Węgiel to niewątpliwie surowiec strategiczny, wie to każdy. Strategiczny między innymi dlatego, że jest źródłem około 30% energii na świecie, a w Polsce jeszcze cztery lata temu zaspokajał aż 60% zapotrzebowania energetycznego. Nie każdy jednak wie, że samo jego wydobywanie pochłania nieprawdopodobne wręcz ilości energii. Które ma zamiar zmniejszyć projekt realizowany przez Politechniki Poznańską i Wrocławską oraz dwa warszawskie instytuty: Instytut Tele- i Radiotechniczny, a także Instytut Chemii Przemysłowej im. prof. I. Mościckiego.
Kopalnie węgla, ale nie tylko, bo również te wydobywające miedź, potrzebują całego arsenału potężnych urządzeń – maszyn wydobywczych, wentylatorów, pomp i tak dalej, i tak dalej. Oczywiście zużywają one mnóstwo energii, co zwiększa koszty wydobycia, zanieczyszcza środowisko oraz znacząco uszczupla zasoby mocy. Poznańsko-wrocławsko-warszawski projekt nie oferuje panaceum, lekarstwa na wszystkie bolączki męczące przemysł wydobywczy, ale na jedną z nich. Napędy z silnikami elektrycznymi. Biorąc jednak pod uwagę, o jak wielkich oraz ilu silnikach mówimy, już najdrobniejsza nawet poprawa w tym segmencie pozwoli na ogromne oszczędności energii w pracy kopalni.
Najczęściej używają one silników indukcyjnych, których wydajność pozostawia wiele do życzenia. Dlatego projekt ten, którego koordynatorem jest prof. dr hab. inż. Andrzej Demenko z Politechniki Poznańskiej, koncentruje się na opracowaniu układów napędowych z silnikami elektrycznymi nowej generacji, dostosowanymi dodatkowo do pracy w warunkach podwyższonej wilgotności oraz temperatury. Czyli dokładnie takich, jakie panują w kopalniach. Badania obejmą takie aspekty udoskonalenia napędów, jak nowe układy sterowania, nowe materiały magnetyczne oraz izolacyjne, wykorzystanie magnesów trwałych w napędach elektrycznych oraz wiele innych.
Tak szeroko zakrojony projekt wymaga specjalistów z wielu dziedzin. I tacy właśnie przy nim pracują. Politechnikę Poznańską reprezentują w nim naukowcy Zespołu Badań nad Obwodami Magnetycznymi oraz Metodami Obliczeń Projektowych i Optymalizacyjnych oraz Zespołu Badań nad Układami Sterowania Silnikami Magnetoelektrycznymi. Politechnikę Wrocławską – Zespół Badań nad układami Napędowymi i Strukturami Maszyn Elektrycznych dla Górnictwa, Instytut Tele- i Radiotechniczny w Warszawie – Zespół Badań nad Materiałami Magnetycznymi, a Instytut Chemii Przemysłowej – Zespół Badań nad Tworzywami Silikonowymi.
Każdy z zespołów ma swoje, dokładnie określone, zadanie. Poznaniacy zajęli się opracowaniem bazy wiedzy o napędach wentylatorów i pomp kopalnianych oraz polowych algorytmów projektowania energooszczędnych silników do napędu pomp i wentylatorów, jak również wykonaniem obliczeń projektowych i optymalizacyjnych serii modeli silników (tymi zadaniami kieruje profesor Wojciech Szeląg). Profesor Krzysztof Zawirski wraz ze swoim „teamem” jest z kolei odpowiedzialny za projekty układów sterujących. Do warszwskich tele- i radiotechników należy badanie materiałów magnetycznych przeznaczonych na obwody magnetyczne oraz opracowanie metod wytwarzania i badanie hybrydowych elementów obwodów magnetycznych, zaś do stołecznych chemików – badanie spoiw do materiałów magnetycznych oraz specjalizowanych środków izolacyjnych i zabezpieczających. Wrocław wziął na siebie zagadnienia związane z parametrami funkcjonalnych modeli układów napędowych, technologią wykonania silników, nowymi strukturami maszyn magnetoelektrycznych oraz dostosowaniem tego wszystkiego do wymogów, jakie stawia się napędom wentylatorów i pomp pracujących w kopalniach.
Oczywiście taka skala badań wymaga odpowiednich środków. Te zaś znalazły się dzięki Programowi Operacyjnemu Innowacyjna Gospodarka, który w 2009 roku w konkursie nagrodził 42 projekty badawcze łączną kwotą ponad 950 milionów złotych. Z tego ponad 14,3 miliona przypadło na badania nad nowymi napędami w przemyśle wydobywczym. Program rozpoczęto wraz z nastaniem 2010 roku, zakończony zostanie do kwietnia roku 2013. Te 14 milionów zwróci się jednak z nawiązką, kiedy tylko wyniki badań zostaną wcielone w życie. Koordynujący projekt profesor Demenko sądzi, że uda się zwiększyć sprawność układów napędowych średnio o trzy procent. Jak to się przekłada na oszczędności? Tak, że instalacja takich nowych napędów w kopalniach KGHM Polska Miedź S.A. tylko do wentylatorów średniej mocy może przynieść roczne oszczędności rzędu trzech milionów złotych. Oczywiście nie oznacza to wcale, że realizacja projektu to bajka, a wszystko przebiega w nim w sposób idealny.
– Istotną trudnością jest długie oczekiwanie na podpisanie przez Ministerstwo aneksów do umowy. Poprzez aneksy do umowy korygujemy niektóre koszty, co jest konieczne z uwagi na nieprzewidywane trzy lata temu (przy przygotowywaniu umowy) zmiany warunków realizacji projektu i zmiany cen światowych – mówi prof. Demenko.
Czy jednak faktycznie uda się wprowadzić te rozwiązania do przemysłu wydobywczego. Profesor Zawilak z Politechniki Wrocławskiej pozostaje w ścisłym kontakcie z KGHM i rozpoczął działanie związane z takim wprowadzeniem. I miejmy nadzieję, że wszystko się uda, a nam uda się ograniczyć, choćby i w niewielkim stopniu, wiszące nad Polską od jakiegoś czasu widmo blackoutu.
Łukasz Miszewski
