Start-up założony przez naukowca z Politechniki Rzeszowskiej opracował proste i niedrogie rozwiązanie dla właścicieli oczek wodnych czy stawów rybnych. Ekologiczny, bezobsługowy system napowietrzania akwenów, oparty na technologii małogabarytowych turbin wiatrowych. Zapobiega powstawaniu stref beztlenowych w wodzie. To alternatywa dla drogich sprężarek zasilanych energią z agregatów.

Staw bez napowietrzania

Właściciele akwariów dobrze wiedzą, jak ważne jest napowietrzanie wody. Mała zawartość tlenu szybko prowadzi do zanieczyszczenia zbiornika. Podobne procesy zachodzą w stawach czy oczkach wodnych, które nie mają systemów napowietrzania.  Rozkładająca się materia organiczna szybko zużywa tlen z wody. Natlenianie w wyniku fotosyntezy i kontaktu tafli z powietrzem atmosferycznym bywa niewystarczające. „W obecności biogenów dochodzi do zakwitu glonów, co zwiększa mętność wody i prowadzi do obumierania roślinności zanurzonej ze względu na niewystarczający dopływ światła. Rozkład związków organicznych w warunkach beztlenowych powoduje wydzielanie szkodliwych gazów złowonnych (siarkowodór, metan czy amoniak)” – czytamy w portalu inzynieriawody.pl. Woda po prostu się psuje. Można temu zapobiegać poprzez instalację systemów napowietrzania.

Początki pomysłu

Rozwiązanie, które zapewnia dobre napowietrzenie wody, opracowała spółka PTS Investments z Łukawca. Jest ono oparte na małej turbinie napędzanej wiatrem.

– W rzeczywistości to był pomysł mojego ojca, który hobbystycznie konstruował turbiny wiatrowe. Pierwszą zbudował w 1991 r., pozwoliła ona przywrócić życie w rodzinnym stawie. Skonstruowane przez niego urządzenie sprężało powietrze, które rurą ułożoną na dnie zbiornika trafiało do wody. Moja firma rozwinęła ten pomysł. Oczywiście mocno zmodyfikowaliśmy te turbiny i produkujemy je przy użyciu nowoczesnych narzędzi – opowiada dr inż. Piotr Strojny, prezes zarządu PTS Investments Sp. z o.o. Turbina wiatrowa napędza pompę, która poprzez przewód zatłacza powietrze na dno zbiornika wodnego. Najbardziej wydajne turbiny w ciągu doby mogą wpompować nawet 34 tys. litrów powietrza.

Dobra alternatywa

Wśród powszechnie stosowanych rozwiązań są spalinowe agregaty prądotwórcze, które zasilają sprężarki powietrza. Są to drogie urządzenia, które mają krótką żywotność. Agregaty prądotwórcze hałasują i zużywają dużo paliwa. Można je zastąpić bezpośrednim zasilaniem, ale potrzebny jest dostęp do sieci energetycznej, co nie zawsze jest osiągalne. Ponadto problemem może być zapewnienie bezpieczeństwa. Turbiny wiatrowe z mechanicznie napędzaną pompą są idealną alternatywą. Nie wymagają obsługi, mają długą żywotność i są ciche, a ich eksploatacja praktycznie nic nie kosztuje, bo nie trzeba płacić ani za prąd, ani za paliwo. – Nasze urządzenie jest samowystarczalne, bez elektroniki i elementów wymagających stałego serwisu. To czysta mechanika – uzupełnia Piotr Strojny.

Doświadczenie z lotnictwa

Piotr Strojny, doktor w dziedzinie budowy i eksploatacji maszyn, pracuje w Katedrze Inżynierii Lotniczej i Kosmicznej Politechniki Rzeszowskiej. Łączy więc praktykę biznesową z wiedzą naukową i doświadczeniem inżynierskim. – Pod marką ASPAE produkujemy dwa rodzaje turbin – trzy- i pięciołopatkowe. Te o mniejszej liczbie łopatek są przeznaczone do lokalizacji, w których są dobre warunki wietrzne. Nasze turbiny zaczynają się obrać już przy niewielkim wietrze: 1-1,5 m/s. Montujemy w nich łopatki własnej konstrukcji, wzorowane na cienkościennych profilach lotniczych. Dzięki temu turbiny osiągają wysoką wydajność już przy niskich obrotach – mówi. Systemy ASPAE zostały zaprojektowane na bazie doświadczeń wyniesionych przy konstruowaniu samolotów.

