Trendy rozwojowe

Zakres trendu: zakres technologiczny trendu obejmuje zarówno przesyłanie (zmniejszenie strat z tytułu przesyłania energii cieplnej) oraz wykorzystanie rozwiązań technologicznych mających na celu ograniczenie zużycia energii cieplnej (np. z tytułu wykorzystania nowych materiałów w budownictwie). Konieczne jest także ograniczanie strat energii w przemyśle oraz budownictwie.

Kierunki rozwoju: rozwój trendu wynika z wysokiego zapotrzebowania na energię cieplną, zapobieganiu stratom energii cieplnej (emisji ciepła w atmosferę), przy jednoczesnej konieczności zapobiegania ocieplaniu klimatu. Proponowane przez poszczególne państwa oraz Unię Europejską wymagania energetyczne zarówno dla przedsiębiorstw jak i gospodarstw domowych oraz rolnych, warunkują wprowadzanie na rynek nowoczesnych rozwiązań, co sprawia, że w perspektywie najbliższych lat można spodziewać się szybkiego rozwoju na wielu płaszczyznach. Dynamiczny rozwój będzie można zaobserwować w ramach prac nad nowymi materiałami izolacyjnymi oraz technologiami ograniczenia strat cieplnych w przemyśle.

Globalna dojrzałość trendu: faza dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• systemy zarządzania energią;
• kogeneracja;
• nowoczesne systemy klimatyzacyjne;
• inteligentne materiały (materiały PCM, zmiennofazowe);
• izolacje płynne i natryskowe;
• IoT w zarządzaniu gospodarstwem domowym;
• budownictwo modułowe;
• projektowanie parametryczne;
• systemy HRSG;
• technologie wykorzystujące ORC (organiczny cykl Rankine’a).

Opis trendu w Polsce: w Polsce prowadzone są prace nad aplikacjami dot. inteligentnego zarządzania energią w budynkach (czujniki energii, detektory ruchu). Opatentowano np. ścianę energooszczędną dzięki której możliwe jest zwiększenie wydajności energetycznej. Firma Danwood rozwija energooszczędne budownictwo modułowe.. Uruchomiony został szereg programów finansujących analizy identyfikacji strat cieplnych jak również realizowane są prace nad nowymi materiałami izolacyjnymi (izolacje wtryskowe np. Thermofloc). W Polsce rozwijane są także technologie magazynowania ciepła i chłodu (projekt rozwija NCBiR, oraz Rafako wraz z Instytutem Energii Odnawialnej)

Dojrzałość trendu w Polsce: faza (wczesnej) dojrzałości

Zakres trendu: trend dotyczy technologii związanych z rozwojem zdolności do odzyskiwania surowców z odpadów. Szczególne znaczenie ma odzyskiwanie surowców z odpadów przemysłowych w zakresie metali ziem rzadkich . W ciągu dziesięciu lat wydobywanie niektórych surowców stanie się nieopłacalne, ponieważ zawarte w nich pierwiastki takie jak miedź oraz złoto w większej ilości będą znajdowały się na składowiskach odpadów niż w złożach. Wymusi to wprowadzanie nowych technologii przetwarzania oraz poszerzenie możliwości wykorzystania robotów w branży gospodarki odpadami w celu efektywnej zbiórki i odzyskiwania.

Kierunki rozwoju: w przyszłości większość gospodarek będzie przechodziła transformację w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym. Pozwoli to na przejście z kupna produktów na kupno frakcji, a tym samym wytwarzanie mniejszej ilości odpadów. Tym samym recyklingowi poddane zostaną jedynie trzy frakcje: odpady do recyklingu, odpady biologiczne oraz odpady służące do wytwarzania energii. Rozszerzona Odpowiedzialność Producenta i wynikające z niej wymogi będą warunkować projektowanie i produkcję przedmiotów w taki sposób, by każdy z elementów mógł być ponownie wykorzystany bądź naprawiony niewielkim kosztem. Rozwój technologii wymusi także wprowadzenie nowych metod zarządzania odpadami/zasobami (zwłaszcza na poziomie miast). Rozwój nowych metod leczenia i substancji leczniczych będzie prowadził do konieczności szerszej utylizacji odpadów medycznych i weterynaryjnych.

Dojrzałość trendu: faza dojrzałości.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• technologie selekcji odpadów w sortowniach z wykorzystaniem AI (technologie „identyfikacji obiektów”);
• technologie zbiórki selektywnej odpadów;
• mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów;
• rozwój odzyskiwania rzadkich metali z odpadów przemysłowych i komunalnych;
• technologie przetwarzania plastiku;
• technologie przetwarzania odpadów elektronicznych (np. pyroliza);
• systemy MREW (ang. metal recovery from e-waste);
• technologie urban mining (technologie firm Averhoff, Umicore);
• autoklawy do przetwarzania odpadów medycznych.

Opis trendu w Polsce w Polsce opracowywane są technologie przetwarzania ubocznych produktów spalania (UPS). W sieci Łukasiewicz opracowano technologię IMBIGS, która bazuje w 100 proc. na zagospodarowaniu surowców odpadowych, także tych pochodzących ze spalarni. W Polsce są opracowywane technologie przetwarzania plastiku PET na granulaty. Pozyskiwany jest także wodór w oparciu o grafen przy wykorzystaniu laserów. Startup Syntoil wprowadził metodę recyklingu opon samochodowych polegającą na oczyszczeniu karbonizatu (zanieczyszczonej sadzy) ze zużytych opon i przekształcaniu go do postaci sadzy technicznej. Firma Handerek technologies opatentowała technologię chemicznego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych na surowiec w celu wytwarzania czystych tworzyw sztucznych lub niskoemisyjnych paliw alternatywnych

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: trend odpowiada na potrzeby wynikające z postępującej degradacji środowiska w wyniku działalności człowieka. Ekstensywna gospodarka zagraża środowisku naturalnemu poprzez jego nadmierną eksploatację i zaburzanie naturalnej flory i fauny poprzez wprowadzanie szkodliwych zanieczyszczeń w postaci związków chemicznych, a przede wszystkim plastiku. Z technologicznego punktu widzenia trend dotyczy rozwoju systemów i infrastruktury oczyszczania środowiska.

