Před časem Ondřej Bursa, student sexty řečkovického gymnázia publikoval ve studentském časopise Gilotiny zajímavý rozhovor, který máme možnost umístit v on-line verzi zpravodaje Řeč.
Doc. Ing. Miroslav Sedláček, CSc.
finalista soutěže Evropský vynálezce roku 2016 a jeho bezlopatková odvalovací turbína
Pozorováním přírody a kopírováním jejích pravidel se dělaly objevy v době Leonarda da Vinci. Něco podobného se podařilo Doc. Ing. Miroslavu Sedláčkovi, CSc., který vymyslel zcela novou fungující konstrukci turbíny, která nemá ve světě obdoby. Nazval svoji turbínu „odvalovací tekutinový stroj“.
Evropský patentový úřad (EPO) každý rok vyhlašuje prestižní mezinárodní soutěž Evropský vynálezce roku. Mezi třemi finalisty v kategorii Výzkum byl v roce 2016 za vynález bezlopatkové odvalovací turbíny SETUR (SEdláčkova TURbína) nominován i český vynálezce Doc. Ing. Miroslav Sedláček, CSc. Tento vědec a vysokoškolský pedagog ze Stavební fakulty ČVUT v Praze pochází z moravského Vyškova.
Když jsem si vybíral téma SOČ, upozornil mě Mgr. Zdeněk Votava na novou turbínu SETUR a nominaci Doc. Ing. Miroslava Sedláčka, CSc. na mezinárodní ocenění. Napadlo mne, že by bylo zajímavé zařadit model jeho vynálezu do naší Přírodní laboratoře. Také jsem se rozhodl o něm a jeho objevu napsat článek. Požádal jsem tedy vynálezce o souhlas, neboť turbína je patentově chráněna. Měl jsem tu čest se s tímto významným českým vědcem osobně setkat a udělat s ním rozhovor. Překvapilo mne, jak velmi vstřícný, ochotný a přímý člověk to je, a přitom dostatečně cílevědomý, systematický, vytrvalý a rozhodný, což jsou zřejmě vlastnosti umožňující překonávat překážky při objevování a prosazování něčeho nového a nečekaného.
Jak vlastně vznikl Váš vynález, tedy bezlopatková odvalovací turbína?
Můj vynález vznikl jako výsledek pozorování přírodního úkazu, kdy se za určitých okolností začnou ve vodním víru plovoucí předměty odvalovat (koulet). Přišel jsem na něco, co mi připadalo zajímavé a až mnohem později se ukázalo, že se vlastně jedná o objev prozatím neznámého proudění.
Jak Vás napadlo, že by se dal vodní vír použít pro pohon turbíny?
Na myšlenku jsem přišel právě při sledování víru na řece, ke které jsem rád chodíval. Sami se můžeme přesvědčit, že například ve vodním víru, který vznikl v nějaké přirozeně vytvořené tůni, se unášené věci, třeba list ze stromu, někdy začnou otáčet opačným směrem. Tedy proti vodnímu víru, protože se dotýkají o stěnu tůňky. Přemýšlel jsem, jaké proudění, jaké souvislosti odvalování a otáčení předmětu doprovází a začal jsem tento jev studovat. Když se dlouhou dobu zajímáte o nějakou fyzikální souvislost, protože jste ji viděli v přírodě jako náhodný úkaz, a máte jako já alespoň určité technické vzdělání na učňovské škole, tak vám ta myšlenka nedá spát. Díky tomu nakonec došlo k vytvoření konkrétního stroje. Pokus omyl byla základní metoda, která vedla k tomu, že se později vyprofilovaly určité tvary rotorů a statorů turbíny.
Mnoho lidí pozoruje s oblibou vír na vodě, ale nikdo předtím nedokázal takovým způsobem využít jeho energii, silové působení a účinky na plovoucí tělesa. Proč?
Důvod vidím v tom, že nikdo neočekával, že by mohlo dnes vzniknout něco zcela nového, o čem věda neví. Většina názorů ze začátku zněla, že to nemůže fungovat. Někteří lidé například tvrdili, že to určitě není tak jednoduché a že je tam něco určitým způsobem upraveno a podobně. Není. Příroda je prostě taková a příroda si s námi někdy pohraje. To, co mohlo, nebo spíše mělo být známo již v době průmyslové revoluce, tak to jsem objevil až v 90. letech minulého století. Bohužel, ani v současné době není podrobně zpracována teorie, jak tzv. odvalovací princip funguje, co se uvnitř v mezeře mezi rotorem a statorem přesně odehrává. Ale já jsem přesvědčený, že bude i tento jev brzy plnohodnotně teoreticky popsán.
Vystudoval jste VŠE v Praze a zabýval se ekonomikou, přesto jste sestrojil technický vynález. Jak si to vysvětlujete?
