Инновации на Ганноверской ярмарке 2008
Сегодняшний выпуск радиожурнала посвящён прошедшей на минувшей неделе в Ганновере традиционной промышленной ярмарке – старейшей ярмарке такого рода в Германии, проводимой ежегодно с 1947-го года. В нынешнем году число её посетителей достигло 200 тысяч человек, что на треть превышает показатель двухлетней давности; свою продукцию на ярмарке представили 5100 фирм из 60-ти стран. Понятно, что мало-мальски детальный рассказ о столь масштабном смотре научно-технических достижений невозможно уложить в 15 минут. Но есть одно обстоятельство, которое несколько облегчило мне задачу: при всём многообразии экспонатов устроители сделали основной тематический упор на три тесно взаимосвязанные группы инноваций – энергосбережение, технологии будущего и автоматизация. Поэтому я и решил на ряде конкретных примеров познакомить вам с новыми разработками именно в этих направлениях.
Начнём с энергосберегающих технологий. Немецкий телекоммуникационный концерн «Deutsche Telekom» представил в Ганновере грузовой трёхколёсный велосипед, призванный на коротких дистанциях заменить легковой автомобиль. Прочная толстая рама, короткий прямой руль, массивные педали, позади седла огромный закрытый багажник – так выглядит это необычное транспортное средство под названием «Каргобайк» («Cargobike»). Грузоподъёмность багажника – 150 килограммов, – поясняет Ханс-Юрген Герхарди (Hans-Jürgen Gerhardy), глава отдела перспективного проектирования концерна «Deutsche Telekom», – и добавляет:
После короткого периода привыкания езда на «Каргобайке» – истинное удовольствие. На нём можно даже закладывать довольно крутые виражи, поскольку он оборудован специальным механизмом наклона. Но главное – это эффективная поддержка ваших мышечных усилий за счёт электродвигателя, питающегося от топливного элемента. В результате даже с очень тяжёлым грузом в багажнике вам не придётся давить на педали сильнее, чем как если бы вы ехали на самом обычном велосипеде безо всякого груза.
На Ганноверской ярмарке концерн «Deutsche Telekom» не просто представлял, а использовал «Каргобайк» в качестве экологичного транспортного средства для перевозки мелких грузов, причём сразу три штуки. Водородный бак объёмом 5 литров обеспечивает «Каргобайку» пробег в 250 километров. Длина велосипеда – 2,4 метра, что вполне сравнимо с длиной малолитражного автомобиля. Однако максимальная скорость трёхколёсного сооружения – 25 километров в час, а для управления им не требуется никакого водительского удостоверения. Это очень важное обстоятельство, – подчёркивает один из разработчиков «Каргобайка» Вилльфрид Мюллер (Willfried Müller) из компании «Masterflex», которая специализируется на топливных элементах малой мощности:
На сегодняшний день важной проблемой нам представляется наличие своего рода бреши между обычным велосипедом и автомобилем. Я имею в виду вот что: короткие расстояние – метров 50 – мы проходим пешком, 500 метров проезжаем на велосипеде, а дальше пересаживаемся на автомобиль. Данные статистики свидетельствуют о том, что половина всех поездок на машине – это поездки на расстояние, не превышающее 3-х километров. Эту брешь мы и намерены заполнить нашим «Каргобайком» с оптимизированной для таких расстояний технологией привода.
Добиться энергосбережения за счёт высокотемпературной сверхпроводимости – такую задачу поставила перед собой компания «Zenergy Power» из Райнбаха, специализирующаяся на производстве ветрогенераторов. Тут следует, видимо, напомнить, что сверхпроводимость – это способность некоторых веществ при охлаждении их ниже определённой температуры – так называемой критической температуры перехода – полностью терять электрическое сопротивление и проводить электрический ток без каких-либо потерь. Это явление было открыто в 1911-м году. На протяжении долгих десятилетий науке были известны только сверхпроводники с крайне низкими критическими температурами перехода, лишь незначительно превышающими абсолютный нуль. Даже у технеция, имеющего самую высокую среди чистых металлов критическую температуру перехода, она составляет лишь 11,2 градуса Кельвина. Между тем, получение и поддержание столь низких температур с использованием весьма капризного в эксплуатации жидкого гелия является делом не только сложным, но и, что ещё важнее, чрезвычайно дорогостоящим, а потому о практическом применении сверхпроводимости в технических устройствах долгое время не могло быть и речи. Однако в 1986-м году был открыт новый класс соединений, способных переходить в сверхпроводящее состояние уже при значительно более высоких температурах. Синтезированная учёными керамика из атомов кислорода, меди, бария и лантана, в обычных условиях вообще не проводящая электрический ток, обретала сверхпроводимость при температуре 30 градусов Кельвина. Немного погодя выяснилось, что результаты опытов искажены небольшой примесью свинца и что на самом деле критическая температура этого соединения даже гораздо выше – 58 градусов Кельвина. А ещё год спустя группа исследователей, заменив в составе всё той же керамики лантан на иттрий, получила и вовсе сногсшибательный результат – 92 градуса Кельвина, что значительно выше температуры кипения жидкого азота. Физическая природа этого эффекта, названного высокотемпературной сверхпроводимостью, до сих пор не вполне ясна, но исследователям из года в год удаётся получать всё новые и новые сверхпроводники с ещё более высокой критической температурой перехода. Правда, все эти высокотемпературные сверхпроводники представляют собой металлооксидные керамики, которые, во-первых, дороги, а во-вторых, обладают высокой хрупкостью, что крайне затрудняет их широкомасштабное техническое применение. Однако фирму «Zenergy Power» это не остановило. Хотя использование в конструкции ветрогенератора эффекта сверхпроводимости требует сложной системы охлаждения, дополнительные энергозатраты с лихвой окупаются за счёт общей экономии электроэнергии. Есть у новых генераторов и другие преимущества. Исполнительный директор фирмы Йенс Мюллер (Jens Müller) говорит:
По сравнению с генераторами, выполненными по традиционной технологии, эти генераторы с использованием высокотемпературной сверхпроводимости имеют значительно меньшие габаритные размеры и массу. Дело в том, что наши сверхпроводники в сравнении с обычным медным кабелем обеспечивают в 100 раз более высокую плотность тока. Это и позволяет миниатюризировать генератор.
Стандартная ветроустановка мощностью 6 мегаватт весит 500 тонн, а генератор с использованием эффекта сверхпроводимости – всего 100 тонн. Этот выигрыш в массе даёт особое преимущество при сооружении так называемых офшорных ветропарков, то есть ветропарков в прибрежных зонах морских акваторий. Йенс Мюллер поясняет:
Каждая тонна, которую вам не придётся поднимать на мачту, позволит вам сэкономить примерно 1,5 тонны стали в самой мачте и ещё около 2,5 тонн в фундаменте. Заодно это снижает расходы на логистику. Вам потребуются суда меньшего водоизмещения, чтобы доставить агрегат к месту монтажа. Поднять на мачту сразу 500 тонн невозможно, поэтому обычный генератор приходится поднимать по частям и монтировать наверху. Ещё один аспект – это габаритные размеры генератора. Диаметр нашего генератора составляет всего 3 метра, его можно по улице на грузовике провезти, а диаметр обычных генераторов – около 9-ти метров. Разница весьма существенная!
В 2011-м году первый такой генератор будет смонтирован в Великобритании – на суше. Годом позже планируется сооружение ещё одной ветроустановки с использованием эффекта сверхпроводимости, но уже в море. Мощность этой установки составит 8 мегаватт, в дальнейшем будут изготовлены установки мощностью от 12-ти до 15-ти мегаватт. Для сравнения: сегодняшние офшорные ветрогенераторы обладают мощностью около 3-х мегаватт. 5 мегаватт – это для них предел.
Говорить о технологиях будущего применительно к немецкой текстильной промышленности, на первый взгляд, даже странно: практически вся одежда сегодня производится в Азии. Но если немецкую текстильную отрасль ещё и может что-то спасти, так это именно высокие технологии. Так, фирма «ADO» из Ашерсдорфа-на-Эмзе, специализирующаяся на производстве декоративных тканей и штор, разработала и представила в Ганновере бактерицидные гардины «ADO-protect». Внешне эта белоснежная воздушная ткань ничем не отличается от обычной гардинной ткани, однако её волокна содержат наночастицы серебра, убивающие бактерии, – поясняет сотрудник фирмы Адольф Шюлер (Adolf Schüler):
На самом деле именно контакт бактерий с гардиной и вызывает этот эффект, так что популяция бактерий не растёт. А это – главный критерий. Нам нужен поток воздуха, чтобы бактерии попали на гардины, вот тогда и происходит их уничтожение.
Та же фирма представила в Ганновере ещё одну разработку: шторы «e-protect». Речь идёт о шторах, защищающих от электромагнитного излучения. Тончайшие металлические нити, вплетённые в ткань, призваны экранировать помещение от высокочастотных волн и электросмога. Впрочем, на Ганноверской ярмарке были представлены не только металлизированные шторы, но и металлизированные предметы одежды. Если по таким тканям пропускать электрический ток, то они нагреваются, – говорит Урзула Трёндле-Хольдер (Ursula Tröndle-Holder) из фирмы «Freudenberg» в Вайнхайме:
Это не кольчуга, это текстиль, то есть пряжа, металлизированная нить, а не проволока. Просто в пряжу добавлен металлический компонент, после чего она соответствующим образом обработана, но на ощупь она точно такая же, как и обычная пряжа. Одежду из такой ткани можно стирать, она выдерживает химчистку. Сегодня это ещё прототип, однако работа близка к завершению, и скоро начнётся серийное производство такой ткани.