Kierunki rozwoju: w kolejnych latach możemy spodziewać się rozwoju m.in. „oczyszczalni przyszłości” (np. w ramach gospodarki komunalnej jest to podejście traktujące ścieki jako zasoby wody, energii i surowców wtórnych, przy jednoczesnym zachowaniu podstawowych wymogów zakładów oczyszczania ścieków, takich jak zapewnienie bezpieczeństwa sanitarnego oraz optymalizacja kosztów eksploatacji oczyszczalni) . Powstawanie tego typu oczyszczalni pozwoli na tworzenie gospodarek o obiegu zamkniętym, bezodpadowych poprzez opracowanie innowacyjnej technologii umożliwiającej wykorzystanie w pełni produktów otrzymywanych w procesach w nich zachodzących. Istotne są także skuteczne technologie dla rolnictwa oraz przemysłu w celu ograniczenia zużycia wody.

Dojrzałość trendu: faza dojrzałości.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• bioreaktory;
• oczyszczalnie biologiczne;
• biokatalizatory;
• metoda katalitycznego wodorooczyszczania;
• przekształcanie TRI (trichloroetylen) w mniej szkodliwe dla środowiska węglowodory.

Opis trendu w Polsce: w Polsce dobrze rozwijają się technologie oparte o software – przykładem monitoringu z wykorzystaniem aplikacji jest startup Airly stworzony w Krakowie, który umożliwia pomiar zanieczyszczenia powietrza. Prowadzone są prace dotyczące technologii syntezy CO₂ i wody w gaz syntezowy do dalszego wykorzystania. Orlen prowadzi prace nad wdrożeniem produkcji gazu syntezowego z odpadowego dwutlenku węgla do ponownego wykorzystania oraz nad przetwarzaniem biogazu do biometanu. Powstają start-up’y np. Plastikomat – tworzący automaty do recyklingu maseczek medycznych w celu tworzenia filamentu do druku 3D.

Dojrzałość trendu w Polsce: faza wzrostu.

Zakres trendu: rozwój biotechnologii w rolnictwie i hodowli ma na celu poprawę wydajności rolnictwa, likwidację głodu oraz ubóstwa i wsparcie w przystosowaniu do zmian klimatycznych przy zachowaniu odpowiedniej ilości zasobów naturalnych oraz dbaniu o ich zrównoważone wykorzystanie. Trend ten obejmuje zarówno gospodarstwa wielkoobszarowe, ale ma także na celu wsparcie wydajności rolnictwa rozproszonego. Dzięki nowym technologiom pozyskiwane są także nowe obszary pod produkcję rolną, w tym przestrzeń miejska oraz poprzemysłowa.

Kierunki rozwoju: Z perspektywy biotechnologii przemysłowej dotyczącej rozwoju gospodarczego ważnym zagadnieniem jest szeroko pojęte wytwarzanie bioproduktów. Niezwykle istotne jest ono w zagadnieniu stale wzrastających cen ropy naftowej oraz wyczerpywania zasobów nieodnawialnych źródeł energii. Obiecujące jest także szersze wykorzystanie możliwości substancji biologicznych takich jak grzyby, czy drożdże. Ważnym kierunkiem rozwoju będzie także biologia syntetyczna, farmakologia oraz genetyka.

Dojrzałość trendu: faza wzrostu.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• agrobiotechnologia;
• nowe techniki genomowe zastępujące GMO;
• rozwój naturalnych herbicydów i pestycydów;
• druk 3D na potrzeby biotechnologii;
• rozwój substytutów mięsa (cultured meat);
• technologie IoT do zarządzania i automatyzacji procesów rolnych;
• AI do zarządzania bazami danych biologicznych i wykonywania obliczeń na potrzeby badań genetycznych;
• hemoinformatyka.

Opis trendu w Polsce: biorąc pod uwagę liczbę nowych polskich podmiotów z dziedziny biotechnologii (w aspekcie innych technologii niż fermentacja gazu syntezowego) pojawiających się w parkach technologicznych – trend się upowszechnia. Pracę nad biotechnologią prowadzą m.in. Polpharma Biologics, Qusarra w dziedzinie hemoinformatyki, Asistech, Blirt w dziedzinie leków peptydowych. Firma Selvita prowadzi zaawansowane badania biotechnologiczne nad nowymi rodzajami substancji oraz leków. W Polsce prowadzi się też badania nad izolacją i zastosowaniem bakterii w rolnictwie (metabolity wtórne). Analizowane są też możliwości zwiększenia efektywności nawożenia mineralnego.

Dojrzałość trendu w Polsce: faza wzrostu.

Zakres trendu: trend dotyczy wielu technologii, które umożliwiają opracowywanie materiałów o zmiennych właściwościach w zależności od potrzeb. Inteligentne materiały znajdują zastosowanie w każdym obszarze związanym z życiem człowieka. Najpopularniejsze z nich to energetyka, elektronika, medycyna, budownictwo, przemysł samochodowy, lotniczy oraz kosmiczny. trend ten ma na celu ograniczenie zużycia kurczących się zasobów, wzrostu wydajności biznesu i przemysłu, poprawy jakości życia i zmniejszenia negatywnego wpływu na środowisko. Inteligentne materiały znajdują zastosowanie tam, gdzie niezbędne jest uzyskanie specjalnych właściwości chemicznych, biologicznych, fizycznych, elektrycznych bądź optycznych.

Kierunki rozwoju: w najbliższych latach trend będzie się szybko rozwijał, ze względu na jego szerokie zastosowanie. Przykładem warunkującym rozwój mogą być np. niedobory energii wymuszające stosowanie materiałów minimalizujących straty podczas przepływu, rozwój medycyny w tym implantów oraz wprowadzanie i ujednolicanie przepisów określających wymagania w stosunku do aktywnych i inteligentnych materiałów oraz wyrobów. Istotnym obszarem rozwoju będzie także przemysł kosmiczny oraz rolniczy, a także medycyna i budowa maszyn.

