Michlovský

Ocenění nás motivují k další práci

Brno, 10. května 2012 - Profesor Ing. František POCHYLÝ, CSc., působí na brněnském Vysokém učení technickém v jeho Energetickém ústavu jako vedoucí Odboru fluidního inženýrství Victora Kaplana. Na konci loňského roku obdržel spolu s profesorem Ing. Blahoslavem Maršálkem, CSc., z Botanického ústavu Akademie věd ČR Cenu ministra životního prostředí v prestižní vědecké soutěži Česká hlava za flexibilní destratifikační technologii pro řízení kvality vody ve vodních nádržích. Hydraulice a fluidnímu inženýrství se profesor Pochylý věnuje od nástupu do praxe. Nejdříve téměř dvacet let ve Výzkumném ústavu Sigmy Olomouc a od roku 1986 na VUT Brno. Ve své práci se zabýval mechanikou tuhých a poddajných těles a prostředí, vzájemnou interakcí těles s tekutinou a návrhy tekutinových strojů a zařízení. V posledních letech získal celou řadu ocenění za svoji výzkumnou a vývojovou práci na vírových turbínách. Jeho projekty mají být nyní v praxi využity na Dlouhých Stráních v Jeseníkách, na řece Vydře na Šumavě a v brněnském Komíně na řece Svratce. O tom všem jsme si s profesorem Pochylým povídali v našem rozhovoru.

Co vás přivedlo ke studiu hydrauliky a fluidního inženýrství?

pochylny-02Mládí jsem prožil ve Slavkově, vesnici na úpatí Bílých Karpat. Každodenně jsem pozoroval neuvěřitelnou mnohotvárnost proudící vody v blízkosti rodinného domku. Každoroční povodeň, kdy se voda valila z hor, mě přesvědčovala o její síle. To byly podněty, které snad ulpívaly v paměti. Skutečně jsem však o nich přemýšlel až v hodinách fyziky na uherskobrodském gymnáziu a později na strojní fakultě v Bratislavě. Tam jsem si vybral obor hydraulických strojů a stavby lodí, který patřil k nejnáročnějším, ale také nejzajímavějším. Pochopil jsem, že odhalit tajemství fluidity a její využití může být úžasným dobrodružstvím.

Proto jsem po ukončení vysoké školy odešel pracovat do tehdejšího koncernu Sigma, kde jsem působil v mnoha oborech v oblasti mechaniky tuhých a poddajných těles a prostředí. Největší úsilí jsem však věnoval problematice vzájemné interakce mezi kapalinou a tuhým tělesem. Na tomto základě jsem hledal a nalezl nové principy hydraulických strojů.

Z přehledu vašich projektů, patentů a publikací se zdá, že jste specialistou na čerpadla a turbíny. Je tomu opravdu tak?

Nejsem výhradně specialistou na čerpadla ani turbíny. Vždy jsem se snažil o dostatečný nadhled na základě důkladné znalosti teorie a principu hydraulických prvků. Patenty a ostatní práce, které jsem v tomto oboru vykonal, jsou pouze příklady praktického uplatnění teorie, využitím mezioborových znalostí. Základem každé inovace je důkladná teoretická příprava a hledání souvislostí pomocí vhodně zjednodušených matematických modulů. Základní prvky inovací jsou skryty v teorii. Tam je nutno hledat.

V poslední době se věnujete výzkumu vírových turbín. V čem spočívají jejich zásadní přednosti?

Vírová turbína vznikla, tak jako i jiné inovace, na základě důkladných mezioborových znalostí a analýzy matematického modelu. V tomto případě tzv. Eulerových rovnic hydrodynamiky. Využitím těchto rovnic se ukázalo, že je možný i jiný princip, než na kterém jsou založeny všechny druhy známých turbín. Ve smyslu tohoto nového principu, opačného než princip Kaplanovy turbíny, kapalina vstupuje do oběžného kola bez rotace a za oběžným kolem rotuje proti smyslu otáčení oběžného kola. To umožňuje výrazné zjednodušení konstrukce oproti turbíně Kaplanově. Vírová turbína je určena pro říční toky. Budování malých vodních elektráren s nízkými spády bylo limitováno vysokou cenou klasických turbín. To bylo důvodem malého zájmu investorů. Vírová turbína je postavena na novém principu s výrazným konstrukčním zjednodušením. Zjednodušení spočívá v tom, že stroj nepotřebuje složitý a drahý rozvaděč a ušetří se převodovka. Tím je turbína cenově zajímavá i pro malé investory.

