TRANSFER TECHNOLÓGIÍ A ENERGETIKA

03. 01. 2022, Martin Karlík

Máloktorá veda je v súvislosti s prechodom do komerčnej sféry tak aktívna, ako energetika. Profesor Milan Malcho z Katedry energetickej techniky na Žilinskej univerzite v Žiline patrí už niekoľko dekád k popredným odborníkom v tejto oblasti. 

Popíšte nám, čomu sa na svojom pracovisku zväčša venujete.

Na našom pracovisku sa už viac ako dvadsať rokov venujeme pomerne širokému spektru technológií na spätné využívanie tepla – hlavne z technologických procesov. Slovenský priemysel sa aj po vlastníckej transformácii vyznačoval vysokou spotrebou energie na mernú jednotku a vysokými tokmi odpadového tepla vo forme spalín. Do vzduchu nám unikajú desiatky megawattov energie s využiteľným potenciálom aj v tých technológiách, ktoré toto teplo produkujú. Na spätné získavanie časti takéhoto tepla však nemôžeme použiť štandardne vyrábané výmenníky tepla, lebo spaliny sú zaťažené prachovým často lepivým úletom, ktorý môže v krátkom čase úplne znefunkčniť nesprávne navrhnutý systém na spätné získavanie tepla. Pri riešení problematiky získavania tepla zo spalín alebo zo vzduchu v metalurgických, ohrievacích alebo sušiacich technológiách je preto potrebné pristupovať ku každému prípadu individuálne s uvážením špecifických podmienok. Jednou z prvých aplikácií v metalurgii ferozliatin bol nami navrhnutý systém s doskovými a rúrkovými výmenníkmi tepla, ktoré tvorili kryt elektrickej oblúkovej pece, cez ktorý sa odťahovali spaliny vznikajúce pri tvorbe ferosilícia. Tento kryt tzv. klobúk elektrickej oblúkovej pece bol zaťažovaný výrazným, ale nepravidelným radiačným tokom tepla, čiastočne aj premenlivým konvekčným tepelným tokom a prachovým úletom, ktorého hlavnou zložkou bol amorfný oxid kremičitý s vynikajúcimi tepelnoizolačnými vlastnosťami. Celý systém bol konštruovaný tak, aby sa pri štandardnej prevádzke pece úlet z výmenníkov tepla oklepával prirodzenými otrasmi pece. Systém odvádzal cca 2 MW tepla vo forme horúcej vody 133/80 °C do vlastnej výmenníkovej stanice. Okrem tepelného zisku pre potreby vykurovania závodu a prípravy teplej vody, navrhnutý systém umožnil chladenie spalín aj pri zvýšenom elektrickom príkone pece a mohlo sa tak použiť existujúce odprašovacie zariadenie s látkovými rukávovými filtrami citlivými na teplotu spalín.

Tieto poznatky sa dajú využiť aj v komerčnej sfére, je to tak?

Áno. Na tejto aplikácii sme si odskúšali postup návrhu a spoluprácu s výrobnou a realizačnou firmou. Ukázalo sa, že každú úlohu by sme mali začať komplexným meraním parametrov energetického nosiča, určením reálneho využiteľného potenciálu a hlavne nájsť technologické uzly ako spotrebiče získaného tepla a jeho formu pre umiestnenie do týchto uzlov. Iný prístup sme volili napr. pri systéme spätného získavania tepla u ohrievacích pecí mosadzných a medených predvalkov, kde sú spaliny čisté a dali sa použiť štandardné rúrkové zväzky, iný zasa u pecí na pretavovanie sekundárneho hliníka, kde sú spaliny extrémne zaťažené aj plynnými zložkami spôsobujúcich intenzívnu koróziu materiálov na báze ocelí. Aby boli výmenníky čistiteľné, zvolili sme koncepciu fieldovských rúrok (rúrka v rúrke) umožňujúcu dobrý a rýchly prístup k mechanickému čisteniu teplovýmenných plôch.

S praxou prichádzajú aj problémy vykurovania, o ktorých sa príliš nehovorí. Je to tak? O aké problémy teda ide a ako sa dajú riešiť?