Globalna dojrzałość trendu: faza rozwoju

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• śruby z układem kontroli momentów skręcających;
• sprzęt sportowy dopasowujący właściwości do warunków;
• polimery koordynacyjne;
• energooszczędne wyświetlacze (OLED – Organic LED);
• sensory wykorzystywane w małych przenośnych urządzeniach tzw. „wearables”;
• materiały zastępujące wykorzystanie ograniczonych zasobów litu i kobaltu (np. oparte o tytan)
• nanowłókna celulozowe;
• CMF;
• shrilk (bioplastik).

Opis trendu w Polsce: prace nad inteligentnymi materiałami w Polsce prowadzone są zarówno w obszarze aplikacji, jak inteligentne materiały w budownictwie i branży tekstylnej. Tego typu przedsięwzięcia realizowane są przy aktywnym udziale przedsiębiorstw przemysłowych, zainteresowanych wdrożeniem i uruchomieniem produkcji. Oprócz tego, prace w tym obszarze prowadzone są przez jednostki naukowe, które prowadzą badania podstawowe i stosowane. Prace są prowadzone np. w Instytucie Łukasiewicza czy na Wydziale Inżynierii Materiałowej PW. Prowadzone są również badania nad biomedycznymi zastosowaniami grafenu. Jednym z przykładów są opracowane przez polską firmę SPLinx farby piezochromowe, które zmieniają kolor pod wpływem zdefiniowanego nacisku lub ciśnienia. Ten typ farb jest wykorzystywany m. in. do śledzenia wpływu obciążeń/nacisków na wydruk w celu wykrycia nadmiernych natężeń, wizualizacji mechanicznego zachowania różnych materiałów pod ciśnieniem (rozciąganie, ściskanie i skręcanie). Rozwijane są także technologie związane z wykorzystaniem kropek kwantowych (np. w produkcji szyb pozyskujących energię), prowadzone są także badania w celu szerszego wykorzystania konopii w przemyśle oraz nad kompozytami w budownictwie czy lotnictwie.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: w ramach tego trendu technologicznego można wyróżnić dwa nurty, które dotyczą: opracowywania nowych leków oraz metod leczenia bazujących na nowych substancjach syntetycznych bądź ekstrahowanych jak również bazujących na inżynierii genetycznej. Ma to na celu wprowadzenie mniej inwazyjnych, tańszych i szybszych metod leczenia.

Kierunki rozwoju: w ciągu najbliższych lat możemy spodziewać się dynamicznego rozwoju środków i metod leczniczych. W przyszłości medycyna będzie szerzej korzystać z technologii sztucznej inteligencji, pozwalających na dobór odpowiedniej metody leczenia. Spodziewać można się ciągłego rozwoju przemysłu farmaceutycznego oraz innowacyjnych technologii w skali molekularnej (nanotechnologie i biotechnologie) umożliwiających wytwarzanie nowej generacji produktów o atrakcyjnych zastosowaniach. Lepsze wykorzystanie chemii i biotechnologii pozwoli ponadto na zwiększenie nie tylko wydajności produkcji, ale będzie działać również na rzecz ochrony środowiska. W ten sposób przemysł chemiczny powinien uzyskać opinię wiarygodnego, bezpiecznego i odpowiedzialnego. Dla dalszego rozwoju istotne jest stworzenie warunków do efektywnego wdrożenia innowacji chemicznych i biotechnologicznych. Istotnym problemem jest pojawianie się schorzeń lekoopornych, które muszą zostać zaadresowane.

Globalna dojrzałość trendu: faza wzrostu

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• terapie przeciwko lekoopornym bakteriom i pasożytom;
• technologia edycji genów CRISPR;
• implanty wytwarzające i dozujące leki;
• druk 3D – kastomizowane protezy, druk tabletek, organów;
• modele anatomiczne;
• technologie modelowania farmakokinetycznego i farmakodynamicznego.

Opis trendu w Polsce: w opracowanie nowych leków i metod leczenia zaangażowane są ośrodki naukowe oraz placówki medyczne (kliniczne szpitale) jak i szereg prywatnych przedsiębiorstw farmaceutycznych (Adamed, Polpharma), produkujących sprzęt medyczny oraz świadczących usługi dla sektora medycznego. Np. Polpharma Biologics zajmuje się badaniami i produkcją nowoczesnych biofarmaceutyków. Prowadzone są prace nad tworzeniem rozwiązań wykorzystujących systemy teleinformatyczne do symulacji działania substancji aktywnych. W Polsce prowadzone są badania nad szczepionkami mRNA. Wdrażane są także komputerowe metody projektowania leków (farmacja in silico).

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: w ramach danego trendu opracowywane są metody leczenia oraz urządzenia wykorzystywane w nowoczesnych metodach leczenia, jak również aplikacje technologii medycznych w obszarze szerokorozumianej cyfryzacji. Trend obejmuje ułatwienie przeprowadzania skomplikowanych zabiegów medycznych w prosty sposób lub wykonywania zabiegów w obszarach dotąd niedostępnych (zaawansowana neurochirurgia, kardiologia). Obejmuje także metody leczenia pozabiegowego oraz rehabilitacji.

Kierunki rozwoju: W perspektywie najbliższych 15 lat możemy spodziewać się szybkiego rozwoju trendu. Jest on silnie powiązany z rozwojem sztucznej inteligencji oraz tworzeniem precyzyjnych robotów. Trend ma ogromny potencjał, ponieważ pozwala na usprawnienie pracy lekarzy, jednak należy zaznaczyć, że całkowite wyeliminowanie lekarza z przeprowadzenia zabiegów i operacji jest niemożliwe. Stosowanie nowoczesnych narzędzi i robotyzacja zabiegów pozwali na uzyskanie dużo większej dokładności niż w przypadku wykonywania zabiegu przez lekarza. Lekarz będzie jedynie nadzorował pracę robotów. Największą barierą rozwoju trendu są kwestie finansowe. Podstawowe kierunki to doskonalenie i upowszechnienie robotów chirurgicznych, optymalizacja gospodarki lekowej szersze wykorzystanie sztucznej inteligencji wspierającej pracę lekarzy, rozwój IoT urządzeń medycznych.