Existuje hodně objevů, které udělali lidé mimo svůj obor. Právě lidé mimo obor se na některé věci soustředí jinak než profesionálové. To může někdy vést k odhalení úplně nových souvislostí. Možná právě ten jiný úhel pohledu to umožňuje.
Jak Váš „tekutinový odvalovací stroj“ funguje?
Jak jsem již naznačil, základem je odvalovací princip, tedy obíhání rotoru uvnitř výtokového konfuzoru .Vodní turbína bez lopatek se skládá ze dvou částí. Stator - konfuzor je trychtýř, který se podobá zužujícímu se válci, a uvnitř něj je na hřídeli podepřen nebo zavěšen rotor ve tvaru polokoule, komolého kuželu nebo dokonce pravidelné koule. Protékající kapalina ho vychýlí ke stěně konfuzoru a následně je odvalován, tím se otáčí kolem svojí osy. Hřídel i samotný rotor tedy vykonávají jak rotační, tak precesní pohyb, a z těchto pohybů můžeme odebírat mechanickou energii.
Kdy jste začal na turbíně pracovat a jak její vývoj probíhal?
Nyní to je 23 let, co jsem vytvořil první model s rotorem ve tvaru koule. V roce 1994 jsem podal první patentovou přihlášku a necelé dva roky po tom jsem začal spolupracovat se slovenským vědcem Doc. Ing. Stanislavem Hostinem, PhD., kterého mé řešení velmi zaujalo. Společně jsme proudění mezi odvalujícím se rotorem a statorem pracovně nazvali odvalovacím jevem. Pokračovali jsme v konstrukci a zkoušení různých prototypů a získali pět národních patentů. V roce 2002 jsme obdrželi Europatent s názvem „Rolling Fluid Machine“ (EP 1 015 760 B1) a o rok později Europatent „Hydraulic Motor“ (EP 1 082 538 B1). Na dalším vývoji turbíny jsme spolupracovali se společností Mechanika Králův Dvůr, s. r. o. a s panem profesorem Františkem Maršíkem z Ústavu termomechaniky Akademie věd ČR. Připravili jsme nová technická řešení, která jsou chráněna českými patenty s názvy „Odvalovací kapalinová turbína“ (294708) a „Precesní kapalinová turbína“ (302361). Od té doby pokračujeme ve výzkumu odvalovacího principu a jeho praktických aplikací (např. pro nářadí či turbíny využívající mořských a říčních proudů, atd.).
V čem je Váš vynález unikátní? V čem se odlišuje od ostatních typů vodních turbín?
Zařízení je na prvním místě konstrukčně velmi jednoduché, nemá lopatky ani žádné regulační prvky. Na rozdíl od ostatních vodních turbín je možné využít ho při extrémně nízkém spádu vody, například od 0,5 do 1 m při průtocích v desítkách, resp. stovkách litrů vody za sekundu. Může také fungovat s velmi malými průtoky, např. pouze 5 až 15 litrů za sekundu na spádech 2 až 15 metrů. Také ji lze použít i jako čerpadlo. Další využití odvalovacích strojů spočívá především v oblasti nářaďové techniky poháněné tlakovou vodou.
Kde se Vaše bezlopatkové turbíny nejlépe uplatní?
Odvalovací turbíny instalované v ostrovním provozu (co se vyrobí, to se v místě spotřebuje) mohou představovat energeticky samostatnou a nezávislou jednotku. Rozvoj určitých území zcela jistě může posílit jejich využívání pro zvyšování energetické soběstačnosti. Takže naše bezlopatková turbína je vhodná jak pro rozvojové země, tak pro vyspělé státy, např. na místech, kde není jiný zdroj elektrické energie nebo tam, kde může zajišťovat alespoň částečnou rekuperaci energie vkládané do určitého technologického procesu (např. čistírny odpadních vod). V České republice předpokládáme využití turbín zejména na potocích. Vodu je možné z potoka odvést trubkou, vytvořit rozdíl hladin třeba 60 centimetrů a může z toho být 40 - 60 wattů okamžitého elektrického výkonu. Na Šumavě už takovým způsobem jeden chatař díky tomuto zařízení svítí a v zimě obydlí i temperuje.
Jak Vás napadlo sestrojit a využít malou turbínku pro nářaďové aplikace nebo fontánku? Čím se liší od ostatních systémů?
Svého času jsem prováděl pokusy, jejichž cílem bylo zvýšit tlak vody a zmenšit rozměry, aby turbínku bylo možné připojit na vodovod. Dopadlo to velmi úspěšně. Turbínka může pohánět například čistící kartáče, pracovní nástroje jako vrtáky, řezné kotouče, čističe omítek na budovách apod. Velmi důležité je to, že v koncepci s tlakovým čerpadlem a zásobní nádrží na vodu můžeme využívat vratné potrubí. Tím je zajištěno, že na nástroj vytéká pouze definované (nebo i žádné) množství vody. Další využití malých turbínek může být například v podobě zavlažovacího zařízení, nebo různých fontán. V obou případech do turbínky přivedeme pod určitým tlakem vodu, a ta pak vystupuje ven dutou hřídelí. Na konci hřídele mohou být nainstalovány různé trysky a v závislosti na velikosti tlaku vody pak turbínka funguje jako zavlažovací zařízení nebo fontána. Je to dáno tím, že hřídel koná pomalý otáčivý a zároveň rychlý mikroprecesní pohyb. Vodní prameny se pak různě rychle proplétají a otáčí a tím vytváří velmi zajímavé efekty.
