Obnovitelné zdroje

Článků v rubrice: 185

Zrodila se turbína, nazvali ji Setur

I když energetický potenciál potůčků, potoků a bystřin představuje více než polovinu hydroenergetického potenciálu naší planety, miniaturních jednoduchých turbín, které by dokázaly energii malých spádů a průtoků dokonale zužitkovat, není nazbyt. O to větší význam měl nápad na využití energie průtoku jen několika litrů za sekundu a spádu okolo jednoho metru, se kterým přišel před 13 lety ing. Miroslav Sedláček z pražského ČVUT. Spolu s několika kolegy tehdy vynalezl a patentoval bezlopatkovou mikroturbínu, založenou na tzv. hydrodynamickém paradoxu.

Fotogalerie (5)
Mikroturbína Setur s přívodem vody ohebnou trubicí ověřovaná v kanálu v Chodové Plané (foto Setur)

Po deseti letech vývoje získala mikroturbína Evropský patent. Nyní slaví úspěchy na mezinárodních výstavách a několik výrobců hodlá začít s její sériovou výrobou například pro zemědělce, chataře a chalupáře v odlehlých oblastech.

Princip

Konstrukčně jednoduchý vodní motor na rozdíl od všech používaných vodních turbín (Kaplanovy, Francisovy, Peltonovy aj.) využívá fyzikálního jevu, kdy koule, kužel, či zakřivené těleso v zúženém místě průtoku (v tzv. konfuzoru) jsou přitahovány k jeho stěnám, a to tím více, čím rychleji mezi nimi voda protéká. Pokud by koule v roli rotoru visela ideálně v ose konfuzoru, nic by se nedělo, protože by ji voda obtékala ze všech stran rovnoměrně. Zavěsíme-li však kouli v místě zúženého průtoku šikmo, bude voda v místě zúžení protékat rychleji, koule se přitiskne ke stěně a začne se po ní účinkem přisáváním odvalovat. Síly, jimiž proudící voda působí na rotující těleso, mají svůj původ ve viskozitě tekutiny vytvářející na povrchu obtékané koule tenkou vrstvu. Otáčení pružně zavěšeného hřídele (dosahujícího v praxi 100 až 200 ot./min) lze v roli hydromotoru využít k pohonu vhodně vybraného elektrického generátoru, nebo pomocí mechanických převodů (ozubeným soukolím či řemenem) pohánět vodní čerpadlo či jiné užitečné zařízení.

Setur alias DVE-600

Tým vynálezců ve spolupráci ČVUT, Ústavem termomechaniky AV ČR a společností Mechanika postupně ověřil různé varianty konstrukce mikroturbíny, která získala název odvozený ze jména hlavního vynálezce „Setur“. Vzniklo tak několik verzí hydromotoru pro spády od 0,6 m až do 20 m a průtoky od 4 do 200 litrů za sekundu. Měření prokázala 50 až 70% účinnost. Nejmenší typ mikroturbíny DVE-120 dokáže podle spádu a průtoku dosáhnout výkonu až 2 kW, nejvýkonnější DVE-600 disponuje výkonem 0,8 až 7 kW.

Při společných pokusech s německými vědci v Tannenbergu miniturbína s rotorem o průměru 12 cm dokázala při průtoku 10 litrů vody při spádu 5 m vyrobit za den 4 kWh elektrické energie.

Nesouosost odvalujícího se rotoru – koule s pryžovým povlakem v kovové skříni turbíny – zaručuje kloubové upevnění hřídele. Voda se přivádí nejlépe ohebnou plastovou trubkou tangenciálně zespodu tak, aby rotor udržoval potřebný smysl otáčení.

Využití

Jak praxe ukazuje, Setur se v současné podobě nejvhodněji uplatňuje k pohonu pomaluběžných dynam jaká používají domácí větrné elektrárny dobíjející akumululátory. Pomocí střídače se tento zdroj dá použít pro napájení domácího systému 230V/50 Hz. Zkoušky prováděné např. na potoku ve Sv. Janu, ve vodárně ve Žluticích, v čistírně odpadních vod ve Stříbře, v Dolních Počernicích, v Královicích a jinde ukázaly, že voda nesmí obsahovat více písku nebo abrasivních kalů a na vtoku je třeba osadit vhodné síto.

Mikroturbína Setur označovaná v Evropském patentu jako „Fluid Turbine“ je vhodná zejména jako doplněk ostrovních provozů výroby a spotřeby elektrické energie. Obrovský zájem vědců vzbudila např. na Mezinárodním veletrhu v Hanoveru v dubnu 2012, na veletrhu Invento v Praze, i na konferencích v Bruselu nebo čínském Suzhou. Na jejím praktickém zdokonalování, např. na konstrukci více využívající plasty, pracuje intenzivně společnost Metalmind.


Hydrodynamický paradox (hydrodynamické paradoxon)

Tento paradox hovoří o tom, že pokles tlaku v proudící kapalině je přímo úměrný nárůstu druhé mocniny rychlosti proudění kapaliny, neboli že v užší části trubice, kde kapalina proudí rychleji, je v kapalině menší tlak.

Závislost tlaku a rychlosti proudění vychází z Bernoulliho rovníce. Z té vyplývá, že tlak proudící kapaliny klesá s její rostoucí rychlostí. Pokud kapalina proudí trubicí dostatečnou rychlostí, tlak v tom místě se zmenší. Při velkém zúžení trubice, kde rychlost kapaliny značně vzroste, může tlak klesnout pod hodnotu atmosférického tlaku. Ve zúženém místě trubice vzniká podtlak, který se projeví tak, že kapalina do manometrické (tlakoměrné) trubice nevystoupí, ale naopak se do ní nasává vzduch. Toho lze využít například pro odsávání, u rozprašovačů, natěračských pistolí nebo v karburátoru spalovacího motoru.

Obdobou hydrodynamického paradoxu je u plynů aerodynamický paradox.

Jan Tůma
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Rizika IT dovednosti teenagerů

Vývoj počítačových technologií změnil nároky pracovního trhu i sebevědomí pracovníků. Podle obecného mínění má mladá generace ve znalostech počítačových technologií před tou starší náskok, a tedy i výhodu uplatnění v mnoha oborech.

Klimatické změny působí problémy světové energetice

Globální oteplování, které se mimo jiné projevuje také dlouhými obdobími bez deště, začíná působit problémy i ve světové energetice. Nejzranitelnější jsou podle očekávání vodní elektrárny, ale zkušenosti z posledních několika let ukazují, ...

Polsko se připravuje na jadernou energetiku

Aby Polsko uspokojilo rostoucí poptávku po energii a zároveň se snažilo o plnění cílů v oblasti ochrany klimatu, musí postavit nové zdroje energie. To otevírá příležitost zavést jadernou energii, říká ministr energetiky Kryštof Tchórzewski.

Tokamak JET V ROCE 2020

Tokamak (původem ruský) je v současnosti jediným pokusným zařízením schopným vyvolat termojadernou reakci na Zemi. Jediný tokamak schopný termojadernou reakcí uvolnit významné množství fúzního výkonu (a největší současný tokamak v provozu) je evropský tokamak JET v anglickém Culhamu.

Říše hmot

V pátém, posledním dílu seriálu o tom, jak se psalo a učilo o fyzice a chemii před rokem 1850, se podíváme na světlo. Laskavostí našeho přispěvatele, váženého pana inženýra Jana Tůmy, jsme získali cenný zdroj, knížku Karla Amerlinga Orbis Pictus čili ...

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail