Wojsko Polskie czeka hybrydowa rewolucja? Polska firma nad tym pracuje

Artykuł sponsorowany. Partnerem materiału jest Radiotechnika Marketing Sp. z o.o.

Radiotechnika Marketing buduje know-how w szczególnej dziedzinie, jaką jest zasilanie pojazdów wojskowych w energię elektryczną. Dziś trwają tam prace nad hybrydowymi układami napędowymi do pojazdów lądowych. O ile w sektorze cywilnym polska elektromobilność stanowi pieśń przyszłości, to kompetencje budowane w Pietrzykowicach pod Kątami Wrocławskimi wkrótce mogą zostać przekute w konkretne rozwiązania dla obronności.

Jednocześnie w Radiotechnice pielęgnowane są dotychczasowe specjalności zakładu. Zdecydowana większość nowych pojazdów Wojska Polskiego otrzymuje podzespoły Radiotechniki: wiązki kablowe, układy sterowania i zasilania czy agregaty prądotwórcze. Zapraszamy do lektury wywiadu z Marcinem Powązką, dyrektorem ds. badań i rozwoju oraz dyrektorem generalnym w dolnośląskim przedsiębiorstwie Radiotechnika Marketing Sp. z o.o.

Antoni Walkowski, Defence24.pl: Co zawiera katalog firmy Radiotechnika Marketing dla przemysłu obronnego?

Marcin Powązka, dyrektor ds. badań i rozwoju oraz dyrektor generalny, Radiotechnika Marketing: Zamiast o produktach wolę mówić o kompetencjach, które posiadamy.

Radiotechnika od zawsze była firmą inżynierską, założoną przez inżynierów. Był taki czas, że inżynierowie stanowili większą część pracowników. Podstawą naszej działalności jest projektowanie i produkcja urządzeń elektronicznych oraz wiązek kablowych – każdy pojazd musi takie mieć. Mamy też technologię wytwarzania wiązek światłowodowych oraz zajmujemy się kompatybilnością elektromagnetyczną.

Badania kompatybilności to jeden z etapów rozwoju naszych produktów. Świadczymy naszym klientom usługi pomiarowe, ale również kompleksowo rozwiązujemy problemy kompatybilności elektromagnetycznej. To są zlecenia od małych urządzeń po duże obiekty, gdzie najpierw nasi inżynierowie wykonują testy, analizują, znajdują przyczyny niezgodności z normami, a później pracownicy działu rozwoju znajdują rozwiązanie.

Konsekwencją rozwiązywania tych problemów jest produkcja różnych elementów filtrujących: od filtrów, przez specjalne wiązki i różne urządzenia, które pozwalają doprowadzić dany obiekt do takiego stanu, żeby spełniał wymagania norm. Wytwarzamy również źródła zasilania, czyli agregaty prądotwórcze, z których zasila się systemy i urządzenia zainstalowane na pojeździe. Kolejnymi urządzeniami są grupy zasilaczy, które zapewniają zasilanie pojazdu z zewnętrznego źródła, czyli z sieci elektrycznej bądź z agregatu prądotwórczego na wysokie napięcie, który może zasilić całe stanowisko dowodzenia.

Czy urządzenia Radiotechniki mają cechy szczególne, które wyróżniają je na tle konkurencji?

Tym, co jest charakterystyczne dla naszych systemów zasilania, jest nacisk na niskie straty. Dlaczego? Gdyby te straty były większe, musielibyśmy dane urządzenie chłodzić wymuszonym obiegiem powietrza, a wentylatory generują hałas. Ponadto, człowiek pracujący w pojeździe emituje około 200 W energii cieplnej. Załóżmy, że w wozie pracuje czterech żołnierzy, czyli mamy 800 W, może nawet kilowat. To musi „skonsumować” klimatyzacja. Gdy dołożymy do tego straty z urządzeń przetwarzających, to mamy dodatkową energię cieplną, której trzeba się pozbyć przez użycie klimatyzacji. Z tej przyczyny staramy się, żeby te urządzenia miały jak najwyższą sprawność.

Idąc dalej w głąb pojazdu, mamy urządzenia, które przetwarzają energię, bo czasami niektóre systemy potrzebują innych standardów zasilania – np. gdy chwilowy pobór prądu jest dużo większy. Nasze urządzenia pozwalają systemom działać w sposób właściwy, zapewniając właściwe zasilanie. Kolejnym elementem są urządzenia sterujące, które realizują różne funkcje w pojeździe.

Oczywiście wszystko jest połączone wiązkami, które produkujemy. Muszą zapewniać wytrzymałość mechaniczną, odporność na temperatury, ale również poprzez odpowiednie ekranowanie kompatybilność elektromagnetyczną. Potrzebna jest do tego odpowiednia konstrukcja, która zapewni ograniczenie emisji zakłóceń do minimum. To też zwiększa odporność takich systemów na zakłócenia.

Czy możemy zdradzić, w jakich pojazdach wojskowych montowany jest sprzęt Radiotechniki?

Możemy wymienić Borsuka, Rosomaka, Kraba, Raka czy WD/WDSz (artyleryjskie Wozy Dowodzenia i Dowódczo-Sztabowe – przyp. red.). Oczywiście jest tego więcej. Szacuję, że około 90% pojazdów wojskowych produkowanych w Polsce jest wyposażone w nasze wyroby. Jesteśmy też wszędzie tam, gdzie są używane światłowody. Jeżeli chodzi o urządzenia sterujące, to mógłbym coś znaleźć w niemal każdym pojeździe Wojska Polskiego.

Produktem Radiotechniki dla pojazdów lądowych, który najlepiej kojarzę, są pomocnicze jednostki prądotwórcze (ang. Auxiliary Power Unit, APU). Rozwój tych rozwiązań wydaje mi się dogodnym wstępem do budowy napędów hybrydowych, nad którymi dziś Państwo pracują.

W APU jest silnik spalinowy i alternator, czyli generator prądu. Następnym krokiem było zbudowanie własnego generatora, który jest zintegrowany z silnikiem. Sterowanie nim ma wpływ na pracę silnika. Ten system sterowania i zarządzania starter-generatorem (inaczej prądnico-rozrusznikiem – red.), który uruchamia silnik spalinowy, a później zamienia się w generator – to nasze know-how.

Drugim elementem, który nas poprowadził w stronę napędu hybrydowego, są filtry przeciwzakłóceniowe. Mieliśmy kilka projektów, w których musieliśmy silnik spalinowy, najczęściej przemysłowy, doprowadzić do takiego stanu, żeby spełnił wymagania norm obronnych dotyczących EMC (kompatybilności elektromagnetycznej – red.). A głównym źródłem zakłóceń jest sterownik tego silnika. Żeby zacząć filtrować tego typu komponent, trzeba zdobyć wiedzę na temat sterowania silnikiem. Ale żeby przy okazji nie wpłynąć na pracę tego silnika, na żywotność, na jego parametry, musieliśmy zdobyć sporo wiedzy z zakresu sterowania silnikami spalinowymi. To spowodowało, że zaprojektowaliśmy swój sterownik do silnika, który w układzie hybrydowym zarządza zarówno jednostką spalinową, jak i starter-generatorem.

Zaczęliśmy używać typowych akumulatorów, które można dostać na rynku. Tam kluczowym elementem jest układ zarządzania energią baterii (ang. Battery Management System, BMS – red.). Dostępne na rynku rozwiązania w pierwszej kolejności dbają o baterię. A my nie możemy w trakcie pracy takiego układu hybrydowego w sposób nienadzorowany odłączyć baterii, bo ten system się uszkodzi. Dlatego kolejnym elementem było opracowanie BMS i połączenie tego wszystkiego w jeden ekosystem, trochę tak, jak Apple niegdyś zrobił ze swoimi urządzeniami. Zaczęliśmy od małych rozwiązań z przeznaczeniem dla bezzałogowców, bo opracowanie mniejszego urządzenia o niższej masie jest po prostu łatwiejsze.

Jak mniemam, to było cenne doświadczenie, a przy tym dogodny punkt wyjścia do opracowania większych urządzeń, przeznaczonych do pojazdów lądowych.