Kde se bezlopatková turbína vyrábí? A jaké typy?
Největším výrobcem odvalovacích turbín dosud byla Mechanika Králův Dvůr, s. r. o., která se mnoho let věnovala zakázkové výrobě strojů s průměrem rotoru 120 mm (DVE 120) a tzv. kotlových verzí s průměrem rotoru do 200 mm (DVE 170). Musím zdůraznit, že od této společnosti jsme získali velkou podporu. Jak odbornou technickou pomoc, tak i podporu ekonomickou. Ta spočívala především v angažovanosti pracovníků, kteří se podíleli na výrobě a vývoji různých prototypů turbín. Do praxe však tyto naše turbíny vstupují prozatím pomalu, což souvisí s mnoha otázkami uvádění nových produktů na trh. Věřím, že časem úspěšně zvládneme i všechny potřebné marketingové postupy.
Vyrábí se i v zahraničí?
Ze zahraničí cítíme velký zájem především o hotové komerční výrobky. Co se týče výroby, tak určitým způsobem spolupracujeme s firmou Vortex Hydrokinetics na Floridě, která vyvíjí a do výroby připravuje vlastní verzi odvalovacích strojů pro instalace do mořských proudů.
Kam vývoj Vašeho vynálezu směřuje nyní? A s kým ještě spolupracujete?
V současné době se zaměřujeme především na doladění turbín pro velmi nízké spády do jednoho metru. Ve spolupráci se společností P.F- Economy consulting, s.r.o. a Profi-Elektro, s. r. o. (www.profi-elektro.com) jsme zahájili přípravné práce pro vývoj a testování nových odvalovacích strojů. Jsme přesvědčeni o tom, že během krátké doby dokážeme představit veřejnosti jejich zdokonalený koncept, který bude efektivnější, než současné verze. Zároveň je našim cílem optimalizovat materiálové složení turbín, tedy využití kovů a umělohmotných materiálů. Také se chceme soustředit na otázky zlepšení přenosu mechanického výkonu turbíny na generátor elektrické energie.
Jaká další ocenění Váš odvalovací tekutinový stroj získal?
Tento vynález byl oceněn na řadě domácích i mezinárodních výstav a soutěží. Například získal zlatou medaili od Světového úřadu duševního vlastnictví se sídlem v Ženevě - WIPO (2013), další na Genius Europe v Budapešti (2009) i na veletrhu IENA v Norimberku (2010), dále stříbrnou medaili za využití bezlopatkové turbíny pro výrobu elektřiny z velmi malých potenciálních energií vody na ARCA v Zagrebu (2011), bronzovou medaili v Suzhou v Číně (2008) a mnohá další ocenění.
Kde by bylo možné vidět Váš vynález, tedy SEdláčkovu TURbínu ?
Nejlepší místo pro odborné seznámení se s turbínou a odvalovacím principem jako takovým je v předváděcím sále společnosti Profi Elektro, s. r. o. v Modlanech na okraji Teplic
Neodolal jsem a položil Doc. Ing. Miroslavu Sedláčkovi, CSc. několik osobních otázek.
Pocházíte z Vyškova. Vracíte se tam často?
Jezdím tam každý týden, hlavně za maminkou, které už je devadesát let.
Kde žijete nyní?
Bydlím v Praze na Smíchově, na místě, kde se mi velmi líbí.
Ještě bych se rád zeptal, co rád děláte nebo jste dělával ve volném čase?
Jako student jsem hrál na harmoniku a saxofon. Nyní se věnuji pouze výzkumu a zdokonalování své turbíny. Upřímně řečeno, moc volného času nemám. A pokud si nějaké volno udělám, tak většinou odpočívám aktivním pohybem – pracuji na zahradě.
Chtěl byste něco vzkázat čtenářům GILOTINY a žákům GYRECu?
Váš školní časopis je moc fajn, měl jsem možnost si několik čísel prohlédnout. Co se týká studentů, pokud chtějí uspět s něčím novým, musí svému projektu naplno věřit a nesmí to vzdát. Musí pokračovat a po prvním úspěchu nesmí podlehnout iluzi, že problém je již vyřešen.
Děkuji za rozhovor
Ondřej Bursa, SEXTA A
(zdroje obrázků a doplňujících údajů: materiály Doc. Ing. Miroslava Sedláčka, CSc.)
(videa:https://www.youtube.com/watch?v=7trURZJR6js, https://www.youtube.com/watch?v=JIlhqETGYek)
