Научно-техническое образование: будущее энергетики

В спецпроекте «Технологические проекты в школе» мы попросили экспертов рассказать о том, что любой учитель, родитель или ребенок должны знать о будущем еды, транспорта, денег, безопасности, энергии, компьютеров и медицины. В этом выпуске сотрудник «Центра стратегических разработок» объясняет, как развивается энергетика сегодня и с чего можно начать новичку.

Дмитрий Холкин, руководитель проектного центра развития инноваций, «Центр стратегических разработок»:

«Потребность в энергии и в развитии энергетической инфраструктуры постоянно растет. Это связано с урбанизацией развивающихся стран, старением развитых энергетических систем и повышением спроса на энергетику нового качества – цифровую, доступную и экологичную. Три главных направления развития: перевод инфраструктуры и энергетических объектов в цифровой формат, децентрализация производства энергии, внедрение систем интеллектуального проектирования и управления процессами в энергетике.

Энергетика будущего похожа на интернет: каждый потребитель или производитель энергии сможет подключиться к энергосистеме и пользоваться ее возможностями. Для этого должны появиться киберфизические устройства на основе силовой электроники, обеспечивающие двунаправленный обмен энергией, инструменты для объединения различных устройств в энерго-информационную систему, сенсоры наблюдения за работой системы и дистанционного управления, накопители энергии, интеллектуальные системы управления, коллективные системы моделирования и принятия решений о развитии инфраструктуры, мобильные приложения для потребителей».

C чего начать?

Стоит обратить внимание на задачи в области:

• распределенного управления,
• обработки больших данных,
• проектирования комплексных интеллектуальных энергосистем различного масштаба (в рамках одного дома или целого города),
• применения концепции «интернета вещей» к инженерным инфраструктурам,
• организации автоматизированных потребительских сервисов,
• формирования модели поведения потребителей на основе информирования, геймификации и социальных сетей.

Прорывные задачи могут быть такими:

• Создание на основе постсиликоновой силовой электроники новых киберфизических устройств;
• Технологическое управление в сложнозамкнутых системах с большой неопределенностью;
• Способы и инструменты взаимодействия человека с интеллектуальными системами управления;
• Порождающее (моделеориентированное) проектирование систем управления;
• Технологии коллективного планирования развития инфраструктур.

Литература для дальнейшего изучения:

• Джереми Рифкин, «Третья промышленная революция: Как горизонтальные взаимодействия меняют энергетику, экономику и мир в целом»;
• Владимир Сидорович, «Мировая энергетическая революция: Как возобновляемые источники энергии изменят наш мир»;
• В. И. Варшавский, Д. А. Поспелов, «Оркестр играет без дирижера. Размышления об эволюции некоторых технических систем и управлении ими»;
• Стюарт Рассел, Питер Норвиг, «Искусственный интеллект. Современный подход»;
• Научная фантастика: например, Станислав Лем, «Непобедимый»;
• Сайт проекта FREEDM, в рамках которого была представлена концепция «интернета энергии».

Примеры проектов и конкурсов

Программы для распределённой энергетики

В управлении распределённой энергетической цепью участвуют буквально все её пользователи, что значительно осложняет ее функционирование. Ещё в 2011 году двое школьников из США решили проверить, насколько эффективной может быть распределённая энергетика и попытались разработать программное обеспечение, которое отслеживает перерасход энергии в одних местах и направляет эти излишки в другие участки сети.

Шагомер-генератор

Лежащая на поверхности идея — использовать энергию человеческого тела для подзарядки портативных устройств. В разные годы финалисты Google Sciеnce Fair предлагали не только заряжать телефоны при помощи шагов, но и обеспечивать током небольшие фонарики от тепла сжимающей их руки.

Предпосылки использования альтернативной энергии

Разработать стратегию обновления энергетики помогают и социологические исследования. Участники Intel ISEF опросили несколько сотен человек и выяснили, что более ответственное использование энергии предопределено лишь одним фактором — информированностью об альтернативных её источниках.

Алексей Морозов