Konstruktérům turbín se v Brně daří

Brno - Unikátní vírová turbína, kterou brněnští vědci představili veřejnosti před deseti lety, najde své uplatnění v praxi. ČEZ plánuje instalovat několik zdrojů po roce 2013 v lokalitě Dlouhé Stráně v Jeseníkách, další má být na Vydře na Šumavě a v Brně-Komíně. Už dnes na českých a moravských tocích vírová turbína na několika místech funguje. Vědci ale dál zvyšují její účinnost a výkon.  

Vírovou turbínu vyvinuli pracovníci Odboru fluidního inženýrství V. Kaplana na Vysokém učení technickém (VUT) pod vedením uznávaného odborníka Františka Pochylého. Je založená na opačném principu než turbína Kaplanova, která vznikla před sto lety a je dnes nejvyužívanější turbínou na světě.

Kaplanova turbína vs. vírová turbína

Kaplanova turbína se používá na malých vodních spádech při velkých průtocích, které nejsou konstantní. V závislosti na rozdílu hladin může být instalována buď se svislou nebo s vodorovnou osou otáčení. Vírová turbína bývá instalována na tocích se spádem menším než 2,5 metru, kde provoz Kaplanovy turbíny není ekonomický.


Výzkumníci se podle Pochylého museli vrátit zpět ke Kaplanově teorii a zamyslet se nad tím, zda jeho východiska nelze změnit. Nová turbína najde své použití u říčních toků, které jsou charakterizovány nízkým spádem, ale mají velké průtoky vody. Na těchto místech se sice dá využívat i Kaplanova turbína, ale její výroba je velmi nákladná a při nízkých spádech řek má nízkou účinnost.

Autorem turbíny je profesor František Pochylý z Odboru fluidního inženýrství V. Kaplana na FSI VUT v Brně. Za tento převratný objev byl jeho autor již v roce 2008 vyznamenán Cenou města Brna v kategorii technický pokrok a předtím i Cenou ministryně školství, mládeže a tělovýchovy za výzkum a Cenou inženýrské akademie ČR.  V pátek 18. 11. 2011 byl vyznamenán cenou Česká hlava v kategorii Cena ministra životního prostředí. 


„Kaplanova turbína potřebuje lopatkový rozvaděč, který přivádí vodu do oběžného kola tak, že má určitou obvodovou rychlost. Oběžné kolo zpracuje vodu tím způsobem, že do sací roury vytéká rovnoběžně s osou rotace. Rozvaděč je velmi složitý a prakticky také nejdražší součást turbíny. Napadlo mě, že by v ní vůbec nemusel být, že by turbína mohla pracovat na opačném principu. Voda by vstupovala do oběžného kola ve směru osy rotace a za ním by obíhala proti směru rotace kola. Takže do sací roury by vstupovala s určitou rotační složkou. Drahý a komplikovaný díl by se tak ušetřil,“ vysvětluje profesor Pochylý. Podle jeho slov mu k nápadu pomohla skutečnost, že nebyl svázán stereotypy myšlení lidí, kteří se vodními turbínami zabývali celý život, i to, že přišel s určitými zkušenostmi z praxe.

Podle Pochylého má vírová turbína až o polovinu nižší výrobní náklady. Nepotřebuje například převodovku, která je u Kaplanových turbín jednou z nejnákladnějších částí zařízení. „Naše turbína je vlastně generátor, hřídel a oběžné kolo. Je velice jednoduchá,“ uvedl Pochylý. Protože unikát vypadá obyčejně, narazil tým vědců na nepochopení vystavovatelů. „Na jedné výstavě nám ji vrátili s otázkou 'co na tom chcete vystavovat?',“ uvedl Pochylý. Podle něj mají lidé úctu ke složitým výrobkům. „U nás je hodnota v myšlence, nápadu. Na základě teorie turbína předčí veškeré složité zařízení. Vyžaduje méně materiálu, má nižší investiční náklady,“ uvedl Pochylý.

Vírová turbina s diskovým motorem
Vírová turbina s diskovým motorem

Projekt uplatnění nové turbíny prosazuje i ČEZ. Bude ještě posuzovat návratnost investic v jednotlivých místech. S osazením prvních vírových turbín počítá po roce 2013. „Je to daleko jednodušší stroj, náklady jsou výrazně menší. Spatřujeme v tom velký význam. Proto jsme se rozhodli podílet i na výzkumu. Navrhují se pro nás i první konkrétní lokality,“ uvedl Zdeněk Mišta z ČEZ. Využití technologické novinky je plánované pro stavbu malých říčních vodních elektráren s nízkými náklady. Projekt proto může být zajímavý i pro menší podnikatele a obce.