Zgadza się. Zamknięcie układu w takim małym obiekcie daje wiele doświadczeń, które można później przełożyć na większe systemy, które dysponują zdecydowanie wyższymi mocami. Tak naprawdę tym, co w tej chwili stanowi nasz najważniejszy know-how, są algorytmy sterowania. A te są skalowalne, czyli niezależnie od tego, jakie to rozwiązanie i jakiej mocy – te algorytmy są bardzo podobne, różni się jedynie hardware.

Elektromobilność coraz śmielej wchodzi do sektora obronnego. Pojazdy z napędem spalinowo-elektrycznym cechują się niższym zużyciem paliwa. Zdarza się, że na niewielkich odległościach mogą korzystać z trybu czysto elektrycznego, radykalnie obniżając sygnaturę akustyczną i cieplną wozu. Czy to te atrybuty sprawiły, że Radiotechnika tak inwestuje w napędy hybrydowe?

To jedna z przyczyn. Największą gęstością energii wciąż dysponują paliwa takie jak olej napędowy. Póki co w pojeździe wojskowym musi być silnik spalinowy. Wóz elektryczny o zasięgu kilkuset kilometrów posiadałby tak olbrzymie akumulatory, że to nie miałoby sensu. Ale do wspomagania silnika głównego, do dodawania momentu obrotowego silnik elektryczny jest jak znalazł. Nadaje się też do przejechania kilku kilometrów z wyłączonym silnikiem głównym.

Osobną kwestią jest to, że pojazdy wojskowe przewożą coraz więcej wyposażenia dodatkowego, które potrzebuje potężnego zasilania. Obecnie jest to rozwiązane poprzez stosowanie zewnętrznego agregatu, który zasila kilka takich pojazdów. Są też próby ze stosowaniem kilku generatorów na jednym silniku spalinowym, ale to jest problematyczne.

Jeśli umieścimy prądnico-rozrusznik pomiędzy silnikiem głównym a skrzynią biegów, to taki pojazd, który może wytworzyć około 100–200 kW, staje się swego rodzaju przenośnym agregatem prądotwórczym, który może zasilić te wszystkie urządzenia. Jeden wóz wyposażony w takie rozwiązanie mógłby zasilić systemy we wszystkich pojazdach na stanowisku dowodzenia. Mobilność to jedno, ale te wszystkie urządzenia też trzeba zasilić.

Na Zachodzie testowane są również rozwiązania takie jak napęd spalinowo-elektryczny, w którym przekładnia główna jest zastępowana przez silniki elektryczne, a motor spalinowy wyłącznie generuje zasilanie.

To jest ewolucja, której chcemy być częścią. To, o czym Pan mówi, jest perspektywą wieloletnią. Myślę, że nasze wojsko jeszcze nie jest gotowe na tego typu rozwiązania. Natomiast nie mam pewności, czy całkowite pozbycie się mechanicznego układu przeniesienia napędu kiedykolwiek będzie miało sens. Widać, że są takie próby. Inni próbują z sukcesami i porażkami, ale na pewno napęd elektryczny powinien pojawić się w pojazdach. Trudno powiedzieć, czy będzie tylko wspomagał silnik spalinowy, zaś przeniesienie napędu na gąsienice lub koła pozostanie mechaniczne, czy w końcu zastąpimy ten układ silnikami elektrycznymi – to się okaże.

Natomiast ten system ma wiele zalet, z których trzeba skorzystać. Przykładowo, w Rosomaku wszystko jest zasilane hydraulicznie. System ma duże gabaryty, jest skomplikowany. Ma też niewielki wydatek przy niskich obrotach silnika. Zastępując hydraulikę elektryką, moglibyśmy rozwiązać wiele problemów.

Dotąd najwięcej produktów Radiotechniki stanowił hardware, czyli fizyczne systemy budowane do określonych zastosowań. Za sprawą rozwoju układów sterujących zespołem napędowym weszli Państwo w software, mówiąc w uproszczeniu – oprogramowanie. Czy teraz software będzie stanowił większą część działalności Radiotechniki?

