Jakie wyzwania stoją przed metrologią?

W październiku 2022 roku w Lublinie zebrała się grupa ekspertów z Polski i świata, by dyskutować o kluczowych wyzwaniach stojących przed współczesną metrologią. Profesor Michał Wieczorowski, ceniony ekspert i prorektor ds. rozwoju i współpracy z gospodarką Politechniki Poznańskiej, podczas swojego wystąpienia powiedział, że przed metrologią stoją nowe wyzwania.

Jako nowe wyzwanie dla metrologii wskazał na elektromobilność, podkreślając konieczność weryfikacji funkcji i parametrów nowych pojazdów. Zaznaczył, że metrologia odgrywa kluczową rolę nie tylko w aspekcie funkcjonowania samochodów elektrycznych, ale również w obszarze gospodarki wodorowej. Troska o klimat i środowisko, oparta na zasadach gospodarki obiegu zamkniętego oraz odnawialnych źródłach energii, stanowi kolejne istotne pole działania metrologii.

Precyzja wykonania, standardy i efektywność – oto współczesna metrologia

Przejdźmy do szczegółów, jaką rolę metrologia ma do odegrania w powyższych rozwiązaniach?

W dziedzinie gospodarki wodorowej, metrologia staje się kluczowym obszarem badań, wymagając precyzyjnych pomiarów produkcji, magazynowania i zużycia wodoru. Metrologia odgrywa zasadniczą rolę w precyzyjnym pomiarze ilości wodoru produkowanego w różnych procesach, takich jak elektroliza, reforming parowy czy gazowanie węgla. Staranne pomiary umożliwiają nie tylko kontrolę nad ilością wytwarzanego wodoru, ale także pozwalają na optymalizację procesów produkcyjnych, zwiększając efektywność działań. Wymagania dotyczące bezpiecznego i efektywnego magazynowania wodoru są ogromne. Metrologia jest kluczowa przy pomiarze ilości magazynowanego wodoru oraz monitorowaniu parametrów, takich jak ciśnienie czy temperatura w magazynach. Precyzyjne pomiary są niezbędne dla zachowania integralności strukturalnej magazynów, minimalizacji strat i unikania potencjalnych zagrożeń związanych z gromadzeniem wodoru w dużych ilościach. Skrupulatne pomiary zużycia wodoru są kluczowe dla oceny efektywności energetycznej oraz śladu węglowego systemu gospodarki wodorowej. Metrologia pozwala na monitorowanie zużycia w różnych sektorach, od transportu po produkcję energii, umożliwiając w ten sposób ciągłe doskonalenie procesów i maksymalizację korzyści wynikających z wykorzystania wodoru jako nośnika energii. Jak można zauważyć w miarę rozwoju technologii związanych z gospodarką wodorową, istotne staje się ustalanie jednolitych standardów metrologicznych. Precyzyjne i standaryzowane pomiary są kluczowe dla porównywania wyników z różnych laboratoriów, a także dla zapewnienia spójności i wiarygodności danych używanych do oceny wydajności i bezpieczeństwa procesów związanych z wodorem.

