Témata
Reklama

Made in Česko - Vodu nejen pro poušť

S.A.W.E.R. To je název vskutku geniálního zařízení na hranici skutečnosti a sci-fi, které bude ve velmi suchých oblastech generovat ze vzduchu vodu a posléze kultivovat místní půdu v úrodnou zemi. Zařízení již existuje a veřejnosti bude představeno na výstavě Expo 2020 v Dubaji. A stejně jako další neuvěřitelné patenty, které vám představujeme v tomto seriálu, i S.A.W.E.R. je výhradně dílem českých hlav a českých rukou.

Tento článek je součástí seriálu:
Made in Česko
Díly

Jde o dvojstupňový systém pro získávání vody ze vzduchu. Jeho principem je v první fázi použití tzv. desikantu – materiálu, který na svůj povrch váže vodní páru adsorpcí. Ten odebere venkovnímu vzduchu obsah vody a zadrží ho na svém povrchu. Vzduch zbavený vlhkosti se odvede zpátky do venkovního prostředí. Současně se do systému nasaje další venkovní vzduch s obsahem vodní páry. Ten se však nejdříve ohřeje na tak vysokou teplotu, aby bylo možné z povrchu desikantu vodní páru uvolnit, a tím pouštní vzduch navlhčit. Navíc, vzduch při zvýšené teplotě do sebe může vázat větší množství vodní páry. Na chladič, který je součástí zařízení, pak přichází výrazně vlhčí vzduch, než je ten venkovní z pouště. Prostřednictvím chladiče tak lze kondenzací ze vzduchu získat nezanedbatelné množství vody.

„Autorem nápadu, že by snad bylo možné ze vzduchu získat vodu i v poušti, a tou poušť podpovrchově zavlažovat, je Mgr. Jiří František Potužník, současný generální komisař účasti České republiky na Všeobecné světové výstavě EXPO 2020 v Dubaji,“ říká doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., z Univerzitního centra energeticky efektivních budov ČVUT.

„Někdy před dvěma lety, možná je to déle, za námi přišel s otázkou, zda by tento nápad bylo možné realizovat. A my jsme záhy zjistili, že by to vlastně neměl být problém.“

U zrodu technologie pro získávání vody ze vzduchu stál doc. Ing. Tomáš Matuška, Ph.D., spolu s doc. Ing. Vladimírem Zmrhalem, Ph.D., z Fakulty strojní ČVUT. Právě oni, inspirováni myšlenkou J. F. Potužníka, udělali první výpočty, návrhy zařízení a zadání pro výrobu. Tito dva čeští vědci jsou též autory patentovaného řešení.

Reklama
Reklama
Reklama
Možné využití je skutečně široké. Ať už v rámci států, které budou chtít řešit lokální nedostatek vody, nebo pro firmy, které mají zařízení i lidi v nepřístupných oblastech bez jistého zásobování vodou.

„Našima doslova rukama je Ing. Bořivoj Šourek, Ph.D., z UCEEB ČVUT,“ upřesňuje Tomáš Matuška. „Právě on se totiž významnou měrou podílí na realizaci funkčního zařízení. Co se týká biologické části, tzn. kultivace pouště pro zemědělství, tu mají na starost doc. RNDr. Miroslav Vosátka, CSc., z Botanického ústavu AV ČR a jeho kolegové. Pak je tu ale řada dalších lidí, bez kterých by se projekt asi neposouval vpřed, například manažer projektu Jakub Dytrich.“

V týmu jsou tedy karty rozdány následovně: Vladimír Zmrhal má na starosti vzduchotechnickou část zařízení a sorpční proces a Tomáš Matuška energetiku a případné využití obnovitelných zdrojů energie dostupných v poušti. Bořivoj Šourek zajišťuje konstrukční stránku celého zařízení, výkresovou dokumentaci a praktickou realizaci.

Zdánlivě jednoduché

Jádrem zařízení S.A.W.E.R. je sorpční jednotka, která umožňuje svým vnitřním uspořádáním obohatit suchý pouštní vzduch o vlhkost odebranou z jiného množství pouštního vzduchu tak, aby bylo možné se dostat na vyšší teplotu rosného bodu a pro kondenzaci vzdušné vlhkosti použít běžný chladič. Protože systém má pracovat jako autonomní zařízení, důležitým prvkem jsou solární víceúčelové prvky.