Część software’ową rozwijamy bardzo długo, bo od około 20 lat. Głównie jest to oprogramowanie wbudowane w nasze urządzenia. Naszym produktem nie jest sam software, lecz hardware, który bez oprogramowania przestałby istnieć na rynku.

Obecnie zatrudniamy prawie 70 konstruktorów. Ponad 10 lat temu podzieliłem badania i rozwój na dwa obszary. Część osób zajmuje się wyłącznie rozwojem produktu, czyli opracowuje nowe technologie, nowe wyroby – bo wiadomo, że jak już mamy klienta i projekt rozwojowy, to musimy go zakończyć w terminie. Natomiast jest część badawcza, gdzie można wypracowywać nowe rozwiązania, które później wdrażamy w projektach dla naszych klientów.

Dawno temu uznaliśmy, że nie mamy innego wyjścia, niż tworzenie bardzo innowacyjnych produktów. Nierzadko od zamówienia pojazdu wojskowego do jego dostawy mijają długie lata. Czy urządzenie elektroniczne zaprojektowane do tego wozu wciąż będzie nowoczesne i innowacyjne po pięciu-sześciu latach od ukończenia projektu? Moim celem jest, żeby ono było „na czasie”, nie odbiegało od tego, co jest na rynku. Bywa, że czas od pomysłu do wdrożenia jest tak długi, że kluczowym kryterium pozostaje nie nowoczesność, lecz gotowość do produkcji. W elektronice dekada to cała epoka.

Na dodatek muszą Państwo brać pod uwagę dostępność podzespołów na rynku.

W tej chwili to tak przyspieszyło przez wzrost elektromobilności, że niektóre firmy wypuszczają nowy komponent, który po dwóch latach znika z katalogu. Musimy więc dobierać podzespoły z dużą rozwagą.

W taki sposób powstał nasz napęd hybrydowy. Z badań podstawowych wysnuliśmy wnioski, które przełożyły się na konkretne projekty. Mamy kilka gotowych układów wraz z podzespołami. W zależności od potrzeb jesteśmy w stanie szybko dopasować je do rozwiązania oczekiwanego przez klienta. Dlatego dla nas najważniejsze jest know-how.

Gdy zacząłem pracę w Radiotechnice, był taki okres, że stosowaliśmy w naszych wyrobach komponenty modułowe. Wszystko było super, dopóki po roku okazało się, że komponentu już nie ma w ofercie. Na rynku jest podobny, ale trochę inny. Wówczas musieliśmy przeprojektowywać całe urządzenie. Redesign na poziomie modułu to poważny problem. Jeżeli mamy produkt, w którym zmiany dotyczą pojedynczych elementów, a przy tym posiadamy pełny know-how, to możemy to zrobić bardzo szybko.

Sam wdrożyłem tę zmianę w podejściu. Najpierw robiłem to trochę po kryjomu przed moim przełożonym. Gdy szef dowiedział się, co robię, stwierdził, że to świetny pomysł, ale muszę poinformować pozostałych pracowników. I tak to zorganizowałem. Działamy w ten sposób od lat.

Jak Państwo widzą rozwój katalogu Radiotechniki dla obronności przez najbliższe lata?

Kiedyś w pojazdach wojskowych w zupełności wystarczało zasilanie 5, 7, 8 kW. Dziś trzeba mieć 20, a może nawet 100 kW do zasilania niektórych urządzeń, więc w tę stronę rozwijamy nasz hardware, software i kompetencje. Myślimy też o rozwoju w innych dziedzinach, natomiast jest za wcześnie, by mówić o tym publicznie.

Rozwijamy napędy hybrydowe i urządzenia zasilające, nasze produkty oraz kompetencje rosną organicznie. Czerpiemy doświadczenia z tego, co robiliśmy wcześniej. Dzięki naszemu know-how weszliśmy we współpracę z Siecią Badawczą Łukasiewicz-Górnośląskim Instytutem Technologicznym (GIT), która nas wspiera w opracowaniu napędów elektrycznych. Oni mają naprawdę olbrzymią wiedzę w tym zakresie. Jeśli chcemy być najlepsi, to musimy współpracować z najlepszymi.