Polski ogrodnik wynalazł alternatywę dla pomp ciepła
Andrzej Walczak pochodzi z rodziny związanej z ogrodnictwem. Tak jak jego rodzice, również on prowadzi szklarnię. Przez całe życie ich głównym wyzwaniem były koszty ogrzewania. Walczak zrewolucjonizował system ogrzewania, wymyślając innowacyjne rozwiązania, w tym kocioł soniczny. Duże polskie i zagraniczne firmy wyrażają zainteresowanie jego pomysłami.
Rury Walczaka to nowoczesna firma z siedzibą w piętrowym budynku wykonanym ze szkła i kamienia, położonym na obrzeżach Kalisza, nad Prosną, w malowniczym, zielonym otoczeniu. Budynek nie zawiera laboratoriów ani pracowni badawczych. W przestronnym holu znajduje się duża kanapa ze stolikiem, stojak z rurami, dwa kotły i pojedyncze biurko. Za nim siedzi siwy mężczyzna po 60-tce. To nie ochroniarz ani recepcjonista — to właściciel i jeden z pięciu pracowników firmy, która sprzedała już prawie tysiąc kotłów sonicznych.
Właściciel oferuje gościom kawę, którą następnie sam parzy. Nie ma sekretarki. W biurze poza nim nie ma nikogo. Od czasu do czasu odwiedza go żona.
Walczak od młodości pomagał rodzicom w szklarni, a teraz sam prowadzi ten rodzaj działalności od 30 lat. Wraz z żoną mają pięć hektarów pod szkłem. Początkowo uprawiali pomidory, teraz truskawki. Szklarnie wiążą się z dużymi kosztami ogrzewania.
— Jednohektarowa szklarnia zużywa tysiąc ton węgla. Zawsze stanowiło to dla nas problemy. W produkcji pomidorów stanowi to 60% wszystkich kosztów. To jedyny koszt, na który można zaoszczędzić — wylicza Walczak.
Kosztowne podgrzewanie mazutu
Uprawa roślin wymaga sporej ilości paliwa. Kluczowe jest, aby było ono jak najtańsze.
— Moi rodzice korzystali z miału, ale napotykali trudności z jego nabyciem. Używali trocin i różnych innych mieszanek energetycznych. W 2000 roku zbudowałem nowy system grzewczy w szklarni i zakupiłem kocioł na mazut. Było to wówczas bardzo nowatorskie rozwiązanie — opowiada Walczak.
— Mazut to ciężka substancja, podobna do smoły. Aby go spalić, trzeba go rozpylić, co wymaga podgrzewania. Początkowo był podgrzewany przez płaszcz wodny do temperatury 70 st. C, a następnie dodatkowo podgrzewany grzałkami elektrycznymi do temperatury 120 st. C. Te duże grzałki zużywają ogromne ilości prądu. To skłoniło mnie do poszukiwania innych rozwiązań. I tak rozpoczęły się moje eksperymenty — dodaje.
Pierwszy patent Andrzeja Walczaka dotyczył taniego sposobu podgrzewania mazutu.
— Stałem przed tym piecem i zastanawiałem się. To nie ma sensu. W piecu panuje ogromne ciepło, a mimo to podłączono grzałki, aby podgrzewać mazut. Gdzie tu logika?
Zaczęło go zastanawiać, jak wykorzystać ciepło generowane przez piec.
— Zamontowałem wężownicę na wylocie spalin. Dogrzewały one mazut do takiego stopnia, że rachunki za prąd drastycznie spadły. Kolega z Ośrodka Doradztwa Rolniczego namówił mnie, abym opatentował ten pomysł. Tak też zrobiłem. Zainstalowałem to rozwiązanie u kilku znajomych i członków rodziny — relacjonuje. Jednak cena mazutu zaczęła szybko rosnąć, pięciokrotnie w ciągu trzech lat. Musiałem z niego zrezygnować.
Ścisnął rury w gwiazdę
Kreatywny ogrodnik z Kalisza nie ustawał w dążeniu do optymalizacji. Kupując rury do ogrzewania szklarni od producentów z Holandii, zauważył trend ku coraz cieńszym modelom.
— Tworzyli coraz smuklejsze rury, aby przyspieszyć i ułatwić regulację temperatury w szklarni — wyjaśnia.
— Zredukowali rozmiar rur z trzech cali do mniej niż cal. Jednak to oznaczało potrzebę większej liczby rur do efektywnego ogrzewania szklarni, co wiązało się z koniecznością użycia większej ilości wody, generując w ten sposób większy opór przepływu. To skłoniło mnie do pomysłu, aby te rury formować w kształt gwiazdy. Taka rura ma taką samą powierzchnię do przekazywania ciepła, ale wewnątrz wymaga mniej wody, co redukuje bezwładność — wspomina ogrodnik.
Walczak złożył wniosek o kolejny patent i rozpoczął produkcję gwiaździstych rur. Początkowo były to stalowe rury do ogrzewania szklarni, a później dodatkowo z polietylenu ze srebrną powłoką. Te ostatnie były zakopane pod szklarnią.
— Wykorzystałem grunt pod szklarnią jako magazyn energii. Jeśli dzień jest ciepły, wentylatory wciągają gorące powietrze ze szklarni i przekazują je do gruntu. W nocy, gdy jest chłodniej, powietrze z gruntu oddaje ciepło z powrotem do szklarni. Grunt gromadzi ciepło powoli, ale również powoli je oddaje. To bardzo prosty, naturalny system. Ciepło gromadzone w ziemi ma taki sam objętość jak w szklarni — wyjaśnia.
Twierdzi, że ten wynalazek przynosi znaczne oszczędności w produkcji i pomaga w usuwaniu wilgoci z powietrza w szklarni, co oznacza, że nie trzeba jej często wentylować, tracąc energię i dwutlenek węgla, który jest niezbędny dla roślin. — To również bardziej ekologiczne — podkreśla. Wdrożył kilka takich systemów u swoich klientów, a także w swoich własnych szklarniach.
Nie przestawał szukać sposobów na oszczędzanie energii w ogrzewaniu szklarni. — Miał zaczął drożeć. To samo dotyczyło ekogroszku. Rozważałem zastosowanie pomp ciepła, ale to była bardzo kosztowna inwestycja. Co więcej, dostarczały one ciepło tylko do 40 st. C, podczas gdy w szklarni potrzebne jest 60 st. C.
Kocioł soniczny
— Zacząłem ponownie analizować sytuację i wymyśliłem koncepcję kotła soniczny — wyjaśnia.
Kocioł ten wykorzystuje ciepło generowane przez drgania cząsteczek wody w polu elektromagnetycznym. Składa się on z dwóch komór, z których każda zawiera wymiennik ciepła w kształcie gwiazdy. W dolnej, próżniowej komorze, umieszczone są dwie elektrody zalane destylowaną wodą, służącą jako elektrolit. Prąd elektryczny przepływa przez elektrody, co powoduje, że woda zamienia się w parę. Para ta unosi się w górę, oddając ciepło przez ścianę wymiennika do górnej komory. Podgrzewamy jedynie trzy litry wody w obiegu zamkniętym. Główną zaletą jest to, że jest to czysta para, która nie tworzy kamienia ani osadów.
Walczak jest przekonany, że rewolucja przemysłowa zaczyna się zamykać w pełnym cyklu. Społeczeństwo powraca do korzystania z pary wodnej.
— Para napędzała całą naszą cywilizację. Nadal jest wykorzystywana, na przykład w elektrowniach jądrowych. Ludzkość od dawna korzysta z pary, ale zawsze było to związane z wysoką temperaturą, powyżej 100 st. C., i dużym ciśnieniem. W moim kotle nie występuje ani wysokie ciśnienie, ani wysoka temperatura. Woda wrze w podciśnieniu przy niższej temperaturze, bo 80 st. C. Nie ma ryzyka wybuchu. Kocioł jest niezwykle bezpieczny. To cząsteczki wody, które ocierając się o siebie, generują ciepło. To trochę jak pocieranie dłoni — dodaje.
Podkreśla, że dzięki podciśnieniu, kocioł szybko się rozgrzewa, podobnie jak w płytach indukcyjnych, które wykorzystują podobne rozwiązanie.