„Nezasklené fotovoltaicko-tepelné kolektory umožňují v poušti přes den produkovat elektrickou energii a v noci cíleně ztrácet teplo ze zásobníku sáláním vůči jasné obloze, a tedy chladit,“ vysvětluje doc. Matuška. „Naopak zasklené fotovoltaicko-tepelné kolektory přes den produkují teplo pro sorpční proces a zároveň v menší míře také elektrickou energii. K tomu je nutná samozřejmě akumulace tepla, chladu a elektřiny.“

Zatímco sorpční jednotka je podobná zařízením známým z průmyslového odvlhčování, jen v trochu jiném uspořádání, zasklené fotovoltaicko-tepelné kolektory jsou produktem vlastního vývoje UCEEB ČVUT. Patentované řešení tohoto hybridního solárního kolektoru bylo prezentováno už na EXPO 2015 v Miláně.

„Našima doslova rukama je Ing. Bořivoj Šourek, Ph.D., z UCEEB ČVUT – na fotce vpravo,“ upřesňuje Tomáš Matuška (vlevo). „Právě on se totiž významnou měrou podílí na realizaci funkčního zařízení.

Zelené zahrady

Zařízení v jeho stávající podobě zatím nelze použít pro kultivaci území velkého rozsahu, takže na zelené pláně místo všech světových pouští si budeme ještě muset počkat. Využití v praxi však bude mít rozhodně již velmi brzy.

„Naše zařízení je určeno například pro oázy, místa bez jakékoli infrastruktury nebo třeba jako nouzový zdroj pitné vody,“ říká Tomáš Matuška. „Produkce vody autonomního kontejnerového zařízení v poušti je taková, že dokáže obhospodařit zhruba stejně velkou plochu zelené zahrady, kterou půdorysně zaujímá solární střecha nad kontejnery.“

Jistě mnohé z nás napadne otázka, zda masivní využití tohoto zařízení může nějak druhotně ovlivnit zemské klima. Podle slov Tomáše Matušky je to však obava zcela zbytečná.

„Zaprvé si nemyslím, že dojde k nějakému masovému rozšíření na jednom místě tak, aby došlo k ovlivnění klimatu,“ říká. „Kromě toho zařízení pracuje s relativně malými průtoky, a pokud se bude používat lokálně, tedy k produkci vody pro zálivku rostlin a spotřebu v místě, tak se voda do ovzduší prostě zase vrátí.“

Možné využití tohoto českého patentu je skutečně široké. Ať už v rámci států, které budou chtít řešit lokální nedostatek vody v dislokovaných oblastech, nebo například pro firmy, které mají zařízení i lidi například v nepřístupných nebo odlehlých oblastech bez jistého zásobování vodou – typicky třeba těžařský průmysl.

Dál do světa

„Letos otestujeme první prototyp v reálném prostředí Arabského poloostrova,“ nastiňuje plány do budoucna Tomáš Matuška. „Zároveň se snažíme získat prostředky na další prototypy, které bychom chtěli příští rok poslat do Austrálie a do pouště Atacama v Chile. Zde již pracujeme na kontaktech a hledáme vhodné umístění. V té době bude zařízení už vystavováno na výstavě EXPO v Dubaji, a tam zatím předběžně plánujeme uvedení na trh. I díky mediálnímu obrazu kolem nás krouží řada firem, které by v pravou chvíli chtěly technologii pro sebe. Žádná z nich však nedala na stůl definitivní nabídku. Mimo kontaktů ve Spojených arabských emirátech a Ománu, máme i pár předběžných zájemců z Čech. Věříme i v dobrou spolupráci s Armádou České republiky.“

Konečná cena zařízení je však zatím otevřená. Jeho tvůrci si však jsou vědomi, že musí stát nejvýše polovinu toho co současný kontejnerový prototyp.
„Ten zatím stál okolo 10 milionů, ale to nepočítáme veškerou práci od návrhu až k jeho postavení,“ vysvětluje doc. Matuška. „Nyní však děláme zařízení možná zbytečně složité, to u testovacích modelů bývá, chceme si být jistí, že vše monitorujeme a na nic jsme nezapomněli. Už nyní víme, co by se dalo u druhého prototypu udělat jinak, levněji a bez omezení funkčnosti. V současné době uvažujeme i o zřízení spin-offu, ale vše bude ještě chvíli trvat, nejdříve musíme přinést reálná data o výkonu zařízení v reálném prostředí pouště.“