Ja vidím pri vykurovaní či už v mestských veľkokapacitných obydliach alebo v rodinných domoch viacero problémov. Viete, parametre tepelnej alebo skôr teplotnej pohody v interiéri bytov sa bezprostredne dotýkajú každého z nás, lebo pocit tepla patrí medzi prvotné potreby človeka. A na zabezpečenie takejto pohody pri zmene exteriérových teplôt je potrebná energia. Slovensko je po Holandsku najviac plynofikovanou krajinou a na vykurovanie sa v prevažnej miere používa zemný plyn. My sme dlhé roky boli rozmaznávaní jeho nízkou cenou, a tak nemáme vžité šetrenie týmto médiom. Nemyslím šetrenie také, že v pobytových priestoroch je citeľne chladno, ale myslím na zbytočné prekurovanie a vykurovanie tých miestností, v ktorých sa dlhodobejšie nenachádzame. Toto je celkom dobre riešiteľné modernými sofistikovanými elektronickými systémami riadenia vykurovania umožňujúcich výrazne racionalizovať spotrebu primárneho zdroja energie a v pobytových zónach zachovať komfort. Ale život nás naučí šetriť, resp. správať sa racionálne, lebo to, čo sa deje na trhoch so zemným plynom v Európe nemá obdobu a zdražovanie zemného plynu, inak celkom čistého nosiča energie, nás neminie. Už jeho terajšia cena spôsobila, že SPP a. s. odpojilo nezanedbateľnú skupinu sociálne slabších obyvateľov z dôvodu ich nesolventnosti od distribučnej siete. To však malo veľmi výrazné dopady na kvalitu ovzdušia. Odpojení obyvatelia prešli prirodzene na spaľovanie rôznych druhov tuhých palív často pochybnej kvality. Teraz, keď prídete do hociktorej obce v januári za inverzie, je to okamžite vidieť a hlavne cítiť. Ani kúrenie biomasou ako obnoviteľným zdrojom energie, ktorej uhlíková stopa sa nezapočítava, nie je vždy to pravé orechové. Ukazuje sa, že nezanedbateľné problémy sú s pevnými časticami v spalinách, ktoré môžu spôsobovať celý rad zdravotných problémov. Je zaujímavé, že teraz sa akosi neakcentuje heslo z nedávnej minulosti, že čo je ekologické, je aj ekonomické! Myslím si, že už môžeme zabudnúť na obdobie, kedy ovzdušie v našich obciach bolo skoro ako v meste Vysoké Tatry.

Čo ešte v tejto súvislosti považujete za problematické?

Za veľmi dôležitý problém považujem aj prípadnú vlnu odpájania sa od centralizovaných zdrojov tepla v našich mestách, ktorú môžeme očakávať po vytesnení uhlia z teplární a prechode na zemný plyn. To bude určite viesť k výraznému navýšeniu ceny za teplo a teplú vodu, čo vytvorí živnú pôdu pre mystifikátorov a hlavne obchodníkov zavádzajúcich ľudí úvahami o „neodškriepiteľnej výhode“ vytvárania samostatných kotolní pod oknami obyvateľov na sídliskách. To, o čo sa pomaly generácie energetikov snažili dlhé roky, t.j. vyrábať účinne teplo centrálne s výkonnými a účinnými odprašovacími, odsírovacími a denitrifikačnými zariadeniami mimo mestských sídlisk, môže byť v krátkej dobe minulosťou. Riešenie tohto závažného problému vidím nielen vo zvyšovaní povedomia o probléme odpájania sa bežných spotrebiteľov, ale aj v legislatíve.

Energetika je teda stále viac prepojená s transferom technológií a praxou. Je to tak?

Áno. Ako som už v predchádzajúcich odpovediach uviedol, energia sa vzhľadom na jej cenu stáva veľmi zaujímavou komoditou a trend spätného využívania tepla bude rastúci nielen v technológiách, ktoré pracujú s teplom vysokého potenciálu, akými sú, napríklad metalurgický alebo keramický priemysel, ale aj povedzme v technológiách s masívnymi tokmi nízkopotenciálneho tepla, napríklad pri vetraní a sušení. Taktiež už pri návrhoch nových energetických zariadení s už integrovaným systémom na spätné získavanie tepla. Naša skúsenosť jednoznačne ukázala potrebu využívania nielen moderných meracích metód a metodík pri vypracovaní štúdie uskutočniteľnosti, ale aj použitie počítačových simulačných modelov pre prenos tepla a optimalizáciu výmenníkov. Vo veľkej miere sa hlavne v návrhovej časti riešenia využívajú už teraz základné štandardy strojárskeho dizajnu a konštruovania. To výrazne urýchľuje spoluprácu výrobných a konštrukčných inžinierov od konštrukčného návrhu až po výrobnú dokumentáciu.

Celý rozhovor si môžete prečítať tu

Titulná foto: archív M.M.