detail projektu

Jakožto studenti ČVUT máme za cíl zlepšit a zefektivnit život v Praze. Projekt nás napadl při jedné z našich procházek Prahou. Myslíme si, že použitím levných technologií můžeme mnoho ušetřit

Náš projekt Virtuální lampář se věnuje zefektivnění pouličního osvětlení. V současnosti se svítí celou noc. Stává se tedy, že lampy osvětlují i prázdné ulice. Naším cílem je ve stanovených časech – například mezi půlnocí a čtvrtou hodinou ranní – osvětlení vypnout, případně snížit intenzitu světel na minimum. Pokud by po ulici šel chodec, byl by detekován senzory umístěnými na lampách, případně v jejich okolí, a příslušné lampy v daném okruhu kolem chodce by se rozsvítily. Po jeho průchodu by pak lampy byly zase omezeny. Díky našemu nápadu by došlo k úspoře elektrické energie, snížení světelného smogu a zkvalitnění života lidí i zvířat ve městě. To vše bez omezení bezpečnosti chodců. Lidé, kterým lampy svítí do oken, by měli lepší spánek; světelný smog by nerušil noční oblohu a neomezoval by místní floru a faunu. Zároveň by se ušetřilo na výdajích za elektrickou energii na provoz lamp. To vše za poměrně malou investiční částku za lampu.

V současnosti pracujeme s několika variantami. Zatím se nám nepodařilo získat odpověď od několika mentorů, takže máme stále více pracovních variant. Liší se však pouze v použití různých součástí výsledného zařízení. Jsme přesvědčeni o funkčnosti konceptu a jsme připraveni vyrobit příslušné zařízení, které by mohlo být použito k testování.

Náš projekt je určen pro všechny obyvatele města. Předpokládáme, že by se nejvíce dotkl lidí žijících mimo městské centrum vzhledem k jinému stylu veřejného osvětlení. Cílíme tedy především na méně rušné ulice města, které nejsou v noci tak často využívané, a úspora by tím pádem byla podstatná. Dále bychom rádi systém rozšířili i do dalších částí města.

Vývoj našeho projektu je rozdělen do několika částí. Většinu z nich budeme schopni otestovat během vývoje bez nutnosti zapojení cílové skupiny. Na poslední fázi testování – tedy nasazení v reálném provozu – bychom jistě zapojili komunitu. Z dosavadní komunikace jsme již hovořili o testování ve vybraných MČ s paní doktorkou Drhovou.

Dnes se instalují lampy, které jsou schopny komunikovat s centrálním dispečinkem, který má možnost nastavit různou intenzitu osvětlení podle části noci. Jedná se sice o úsporné opatření, nicméně naše řešení je lepší, protože ušetří více energie a zároveň sníží světelný smog a zároveň je decentralizované. Inspirací nám byla lampa, která při našem průchodu vždy zhasla. Mohlo by to být naopak ne?

Za největší překážky považujeme dvě věci: jednak počáteční investici (z 200 000 Kč bychom měli být schopni vyrobit 150 až 400 lamp ze 127 000 v Praze) a poté nutnost informovat komunitu o provedených změnách. Motivací k investici do projektu by však mělo být to, že se investice navrátí během 2 až 5 let a poté začne městu výrazně pomáhat. To není tak dlouhá doba ve srovnání s historií Prahy.

Jsme studenti magisterského studia na ČVUT FEL, oboru Kybernetika a robotika. Zároveň jsme oba sportovci (atletika, hokej). Tomáš se věnuje programování dronů, zatímco Ondřej provádí výzkum v CERNu. Mezi naše silné stránky patří technické znalosti a zkušenosti, mezi slabé stránky pak občasná zahlcenost projekty a nedostatek volného času. Zkušenosti máme hlavně ze školy a také i z naší praxe.

Zdrojů motivace máme několik. Mezi hlavní patří vůle něco v Praze změnit k lepšímu. Jsme z generace, která chce více dbát na životní prostředí, a věříme, že tento projekt by byl výrazným krokem k lepšímu. Nejde o náš první projekt, a proto nás motivuje i možnost získat další zkušenosti a kontakty. V neposlední řadě je to také náš zájem o astrofyziku, rádi bychom jednou viděli hvězdy i v Praze.

Náš projekt je jednoduchý a má jasně měřitelné cíle. Pomůže Praze finančně a zároveň zlepší kvalitu života jejích obyvatel. Máme potřebné znalosti k jeho realizaci. Projekt přinese okamžité výsledky a v průběhu let přispěje ke zlepšení kvality života většiny obyvatel Prahy. Pro město je to příležitost podpořit iniciativu s dlouhodobým a pozitivním dopadem.

Náš projekt je přínosný pro Prahu na několika úrovních. První úroveň je finanční. Realizace bude vyžadovat počáteční investici, nicméně ta se do několika let vrátí a poté bude možné z ušetřených peněz rozšiřovat systém na další lampy. V této přechodné fázi by se modulem opatřila většina lamp a poté by systém šetřil peníze a elektrickou energii, která je dnes tolik potřebná i na dalších místech. Energie by se mohla využit jinde, například v nabíjecích stanicích pro elektromobily, které by mohly nabíjet auta přes noc. Z výpočtů nám vychází jedna až dvě nabíječky na čtvrť. Další úroveň přínosu je zlepšení kvality života obyvatel Prahy. Lidem by nesvítily lampy značnou část noci do oken, což by vedlo ke kvalitnějšímu spánku i lepšímu životu domácích mazlíčků. Došlo by také ke snížení světelného smogu, což by mělo dopad i na přírodu v Praze a jejím okolí. To vše bez kompromisu na bezpečnosti chodců.