Na vývoji technologie S.A.W.E.R. se podílí Univerzitní centrum energeticky efektivních budov (UCEEB) a Fakulta strojní ČVUT v Praze ve spolupráci s Botanickým ústavem Akademie věd ČR.
Náklady na výzkum a vývoj systému S.A.W.E.R. se počítají v desítkách milionů korun. Zařízení je součástí tématu Českého pavilonu na EXPO a je financováno Ministerstvem zahraničí ČR. Kromě kontejnerové jednotky pro testovací provoz v poušti chystají jeho tvůrci ještě jedno zařízení, které bude součástí technologie českého pavilonu a bude produkovat vodu pro zahradu okolo pavilonu. Voda bude obohacována o organické živiny vázané do mikrořas a podpovrchovou zálivkou dopravována ke kořenům rostlin.

Hana Janišová

jana.simcinova@uceeb.cz

Reklama
Související články
Najít dveře do budoucnosti

Již 20. ročník Ceny Wernera von Siemense vyvrcholil 22. února slavnostním večerem v pražské Betlémské kapli. Za své práce zde převzalo ocenění celkem 25 nejlepších mladých vědců, studentů a pedagogů. Werner Siemens prý řekl: „Lepší než bušit hlavou do zdi je najít v ní očima dveře.“ Z mladých lidí, kteří převzali ocenění nesoucí jeho jméno, by měl jistě radost. Všichni totiž dokázali nejen najít dveře, ale otevřít je do budoucnosti.

Firmy oceňují studentskou mezioborovou spolupráci

Už po patnácté se na Západočeské univerzitě v Plzni uskutečnil ojedinělý výukový projekt DESING, v němž studenti z několika zdejších fakult pracují v multioborových týmech na tématech zadaných průmyslovými podniky. Vyvrcholením jeho, již 15. ročníku, byl jubilejní 10. mezinárodní workshop, který proběhl začátkem dubna ve Vědeckotechnickém parku Plzeň. Čtyři nejúspěšnější plzeňské a dva bavorské studentské týmy tu v anglicky vedených prezentacích představily návrhy svých technických produktů.

Spolu (nejen) pro informační bezpečnost

Jedním z komerčních subjektů, které dlouhodobě spolupracují s českými univerzitami, je společnost Gordic. Tento tvůrce softwaru, především pro veřejnou správu a bankovnictví, se dlouhodobě zabývá dnes tak žhavou problematikou kybernetické bezpečnosti. Jedním z jeho důležitých partnerů na poli akademickém je Fakulta podnikatelská brněnského VUT. Ohledně názorů na tuto spolupráci tentokrát proběhla diskuze ve třech. Zúčastnila se doc. Ing. Zdeňka Konečná, proděkanka fakulty, Ing. Viktor Ondrák, Ph.D., pracovník Ústavu informatiky, a Ing. Jaromír Řezáč, generální ředitel společnosti Gordic.

Související články
Technologie, roboti a profese budoucnosti

Zavádění robotické automatizace, technologií strojového učení a umělé inteligence, stejně jako preference mladých lidí vyžadujících pokud možno co největší flexibilitu dávají v nejrůznějších oborech, včetně výroby, vzniknout zcela novým profesím.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Diskutovaný Průmysl 4.0

Fenomén Průmysl 4.0, nastínění možných směrů vývoje a příprava společnosti na změny způsobené novými technologiemi – to jsou diskutovaná témata konferencí a seminářů současnosti. Podpora výzkumu a vývoje se musí soustřeďovat na technologicky významné oblasti vycházející z potřeb české průmyslové praxe. Odborníci zdůrazňují potřebu vzdělávání a zvyšování kvalifikace zaměstnanců.

Život podle profesora Kassaye

Profesor Štefan Kassay se řadí mezi klíčové osobnosti podnikatelského a vědeckého života, a to nikoliv pouze na Slovensku, ale i v okolních evropských zemích. Vyučil se jako soustružník a díky své neskonalé touze po poznání se vypracoval mezi evropskou elitu a nenašli byste zde jemu rovnému, který by dokázal v takové míře integrovat podnikatelské, ekonomické, vědecké, pedagogické a diplomatické znalosti, jako právě profesor Kassay. V oblasti vědy a vzdělávání vidí zásadní impuls pro rozvoj jednotlivce a společnosti a proto mj. založil svoji nadaci, která tyto kroky podporuje.

