Aasta teadlane: alalisvool aitab parandada hoone energiatõhusust 18 protsenti
2. märts 2023, 11:51
/nginx/o/2023/03/02/15174380t1h44b1.jpg)
Elektrisõidukite laadimist, energiavoogude juhtimist kodumajapidamistes ning lokaalsete alalisvoolu energiavõrkude loomist puudutavate tehnoloogiate uurimine viis selleni, et akadeemik, professor ja jõuelektroonika uurimisrühma juht Dmitri Vinnikov valiti äsja Tallinna Tehnikaülikooli aasta teadlaseks.
Vinnikovi viimaste aastate töö on suunatud uute jõuelektrooniliste muundurite ja süsteemide loomisele, mis ühendaks päikesepaneele, elektrituulikuid, kütuseelemente ja akusalvesteid elektrivõrguga.
Uurimissiht – alalisvoolu süsteemid
Dmitri Vinnikov ise hindab, et 2022. aasta oli TalTechi jõuelektroonika uurimisrühma jaoks väga hea, sest pärast pandeemiaperioodi suudeti enamiku tegevuste puhul naasta tavapärase töörütmi juurde.
Lisaks headele teadusnäitajatele (konverentside ja ajakirjade publikatsioonid, patendid, doktorikraadi kaitsmised jne) panustati nii kohalikku kui rahvusvahelisse teavitustöösse, tõstmaks Eesti jõuelektroonika teaduse ja innovatsiooni nähtavust. Arendades ja valideerides n-ö võtmetähtsusega jõuelektroonikat tulevikukindlate elamute alalisvoolu-mikrovõrkudele juhib Vinnikovi uurimisrühm ka selles valdkonnas innovatsiooni.
«Erinevalt tavapärastest vahelduvvoolupõhistest süsteemidest pole alalisvoolu põhistes energiajaotussüsteemides probleeme sageduse stabiilsuse ega reaktiivvõimsusega ning kogu süsteemi hind on odavam,» kirjeldab ta oma teadusliku tegevuse sisulist poolt. «Kuna alalisvoolu korral on energiamuundusastmeid vähem, on kaod väiksemad ning päikesepaneelidest energiavoo võrku juhtimine lihtsam. Õige kasutamise korral saab sel moel ehitiste energiatõhusust tõsta kuni 18%.»
Vinnikov lisab, et alalisvoolupõhine energiajaotus saab parandada ka nõudluspõhist tarbimist ja tootmist, energiajulgeolekut, energiavahendamist ja energiavoogude suunamist. Nii saab omakorda muuta hooned tulevikukindlaks ja ühilduvaks energiapöörde eesmärkidega.
Teavitustöö on oluline koht ka teaduses
Et suurendada teadlikkust paljutõotavast elamute alalisvoolu mikrovõrgutehnoloogiast, asutati elektroenergeetika ja mehhatroonika instituudis esimene Eesti majapidamistele suunatud algatus i3DC- Inform, Inspire and Innovate, mille eesmärgiks on luua side juhtivate Eesti teadlaste ning Eesti roheenergia ettevõtete vahele, anda hoogu innovatsioonile ning kiirendada paljulubava alalisvoolu mikrovõrgu kasutuselevõttu Eestis ja Baltimaades.
Üks oluline verstapost oli seminarisarja «Eesti alalisvoolu innovatsiooni töötuba» läbiviimine 2021. aasta novembris. Vinnikov selgitab, et selle töötoa vormis korraldatud ürituse põhieesmärk on tuua kokku eksperdid akadeemilisest ringkonnast ja tööstusest, turupraktikud ja poliitikakujundajad, ning tutvustada neile ja arutada nendega läbi viimaseid arenguid ja innovatsioonipotentsiaal elamute alalisvoolu mikrovõrkude valdkonnas.
«Eestil on ainulaadne teadmiste pagas energiapööret võimaldavate tehnoloogiate alal – päikesepaneelid, kütuseelemendid, superkondensaatorid, akud jne.»
Aastal 2022 korraldati kaks sellist töötuba, millest võttis osa rohkem kui 70 eksperti teadusest ja tööstusest. Kohal olid ka turul tegutsevad energiamüüjad ning seadusandjad, kes vedasid diskussiooni nii kodumajapidamiste alalisvoolu-mikrovõrkude innovatsioonipotentsiaalist kui ka uuematest arengutest.
Dmitri Vinnikov usub, et tänu ettevõtluse suurele huvile panustab selline ettevõtmine ühelt poolt majanduse arengusse ning ühtlasi juhib tähelepanu Eesti roheenergeetika arengule ja innovatsioonile. Ta on seda meelt, et juurutatud uudne tehnoloogia aitab tulevikus energiakriisi tingimustes kulusid vähendada ja loodab, et need sündmused tõstavad TalTechi jõuelektroonika uurimisrühma esile kui ühte Euroopa Liidu juhtivat, tööstuse poolt tunnustatud alalisvooluhoonete arendajat.
Käimas on mõjukad piiriülesed uurimistööd
Eelmisele aastale tagasi vaadates tunnustab Dmitri Vinnikov 2022. aastat kui uute väljakutsete ja võimaluste aastat – TalTech liitus CERN Eesti tegevustega, kus aidatakse kaasa jõuelektroonikapõhiste energiasäästutehnoloogiate arendamisele CERN-i Tuleviku Ringpõrguti (Future Circular Collider) jaoks.
Koostöös Katari Teadusfondiga ja Katari Hamad Bin Khalifa ülikooliga töötavad TalTechi teadlased välja uudset V2G (sõidukist võrku võimekusega) alalisvoolulaadija tehnoloogiat elektrisõidukite jaoks, mis omaks suurt töökindlust, kusjuures hind tuleks tõenäoliselt mõistlik.
/nginx/o/2022/03/08/14415571t1hf3e0.jpg)
«Alustasime ka murrangulise tõrketaluvate muundurite tehnoloogia väljatöötamist, mis suudab jätkata tööd mitme pooljuhtlüliti samaaegse rikke korral. Seda tehnoloogiat on kaua oodatud missioonikriitiliste rakenduste jaoks, nagu näiteks kosmoses või sõjanduses kasutatav jõuelektroonika,» räägib Vinnikov. «Mul on väga hea meel näha, et enamikku meie rühma uudsetest tehnoloogiatest arendavad ja katsetavad noored teadlased – meie doktorandid ja järeldoktorid. 2022. aastal said diplomid kätte meie kaks värsket doktorit, kes leidsid oma koha Eesti tööstuses ja teaduses. Nii varustame Eesti kõrgtehnoloogia kogukonda kvalifitseeritud spetsialistidega. Meie lõpetajaid võib leida nii mõnestki Eesti kõrgtehnoloogiat arendavast ettevõttest.»
Dmitri Vinnikovi sõnul on tuntav EL-i kasvav huvi TalTechi uudsete lahenduste vastu, kusjuures huvi tunnevad nii tööstused kui ka akadeemilised ringkonnad. Sellest lähtuvalt on järgmiste aastate eesmärgiks realiseerida oma murrangulisi tehnoloogiaid EL-i projektide raames, tõendamaks ülitõhusate ja töökindlate jõuelektroonikasüsteemide teostatavust elu- ja ärihoonetes. Nende lahenduste eesmärk ja n-ö keskne telg on tõhus ja turvaline energiakasutus.
Maailm vajab jõuelektroonika spetsialiste
Ühtlasi tahetakse koondada Läänemere piirkonnas partnereid nii akadeemilistest ringkondadest kui tööstussektorist, et osaleda piirkondlikes toetusskeemides, mis teevad siinses regioonis võimalikuks tipptehnoloogia katsetamise.
«Eestil on ainulaadne teadmiste pagas energiapööret võimaldavate tehnoloogiate alal – päikesepaneelid, kütuseelemendid, superkondensaatorid, akud jne. Neid kõiki ühendab vajadus tõhusate ja töökindlate jõuelektroonikasüsteemide järele. See omakorda seab TalTechi jõuelektroonika uurimisrühma ainulaadsele positsioonile, sest meie võimuses on tõsta Eesti innovatsiooni potentsiaali rohemajanduse tehnoloogiates,» iseloomustab Vinnikov ees seisvaid väljakutseid. «Me edendame TalTechi uurimisrühmade vahelist koostööd, koondame ülikoolisisest teadmiste pagasit siseriiklike ja EL-i rahastusvõimaluste taotlemiseks. Soovime üles ehitada riiklikud koostöövõrgustikud Eesti akadeemiliste ringkondade ja tööstuse vahel.»
Kõige muu kõrval ei unusta Dmitri Vinnikov ka vajadust tõsta üliõpilaste teadlikkust sellest, et jõuelektroonika spetsialistide järele on kogu maailmas pretsedenditu nõudlus. Õppides selle valdkonna erialasid avanevad noore inimese ees uskumatud töövõimalused, kinnitab ta.
«Tõstame käesoleval aastal jõudsalt jõuelektroonika nähtavust meedias ja usume, et suudame hoogustada sisseastumist meie erialale,» ütleb Vinnikov. «Usun, et pikemas perspektiivis suudame niimoodi täita Eesti tööstuse vajadusi.»