Dzięki temu konstrukcja jest prosta i wytrzymała. – Nasze urządzenie to czysta mechanika: turbina napędza wolnoobrotową pompę, która wtłacza powietrze do wody. Powoduje to natlenienie, a zimą dodatkowo zapobiega zamarzaniu tafli. System ma aktywne hamowanie – przy zbyt silnym wietrze gondola odchyla się i turbina spowalnia, dzięki czemu nie ma ryzyka uszkodzenia – dodaje dr inż. Strojny

Dla kogo

Największe korzyści z zastosowania turbin ASPAE mogą mieć zarządcy i właściciele stawów oraz hodowcy ryb. System pomaga w walce z niedotlenieniem, zakwitami glonów i pogarszającymi się warunkami życia dla ryb oraz roślin. W profesjonalnych hodowlach ryb turbiny dają mocne wsparcie w utrzymaniu odpowiedniego natlenienia wody. Są samowystarczalne i nie wymagają zewnętrznego źródła zasilania. Jedna turbina przy umiarkowanym natężeniu wiatru może napowietrzyć staw o powierzchni do 16 ha. Woda dobrze natleniona to lepsze warunki dla ryb, roślin i całego ekosystemu. System ASPAE chroni przed zakwitami glonów, zanieczyszczeniami i brzydkim zapachem. To szczególnie ważne w dobie problemów z eutrofizacją, a problem niedotlenienia wód będzie się raczej nasilał. Na zakup urządzenia zdecydowało się wiele gmin.

Korzyści:

• Konstrukcja turbiny jest prosta i wytrzymała
• System ASPAE jest praktycznie bezobsługowy i nie wymaga zasilania
• Wydajna praca turbiny przy już przy niewielkich prędkościach wiatru i zapewnia napowietrzenie 16-arowego stawu
• Turbiny są bezpieczne – w trakcie silnego wiatru uruchamia się mechaniczny system hamowania.

Od platformy startowej do własnego zakładu

Rozwój firmy był możliwy dzięki wsparciu funduszy unijnych. Piotr Strojny, prowadząc kursy rysunku technicznego dla Rzeszowskiej Agencji Rozwoju Regionalnego, dowiedział się o programie „Start In Podkarpackie”. To właśnie wtedy odkrył, że Program Operacyjny Polska Wschodnia wspiera start-upy z innowacyjnymi rozwiązaniami.

– Uznaliśmy, że małogabarytowe turbiny wiatrowe mają ogromny potencjał komercjalizacji. Z programu pozyskaliśmy około 800 tys. zł na rozwój – mówi.

Firma przeszła dynamiczny rozwój, a czas pandemii wykorzystała na przeprowadzkę do nowej lokalizacji. W Łukawcu koło Lubaczowa powstał zakład o powierzchni 400 m², wyposażony w nowoczesne maszyny. – Dziś około 80% elementów produkujemy sami, podzlecamy jedynie np. malowanie proszkowe – dodaje prezes.
Sama technologia przeszła sporą rewolucję. Pierwsze projekty i prototypy miały wadliwie zaprojektowany system hamowania.

Próby
Firma testowała rozwiązanie hybrydowe, w którym zastosowano na wypadek braku wiatru panele słoneczne z małym magazynem energii. Mechanizm napędu pompy został zastąpiony silnikiem elektrycznym. Miało to zwiększyć elastyczność systemu i odporność na zmiany pogody. – Okazało się, że koszty są zbyt wysokie, by konkurować z produktami z Chin. A tanie modele z Azji, które można zamówić w internecie, startują dopiero przy wietrze powyżej 4 m/s (w polskich warunkach oznacza, że często w ogóle nie działają). Ale nie tylko cena zdecydowała o zarzuceniu pomysłu. Wydajność hybrydowego rozwiązania zimą spadała do 10%. Poza tym było ono skomplikowane i sporo traciło w stosunku do swego mechanicznego pierwowzoru – wyjaśnia prezes PTS Investments.