranem znanju, raziskavah in tehnoloških nišah z visoko dodano vrednostjo.
Priložnost za slovensko industrijo
Projekt Neo Twin presega klasičen model sodelovanja med univerzami in podjetji. Industrijski partnerji niso zgolj uporabniki rezultatov, ampak aktivni soustvarjalci tehnologij. Zato ne nastaja le ena rešitev, temveč celoten nabor novih produktov, od naprednih senzorjev in algoritmov do platform za digitalne dvojčke. To slovenskim podjetjem odpira možnost, da postanejo pomembni ponudniki visoko specializiranih tehnologij v globalnih dobavnih verigah. V času, ko se evropska industrija spopada z vse ostrejšo konkurenco iz Azije, so prav takšne nišne tehnologije ena ključnih razvojnih priložnosti.
Projekt Neo Twin tako ni zgolj raziskovalni projekt. Predstavlja ambicijo, da Slovenija na področju digitalizacije, umetne inteligence in električne mobilnosti postane prepoznaven del evropskega tehnološkega prostora.
Vabljeni k ogledu celotnega pogovora na povezavi tukaj.
Oglas