W kontekście odnawialnych źródeł energii, szczególnie w fotowoltaice metrologia odgrywa kluczową rolę w doskonaleniu pomiarów wpływających na sprawność ogniwa, dążąc do zwiększenia efektywności i rozwijania innowacji. Metrologia zajmuje się precyzyjnym pomiarowym wielu parametrów istotnych dla ogniw fotowoltaicznych, takich jak sprawność konwersji, prąd zwarcia, napięcie obwodu otwartego, czy charakterystyki temperaturowe. Dzięki tym pomiarom naukowcy i inżynierowie mogą dokładnie analizować zachowanie ogniw pod różnymi warunkami, co prowadzi do doskonalenia konstrukcji paneli fotowoltaicznych. Precyzyjne pomiary metrologiczne umożliwiają monitorowanie procesów produkcyjnych w branży fotowoltaicznej. Poprzez kontrolę parametrów materiałów, grubości warstw czy dokładności nanoszenia powłok, metrologia pomaga w doskonaleniu technologii produkcyjnych, co z kolei przekłada się na zwiększenie efektywności i trwałości paneli słonecznych. W dzisiejszych czasach istnieje wiele różnych konfiguracji systemów fotowoltaicznych, od małych instalacji na dachach domów, po ogromne farmy słoneczne. Metrologia pozwala na precyzyjne dostosowanie tych systemów do konkretnych warunków lokalnych, biorąc pod uwagę m.in. kąt padania promieni słonecznych, intensywność światła czy temperaturę otoczenia. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie optymalnej wydajności każdego systemu fotowoltaicznego. Rozwój nowych, bardziej efektywnych materiałów do produkcji ogniw fotowoltaicznych oraz nowoczesnych technologii, takich jak perowskitowe ogniwa słoneczne, wymaga precyzyjnych pomiarów i analiz. Metrologia umożliwia badanie właściwości nowych materiałów, co wprowadza innowacyjne rozwiązania i przyspiesza postęp w dziedzinie fotowoltaiki.

Z kolei elektromobilność wymaga precyzyjnych pomiarów sprawności energetycznej baterii, które są sercem każdego pojazdu elektrycznego. Metrologia pozwala na dokładne określenie zdolności magazynowania i dostarczania energii przez akumulatory, co jest istotne dla oceny ,,osiągów” pojazdu. W kontekście elektromobilności, dokładność pomiarów parametrów pojazdu, takich jak prędkość, zasięg czy efektywność układu napędowego, staje się niezwykle ważna dla zapewnienia bezpieczeństwa i wydajności. Metrologia pomaga zweryfikować te parametry, umożliwiając doskonalenie konstrukcji pojazdów. W miarę rozwoju elektromobilności, metrologia odgrywa rolę w ustanawianiu jednolitych normy pomagają w porównywaniu wyników pomiarów z różnych laboratoriów oraz w zapewnieniu spójności i wiarygodności danych dotyczących parametrów pojazdów. Metrologia w elektromobilności obejmuje również pomiary wpływu na środowisko, takie jak emisja zanieczyszczeń, zużycie zasobów czy analiza cyklu życia baterii. Precyzyjne pomiary pozwalają na ocenę rzeczywistego wpływu ekologicznego pojazdów elektrycznych w porównaniu do tradycyjnych pojazdów spalinowych. Natomiast w miarę rozwoju infrastruktury ładowania dla pojazdów elektrycznych, metrologia odgrywa kluczową rolę w pomiarze efektywności i bezpieczeństwa stacji ładowania. Dokładne pomiary są niezbędne dla zapewnienia sprawnego i bezpiecznego ładowania pojazdów.

Współczesny rozwój technologii druku 3D postępuje błyskawicznie, a w tym kontekście metrologia odgrywa niezwykle istotną rolę, wpływając na jakość i precyzję wytworzonych elementów. Szczególnie w obszarach takich jak lotnictwo czy przemysł kosmiczny, gdzie wymagane są najwyższe standardy jakościowe, metrologia staje się kluczowym narzędziem wspomagającym nowe możliwości, jakie oferuje druk 3D. Druk 3D radykalnie zmienia tradycyjne podejście do prototypowania. Metrologia w tym kontekście umożliwia szybką weryfikację i pomiar zgodności wydrukowanych prototypów z oryginalnymi projektami. To eliminuje potrzebę długotrwałego i kosztownego procesu tworzenia tradycyjnych prototypów, skracając czas wprowadzenia produktu na rynek.

Podsumowując, metrologia nie tylko towarzyszy, lecz także napędza rozwój nowych technologii. Jej kluczowa rola w elektromobilności, gospodarce wodorowej, odnawialnych źródłach energii czy druku 3D kształtuje standardy, zapewniając precyzję i efektywność
w zaawansowanym świecie technologii. Metrologia to nie tylko nauka o pomiarach, lecz także fundamentalny element postępu technologicznego, determinujący kształt naszej przyszłości.