Na otázky CzechIndustry odpovídá Pavel Cesnek, generální ředitel akciové společnosti ŽĎAS
Vývoj odvalovací bezlopatkové vodní turbíny začal v roce 2012. Kde vznikla myšlenka a jak probíhala realizace?
Koncem devadesátých let minulého století byla vynalezena tzv. bezlopatková odvalovací turbína. Jejím původcem, jakož i autorem vynálezu odvalovacích turbín, je doc. Ing. Miroslav Sedláček, CSc., z Fakulty stavební ČVUT v Praze. Je to vodní motor, jehož podstata spočívá v odvalování tělesa osově symetrického tvaru uvnitř výtokového konfuzoru. Rotorem je například polokoule a výtokový konfuzor (stator) je dutý válec, který se ve směru proudění tekutiny zužuje. V mezeře mezi povrchem rotoru a statoru nastane málo známý fluidní jev, který prozatím ještě není podrobněji prozkoumán. Jeho projevem je to, že rotor se v důsledku protékající tekutiny vychýlí ke stěně statoru a tam je unášen stále dokola. A protože se stěny dotýká, tak je roztáčen okolo svojí podélné osy. Přitom rotor i jeho hřídel konají nejen rotační, ale zároveň i precesní pohyb, tedy opisují kuželovou plochu.
Od laboratorního vývoje k prvním aplikacím byl lidově řečeno jen krůček. Do hry vstupuje společnost ŽĎAS. V jaké roli?
Začátek spolupráce se datuje od roku 2018, kdy se naše společnost zúčastnila úvodních jednání s firmou P.F Economy consulting, spol. s. o.. Po vstupu ŽĎAS, a. s., do firmy PROTUR – Precession Rolling Turbine s.r.o., byl veškerý vývoj převeden do naší firmy. Pro tyto účely byla v prvním pololetí letošního roku vybudována a uvedena do provozu i nová, moderní zkušebna.
Ten pomyslný krůček od vývoje k prvním aplikacím, který zmiňujete, byl spíše během na dlouhou trať. Turbíny bylo nutné dopracovat do sériového provedení a současně je i intenzivně testovat. Asi nejvíce nás v této souvislosti potrápil konstrukční uzel, který převádí pro strojírenství zcela atypický precesní pohyb rotoru na pohyb rotační, nutný k pohonu generátoru. Námi vyvinuté a nyní používané řešení je velmi spolehlivé, má dlouhou životnost a přitom je ve svém principu i jednoduché, což je důležitý aspekt pro následné provádění údržby a servisu turbín.
Obr. 2. Záběr ze slavnostního otevření nové zkušebny turbín PROTUR v akciové společnosti ŽĎAS dne 3. 6. 2021
V čem jsou přednosti odvalovací vodní turbíny?
Základní výhodou turbín PROTUR je schopnost efektivně pracovat s velmi nízkými vodními spády a malými průtoky. Cílem fungování těchto turbín je přispívat k posilování udržitelného rozvoje napříč různými průmyslovými i zemědělskými odvětvími a vyrábět elektrickou energii bez negativních ekologických dopadů v místech, kde není možné jiné turbíny použít.
Uvedl jste, že turbína je konstruována na malou vodu. Můžete to více konkretizovat?
Základní řada turbín PROTUR 280 například pracuje již při průtoku 30 l/s a naše nová, větší řada turbín PROTUR 500 s dosahovaným výkonem 550 W, pracuje s množstvím protékající vody na úrovni 80 l/s.
Kde všude tedy nalezne uplatnění?
Jsou to zejména:
Průmyslové instalace – čističky odpadních vod, okruhy chladící a užitkové vody v průmyslových podnicích, vodárenská zařízení, čerpání a čištění důlních vod při důlní činnosti.
Rybářství – sádky (kde je výroba energie spojena s provzdušňováním vody), přítoky a odtoky z rybníků a dalších umělých nádrží.
Zemědělství – zavlažovací kanály.
Lesnictví – základní výroba elektrické energie v místech, kde není nebo nemůže být její dodávka zajišťována z rozvodné sítě (např. CHKO). K ukládání vyrobené energie jsou použita samostatná ostrovní uložiště.
K instalaci systému PROTUR jsou rovněž vhodné všechny potoky, řeky, přehrady, jezy, kanály a další zdroje tekoucí vody s dostatečným spádem a průtokem vody.
Stát dnes podporuje kdeco. Počítáte s podporou pro odvalovací turbínu?
Ano, máte pravdu, skutečně dnes podporujeme kde co, dost často bez špetky zdravého selského rozumu. Naproti jiným „obnovitelným“ zdrojům jsou naše turbíny skutečně obnovitelným a ekologickým zdrojem zelené energie. Voda teče 24 denně, 7 dnů v týdnu a 365 dnů v roce. Další přidanou hodnotou našich turbín je skutečnost, že při svém provozu nepotřebují žádné ropné produkty (maziva), proto nehrozí jakékoliv znečištění nebo kontaminace protékající vody.