Источником питания служат два аккумулятора размером со спичечный коробок. Они дают напряжение в 7 вольт, и их хватает, чтобы обеспечить в области спины температуру в 40 градусов на протяжении полутора часов. Такая одежда найдёт применение среди охотников, рыболовов, полярников. Тот же принцип положен в основу тренировочного костюма с подогревом для профессиональных спортсменов, разработанного фирмой «textile interfaces» из Готы и также представленного в Ганновере. Представительница фирмы Александра Баум (Alexandra Baum) говорит:
Спортсмены-профессионалы перед выступлением разогреваются, чтобы достичь оптимальной кондиции. Но в ходе соревнований часто возникают паузы, и мышцы охлаждаются, а это чревато травмами. Подкладка нашего костюма изготовлена из металлизированной пряжи, поддерживающей температуру в 35-40 градусов. Слишком жарко – тоже плохо, это должна быть температура тела.
Такой костюм незаменим для легкоатлетов, футболистов на скамейке запасных и всех тех, кто занимается зимними видами спорта. Впрочем, специалисты фирмы «Freudenberg» пошли гораздо дальше: нетканые материалы, разработанные под руководством Кристофера Клатта (Christopher Klatt), предназначены для использования в медицине. В этом случае материал выполняет функцию своего рода компьютерной материнской платы. Кристофер Клатт поясняет:
Потребность в токопроводящих волокнистых материалах мы удовлетворяем за счёт специальной токопроводящей пасты, которая наносится на материю с использованием печатного процесса. Это позволяет создавать электрические цепи любой конфигурации и почти любой степени сложности. Таким образом, мы интегрируем сенсорику и электронику в нетканый волокнистый материал, получая высокотехнологичный продукт.
В Ганновере были представлены и первые прототипы медицинских изделий на основе таких материалов. В частности, ортопедическая обувь для пациентов с так называемой «диабетической стопой»: специальные сенсоры распознают точки повышенного трения, чреватые воспалением и образованием язв на ноге. Ещё одно изделие того же ряда – ползунки, следящие за дыхательной активностью младенцев и подающие сигнал тревоги при возникновении опасных дисфункций. Немаловажно и то, что такие ползунки можно стирать, как любые другие.
Если же говорить об автоматизации, то интересные экспонаты в Ганновере представили немецкие роботостроители. Так, Мартин Хесс (Martin Hess) из Вюрцбургского университета продемонстрировал спасательного робота, который с некоторых пор проходит испытания в условиях, максимально приближённых к реальным, в тренировочном центре пожарной службы Вюрцбурга. Мартин Хесс говорит:
Сложность состоит в том, чтобы интегрировать робота в пожарный расчёт. Концепция нашего проекта заключается в том, что робот должен быть полноценным членом спасательной команды. Мобильный робот и пожарные объединены в компьютерную сеть, которая отслеживает их перемещения в зоне пожара.
Созданный Мартином Хессом робот на колёсном ходу анализирует состав атмосферы, регистрирует очаги возгорания, определяет местоположение раненых и передаёт эту информацию на центральный компьютер. Робот также оборудован микрофоном и динамиками, чтобы иметь возможность в случае необходимости установить акустическую связь с ранеными:
Обычно человек не воспринимает робота в качестве члена команды. Ведь это машина, помогающая решать те или иные задачи. Мы же хотим пойти дальше и обеспечить роботу пусть не равноправное, но прочное место в пожарном расчёте.
Впрочем, Хесс признаёт, что полностью положиться на робота как на живого коллегу пожарные и спасатели смогут не раньше чем через несколько лет. За это время предстоит повысить надёжность сенсоров, исключить вероятность ложной тревоги, улучшить пользовательскую оболочку компьютерных программ. В этом смысле обнадёживающих результатов добилась берлинская фирма «Robowatch Technologies». Разработанный здесь робот под названием «Chrysor» размером с малолитражку на 8-ми колёсах оборудован и видеокамерой, и прибором ночного видения, и газоанализатором, и датчиками движения. Один из разработчиков – Беньямин Штенгль (Benjamin Stengl) – поясняет:
«Chrysor» – это дизельное разведывательное транспортное средство, предназначенное, прежде всего, для спасательных и пожарных служб, но также и для полиции, которая может отправить его в опасную зону для изучения обстановки.
Пока «Chrysor» существует в единственном экземпляре только как прототип, но интерес к нему выказали уже 6 заказчиков, среди них – Бундесвер и Берлинская полиция. Кстати, продажная цена машины – 250 тысяч евро.