— Nie wymyśliłem wiele. To zjawisko jest od dawna znane i stosowane, ale nikt wcześniej nie zastosował go w podciśnieniu, w zamkniętej komorze. W moim kotle nie ma ani wysokich temperatur, ani dużego ciśnienia — wyjaśnia. Patent na kocioł soniczny złożył pięć lat temu.
Metoda prób i błędów
— Jestem praktykiem, a to pomaga mi w dokonywaniu tych odkryć — mówi Andrzej Walczak, który nie jest naukowcem, ale absolwentem technikum rolniczego.
— Moje wynalazki opierają się na prostocie. Nie chodzi o to, aby tworzyć coś na wzór NASA, co kosztowałoby fortunę i zmuszało do zależności od dużych koncernów — dodaje.
Walczak nie prowadziła żadnych skomplikowanych badań naukowych.
—Moim laboratorium są moi klienci. Doszedłem do wszystkiego poprzez metodę prób i błędów — odpowiada z uśmiechem. Przyznaje, że współpracuje z profesorami Kazimierzem Rutkowskim i Jarosławem Knagą z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie. — Zaprzyjaźniłem się z nimi i zlecałem im badania — mówi ogrodnik z Kalisza.
Inspiracją dla Andrzeja Walczaka były grzałki soniczne używane w Australii. — Tam zastosowano grzałkę w kształcie dzwonu do zagotowania szklanki wody. Postarałem się to udoskonalić i zastosować w kotle do ogrzewania dużych powierzchni — wyjaśnia.
Nie udało mu się ogrzewać tak dużych powierzchni jak szklarnie, ale na ogrzewanie domu o powierzchni 80-300 metrów kwadratowych są idealne.
— Kocioł soniczny zużywa niewiele energii. Na początku potrzebuje 14 kW do ogrzania niecałych trzech litrów wody. Potem każdy kilowat jest zamieniany na kilowat ciepła. To bardzo dobry wynik — mówi Walczak. Twierdzi, że jego kotły są konkurencyjne również wobec pomp ciepła, które mogą być bardziej efektywne (mogą zamienić jeden kilowat energii nawet na trzy kilowaty ciepła), ale tylko wtedy, gdy jest ciepło. Wadą pomp ciepła są wysokie koszty — wymagają 3-4 razy większych nakładów inwestycyjnych, m.in. na poszukiwania, odwierty itp.
Wynalazkiem interesują się Holendrzy
Do ogrzewania 140-metrowego domu kocioł soniczny zużywa rocznie 8000 kWh. Kosztuje 10 tys. zł. — Jeśli zamontujemy panele fotowoltaiczne, to po trzech latach inwestycja się zwraca i mamy ogrzewanie bez żadnych kosztów — zapewnia wynalazca.
— Montaż jest bardzo łatwy, a urządzenie jest bardzo ciche, bezpieczne i praktycznie bezawaryjne. Nie psują się tak jak kotły na grzałki — podkreśla.
Swoje kotły soniczne ogrodnik produkuje od trzech lat w warsztacie obok szklarni. Cieszą się coraz większym zainteresowaniem. Sprzedał ich już kilkaset. Ich produkcja zaczyna pochłaniać coraz więcej czasu, odciągając od pracy w szklarni.
— Przez to więcej obowiązków w szklarni spada na żonę. Na szczęście jeszcze mnie nie spakowała — dodaje z uśmiechem.
Jego kotłami interesują się Holendrzy oraz duże polskie firmy. Sprzedał licencję na produkcję swojego kotła firmie Pereko, dużemu producentowi kotłów ze Starachowic.
— Zmusili mnie ofertą cenową — wyjaśnia. W ich piecu znalazł jednak sporo błędów.
— To kocioł indukcyjny. Jeśli zabraknie wody, to stopi rurkę, więc do zabezpieczenia potrzeba dużo elektroniki, transformatorów, miedzi, cewek, które też się grzeją, a przecież nie zależy nam na tym, by w kotłowni było gorąco — mówi.
Nie przestał jednak produkować swoich kotłów i myśleć o tym, jak obniżyć koszty ogrzewania szklarni. Obecnie pracuje nad kotłem kawitacyjnym.
— Znów będę gotował wodę i wykorzystywał parę — mówi z przekornym uśmiechem.