Globalna dojrzałość trendu: faza dynamicznego wzrostu

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• polski robot kardiochirurgiczny Robin Heart (w fazie wdrożenia);
• robot medyczny Da Vinci;
• roboty medyczne wspierające rehabilitację;
• egzoszkielety;
• zaawansowane narzędzia haptyczne (konsole haptyczne do sterowania) i optyczne (kamery zabiegowe);
• narzędzia polisulfonowe (trwalsze i łatwiejsze w odkażaniu);
• kończyny robotyczne;
• symulacje VR.

Opis trendu w Polsce: w Polsce rozwijają się technologie przeprowadzania zabiegów małoinwazyjnych w zakresie kardiochirurgii i neurochirurgii. Rozwijana jest także robotyka medyczna – np. przez Fundację Rozwoju Kardiochirurgii, która opracowała robota medycznego Robin Heart, czy firmy rozwijające rozwiązania robotyczne na potrzeby rehabilitacji, czy zaawansowanej protetyki (np. start-up vBionic opracowujący „robotyczne” protezy kończyn). W Polsce rozwijane są także badania nad terapiami tkanek (np. PhotoBioCure) z wykorzystanie polimerów. Należy zwrócić uwagę, że wdrożenia rozwiązań robotycznych w medycynie wiążą się z bardzo wysokimi kosztami certyfikacji produktów, które mogą być trudno osiągalne, szczególnie dla małych podmiotów.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: w ramach danego trendu opracowywane są metody wczesnego diagnozowania chorób, jak również metody prewencji powstawania chorób. Dotyczy to zwłaszcza chorób onkologicznych, neurodegeneracyjnych, kardiologicznych czy endokrynologicznych. Trend ten odpowiada na rosnące potrzeby związane z chorobami cywilizacyjnym, starzeniem się społeczeństwa i wydłużającą średnią długością życia.

Kierunki rozwoju: Rozwój metod wczesnego diagnozowania chorób jest ściśle powiązany z pojawiającą się w społeczeństwach ideą dążenia do długowieczności oraz upowszechnianiem wiedzy na temat konieczności stałego monitorowania stanu zdrowia, nawet bez wyraźnych przyczyn wykonywania badań. Wczesne diagnozowanie chorób możliwe jest dzięki stałemu rozwojowi sztucznej inteligencji, pozwala ona na tworzenie baz danych i analizę oraz porównywanie objawów wielu pacjentów, wspierających podejmowanie decyzji przez lekarzy. W ramach tego trendu rozwijane będą takie dziedziny jak inżynieria tkankowa czy biologia molekularna. Prowadzone będą także dalsze badania nad terapiami genowymi i zaawansowanymi metodami obrazowania. Dodatkowo możemy spodziewać się wprowadzania na rynek wielu urządzeń sugerujących pacjentom stany zagrożenia zdrowia i konieczność konsultacji z lekarzem.

Dojrzałość trendu: faza wzrostu

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• nowe markery wykorzystywane w badaniach przesiewowych;
• tworzenie molekuł z wykorzystaniem sztucznej inteligencji;
• materiały plazmoniczne;
• sonda płucna;
• biustonosz wykrywający raka piersi;
• metody detekcji DNA;
• nutrigenomika;
• klonowanie DNA.

Opis trendu w Polsce: w Polsce prowadzone są badania nad diagnostyką w zakresie onkologii – zwłaszcza w zakresie raka piersi (startup Ailis), prowadzone są także badania nad szczepionką mRNA chroniącą przed schorzeniami onkologicznymi (ExploRNA) czy nad wczesnym diagnozowaniem raka skóry (Myneviskin), rozwijane są także rozwiązania z zakresu computer vision w celu upowszechnienia diagnostyki z wykorzystaniem powszechnie dostępnych urządzeń takich jak telefony komórkowe. W Polsce są także pierwsze sukcesy w zakresie wczesnego wykrywania chorób neurodegeneracyjnych dzięki nieinwazyjnym badaniom obecności białka w mózgu, co ma znaczenie przy takich schorzeniach jak choroba Parkinsona, Alzheimera, Huntingtona czy cukrzyca typu 2.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: trend ten przede wszystkim dotyczy napędów elektrycznych oraz ogniw wodorowych wykorzystywanych w pojazdach kategorii ZEV (Zero-emission-vehicles). Warto zaznaczyć, że w ramach trendu oprócz prac nad samymi napędami kluczowe znaczenie ma infrastruktura związana z wykorzystywaniem pojazdów elektrycznych, np. stacje ładowania, linie energetyczne oraz opracowywanie nowych, pojemniejszych i wydajniejszych baterii, czy sprawniejszych stacji ładowania. Istotne jest także jak najszersze uwzględnianie emisji w całym cyklu życia pojazdu oraz jego podzespołów. Trend ten dotyczy zarówno transportu indywidualnego jak i zbiorowego, także w zastosowaniach komercyjnych (logistyka).

Kierunki rozwoju: technologie w tym trendzie są w fazie dynamicznego rozwoju (np. baterie oraz stacje ładowania), a niektóre wchodzą w fazę dojrzałości (wykorzystanie wodoru w napędach zeroemisyjnych). Należy tu uwzględnić elektromobilność (napędy elektryczne) silniki zasilane ogniwami ładowanymi czy silniki na paliwo wodorowe. W ramach tego trendu należy wspomnieć o dyskusji prowadzonej w zakresie oceny śladu węglowego w perspektywie całego cyklu życia wyrobu. Jednakże niewątpliwym jest, że rozwój tych technologii przyczynia się do poprawy jakości powietrza zwłaszcza w terenach zurbanizowanych, gęsto zaludnionych, dużych aglomeracjach. Trend ten dotyczy zwłaszcza transportu. Warto jednak zauważyć, że przemysł lotniczy i kosmiczny emituje do atmosfery podobne ilości szkodliwych substancji i również wymaga wprowadzania zeroemisyjnych rozwiązań.. W najbliższych latach możemy spodziewać się wprowadzania na rynek wielu modeli samochodów elektrycznych oraz aut z silnikami wodorowymi, a także upowszechniania nowoczesnych technologii takich jak MAGLEV (magnetic levitation) zarówno w przemyśle kolejowym jak i lotniczym (a także napędów wodorowych zarówno  transporcie miejskim jak i szynowym oraz lotniczym).

Globalna dojrzałość trendu: faza wzrostu/ dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• napęd elektryczny;
• napęd wodorowy;
• technologia unoszenia elektromagnetycznego MAGLEV ;
• oprogramowanie do zarządzania i sterowania pojazdami autonomicznymi;
• stacje szybkiego ładowania;
• baterie LFP lub kobaltowe i niklowe.

Opis trendu w Polsce: W Polsce rozwijają się technologie związane z magazynowaniem energii elektrycznej oraz pracy nad samymi ogniwami (Politechnika Warszawska). Są też przykłady rozwijania, zrównoważonego transportu zbiorowego np. AUTOSAN sp. z o.o. stworzył autobus zasilany ogniwem wodorowym. Jest uzupełnieniem rodziny pojazdów przeznaczonych do komunikacji miejskiej o wspólnej nazwie SANCITY. W Polsce powstała także pierwsza lokomotywa wodorowa wyprodukowana przez firmę PESA. W Polsce projektowane i wprowadzane do użytku są także stacje ładowania.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: rozwój napędów niskoemisyjnych został odróżniony od napędów zeroemisyjnych ponieważ z technologicznego punktu widzenia są to dwa różne obszary. Przede wszystkim w tym trendzie uwzględnione są napędy oparte o paliwa alternatywne, które generują znacząco mniejsze emisje niż paliwa oparte o ropę naftową. Należy tu wymienić m.in. CNG jako paliwo czy silniki hybrydowe. Dodatkowym kierunkiem są prace, które dotyczą zmniejszenia emisji substancji niepożądanych w wyniku wprowadzenia usprawnień w procesie spalania jak również dotyczą prac nad różnego rodzaju filtrami. Warto zaznaczyć, że nie chodzi tu tylko o napędy samochodowe lecz również o lotnicze, okrętowe i rakietowe.

Kierunki rozwoju: W najbliższych latach możemy spodziewać się upowszechniania dostępnych już na rynku napędów niskoemisyjnych w samochodach prywatnych oraz użytku publicznego, a także nieznacznego ich udoskonalania. Trend powiązany jest z wprowadzaniem wielu prawnych ograniczeń emisji spalin w obszarach miejskich oraz udogodnianiami przeznaczonymi dla właścicieli tego typu środków transportu. Trend znajduje się już w fazie przejściowej pomiędzy rozwojem i dojrzałością, dlatego jego rozwój nie jest zbyt intensywny, a obecnie skupia się on w głównej mierze na upowszechnianiu już rozwiniętych niskoemisyjnych napędów.

Globalna dojrzałość trendu: faza dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• napęd hybrydowy;
• niskoemisyjne silniki wysokoprężne;
• dodatki paliwowe pozwalające ograniczyć emisję szkodliwych substancji (np.AdBlue);
• paliwa biodiesel wytwarzane z olejów roślinnych;
• technologie PCC (post combustion CO₂ capture);
• technologie obniżające ilość emitowanych zanieczyszczeń takie jak: RQL czy LDI (Lean Direct Injection opracowane na potrzeby NASA).

Opis trendu w Polsce: w Polsce prace na opracowaniem i wdrożeniem tego typu technologii skupiają się na aplikacjach napędów hybrydowych w pojazdach komunikacji zbiorowej – np. Solaris Urbino mild hybrid. Prowadzone są badania nad napędami niskoemisyjnymi w lotnictwie przez Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych. W Polsce pracuje się także nad rozwinięciem możliwości wykorzystania wodoru i połączenia ogniw wodorowych z tradycyjnymi silnikami lub ich wymianą.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: trend ten związany jest ze zwiększeniem szeroko rozumianej efektywności energetycznej. Kogeneracja ma na celu jednoczesne wytwarzanie różnych rodzajów energii, zazwyczaj elektrycznej i cieplnej. Rekuperacja zaś oparta jest o odzyskiwanie energii cieplnej z gazów wylotowych (odpadowych).Tren ten jest istotny ze względu na zakres sektorów (budownictwo, przemysł), które w niewystarczającym stopniu ograniczają straty ciepła i nie uwzględniają dodatkowych możliwości ograniczania strat energetycznych i jej generowania.

Kierunki rozwoju: Głównymi motorami napędzającymi ten trend są potrzeby związane z ograniczeniem zużycia energii oraz z dużą ilością  marnotrawionej energii. Np. po spaleniu paliwa, następuje produkcja obydwu rodzajów energii (elektrycznej i cieplnej). Z tym, że wykorzystywana jest jedynie energia elektryczna. Wykorzystując oba rodzaje energii można uzyskać tym samym zmniejszenie całkowitej ilości zużywanego paliwa oraz zwiększenie efektywności energetycznej całego układu. Podobne cele stawiane są przed różnego rodzaju systemami odzyskiwania energii, które dążą do zmniejszenia całkowitego zużycia energii przez urządzenia (np. odzyskiwanie energii podczas hamowania pojazdu czy windy). Trend będzie zmierzał w kierunku obejmowania rozwiązaniami kogeneracyjnymi oraz rekuperacyjnymi coraz szerszych obszarów gospodarki oraz technologii.wiatrowych i solarnych rozwijane są metody kogeneracji CHP (combined heat & power).

Globalna dojrzałość trendu: faza wzrostu/dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• system odzyskiwania energii podczas hamowania pojazdu;
• generatory termoelektyczne;
• technologie wykorzystujące cykl Kaliny i ORR;
• technologie kogeneracji gazowej.

Opis trendu w Polsce: w Polsce prowadzone są prace np. nad technologiami dosuszania odpadów i wykorzystania ich w procesie kogeneracyjnym. W Polsce rozwija się sektor firm, które projektują systemy kogeneracyjne i rekuperacyjne. Stosowanie rozwiązań rekuperacyjnych (izolacje, pompy ciepła) w budownictwie mieszkaniowym oraz przemysłowym staje się coraz bardziej powszechne. Opracowane zostały także metody łączenia pomp ciepła i kogeneracji dla oczyszczalni ścieków, co pozwala na zwiększenie ich wydajności energetycznej i zmniejszenie emisji. Firma Vikersonn rozwija nowoczesne systemy pomp ciepła.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: w ramach tego trendu należy wymienić pozyskiwanie energii elektrycznej w oparciu o energię słoneczną wiatrową, energię pływów, energię geotermalną, procesów mikrobiologicznych i wszystkie źródła, które pozwalają na wytworzenie energii przy jak najmniejszym zużyciu zasobów i przy zachowaniu minimalnego wpływu na środowisko. Istotna jest także dyskusja nad tym, które dokładnie technologie zostają zaliczone do OZE a przez to dalej rozwijane.

Kierunki rozwoju: obecnie prace badawcze koncentrują się nad nowymi materiałami, wykorzystywanymi w fotowoltaice jak również nad nowymi związkami wykorzystywanymi w procesach mikrobiologicznych. Dużo prac projektowych realizowanych jest w zakresie projektowania systemów OZE. Należy zwrócić uwagę na dyskusję dotyczącą celowości porzucania energetyki jądrowej na rzecz OZE. Warto zaznaczyć, że małe reaktory jądrowe V generacji, przez niektórych naukowców również zaliczane są do OZE. Liczne głosy naukowców wskazują, że istnieje ograniczenie OZE, które może odpowiadać głównie na wyzwania na poziomie lokalnym czy pojedynczych gospodarstw. Istotne są także rozwiązania w kierunku zarządzania OZE, zwiększania efektywności energetycznej systemów i ich dostępności (instalacja, użytkowanie, utylizacja)

Dojrzałość trendu: faza wzrostu / faza dojrzałości.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• panele fotowoltaiczne;
• lampy bezprzewodowe wykorzystujące wodę morską;
• pozyskiwanie energii z lodowców, hałd (gaz składowiskowy);
• rozwój materiałów zwiększających wydajność (perowskity);
• pływające multiturbiny wiatrowe.

Opis trendu w Polsce: W Polsce bardzo silnie rozwija się fotowoltaika. Startup Saule Technologies zajmuje się rozwojem technologii ogniw fotowoltaicznych z perowskitów. Rozwijane są także aplikacje do zarządzania źródłami energii w celu zbierania danych o ich pracy oraz optymalizacji działania w celu obniżenia zużycia energii. Opracowywane są także wydajniejsze metody instalacji fotowoltaicznych. Polska wprowadza nowoczesne metody upcyclingu komponentów wiatraków, ograniczając zanieczyszczenie środowiska. Polacy opracowali także technologię produkcji szyb z powłoką kwantową, która generuje prąd.

Dojrzałość trendu w Polsce: faza wzrostu.

Zakres trendów: trend dotyczy szeroko rozumianych technologii Internetu Rzeczy, włączając zarówno sprzęt, jak i oparte o niego aplikacje. Tego typu technologie mają znaczący wpływ na wiele obszarów gospodarki i działalności człowieka. Trend ten jest bardzo dobrze widoczny zarówno w dobrach codziennego, domowego użytku, jak również w przemyśle (Industrial IoT) i usługach. Jego celem jest zwiększanie wydajności pracy urządzeń, automatyzacja procesów oraz obniżanie kosztów produkcji i eksploatacji oraz zmniejszenie konieczności ludzkiego nadzoru maszyn.

Kierunki rozwoju: w perspektywie najbliższych 15 lat możemy spodziewać się dynamicznego rozwoju trendu. Jest on ściśle powiązany z cyfryzacją, globalizacją społeczeństwa, a także rozwojem sztucznej inteligencji. Podstawowe kierunki rozwoju to między innymi budowa sieci 5G, rozpowszechnienie mobilnych usług szerokopasmowych. W przypadku tego trendu ważny jest równoczesny rozwój w obszarze cyberbezpieczeństwa. Rozwiązania IoT można wykorzystać w rolnictwie i ochronie środowiska, transporcie i logistyce, bezpieczeństwie, ochronie zdrowia, przemyśle, finansach i ubezpieczeniach, infrastrukturze energetycznej, inteligentnych miastach oraz telekomunikacji.

Globalna dojrzałość trendu: faza dynamicznego wzrostu

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• automatyczna linia produkująca zróżnicowany asortyment produktów (tzw. inteligentne systemy produkcyjne);
• akcesoria SmartHome;
• technologie FarmBeats;
• Living Labs;
• edge computing;
• digital twins;
• technologie dla smart city (systemy kontroli ruchu, energetyki, przemysłu).

Opis trendu w Polsce: w Polsce rozwijane jest oprogramowanie do wsparcia funkcjonowania Internetu Rzeczy – np. startup Linteri, który opracował technologię zarządzania technologiami zbliżeniowymi. Rozwijane są także rozwiązania typu „hardware” jak beacony (nadajniki przesyłające informacje za pomocą bluetooth – tutaj przykładem może być start-up Estimote). W Polsce tworzone są również aplikacje ułatwiające codziennie funkcjonowanie takie jak Listonic. Rozwijane są także aplikacje oparte o technologie blockchain pozwalające na wymianę walut tradycyjnych na nowe cyfrowe środki płatnicze (np. Ramp). W Polsce rozwija się oprogramowanie dla IoT dla 5G czy sztucznej inteligencji. Rozwijane są także publiczne rozwiązania chmurowe, które zwiększą możliwości wykorzystania IoT w sektorze publicznym oraz prywatnym.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: trend ten dotyczy technologii związanych z opracowaniem i wykorzystaniem modeli i algorytmów (programów) działających w sposób inteligentny, tj. interpretacji danych (często niepełnych) i na tej podstawie podejmowania podejmowanie decyzji / działania. Jest to trend technologiczny powiązany z innymi trendami z obszarów szeroko rozumianych technologii informatycznych i komunikacyjnych. Rozwiązania określane mianem sztucznej inteligencji (AI) co do zasady są zaawansowanym uczeniem maszynowym (machine learning). Rozwiązania wykorzystywane są przede wszystkim do analizy i przetwarzania dużych ilości danych, w tym analizy obrazów. Technologie z obszaru AI znajdują zastosowanie w zasadzie w każdej dziedzinie gospodarki i życia społecznego, od branży ICT, przez medycynę (przetwarzanie obrazów, wsparcie precyzyjnej diagnostyki), po zapewnienie bezpieczeństwa – zarówno w cyberprzestrzeni, jak i bezpieczeństwa fizycznego, infrastruktury krytycznej itd.