Naší cílovou skupinou jsou města a obce. V Praze může být naším zákazníkem také provozovatel veřejného osvětlení, společnost THMP. S každým zákazníkem bychom si sjednali osobní schůzku a společně vybrali vhodné lokality pro instalaci našeho systému. Produkt bychom nabízeli jako kompletní řešení včetně instalace a vytvoření potřebné komunikační infrastruktury. Dále bychom se dohodli na způsobu údržby. Senzory budou vybaveny funkcí detekce poruch, což nám umožní rychle a přesně lokalizovat závadu a provést opravu. V současnosti bychom rádi oslovovali potenciální zákazníky s odkazem na tuto soutěž. V budoucnu bychom chtěli systém prezentovat prostřednictvím instalací v reálném provozu a ukázkou naměřených dat.

Pro sestavení co nejpřesnější rozvahy se snažíme dostat do kontaktu s někým pověřeným z THMP. Do té doby můžeme vycházet pouze z nám dostupných dat. V uvedené úvaze vycházíme tedy z dat dostupných jako Přehled tarifů C62d ČEZ ESCO, a. s. a jejich cen (https://www.kurzy.cz/elektrina/c62d-cez-esco). Zde je uvedená cena energie kolem 2,7 Kč/kWh. Z námi dostupných dat může mít pouliční lampa výkon přibližně 100 W. Výpočet zde provedeme pro 100 lamp. Kdyby lampy svítily v době 0:00 až 4:00 na 50 %, spotřeba by činila 20 kWh, tudíž provoz by stál 54 Kč. To za rok činí 19 710 Kč. Kdyby však lampa svítila pouze pro kolemjdoucí chodce, odhadujeme, že by místo 4 hodin svítila pouze hodinu. Tím pádem by roční provoz stál 4 927,5 Kč. Ušetřilo by se tedy 14 782,5 Kč ročně a při počáteční investici 750 Kč na lampu by se investice vrátila za 5 let. Vše je však počítané pro fixní cenu energie, která pravděpodobně bude stoupat. Pro 10 000 lamp by se pak ušetřilo 1 478 250 Kč ročně.

Provoz našeho systému by neměl být nákladný. Největší investicí je počáteční pořízení a instalace. Poté budou výdaje zahrnovat pouze údržbu. V tuto chvíli ještě neznáme přesný typ senzoru, který použijeme, ale jakmile získáme informace od výrobce, budeme schopni určit hodnotu Mean Time To Failure, což nám poskytne přesnější odhad nákladů na údržbu. Předpokládáme však, že se nám podaří vytvořit robustní zařízení, které bude vyžadovat minimální údržbu. Systém by měl mít také nízkou spotřebu energie, takže jeho provozní náklady budou ve srovnání s dosaženými úsporami zanedbatelné.

Nyní potřebujeme hlavně zpětnou vazbu ohledně našeho návrhu. Snažíme se domluvit schůzku s některým z mentorů. Dále potřebujeme jen případné konzultace, které si jsme schopni zařídit v rámci našich kontaktů na ČVUT. Modul bychom měli být schopni vyrobit sami. Kdyby na to došlo, uvítali bychom výpomoc nějakého programátora, případně elektrotechnika, který se vyzná v návrhu obvodů, opět jsme schopni tyto lidi najít na ČVUT. Potřebovali bychom tedy hlavně nějaký mentoring co se týče ze strany vedení projektu, případně následnou pomoc s integrací systému, tedy nějaký kontakt v THMP, který jsme stále neobdrželi.

Z průběhu soutěže máme lehce smíšené pocity. Po kontaktování čtyř mentorů z naší soutěžní kategorie se nám ozval pouze jeden, s tím že jeden přidal do konverzace dalšího člověka, od kterého jsme žádný názor nedostali. Jako druhý se nám ozvala mentorka z kategorie pro životní prostředí s pozitivní reakcí, nicméně na sjednání schůzky se již nereagovala. Mohli jsme do toho vstoupit více proaktivně nicméně při psaní diplomky jsme potřebovali možná trochu větší spolupráci od mentorů. Za náš tým můžeme však říct, že během soutěže jsme se posunuli od nápadu ke konkrétním podobám realizace. Promysleli jsme, jak systém bude fungovat, jak implementovat jednotlivé části na high-level úrovni a máme představu co budeme muset udělat pro realizaci projektu. Během úvodní akce jsme však mluvili o potenciální spolupráci s jedním týmem, kterému se náš projekt moc líbil a využili by ho k realizaci svého projektu. Naše role by byla snížení světelného smogu.

Po vytvoření konkrétního modulu bychom ho za pomoci THMP integrovali do rozhraní lamp. Potřebovali bychom k tomu definovat rozhraní pro komunikaci s lampou k nastavení intenzity osvětlení. Vytvořili bychom informační materiál, který bude umístěný v ulici. Důležité by bylo nasbírat data a ty pak vyhodnotit. Zároveň bychom vyhodnocovali i zpětnou vazbu od chodců a podle něj bychom systém upravovali.