Jaké jsou poznatky z už ukončených realizací a jaká je pravděpodobnost uplatnění vírových turbín na Svratce v Komíně?

Každá nová myšlenka se těžko prosazuje a z počátku budí nedůvěru, zvláště když se vymyká zažitému stereotypu. Tak je tomu i s vírovou turbínou. Až po letech provozu těchto vodních turbín pochopili výrobci jejich přednosti. Dnes spolupracujeme se dvěma a připravujeme nové varianty vírových turbín. Jejich výzkum a dokonce výstavbu nových vodních elektráren podporuje i ČEZ. Ten jedná o uplatnění těchto turbín na Svratce v Komíně a na řece Vydře na Šumavě. Určitě bude investovat do výstavby malé vodní elektrárny s novou konstrukcí vírové turbíny v Jeseníkách na Dlouhých Stráních. Já osobně vidím široké využití vírových turbín v mezinárodním měřítku, zvláště v podmínkách rozvojových zemí.

pochylny-03

Pracujete také na projektu přečerpávacích vodních elektráren šetrných k životnímu prostředí. V čem je jejich výhoda před klasickými vodními elektrárnami a jaká je jejich budoucnost?

Je všeobecně známo, že elektrickou energii nelze ve větším množství skladovat. Z toho vyplývá, že všechnu vyrobenou energii je nutno spotřebovat. K tomu jsou nutné zdroje, které jsou schopny pohotově, během několika sekund vyrábět elektrickou energii nebo ji akumulovat. Tepelné elektrárny a jaderné elektrárny jsou schopny změnit výkon řádově v desítkách minut až hodin. Okamžitou změnu výkonu, během několika sekund jsou schopny realizovat pouze vodní elektrárny. Okamžitou výrobu elektrické energie jsou tedy schopny zajistit vodní elektrárny a částečně plynové elektrárny. Přebytek elektrické energie jsou však s vysokou účinností schopny využívat pouze přečerpávací vodní elektrárny, které ho využívají k akumulaci, tj. k čerpání vody do nádrží ve velkých výškách. Tato akumulace probíhá s účinností více než 90 %.

Je-li potřeba okamžité energie, funguje toto zařízení jako klasická vodní elektrárna.

Z uvedeného je zřejmé, že přečerpávací vodní elektrárny slouží k regulaci přenosové sítě zvláště dnes, kdy se budují farmy solárních a větrných elektráren, jejichž výkon je málo předvídatelný, neboť závisí na přírodních podmínkách – větru a slunečním svitu. Proto pracujeme na projektu malých přečerpávacích vodních elektráren o výkonu přibližně 10 MW. Každá větší farma s obnovitelnými zdroji spolu s přečerpávací elektrárnou by byla schopna samoregulace.

Pracoval jste také na vývoji umělého srdce a membránového čerpadla na krev. Jaké je využití tohoto vašeho patentu?

Srdce je čerpadlo pracující na objemovém principu, jako zdroj pulzujícího objemu krve. Existuje řada principů, které se snaží lidské srdce napodobit. Využitelné jsou v podstatě dva. Objemový a rotační. V druhé polovině minulého století patřila naše země k průkopníkům ve vývoji prvního z principů v osobě profesora Vašků. Bylo vytvořeno umělé srdce na principu membránového čerpadla a umístěno mimo tělo zvířete. Zvíře žilo více než rok s tímto umělým srdcem. Problémem umělého srdce se zabývá i naše pracoviště. Bylo vytvořeno několik funkčních vzorků obou principů. Ukázalo se, že objemová čerpadla potřebují ke své práci velké množství energie a jsou schopna pracovat v mimotělním oběhu. Principiálně lepších výsledků se dosahuje u rotačních čerpadel speciální konstrukcí, která byla v našem ústavu vyvinuta a odzkoušena po mechanické stránce. Na jejich vývoji se neustále pracuje s cílem snížit smyková napětí v kapalině a tím zlepšit degradaci krevních destiček. V letošním roce byl vyvinut zcela nový typ čerpadla, jako kombinace objemového a rotačního principu, a přihlášen k patentování. Letos byl na toto čerpadlo udělen užitný vzor. V souvislosti s tímto výzkumem se pracuje i na realizaci tzv. hydrofobních povrchů, které mají přispět ke snížení smykových napětí a degradace krve. Patenty udělené na zmíněné principy čerpadel jsou využitelné i pro jiné aplikace šetrné k životnímu prostředí, neboť jsou konstruovány na bezucpávkovém principu.