Kierunki rozwoju: W najbliższych latach trend będzie znajdował się w fazie dynamicznego rozwoju, ponieważ nowe technologie i rozwiązania wykorzystujące sztuczną inteligencję mają coraz większy wpływ na budowanie potencjału narodowych gospodarek. Kierunki rozwoju trendu dotyczą zarówno życia codziennego człowieka, jak i perspektyw rozwoju całego kraju. Należy zauważyć, że rozwój trendu wymusza tworzenie nowych regulacji prawnych, wcześniej nieistniejących, dotyczących bezpieczeństwa i podejścia do AI uwzględniającego ryzyka.

Globalna dojrzałość trendu: faza dynamicznego wzrostu

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• pojazdy autonomiczne;
• inteligentne drony;
• zastosowanie AI w grach wideo;
• AI jako wsparcie infolinii;
• AI jako doradztwo (np. w bankowości).

Opis trendu w Polsce: w Polsce AI jest rozwijana głównie w zakresie eksploracji danych, Big Data i Advanced Analytics oraz przetwarzania obrazu. Istnieje duży potencjał kadrowy w skali UE oraz całego regionu CEE. Co istotne brakuje dużych firm, które mogłyby dostarczyć odpowiednich ilości danych i testować oraz wdrażać zaawansowane rozwiązania. Konieczny jest rozwój zespołów projektowych, które ściślej powiązane byłyby z sektorem B+R.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: trend ten dotyczy opracowania nowych, bardziej wydajnych układów scalonych tzw. chipów, głównie w oparciu o inne technologie niż bazujące na krzemie (np. technologie światłowodowe, kwantowe). Rozwój tego trendu uwarunkowany jest wzrostem zapotrzebowania na moce obliczeniowe w związku ze zwiększającą się ilością przetwarzanych danych.

Kierunki rozwoju: jest to trend technologiczny powiązany z innymi trendami z obszarów szeroko rozumianych technologii informatycznych i komunikacyjnych: Rozwój technologii Internetu Rzeczy (IoT) w tym urządzeń i aplikacji IoT, Rozwój technologii sztucznej inteligencji (AI), w tym algorytmów i aplikacji, Rozwój i upowszechnienie aplikacji wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości, Rozwój robotyzacji procesów (produkcyjnych i usługowych). Trend dotyczy przede wszystkim krajów rozwiniętych. Krajem przodującym w rozwoju tego trendu jest USA. Podstawowymi kierunkami rozwoju trendu jest rozwój technologii blockchain, na której oparte są m. in. kryptowaluty oraz komputery kwantowe.

Globalna dojrzałość trendu: faza dynamicznego wzrostu/dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• nowoczesne technologie chmurowe (AWS, Azure, Oracle, Google Cloud, Alibaba Cloud)
• komputery kwantowe;
• blockchain;
• układy elektroniczne na bazie grafenu;
• komputery optyczne.

Opis trendu w Polsce: badacze z Uniwersytetu Warszawskiego zbudowali pierwszy w Polsce procesor kwantowy i wykorzystali go w praktyce – w spektroskopii. Pokazali, jak dzięki kwantowemu przetwarzaniu informacji można bardziej wydajnie pozyskiwać informacje o materii schowane w świetle. Innym przykładem są rozwiązania chmurowe takie jak  Scramjet, które działają na infrastrukturze dowolnego dostawcy – AWS, GCP, Azure czy OVH i świadczą usługi bezserwerowe w modelu pay–as–you–go.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wczesnego wzrostu

Zakres trendu: trend ten jest związany z coraz szerszym wykorzystaniem aplikacji wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości w przemyśle i usługach jak również w różnych obszarach życia społecznego. Pozwala on na przejście na bardziej zaawansowany poziom komunikacji międzyludzkiej.

Kierunki rozwoju: jest to trend technologiczny powiązany z innymi trendami z obszarów szeroko rozumianych technologii informatycznych i komunikacyjnych: „Rozwój technologii Internetu Rzeczy (IoT) w tym urządzeń i aplikacji IoT”, „Rozwój technologii zwiększających moce obliczeniowe urządzeń”, „Rozwój technologii sztucznej inteligencji (AI), w tym algorytmów i aplikacji”, „Rozwój robotyzacji procesów (produkcyjnych i usługowych)”.

Dojrzałość trendu: faza dynamicznego wzrostu.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• aplikacje serwisowania zdalnego urządzeń znajdujących się w szkodliwym środowisku, np. naprawa reaktora jądrowego;
• aplikacja do przeprowadzania zdalnie operacji chirurgicznych (tzw. operacja na odległość);
• gogle wirtualnej rzeczywistości (np. Oculus);
• wirtualne zwiedzanie, rozrywka;
• zastosowanie wirtualnej rzeczywistości w medycynie.

Opis trendu w Polsce: trend ten jest rozwijany głównie poprzez prace przedsiębiorstw na różnego rodzaju aplikacjami, często przy wsparciu jednostek naukowych. W Polsce rozwijane są technologie AR i VR w zakresie medycyny (w celu przeprowadzania zabiegów) oraz w obszarze budownictwa (projektowanie) i wzornictwa. Istotne są także technologie w obszarze rozrywki, w których pozycja Polski umacnia się.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: trend ten dotyczy robotyzacji i automatyzacji procesów gospodarczych w zasadzie wszystkich branż przemysłowych i usługowych. Uwarunkowany jest możliwościami jakie dają  technologie cyfrowe.