Štěstí přeje připraveným!

Cesta antivirového řešení Avast od prvních nápadů ve Výzkumném ústavu matematických strojů k firmě o 1 700 zaměstnancích Avast Software obývající několik pater nové budovy na Pankráci, byla dlouhá a někdy trnitá. Zakladateli a tvůrci myšlenky na vytvoření vlastního antivirového programu, ze kterého se postupem doby stal ochranný systém bránící napadením, jsou Pavel Baudiš a Eduard Kučera.

Made in Česko: Bezpečné bezdrátové spojení pro všechny

Prognózy, které se týkají internetu věcí (IoT) a průmyslového internetu věcí (IIoT), se mění stejně rychle jako možnosti této technologie samy. Už v roce 2008 bylo na světě víc připojených zařízení než lidí a odborníci ze Světového ekonomického fóra (WEF) tvrdí, že do roku 2025 bude 41,6 miliardy zařízení zachycovat data o tom, jak žijeme, pracujeme, pohybujeme se, jak fungují naše zařízení, stroje.

Profesor Přemysl Pokorný 80

V prosinci tohoto roku se prof. Přemysl Pokorný dožívá významného životního jubilea 80 let. V roce 1966 dokončil studia v oboru Strojírenská technologie na VŠST v Liberci. Po krátkém působení v průmyslové praxi zahájil v roce 1968 svoji akademickou kariéru na Fakultě strojní VŠST v Liberci, později TUL.

Profesor Stanislav Hosnedl 80

V říjnu tohoto roku se prof. Stanislav Hosnedl dožívá významného životního jubilea 80 roků. V roce 1964 dokončil studia v oboru Konstrukce obráběcích strojů na VŠSE FST v Plzni. Roku 1984 získal vědecko-akademický titul CSc., který po revoluci, později v roce 1990, obhájil také na ČSAV Praha. V roce 1992 se habilitoval a konečně v roce 2002 byl jmenován profesorem pro obor Strojní inženýrství.

Stroje v pohybu:
Fotoprůzkumné družice

Za druhé světové války přinášely informace z fronty filmové týdeníky, při první válce v Perském zálivu vysílala živě CNN z bombardovaného Bagdádu – a nyní na Ukrajině má veřejnost poprvé v historii k dispozici prakticky v reálném čase družicové snímky. Navíc neskutečné kvality. Každopádně jde o materiál, který umožňuje potvrdit, nebo naopak vyvrátit mnohá tvrzení válčících stran.

Profesor Zdeněk Kolíbal 80

V dubnu tohoto roku se prof. Zdeněk Kolíbal dožívá významného životního jubilea 80 roků a zároveň i krásného a úctyhodného 55letého výročí svatby se svou milovanou ženou Aničkou. Tento strojírenský matador však neměl být původně strojním inženýrem, nýbrž elektroinženýrem, ale po maturitě v r. 1959 na jedenáctileté střední škole mu byly zakázány všechny vysoké školy a byl určen pro převýchovu jako dělník do Zetoru – ZKL Brno-Líšeň, kde ho v 17 letech nasadili do třísměnného provozu kalírny tohoto závodu.

Stroje v pohybu – Autonomní studentská formule

Prostřednictvím našich článků už jsme vám na stránkách časopisu představili mezinárodní soutěž Formula Student a také několik týmů z českých technických univerzit, jež se do ní každoročně zapojují s vlastnoručně postavenými závodními auty. Tentokrát bude řeč o novince – prvním českém samořiditelném monopostu, s nímž se tým eForce z ČVUT účastní této soutěže v nové kategorii Driverless.

Jízdní kola z vesmírného inkubátoru

V České republice existuje celá řada firem, které se svými produkty prosadily po celém světě. Často nejsou ani tak známé doma jako spíš za hranicemi naší země, kde v ojedinělých případech vytvořily dokonce nový segment trhu. Seriál formou stručného příběhu představuje čtenářům cestu, po které se podnikatel se svojí firmou vydal, jaké milníky jej provázely a jakých úspěchů a uznání na světovém trhu dosáhl.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit