Az 1992-ben Rio de Janeiróban az ENSZ égisze alatt megtartott "Környezet és fejlődés" c. konferencia 21-es jegyzőkönyvének elfogadása nem csak az emberiségre leselkedő globális veszélyeket mutatta be részletesen, hanem az ellenük való védekezés lehetséges megoldásait is.
Sikeres védekezéshez felkészült szakemberek is kellenek, akiknek a képzését időben meg kell kezdeni. A képzés gyorsaságát és hatékonyságát pedig érdemes fokozni, hiszen máris versenyt futunk az idővel, a globális felmelegedés folyamatával, annak - többnyire hátrányos - következményeivel.
A mérnökök és konstruktőrök nagyobb része azon dolgozik, hogy a jegyzőkönyvbe foglalt elveket átültessék a gyakorlatba; egy kisebb, de igen elkötelezett részük pedig azon, hogy a kifejlesztett, ill. kialakult módszereket, eszközöket, technológiákat minél könnyebben és hatékonyabban lehessen bemutatni, oktatni.
Ez utóbbi munka néhány friss eredményét mutatjuk be a következőkben.
A két fő terület, amellyel a riói konferencia eredményeit tekintve foglalkozni kell, az energia és a környezet (az alcímben látható "2E" jelölés a megfelelő angol szavak első betűiből ered). Energiaoldalról a különféle megújuló források (nap, víz, szél, szerves hulladék, földhő) hasznosításának módja és annak hatékonysága az érdekes, környezeti oldalról a víz, talaj, levegő és a hulladék, ill. szennyvíz kezelése és jellemző tulajdonságainak mérése.
HL313 napkollektoros HMV-készítő rendszerA napenergiát jelenleg elsősorban két módon hasznosíthatjuk, nagyjából közvetlenül: napkollektorral, vagy napelemmel.
A kollektoros megoldás szemléltetésére alkalmas a HL313-as rendszer, amely egy családi házas használati melegvíz-előállító rendszer "laborméretűre" kicsinyített mása a napkollektortól a HMV tartályig. E működő modellen bemutathatóak a minden hasonló rendszerre jellemző főbb részegységek, azok működése, ill. működtetése, s gyakorolható minden szokásos tevékenység, a rendszer feltöltésétől a beszabályozásig. Egy opcionális, nagy teljesítményű reflektorokkal ellátott besugárzóegység (HL313.01) még azt is lehetővé teszi, hogy valódi napsugárzás nélkül is biztosított legyen a demonstrációs modul használata, a hőmérsékletek, különösen a jellemző hőmérséklet-különbségek megfigyelése, a napkollektor hatásfok- és teljesítménymeghatározása.
HL313-rendszer a napkollektor oldalárólA napelemes megoldás az utóbbi időben "feljövőben van", köszönhetően a napelemek csökkenő árának és - elég lassan, de biztosan - növekvő hatékonyságának, amit támogat az is, hogy a napelemnek, mint terméknek az életciklusával kapcsolatos különböző számítások (pl. környezetterhelés és energiafelhasználás az alapanyagok gyártásától kezdve a megsemmisítésig vagy ártalmatlanításig) összességükben jobb eredményt mutatnak, mint a napkollektoroknál. Az ET255 oktatómodullal a naperőműveknek a napelemmodulon kívüli legfontosabb része, az inverter és a hozzá kapcsolódó visszatápláló, vagy szigetüzemű (akkumulátortöltő) rendszer működése mutatható be. Ha nem használjuk az ET250 napelemmodult, vagy nincs megfelelő napsütés, akkor itt is rendelkezésünkre áll a beépített s szoftverrel vezérelhető napelem-szimulátor, amely bármilyen időjárási viszonyok esetén biztosítja a működést.
Ha csak egy napcella működésére vagyunk kíváncsiak, akkor az önálló ET252 egység lehet a jó választás, amely saját megvilágítással "gerjeszti" a sorosan és párhuzamosan is köthető napelemcellákat. A mérések történhetnek a beépített csatlakozópanel (és külső mérőműszerek), vagy az USB-n csatlakozó PC-n futó szoftver segítségével. A LabVIEW-vezérelt szoftverrel változó terheléseket iktathatunk be, így cellakarakterisztika felvételére is sor kerülhet.
HM365.31 - Francis- és Pelton-turbinákA vízenergia hasznosításánál a turbinák fajtája és kivitele az egyik sarkalatos kérdés. A HM365-HM365.32 modulpár például különböző fajta turbinák egymás utáni vizsgálatát teszi lehetővé, biztosítva az önálló vízkört és a teljesítmény, valamint egyéb paraméterek mérhetőségét. A HM430.C0 viszont egy önálló egység, amely a Francis-turbinákkal történő megismerkedést segíti, akár számítógépes adatgyűjtéssel együtt.
HM365 a turbinavizsgáló rendszerrelBár az ún. biomassza energetikai felhasználásának körülményeit és hatékonyságát még erősen vizsgálni kell, bizonyos szerves hulladékok felhasználása, baktériumok "munkára fogása" attól függetlenül is bevett gyakorlat, tehát érdemes valósághűen szemléltetni és oktatni. A CE640-rendszer etanolt, azaz etilalkoholt "gyárt" burgonyavagy gabona-alapanyagból feltárás, fermentáció és desztilláció útján, akár az egyetemi labor "egyik sarkában". Működéséhez csak az alapanyagot, a szükséges enzimeket és gőzt, ill. forró vizet kell biztosítani, természetesen némi elektromos áramon kívül. A folyamatot PLC irányítja. A diákoknak lehetőségük van bizonyos paramétereket megváltoztatni és a hatást megfigyelni.
Mint már említettük, az energia előállításán kívül a hatékony felhasználása is igen fontos. A mi éghajlatunkon az épületek fűtése emészt fel rengeteg energiát az év durván felében. Németországban 2 GWh villamos energiát lehetne megtakarítani, ha minden korábbi tervezésű fűtési rendszerben a keringtetőszivattyút új, szabályozható típusra cserélnék le. Tehát egy adott fűtési technológia, s azon belül egy adott fűtőrendszer hatásfoka erősen "zsebre menő" kérdés. A HL630 egy komplett épületfűtési rendszert mutat be, ahol pl. választhatunk két, különböző elven működő keringtetőszivattyú és azok beállítási lehetőségei között. A rendszerbe épített mérőérzékelők segítségével mérhetjük a beavatkozások hatását, figyelhetjük a fűtés működésének változásait. Több ponton (csatlakozóelemek, könyökök stb.) mérhetjük a nyomás esését, felvehetjük a rendszer, ill. a szivattyúk karakterisztikáját is.
Közhely, de sajnos drámaian igaz: víz nélkül nincs élet! A víz tehát nem csak energiaforrás, hanem éltető elem is. Az egészséges ivóvíz biztosítása az emberiség egyik része számára még ma sem megoldott, viszont a másiknak is mind nagyobb gondokat okoz.
Ezért nagyon fontos mind a természetes vizek, mind a keletkező kommunális és ipari szennyvíz tisztítása, "kezelése". Egy ilyen "aktivált szennyvízkezelés" teljes folyamatának bemutatására alkalmas a CE705-rendszer. A "nyersanyag" egy valódi szennyvíztisztító telepről származó, "aktivált", azaz megfelelő mikroorganizmusokkal már beoltott szennyvíz. A folyamatok során be lehet mutatni a fontos rendszerparamétereket, a visszafolyatási arányt (reflux ratio), levegőztetési időt (sludge age), oxigénkoncentrációt, pH-értéket és hőmérsékletet. A rendszer kimenetén egy-egy tartályban gyűlik a szennyvíziszap és a kezelt víz.
A vízkezelés másik aspektusát, a biológiailag nem lebontható lebegő részecskék kezelését pedig a CE586-rendszer demonstrálja rendkívül (és az átlátszó műanyag szerkezeteknek köszönhetően gyakorlatilag szó szerint) átláthatóan.
Még három témát említünk meg - helyhiány miatt - igen röviden.
A HM145-rendszer segítségével a talajvíz mozgása, profilváltozásai szemléltethetők egy ötletes készlet segítségével, a CE235 és CE400 modulok pedig a gázok abszorpcióját és tisztításuk egyik lehetőségét mutatja be. Végül a szemétavagy hulladékkezelés egyik fontos momentuma elevenedik meg a CE280 mágneses szeparátor segítségével, amelynél az elválasztás számos paramétere, többek között pl. a mágnes és az elválasztó lemez pozíciója is be-, ill. átállítható.
A készülékek többségükben olyan folyamatokat és technológiákat mutatnak be, amelyek a való életben nehezen hozzáférhetők, vagy legalábbis saját kísérletezésre, mérésekre, hosszabb idejű adatgyűjtésekre ott nincs alkalom. A berendezések használata kiválóan beilleszthető a szakirányú képzések tantervébe, a mellékelt részletes segédanyagok hathatósan segítik a folyamatok, a működés, a technológia mélyebb megértését.