Kierunki rozwoju: w najbliższych latach możemy spodziewać się okresu przejściowego pomiędzy fazą rozwoju, a fazą dojrzałości tego trendu. Trend dotyczy zwłaszcza większych przedsiębiorstw produkcyjnych posiadających środki na prowadzenie prac w działach badawczo-rozwojowych oraz implementowanie technologii. Trend ten będzie rozwijał się w obszarach rozwoju automatyzacji (w przemyśle samochodowym, medycznym, logistycznym i transportowym). Ważnym obszarem działania trendu jest również sektor usług, a w szczególności bankowość i tzw. HoReCa (hotele, restauracje, catering).

Globalna dojrzałość trendu: faza wzrostu/dojrzałości

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• automatyzacja linii montażu samochodów (1 osoba monitoruje pracę 600 robotów);
• zastosowanie IoT do nadzorowania produkcji;
• boty programowe RPA;
• robotyzacja procesów podatkowych;
• roboty do obsługi w sektorze HoReCa (np. Amy Waitress, Barsys 2.0).

Opis trendu w Polsce: w Polsce rozwijane są technologie foniczne, które w najbliższych latach mogą pełnić kluczową rolę w procesach produkcyjnych. Przykładem jest KSM Vision, którego działalność opiera się na projektowaniu oraz wdrażaniu systemów widzenia maszynowego, opartego na sztucznej inteligencji. Kluczowy jest także rozwój robotyzacji w sektorze transportowym i logistycznym, który jest dobrze rozwinięty w Polsce. Ze względu na niską podaż pracy w Polsce oraz negatywne zjawiska demograficzne zakres robotyzacji może być bardzo szeroki. Ze względu także na wzrost płac i rozwój gospodarki, opieranie konkurencyjności gospodarki na niskich kosztach pracy może być nie do utrzymania. Wprowadza to konieczność wzrostu produktywności, czego istotnym elementem jest robotyzacja.

Dojrzałość trendu w Polsce: trend w fazie wzrostu

Zakres trendu: obszar technologii kosmicznych obejmuje zarówno działania związane z wysyłaniem statków na orbitę, budową i działaniem międzynarodowej stacji kosmicznej, podróże kosmiczne, czy eksplorację kosmosu (technologie upstream), jak i technologie związane z pozyskiwaniem, gromadzeniem i wykorzystywaniem danych zebranych przez urządzenia znajdujące się w przestrzeni kosmicznej – przede wszystkim dane satelitarne oraz obserwacji ziemi (technologie downstream). Zastosowanie technologii kosmicznych jest szerokie, obecnie silnie rozwijane są obszary związane z łącznością satelitarną, obserwacjami ziemi (np. w celach zapobiegania negatywnym skutkom zmian klimatu) oraz gromadzeniem, przechowywaniem i przetwarzaniem dużych ilości danych.

Kierunki rozwoju: głównymi kierunkami rozwoju tego trendu są technologie związane z budową satelitów jak również urządzeń instalowanych na satelitach wykorzystywanych do świadczenia usług badawczych oraz usług komercyjnych, jak również dla celów wojskowych. Technologie kosmiczne związane są również z obserwacją ziemi, w tym przetwarzaniem i zaawansowaną analizą obrazów. W przyszłości należy przyglądać się rozwojowi takich dziedzin jak space mining i połączony z nim ISM (in-space-manufacturing oraz ISRM in-situ ressource manufacturing) rozwój zaawansowanych metod komunikacji, ISM (In-space-manufacturing), druk 3D w przestrzeni. Kierunki rozwoju technologii kosmicznych skupione są z jednej strony na realizacji naukowych celów związanych z eksploracją kosmosu, a z drugiej strony z zaspokojeniem potrzeb związanych z obserwacją ziemi (np. prace nad dokładnością pomiarów i zdjęć, a także wykorzystaniem technologii AI do zwiększenia efektywności prowadzonych badań).

Dojrzałość trendu: faza wzrostu.

Przykłady praktycznych rozwiązań:

• system pozycjonowania satelity na orbicie, obejmujący zarówno zespół silników, zasilania (żagiel) jak i podsystem sterowania pozycją;
• silnik rakietowy;
• usługi świadczone przy pomocy satelitów: Internet satelitarny, GPS, telewizja satelitarna, telefonia satelitarna, obserwacja ziemi, monitorowanie zjawisk pogodowych (zapobieganie skutkom katastrof naturalnych), nawigacja;
• procesory do statków kosmicznych;
• sterowniki używane w marsjańskich chodzikach;
• osłona krzemionkowa przed wysokimi temperaturami;
• zaawansowane technologie przetwarzania obrazów (które znalazły zastosowanie np. w medycynie – tj. radiologii, badaniach nad chorobą Alzheimera itd.)

Opis trendu w Polsce: opracowywane są metody konstrukcji i wynoszenia nanosatelit, prowadzone są prace nad własną (polską) konstelacją satelit jako wspólne przedsięwzięcie jednostek naukowych i polskich firm z branży kosmicznej. Opracowywane są także maszyny do eksploracji powierzchni Marsa (Dirma, penetratory geologiczne, rozwijane są materiały kompozytowe o specjalnych właściwościach dla sektora lotniczego oraz kosmicznego, dalsze badania prowadzone są także nad technologiami komunikacyjnymi takimi jak anteny. Warto zaznaczyć, że w branży kosmicznej obserwuje się ścisłą współpracę polskiego sektora nauki z polskimi przedsiębiorstwami (jednym z głównych powodów jest fakt, że często kadra zarządzająca polskich firm kosmicznych „wywodzi się” z polskich jednostek naukowych).

W Polsce branża kosmiczna jest stosunkowo niewielka, aczkolwiek dynamicznie rośnie. Polskie podmioty zaangażowane są w realizację coraz większych projektów międzynarodowych (np. w ramach ESA), w rezultacie prowadzone są działania na rzecz zwiększenia składki członkowskiej jaką Polska wnosi do ESA.

Dojrzałość trendu w Polsce: faza narodzin.