Zygmunt Nowak, wynalazca i twórca patentów z Krosna, wymyślił nowy typ elektrowni wodnej i magazynów energii elektrycznej, które mogą w niedługim czasie zrewolucjonizować branżę OZE. Urządzenia są proste i szybkie w budowie, a ich konstrukcja jest łatwo skalowalna, co ma umożliwić tworzenie zarówno wielkoskalowych, jak i małych elektrowni i magazynów energii. Patent polskiego wynalazcy oparty jest na… próżni. Nasz portal ma przyjemność jako pierwszy zaprezentować publicznie ten projekt.

Polski wynalazca zrewolucjonizuje OZE?

Zygmunt Nowak wraz z dwoma braćmi są wynalazcami i współzałożycielami innowacyjnej spółki Nowak Innovations. Kilka lat temu polskie media obiegł ich wyjątkowy wynalazek. AEDO to system awaryjnego otwierania drzwi samochodu po wypadkach i w razie pożaru czy tonięcia, obecnie wdrażany w przemyśle zbrojeniowym i motoryzacyjnym. Tym razem Zygmunt Nowak opracował urządzenia wykorzystujące energię próżni, które mogą zrewolucjonizować branżę energetyczną. Wynalazca nazywa je próżniową elektrownią wodną i próżniowym magazynem energii elektrycznej.

Jak to działa? Urządzenia wykorzystują tzw. próżnię Torricellego. Ten żyjący w XVII wieku włoski fizyk i matematyk, uczeń Galileusza, przeprowadził doświadczenie dotyczące ciśnienia, jakie słup cieczy wywiera na powierzchnię pod wpływem swojego ciężaru. Jeżeli odpowiednio wysoką rurkę napełnimy wodą (lub innym płynem, Torricelli używał rtęci) i zamkniemy od góry, a dolną otwartą część rurki zanurzymy w zbiorniku również wypełnionym wodą, wówczas poziom płynu w rurce zacznie się obniżać pod wpływem swojego własnego ciężaru. Z racji, że do zbiornika nie dochodzi powietrze, u góry rurki zaczyna wytwarzać się próżnia.

Dlaczego warto zainwestować w magazyn energii?

Patent próżniowej elektrowni Nowaka wykorzystuje to zjawisko. W dużym uproszczeniu urządzenie składa się z dolnego (nr 7 na poniższym schemacie) i górnego (nr 6) zbiornika wody, oraz łączącego je zbiornika próżniowego (nr 1, 2), w którym znajduje się słup wody, a także turbina wytwarzające prąd (nr 3). Po wytworzeniu próżni najpierw odblokowuje się górne zawory, a dolne pozostają otwarte i wówczas woda zaczyna wpływać do komory próżniowej. Słup cieczy podnosi się nieznacznie i pod wpływem swojego własnego ciężaru obniża się, a z racji że na dole również znajduje się woda, do rury nie dostaje się powietrze. W związku z tym u góry komory wytwarza się próżnia (podciśnienie).

Próżnia w służbie energetyki, czyli jak różnica ciśnień napędza nowy typ elektrowni

W filmach science-fiction częstym motywem jest otwieranie na statku kosmicznym grodzi, za którymi znajduje się próżnia kosmosu. Próżnia ta zwykle “wsysa” bohaterów do siebie. Prawda jest jednak nieco bardziej złożona. To nie próżnia wciąga to, co znajduje się poza nią, a raczej ciśnienie panujące w statku kosmicznym z olbrzymią mocą napiera w jej stronę.

Podobna rzecz dzieje się w tym momencie w elektrowni próżniowej polskiego wynalazcy. Po wytworzeniu próżni w komorze próżniowej otwierane są górne zawory i następuje wpływ wody do komory próżniowej i zbiornika wody. Oczywiście w komorze próżniowej nie panuje idealna próżnia podobna do tej kosmicznej, jednak jest to obszar o ciśnieniu wyraźnie obniżonym w stosunku do ciśnienia atmosferycznego (np: 5 kPa). Woda z zewnątrz jest więc z olbrzymią siłą wpychana przez ciśnienie atmosferyczne do komory próżniowej wprawiając w ruch znajdującą się tam turbinę prądotwórczą

– W zbiorniku, w którym jest próżnia, woda wpłynie z dużą prędkością na wirnik, wykona pracę i wprawi w ruch generator energii elektrycznej. Następnie wytraci energię, opadnie na powierzchnię wody i nastąpi podniesienie słupa cieczy o kilka-kilkanaście centymetrów. Dojdzie do zachwiania równowagi pomiędzy siłą parcia słupa wody, a siłą parcia ciśnienia atmosferycznego na swobodną powierzchnię wody w dolnym retencyjnym zbiorniku wodnym – tłumaczy w rozmowie z nami Zygmunt Nowak. – W związku z tym woda zacznie znowu swobodnie wypływać przez dolne zawory. Będzie to ta sama ilość, która wcześniej w danej jednostce czasu wpłynęła do próżni. Proces będzie ciągły, urządzenia nie trzeba będzie zatrzymywać – podkreśla wynalazca.

