S cenově dostupnou malou vodní elektrárnou se zájemci mohli seznámit na besedě v ekopavilonu první říjnový čtvrtek. Zajímavý vynález pana Sedláčka byl středem pozornosti nejen díky netradičnímu využití obnovitelných zdrojů, ale také díky malým nárokům na jeho provoz a cenově dostupným řešením. Nejlevnější model se dá koupit již od 20 tisíc korun a je vhodný i do oblastí s malým spádem řek, kde mají tradiční elektrárny problémy s efektivností provozu.

Ing. Kalina vysvětluje princip turbíny
při přednášce na Barrandově. Foto Jiří Dvořák.

Turbína SETUR je tekutinový motor, který dokáže pracovat s velmi malými vstupními energiemi. Je schopen efektivním způsobem využít mikroveličiny obnovitelných vodních zdrojů a přeměnit je na užitečný výkon. Obecná charakteristika tohoto zařízení spočívá v tom, že se jedná o zcela nový stroj, který využívá prozatím v praxi nikde na světě neuplatňovaný hydrodynamický princip. Tento "Odvalovací tekutinový stroj" je v současnosti jediné technické zařízení, které může být z hlediska celkové ekonomické efektivnosti, ekologické čistoty a technické nenáročnosti instalováno ve velmi nestabilních nebo energeticky okrajových poměrech. Dokáže úspěšně vyrábět mechanickou energii s účinností 55 až 80 % tam, kde jiná zařízení z technických a ekonomických důvodů vůbec instalována být nemohou. V praxi se jedná o potenciální energii v pravém smyslu slova mikrospádů a mikroprůtoků vody. Např. efektivní možnosti se nabízí již od rozdílu hladin vodního toku okolo 0,6 - 0,9 metru a nebo při průtoku vody turbínou v objemu 3 - 15 litrů za sekundu. Tyto mimořádně malé přírodní parametry prozatím nejsou na naší planetě v praxi využívány, i když představují nemalý podíl na celkovém hydroenergetickém potenciálu. Turbína SETUR se ukázala být možným zdrojem změny této negativní situace k lepšímu, protože poskytuje svým uživatelům prostor jednoduše, levně a účinně exploatovat přírodní zdroje tam, kde to doposud vůbec nebylo možné. Návazně potom zvyšuje i užitnou hodnotu místa instalace.

Světová originálnost, novost principu činnosti a jednoznačná průmyslová využitelnost turbíny SETUR umožnily získat pro její hospodářské použití širokou mezinárodní patentovou ochranu. Ve většině průmyslově vyspělých států světa je na Odvalovací tekutinový stroj vydán národní nebo mezinárodní (regionální) patent a zdokonalující aplikace jsou předmětem navazující patentové ochrany. (Např. v USA je to United States Patent 6,139,267, v Austrálii Letters patent No. 722378, Evropským patentovým úřadem byl vydán Europatent 1015760, aplikační řešení o názvu Hydraulic Motor je přihlášeno k mezinárodní patentové ochraně přihláškou PCT/CZ99/00013, v ČR je zdokonalená verze energetické turbíny ochráněna užitným vzorem UV 11633 a přihláškou vynálezu PV 2001-3306, na mezinárodní přihlášku multiplikátorové aplikace PCT/CZ00/00088 vydal Mezinárodní patentový úřad pozitivní rešerši apod.).


Funkční model turbíny SETUR byl
i po přednášce středem zájmu. Foto Jiří Dvořák.

Praktická využitelnost této turbíny pro energetické účely je vyzkoušena a připravena ve dvou základních podobách. První spočívá v koncepci stroje pro výrobu mikromnožství elektrické energie v rozsahu domácí vodní mikroelektrárny a druhá pro pohon čerpadla k lokálním zavlažovacím účelům. Obě tyto koncepce jsou charakteristické tím, že umožňují spotřebiteli využívat minimální, jinými zařízeními v praxi nevyužitelné, obnovitelné zdroje energie. Zkušenosti dokazují, že v ekonomickém smyslu je mikroturbína SETUR schopna fungovat s návratností pouze několika let, vyrábí-li elektřinu, která je bezprostředně spotřebovávána v uzavřeném okruhu výroby a použití, a nebo dokonce jen měsíců, je-li doplněna vhodným čerpadlem, které umožňuje např. dlouhodobé zavlažování určité zemědělské produkce. V případě potřeby je přitom možné technicky zajistit obě funkce najednou - pohon generátoru i čerpadla. Praktické testy potvrdily, že nepřetržitě produkované mikromnožství elektrické energie může v určité situaci velmi pozitivně ovlivnit nebo dokonce zachránit život lidí, kteří se nachází v přírodním prostředí, ve kterém potřebnou energii žádným jiným způsobem vyrobit nemohou. To představuje strategickou souvislost a přímou vazbu turbíny SETUR na překonávání různých mimořádných událostí, při kterých lidé musí setrvávat v podmínkách, kde jediným potenciálním zdrojem energie je např. marginální veličina průtoku vody v objemu 5 litrů za sekundu při spádu 10 metrů, resp. tlaku vody okolo 1 baru.

Schématická podoba turbíny SETUR pro výrobu elektrické energie je znázorněna na obrázku č. 1 (Schéma instalace DVE 120). Z něho jednoznačně vyplývá, že uspořádání zařízení v přírodních podmínkách není složité a že provedení instalace nevyžaduje žádné mimořádné technické prostředky, ani terénní úpravy a ani nadměrné finanční výdaje.


Obrázek č. 2 představuje kombinaci turbíny s čerpadlem. (Domácí vodní čerpadlo DVC 300). Sestava funguje tím způsobem, že turbína, která je uváděna do činnosti spádem vody okolo 1 metru, pohání čerpadlo, které nasává vodu v prostoru umístění turbíny a dopravuje ji do požadované výšky a místa.













Praktické uspořádání turbíny pro výrobu elektrické energie z velmi nízkého spádu můžeme vidět na obrázku č. 3a (Turbína DVE na umělém kanálu). Detail instalace generátoru na konstrukci DVE je na obrázku č. 3b. Využitelný spád v tomto případě představoval 1,15 m a průtok od 80 do 110 litrů vody za sekundu a zařízení poskytovalo výkon cca 250 - 450 W elektrické energie, což představovalo za 24 hodin produkci 6 - 11 kWh elektřiny. Tato turbína byla přitom v souladu s obrázkem č. 2 testována rovněž jako jednotka pro přečerpávání vody. Praktickými měřeními bylo prokázáno, že když byla opatřena odpovídajícím lamelovým čerpadlem, pak celkový objem přečerpané vody z koryta vodního zdroje na jeho břeh převyšoval 60 m3 vody za 24 hod., při dopravní výšce 3,6 metru.

Uspořádání již realizované sestavy pro výrobu elektřiny ze spádu 4,5 m, při průtoku 5,5 l/s, představuje obrázek č. 4a. (Turbína DVE jako lokální zdroj pro napájení dvou odlehlých objektů s trvalým výkonem 80 W - bezobslužná, při použití alternátoru 3 x 12 V a s kompletní elektroinstalací 230 V/50 Hz). Detail instalace generátoru je na obrázku č. 4b.

Zároveň lze zdůraznit, že kromě všech dříve popsaných charakteristik a funkcí, může mikroturbína DVE také paralelně spolupracovat s existující rozvodnou sítí 3 x 400 V/50 Hz a to i při velmi malých (v dnešním pojetí nepatrných a proto nevyužitelných) vstupních parametrech, např. do 10 m spádu a průtoku do 10 litrů vody za sekundu. Tato funkční jednotka má svoje opodstatnění zejména pro účel krytí části vlastní spotřeby v odběrném místě. Jednotku představuje obrázek č. 5. (Turbína DVE s instalovaným asynchronním generátorem a s převodovkou). Denní výroba elektřiny se přitom v těchto podmínkách pohybuje od cca 2 do 10 kWh, přičemž zdůrazněme, že dnes neexistuje žádné, tak podobně jednoduché a z hlediska regulace zcela nenáročné technické zařízení, které by v rámci těchto malých vstupních energií, jaké zde uvádíme, dokázalo podobný výstup vyprodukovat.

Koncepční řešení elektroinstalace DVE lze realizovat dle "základního blokového schéma", které je uvedeno na obr. č. 6. Vstupem "X" na regulátoru 3 lze paralelně připojit další zdroj alternativní energie (větrný či solární).

Další informace na http://web.telecom.cz/kz-mechanika, mobilu 606 600 496 a mailu mechanika@kzas.cz.