Bionický bio-ventilátor od Ziehl-Abegg: Lepší ve všech ohledech

Předseda představenstva Peter Fenkl představuje nový bio-bionický ventilátor, se kterým je Ziehl-Abegg průkopníkem v použití bio-polyamidů. (Foto: Ziehl-Abegg / Achim Köpf)

Bio-Ventilátor - Přední

Bio-Ventilátor - Výstřižek

Tabulka 1

• Významná úspora CO2 při výrobě
• Menší hluková produkce
• Snížená spotřeba elektřiny při provozu
• Lepší odolnost, teplotní odolnost, dlouhodobá stabilita a mechanické vlastnosti

„S těmito ventilátory můžeme každý rok ušetřit tisíce tun CO2,“ říká předseda představenstva Peter Fenkl. Jeho společnost Ziehl-Abegg představuje nyní bio-ventilátor inspirovaný bionikou. Nový ventilátor je vyroben z bio-polyamidů, které jsou založeny na ricinovém oleji. Kromě úspory CO2 dochází ke zlepšení odolnosti, teplotní a dlouhodobé stability i mechanických vlastností. Díky začlenění bionických poznatků do geometrie křídel je ventilátor také tišší a účinnější – což snižuje náklady na energii a emise hluku při provozu.

Tato novinka je například využívána v chladicích technologiích (chlazení potravin až do supermarketu), v topenářství, tepelných čerpadlech a při chlazení elektroniky (datová centra, chlazení rozvaděčů, chlazení měničů). K udržitelnému přístupu patří, že ventilátor je 100 procent recyklovatelný. Přestože se výrazně minimalizuje uhlíková stopa, mají zařízení navržená s ohledem na životní prostředí výhody i pro projektanty: ventilátor má vyšší chemickou odolnost, lepší odolnost proti tepelnému šoku a je odolnější vůči horké vodě a páře.

Před 20 lety byl „spravedlivý“ kávový nápoj považován za výjimečný, dnes stále více lidí sleduje za reklamními sděleními, dopravními cestami a výrobními procesy. Proto může bio-ventilátor inspirovaný bionikou sloužit jako vzor – i když je jeho cena v současnosti vyšší než u ropných produktů. Protože technické parametry zařízení a rozměry jsou shodné s běžnými ventilátory, neexistují žádné technické překážky – je však třeba zvýšit povědomí trhu o tomto produktu a jeho pozitivních vlastnostech z hlediska životního prostředí.

Technicky má bio-ventilátor vedle přínosu pro životní prostředí několik výhod: například ve srovnání s produkty založenými na ropě má velmi nízkou absorpci vody, výrazně delší životnost a lepší chemickou odolnost. „Ziehl-Abegg jako trendsetter ve vývoji ventilátorů je proto i v používání bio-polymerů průkopníkem,“ říká předseda představenstva Fenkl.

1. Bionika (Nízký hluk a nízká spotřeba energie)

Vývojáři ze společnosti Ziehl-Abegg zkoumali řadu zvířat, jejichž těla jsou optimalizována pro pohyb vody nebo vzduchu. Inspiraci našli u nejtiššího dravce – sovy.

Proč je sova vůbec tak tichá? Sovy loví v noci, kdy jsou viditelnost a podmínky velmi špatné. Proto se orientují na kořist pomocí sluchu. A to funguje jen tehdy, když létají naprosto tiše. Jak to dělají? Například šedá sova váží téměř stejně jako holub. Křídla jsou však mnohem větší a silněji zakřivená. To přináší ptákovi mnohem větší vztlak při nižších rychlostech. Holubi musí naopak velmi intenzivně mávat křídly, což je slyšet na dálku. Dále mají na konci křídel sovy třásně. Díky nim se vzdušné proudy na horní a spodní straně křídel setkávají na zadní hraně jemněji – a tím tišeji. Proto je zadní hrana ventilátorových lopatek zubatá.

Ovšem nejen u sov se vývojáři společnosti dívali pozorně: supi, orli a rackové mají jednotlivá pera upravena tak, že na špičkách per vznikají malé okrajové víry, které snižují odpor křídla. To je patrné i u letadel, jejichž křídla nyní mají na konci malý zářez (winglet) – u Ziehl-Abegg jsou lopatky sovích ventilátorů již léta vybaveny zářezem na okraji.

Složením několika bionických prvků do jednoho ventilátoru se dále snižuje spotřeba energie při provozu.

2. Biokompozit v ventilátoru (snížení CO2 při výrobě)

Obnovitelné suroviny přispívají k omezení emisí CO2 prostřednictvím nahrazení fosilních surovin. Křídlo ventilátoru je vyrobeno z více než 60 % z obnovitelného suroviny sebazinské kyseliny, která se získává z oleje rostliny ricinovníku.

Ricinový olej, vědecky nazývaný také ricinový olej (CAS č. 08001-79-4), je rostlinný olej získávaný ze semen tropického stromu ricinovníku (Ricinus communis), který je mléčnicí. Jedná se o triglycerid a v lékařství je označován jako Oleum Ricini s. Castoris, Oleum Ricini virginale nebo kastorový olej (v angličtině castor oil, ale také ricinus oil nebo oil of Palma Christi).

V mírných klimatických pásmech roste rostlina jako jednoletá bylina, v tropech jako vytrvalá rostlina. Rostlina je rychle rostoucí a za ideálních podmínek dorůstá během tří až čtyř měsíců do výšky až pěti metrů. V tropickém klimatu dosahuje po několika letech výšky až 13 metrů a vytváří dřevnatý kmen. V sezónních podmínkách každoročně nadzemně odumírá, ale při vhodném slunečním záření znovu vyraší.

Zázračný strom roste i v semi-aridním klimatu (z latinského aridus = suchý, vyprahlý), takže dokáže snést i sucho. Hlavním producentem ricinového oleje je Indie, která s roční produkcí asi 750 000 tun představuje přibližně 60 % světové produkce. Dalšími významnými producenty jsou Čína a Brazílie.

Ricinový olej se získává pěstováním na půdách s nízkým obsahem živin a neohrožuje tak potravinářskou výrobu. Zázračný strom či ricinový olej není potravina.

Zpracování biopolyamidu je možné stejně jako u běžných plastů na konvenčních strojích a s upravenými procesními parametry.

Protože rostlina během růstu pohlcuje CO2, sníží se emise CO2 ve srovnání s plastem na bázi ropy o dvě třetiny. Jedná se tedy o výraznou úsporu CO2. Předseda představenstva Fenkl říká: „Použitím rostlinných surovin, které již během růstu pohltily CO2, je celková uhlíková bilance tohoto materiálu výrazně příznivější než u polymerů založených na fosilních surovinách.“ I při pohledu na celý ventilátorový list (včetně skleněných vláken tvořících 30 %/GF 30) je úspora CO2 stále 40 procent.

Protože obnovitelná surovina tvoří více než 60 % materiálu, splňuje tento materiál běžnou definici bioplastu.

Složení biopolymerů patří mezi hlavní tržní iniciativy Evropské komise, pokud jsou splněny následující podmínky: dostatečná průmyslová výroba a nevzniká konkurence s potravinářskou výrobou. Obě tyto podmínky jsou splněny u biopolymerů založených na ricinovém oleji.

3. Bio-materiál snižuje hmotnost ventilátoru

Bio-ventilátor je o 6 procent lehčí ve srovnání s produktem z PA6 GF30 (fossilní základ). To je částečně důsledek 5procentní úspory hustoty a také o jedno procento nižší absorpce vlhkosti (PA 6 GF 30: hustota 1,36 a absorpce vlhkosti 2,1-2,3 %, zatímco bio-materiál s GF30: hustota 1,31 a absorpce 1,2 %).

4. Bio-materiál přináší několik pozitivních vlastností

Pro zákazníky přináší nový materiál řadu výhod, což rozšiřuje možnosti použití tohoto ventilátoru.

• Vyšší chemická odolnost (odolnost proti praskání pod napětím při styku s agresivními chemikáliemi)
• Odolnost vůči horké vodě a páře (vysoká hydrolytická odolnost)
• Absorpce o 50 % nižší vlhkosti
• Stabilnější rozměry
• Lepší odolnost proti tepelnému šoku
• Dobrá odolnost proti opotřebení a tření

5. Dřevo jako náhrada fosilních materiálů není vhodné

Použití dřeva jako náhrady není pro Ziehl-Abegg alternativou, protože by to přímo ovlivnilo majitele domů a bytů, kteří topí dřevem nebo peletami (viz tabulka 1).

Hlavní tržní iniciativa EU

Evropská komise zahájila v roce 2007 hlavní tržní iniciativu (LMI) a biobázické produkty vybrala jako jeden ze šesti cílových trhů. Cílem LMI je prostřednictvím poptávkově orientovaných opatření významně přispět k rozvoji potenciálu biobázických produktů a zvýšení jejich konkurenceschopnosti.

Nedostatečná ekonomická efektivita: Hlavním překážkou podle oslovených expertů jsou stále vyšší náklady na biobázické produkty ve srovnání s alternativními produkty, což činí vývoj biotechnologických výrobních procesů často neekonomickým.

Pozadí:
Biobázické produkty jsou považovány za významný nástroj ke snížení environmentálních dopadů výroby, ke zlepšení zdraví, jako udržitelná alternativa fosilních surovin a k zajištění mezinárodní konkurenceschopnosti německého a evropského průmyslu prostřednictvím technologické vedoucí pozice. Nicméně jejich potenciál nelze v současnosti plně využít. K tomu přispívají různé překážky, například částečná nedostatečná konkurenceschopnost z hlediska nákladů, nízká akceptace v zpracovatelském průmyslu, dominance „time to market“, nevýhodná pravidla, relativní přednost energetického využití biomasy před její materiálovou využitím. Přesné cílené podpory brání vysoká heterogenita produktů a široké spektrum použití (například biochemikálie, maziva a plasty pro balení, ale i ve stavebnictví nebo automobilovém průmyslu).

Vysokotechnologická strategie vlády (2006)

Vysokotechnologická strategie vlády má za cíl dostat Německo na špičku v nejdůležitějších budoucích trzích. Rostlina jako dodavatel surovin je jedním ze 17 klíčových oblastí, v nichž byly definovány inovační opatření. V rámci tohoto cíle usiluje Německo do roku 2015 o dosažení evropské špičkové pozice v rostlinné biotechnologii a šlechtění rostlin a o významné rozšíření využívání obnovitelných a rostoucích surovin v chemickém průmyslu.