Po uruchomieniu praca elektrowni próżniowej będzie trwać tak długo, jak długo w górnym i dolnym zbiorniku znajduje się woda.

Polka i jej zespół z prestiżową nagrodą. Otrzymali ją za lekkie jak śnieg panele perowskitowe

Wszechstronność wynalazku Polaka

Czym to rozwiązanie różni się od spotykanych dziś powszechnie elektrowni wodnych? Nowak podkreśla jego elastyczność. Opracowana przez niego technologia próżniowa może być używana zarówno wzdłuż cieków, takich jak rzeki czy wodospady, jak i w przypadku zbiorników tworzących elektrownie szczytowo-pompowe. Wyposażone w zawory urządzenie można umieścić wzdłuż spadku rzeki tak, aby górnym zbiornikiem był jeden moment jej biegu, a dolnym inny. Dzięki temu elektrownia będzie miała stały dopływ wody.

Tego typu wynalazek byłby również tańszy w budowie niż spotykane współcześnie elektrownie przepływowe lub szczytowo-pompowe. Technologia polskiego konstruktora jest także łatwo skalowalna, co umożliwia budowę rozproszonych próżniowych elektrowni i magazynów energii elektrycznej, w tym w zakładach przemysłowych.

– Próżniowe elektrownie i próżniowe magazyny energii elektrycznej mogą być budowane i eksploatowane także na terenach zakładów przemysłowych, gdzie tzw. „czynnikiem roboczym”, może być ciecz inna niż woda, np. płynne produkty chemiczne magazynowane, przetłaczane i wytwarzane na różnych poziomach w zakładach przemysłowych i rafineriach, takie jak glikole, ropa naftowa czy oleje napędowe – podkreśla Nowak. – Znaczna część elementów elektrowni i magazynów energii elektrycznej może być budowana w zakładach przemysłowych i dostarczana w częściach na miejsca, co będzie skracać czas budowy i możliwość wytwarzania lub magazynowanie energii elektrycznej w szybszym czasie, w porównaniu do budowy klasycznych elektrowni wodnych i elektrowni szczytowo-pompowych – twierdzi.

Wykorzystanie próżni w elektrowniach i magazynach energii

W ramach jednej elektrowni kilka urządzeń próżniowych może zostać ze sobą połączonych w systemie kaskadowym, gdzie dolny zbiornik (nr 7 na poniższym schemacie) jednego segmentu będzie jednocześnie górnym zbiornikiem (nr 6) niższego stopnia/kaskady. Umożliwia to łatwe skalowanie całej technologii. Według Zygmunta Nowaka, próżniowe elektrownie wodne mogą mieć moc od kilkudziesięciu kW do nawet kilkunastu GW w przypadku konstrukcji kaskadowych. Kaskadowe magazyny energii elektrycznej wykonane w tej technologii to z kolei moc od kilku MW do kilku GW i pojemność rzędu nawet kilkudziesięciu GWh.

Na ten moment wynalazca z Krosna jest w trakcie otrzymywania patentów na swoją technologię. Otrzymał już patent w Polsce (PL Pat.243168 B1), ma także decyzję Amerykańskiego Urzędu Patentowego i Znaków Towarowych USPTO o udzieleniu patentu w USA. Aktualnie trwają postępowania w Europejskim Urzędzie Patentowym EPO i Chińskim Urzędzie Patentowym. Próżniowa elektrownia wodna jest na ten moment na etapie opatentowanej technologii. Zygmunt Nowak poszukuje partnerów biznesowych i inwestorów chętnych wziąć udział we wdrożeniu uzyskanych patentów w kraju i za granicą.

– Czytaj także: Testy paneli PV na torach trwają. Ciekawy pomysł włoskiej firmy

Źródła: Zygmunt Nowak

Fot. Canva (JACK REDGATE), Zygmunt Nowak

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.