Všechno teď bude bezdrátové, nebo ne?

Když mluvím o budoucnosti trhu s kabely s optimismem, lidé na mě koukají velmi nevěřícně. Různé konference o možných podobách budoucnosti vyvolávají dojem, že svět zítřka bude zcela odlišný: všude létající taxi, vysoce inteligentní roboti, pravidelné lety na Mars a především všechno zcela bezdrátové. Mnoho technologií je zatím pouze teorií, zůstane fikcí, nebo je teprve na samém začátku. I když to někteří lidé nechtějí přiznat, nové technologie nemusí vždycky nutně nahradit ty osvědčené.

Georg Stawowy, člen představenstva Lapp Holding AG

Není to buď, anebo

Kabely je technologie, která se používá už více než 100 let a neustále naplňuje naše technologické potřeby. Nejsou však zastaralé, natož překonané. Bezdrátová technologie je bezesporu modernější, ale není náhradou kabelů. Obě technologie mají různé výhody a jsou proto vhodné pro různé aplikace. Ve skupině LAPP jsme přesvědčeni, že obě technologie poskytují příležitosti k růstu, ale stále si myslíme, že pro většinu aplikací bude kabel z dlouhodobého hlediska preferovaným řešením.

Budoucnost je v síťové komunikaci

Jedním z trendů ve společnosti je celosvětový růst populace a touha po prosperitě – a to i v rozvojových zemích. To vyvolává rostoucí poptávku po elektřině. Dodávky elektrické energie, moderních domácích a zábavních přístrojů a mobilních telefonů velkým částem obyvatelstva, které dosud nejsou napojeny na žádnou elektrickou ani datovou síť, budou vyžadovat novou infrastrukturu.

Dalším trendem je digitalizace, zejména internet věcí (umožňuje zařízením, aby byly zjištěny, či vzdáleně kontrolovány pomocí existující infrastruktury – většinou mobilní zařízení) a průmysl 4.0. Pokud bude všechno, tedy například i stroje a senzory v továrnách, propojeno se vším ostatním a připojeno na internet, počet propojení poroste exponenciálně. Tento obrovský nárůst spojovacích tras zvýší poptávku po kabelových i bezdrátových řešeních.

Jaké jsou tedy výhody bezdrátových technologií? Tam, kde je důležitá mobilita nebo když jsou komponenty fyzicky obtížně přístupné, mají bezdrátové technologie zjevné výhody. V továrnách se například budou stále více používat přepravní systémy bez řidiče, všude budou přítomné různé senzory, včetně míst, kam se dá jenom velmi obtížně dostat.

Bezdrátové x kabelové řešení

Bezpočet omezení

Na druhou stranu Wi-Fi a podobné technologie mají některá omezení, která hovoří proti jejich používání v některých průmyslových aplikacích. Latence, tedy zpoždění mezi vysláním příkazu z místa A a jeho provedením v místě B, hraje v bezdrátovém přenosu dat vždy významnou roli. Zvlášť důležitá je u spojení snímačů a akčních členů ve výrobním procesu, kde se často hraje o milisekundy a někdy až o mikrosekundy. Pokud data nedorazí včas, může to zásadně ohrožovat bezpečnost. Například pokud někdo stiskne tlačítko nouzového zastavení, musí se stroj okamžitě zastavit. Bezdrátové technologie takovou komunikaci v reálném čase zatím nedokážou zaručit. Standard 5G, který přijde v blízké budoucnosti, slibuje latenci 1 ms, ale té bylo zatím dosaženo pouze v laboratorních podmínkách. To, jestli dokáže vyhovět náročným požadavkům průmyslu, se bude muset teprve zjistit.

Dalším aspektem, který je nutné zvážit, je odolnost proti rušení. Rádiové signály mohou způsobit rušení v citlivé elektronice nebo dokonce být překryty jinými signály. Instalace bezdrátové sítě, která by měla dostatečné pokrytí a byla odolná proti rušení, je například v továrnách s mnoha zdroji rušení často velmi nákladná. Také je nutné zvážit otázku zabezpečení dat. Do bezdrátových sítí mohou z dostatečné blízkosti proniknout hackeři a získat z nich citlivá data. Tak může docházet k úniku chráněných informací například o samotném výrobním procesu. Data jsou palivem inteligentního průmyslu a je proto důležité je chránit.

Přenos elektřiny vzduchem

Stále více se pozornost světa zaměřuje na bezdrátový přenos nejen dat, ale také energie. Přitom se ale často přehlížejí různá omezení této technologie. Indukční přenos energie má z technického i finančního hlediska smysl pouze na krátké vzdálenosti, třeba na dobití elektrických zubních kartáčků nebo mobilních telefonů. Také je možné napájet elektrická vozidla z magnetických cívek uložených v zemi. Tato technologie ale není flexibilní. Zařízení, které potřebuje nabít, musí být přesně umístěno na určitém místě. Aktuálně není ekonomicky ani technicky účelné přenášet energii k zařízením, která nejsou v těsné blízkosti indukční smyčky. Například v automobilovém průmyslu, kde se pohybují a svařují karosérie automobilů, proudí obrovské proudy pro pohony, svařovací nástroje, lasery a podobně. Bezdrátový přenos k tomu potřebných vysokých výkonů je spojen s vysokými ztrátami, a proto ekonomicky nevýhodný. Zatím také víme málo o otázkách biokompatibility. Jaký by byl dopad silných elektrických polí vyvolávaných indukčním přenosem energie na lidi a na zvířata? Pokud si chcete udělat představu o tom, jak to může být problematické, stačí si vzpomenout na kontroverzní diskuze o vlivu záření z mobilních telefonů – a to se přitom jedná o výkon několika wattů. Bezdrátový přenos energie ve velkém měřítku proto ještě dlouho zůstane science fiction. Ani baterie nejsou řešením. Ty jsou vhodné jenom pro spotřebiče s nízkým výkonem a je nutné je často vyměňovat. Nebo se mohou znovu dobíjet, ale k tomu je opět zapotřebí kabel. I pokud je budete nabíjet bezdrátově, což lze ale, jak jsme si řekli, pouze na krátké vzdálenosti, elektřina se do cívky vysílače musí stejně nějak dostat.

„Staré“ technologie nadále rostou

Bezdrátové technologie přenosu dat se v našich továrnách etablovaly díky svým výhodám především pro mobilní aplikace. Každoročně rostou o víc než 30 procent, ale jejich tržní podíl pouhých šesti procent je pořád velmi nízký.  U „starých“ technologií dochází k posunu, ale pokračuje růst. Hlavním důvodem, proč tyto staré technologie nadále rostou, jsou bezpečnost a spolehlivost. V této oblasti mají kabely výhodu, a proto je zdaleka nelze označit za zastaralé. Měděné lanko opatřené plastovým pláštěm je geniálně jednoduchý a levný způsob, jak vést data nebo elektřinu z místa A do místa B. Rychlost přenosu informace lze snadno spočítat s použitím přirozené konstanty rychlosti světla. Pokud je kabel stíněný, je také do značné míry odolný vůči vnějšímu elektromagnetickému rušení a neruší jiné komponenty.

Řešení jsou důležitější než technologické války

Mezi kabely a bezdrátovými technologiemi neprobíhá žádný konkurenční boj. Obě technologie mají své výhody a nevýhody a skvěle se vzájemně doplňují. Továrna bez kabelů bude ještě po dlouhou dobu pouhým snem a utopií. Je na uživatelích, aby se rozhodli, co na základě svých potřeb použijí. Nezbytná je flexibilita, bezpečnost a výkon – a těch lze dosáhnout pouze nasazením nejlepší možné kombinace různých technologií.

Autor: Georg Stawowy,
Člen představenstva Lapp Holding AG zodpovědný za technologie a inovace