Ale zpět k Vaší otázce. S ohledem na výše uvedené skutečnosti budeme samozřejmě o potřebné dotace usilovat, protože jsme přesvědčeni, že v případě našich produktů jsou více než oprávněné.
První turbíny již jsou v provozu. Kde konkrétně?
Zcela první instalace proběhla před více než třemi lety v ČOV ve Žďáru nad Sázavou. Další turbíny byly v průběhu času nainstalovány do chladícího okruhu elektrických obloukových pecí naší Metalurgie, do naší firemní čističky, v sádkách Zámku Žďár a v neposlední řadě to byly dodávky pro skupinu ČEZ, kdy byly 4 turbíny nainstalovány na odtoku z areálu likvidace odpadních vod tepelné elektrárny Ledvice a 2 turbíny na odtoku z pojistkových nádrží tepelné elektrárny Prunéřov.
Obr. 4. Sestava 4 ks turbín PROTUR 280 nainstalovaných na odtoku vyčištěné vody z areálu objektu likvidace odpadních vod Elektrárny Ledvice
Zřejmě dosavadní největší nasazení představuje instalace v Elektrárně Levice, kde slouží jako rekuperační zdroj energie…
Dnes již nejenom Ledvice, ale jak jsem již zmínil, i Elektrárna Prunéřov, kde jsme 17. 9.2021 úspěšně předali po 31denním bezporuchovém zkušebním provoze 2 ks turbín PROTUR 280, které byly nainstalovány v tandemu na odtoku vyčištěné vody z pojistkových nádrží.
Obr. 5. Tandemové uspořádání 2 ks turbín v Elektrárně Prunéřov
Takže turbína plní očekávání jejich investorů?
Rozhodně. V rámci vyhlášeného programu ekologizace tepelných elektráren jsme dokázali společně se společností ČEZ využít potenciál odtékající vyčištěné vody, jejímž prostřednictvím vyrábíme elektrickou energii, která následně osvětluje přilehlý areál.
Kdy se předpokládá ukončení vývoje a přechod na jejich výrobu „ve velkém“?
Turbíny PROTUR pracují na principu, který nebyl v minulosti doveden do sériového provedení a nedosáhl potřebných výkonnostních parametrů, proto se příprava na hromadnou výrobu tak trochu prolíná i s dalším vývojem, kdy se při hlubším poznávání jevu, na kterém turbíny pracují, snažíme neustále zvyšovat jejich efektivitu, výkon, snižovat množství vody potřebné pro jejich provoz, zvyšovat životnost apod.
Zahájení sériové výroby máme jinak v plánu do konce letošního roku.
Počítáte s jejich nasazením v Česku nebo i v dalších zemích?
Jedná se skutečně o globální produkt, takže již dnes jednáme se zákazníky z celého světa.
Pokud jde o výzkumné práce do budoucna, na co se především zaměříte?
Chceme samozřejmě nadále navyšovat dosahovaný výkon turbín, proto nyní intenzivně spolupracujeme s firmou Siemens.
Odvalovací turbína je bezpochyby skvělé řešení. Kromě jejích příznivců narazíte i na odpůrce. Kde vidíte hlavní problémy při jejím širokém využití?
Jsme v Čechách, takže o nedostatek odpůrců se nemusíme obávat. Asi nejvíce nás v tomto směru mrzí neochota různých povodí a správců toků využít tento obrovský, námi nabízený, potenciál možné výroby elektrické energie z čistě obnovitelných zdrojů.
Pro různé škarohlídy na tomto místě ještě uvádím, že našim cílem nikdy nebylo a nebude konkurovat při výrobě elektrické energie z vody Kaplanovým, Francisovým nebo Peltonovým turbínám s obrovskými výkony, ale rovněž taky s obrovskými investičními náklady na jejich výstavbu, nepočítaje v to nevratné krajinné změny. Většina z nás je zvyklá poměřovat životní úroveň a naše potřeby standardy vyspělé Evropy. Na světě je ale mnoho zemí, například v Africe, kde není k dispozici žádná distribuční síť elektrické energie. Pevně věříme, že právě pro tyto případy budou naše turbíny, v provedení s ostrovním uložištěm, jedním z mála dostupných řešení, jak zajistit obyvatelům alespoň základní pokrytí spotřeby elektřiny.
Naše turbíny dokáží pracovat a vyrábět elektrickou energii v místech, kde to žádný jiný vodní stroj doposud nedokázal. Jejich instalace je snadná, nepotřebuje téměř žádné stavební úpravy a montáž zvládnou bez potřeby jakékoliv mechanizace 2 montéři. Její provoz je ekologický a nehrozí žádné nebezpečí znečištění vody, která protéká turbínou.