Významně jste se podílel na vývoji zařízení pro likvidaci sinic a mikroorganismů v tekutinách. Bylo to zařízení použito i při čištění Brněnské přehrady?

V hydraulických strojích vzniká velmi nepříznivý jev, tzv. kavitace. Při kavitaci dochází k prudkým změnám tlaků na ultrazvukové frekvenci. Podrobnějším výzkumem, ve spolupráci s profesorem Maršálkem z Botanického ústavu AV ČR se došlo k názoru, že podmínky v kavitační zóně jsou nesmiřitelné s životem mikroorganismů. Tento jev lze řízeně vyvolat i ve speciální trubici, kterou jsme vyrobili s cílem likvidovat nežádoucí mikroorganismy, zejména sinice. Praktické zkoušky ukázaly, že po průchodu kavitační zónou přežije pouze 10 % sinic. Trubice bude použita na brněnské přehradě v letošním roce tam, kde se sinice ještě lokálně vyskytnou. Na brněnské přehradě je realizován jiný projekt ve spolupráci Fakulty strojního inženýrství a Botanického ústavu AV ČR. Projekt je zaměřen na prevenci vzniku sinic využitím destratifikace (míchání) a aerace.

Je realizován pomocí speciálních věží (15 destratifikačních a 5 aeračních), které jsou umístěny pod hladinou v teleskopických tubusech. Principem míchání a aerace se výrazně zlepší podmínky pro čistotu vod ve velkoplošných nádržích bez použití chemikálií.

Čištění vod je celosvětovým problémem. Naše pracoviště nyní vyvíjí zcela nový princip aerace založený na Henryho zákoně a tvorbě umělé hladiny v blízkosti dna. Využívá se k tomu již zmíněného hydrofobního povrchu, který odpuzuje vodu a přisává vzduch. Tímto principem je možno s minimálními náklady realizovat aeraci směrem ode dna nádrže ke hladině metodou difúze vzduchu (kyslíku). V přírodních podmínkách tento jev probíhá opačně, od hladiny směrem ke dnu, takže ve větších hloubkách je koncentrace kyslíku již velmi nízká. Metodou umělé hladiny lze dosáhnout podstatně příznivějších výsledků.

Za svou vědeckou práci jste získal množství ocenění, naposledy prestižní cenu Česká hlava za projekt destratifikace Brněnské přehrady. Co tato ocenění znamenají pro vaši práci?

Všechna ocenění, která jsem získal, jsou výsledkem týmové práce. Jsou příkladem toho, že inovační potenciál je nutno hledat ve vzájemné provázanosti různých oborů. Předpokládá tedy rozsáhlé mezioborové znalosti a sehraný tým. Vysoká ocenění nás povzbuzují k další užitečné práci. Rádi bychom novými zajímavými projekty přesvědčili veřejnost o významu vědeckých poznatků v praktickém životě. Věříme, že tyto výsledky povzbudí zejména mladé lidi ke studiu přírodních a technických věd. Nakonec musím upřímně přiznat, že mě ocenění těší, ale ještě větší radost mám z úspěchů svých studentů, kteří se účastní řešení našich projektů. Někteří z nich získali nejvyšší ocenění za vynikající diplomovou práci, Cenu Josefa Hlávky. Mé zkušenosti mě také přesvědčily o tom, že existuje i zpětná vazba. Studenti si váží úspěchů svých učitelů a pracují s větší chutí a zodpovědností. A to je snad největší motivací pro moji práci.

Rozhovor připravila Alena Štěpánková

Fluidita – tekutost je vlastnost, na níž je založena podstata moderní techniky a života vůbec. Na jejím základě jsou dnes postaveny principy téměř všech strojů a zařízení. Výroba energie, technologie zpracování kovů, plastů, papíru a tkanin, výroba potravin, pěstování plodin, čištění a obnova odpadních vod a produktů jsou založeny na fluidním inženýrství, které se tak stává základním kamenem všech technických oborů budoucnosti.

František Pochylý

Vyšlo v Brno Business & Style

Přidat komentář


Bezpečnostní kód
Obnovit