Uppfinnarjocke med en ny slags propeller

VIND I SEGLEN. Arttu Vuorio tog hem första pris i Huima-idétävlingen med Vuo-maskinen. Med hjälp av tävlingen fick han möjligheten att bygga några demonstrationsexemplar av uppfinningen. Bild: Kristoffer Åberg

Vilken resurs i världen ser ut att vara i det närmaste outsinlig? Spillvärmen! Borgåbon Arttu Vuorio har utvecklat en metod för hur man kan göra något nyttigt av energin som i annat fall skulle gå förlorad. Tillämpningsmöjligheterna är många, men ett direktiv från EU är särskilt intressant då det gäller att få fart på affärerna.

– Det är en ganska spännande känsla. Jag har pynjat med den här grejen i åratal i allsköns ro och nu blir intresset plötsligt väldigt stort, säger Arttu Vuorio när han tar emot ÖN på gårdsplanen hemma i Kerko.

"Grejen" han talar om är Vuo-maskinen och orsaken till det nyvaknade intresset är att den nyligen tog första pris i utvecklingsbolagen Posintras och Turku Science Parks idétävling där man ville hitta nya lösningar för att utnyttja spillvärme. Och trots att Vuorio visserligen fått utvecklingshjälp av bland annat forskningscentralen VTT och Sami Ruoho, doktor i elektroteknik på företaget Nordmag, kan man säga att vi besöker uppfinningens födelseplats när vi går in i villan i Kerko.

– Jag har min bakgrund inom finanssektorn men där blev jag till slut frustrerad på all reglering. Jag kände att energibranschen är ett område där det finns en beställning på nya lösningar. Vuo-maskinen är min första egentliga uppfinning men jag alltid har varit intresserad av hur man kan göra saker bättre och enklare, säger Vuorio.

Att han kom med i Posintras tävling var något av ett misstag.

– Jag fick höra om tävlingen då jag var i kontakt med dem för att höra vilka möjligheter de har att stödja vidareutvecklingen av uppfinningen. Genom att vara med i tävlingen fick jag hjälp och resurser att bygga några demonstrationsexemplar som visar att idéerna fungerar i praktiken.

TILLÄMPNING. Genom att koppla generatorn till frånluftsventilen i en byggnad alstras tillräckligt med energi för att göra mätningar av luftkvaliteten och trådlöst överföra resultaten. Bild: Kristoffer Åberg

Tre i en

Inne i garaget, på ett arbetsbord bredvid terränghjulingen, står Vuo-maskinen. Om inte uppfinnaren var på plats skulle det vara svårt att gissa sig till vad maskinen gör eller vad den kan användas till. Från sidan av den cylinderformade basen spretar några elkablar och en drivaxel står upp från cylindern. Kring axeln finns en konstruktion som ser ut som halverade rörstumpar och två blåa vertikala stag är monterade på metallribbor som sträcker sig ut från axeln. Hela maskinen är drygt en halv meter bred och en halv meter hög.

Mycket förenklat handlar maskinen om att utnyttja luftströmmar för att åstadkomma en roterande rörelse. Rörelsen används för att snurra en generator som alstrar el. Det här låter väldigt bekant från vindkraftssammanhang men att kalla Vuo-maskinen för en liten vindmölla skulle vara orättvist.

– I Vuo-maskinen kombineras tre olika rotorer. Den rörformade närmast axeln är en savonius-rotor som startar upp rotationen och behöver inte så mycket vind. De blåa vingarna är en Darrieusturbin som höjer effekten när rotationen kommit i gång, förklarar Vuorio.

Vad man inte ser är att det inne i basen finns en tredje "kanalrotor" och en generator av en speciell typ.

– Tanken är att Vuo-maskinen kan monteras i ändan av en skorsten eller en ventilationskanal. Den vertikala luftströmmen får rotorn att rotera även då det inte blåser.

En lika viktig del av uppfinningen som själva rotorn är generatorn där man lyckats eliminera fenomenet kuggningsmoment. Alla som äger till exempel en cykeldynamo kan bekanta sig med fenomenet genom att rotera den för hand. Magneterna inne i dynamon påverkar varandra och gör att rörelsen blir knyckig och att det krävs förhållandevis mycket kraft för att starta rotationen. Ingendera av egenskaperna är önskvärda då det gäller att bygga generator som fungerar med luftströmmar.

– En generator är i grund och botten väldigt lik en elmotor. För Vuo-maskinen har vi modifierat en liten likströmsmotor för att skapa en växelströmsgenerator som saknar kuggningsmoment. Den kan tillämpas för att ta till vara energi, alltså skapa el, inte bara ur luftströmmar och utan också ur strömmade vätska, gas eller ånga.

För Vuo-maskinen har vi modifierat en liten likströmsmotor för att skapa en växelströmsgenerator som saknar kuggningsmoment.

I egen klass

På utvecklingsbolaget Posintra säger direktören för miljöaffärsverksamheten Leena Alihakkola att Huima-projektet (se faktaruta) var en intressant upplevelse.

– Stödet från EU gav oss möjligheten att pröva på något helt nytt som vi i vanliga fall inte har resurser till. Det var ett ganska unikt tillvägagångssätt att vi vände oss till allmänheten för att fråga vilka idéer som finns när det gäller att kunna utnyttja spillvärme. På förhand hade vi ingen aning om ifall vi skulle få in fem eller femhundra idéer.

Den nationella tävlingen fick slutligen nitton bidrag, enligt Alihakkola kom flertalet av bidragen från de södra delarna av landet.

Som representant för det östnyländska utvecklingsbolaget är hon glad över att det vinnande bidraget kar sitt ursprung i Kerko i Borgå.

– Frågan om hur man kan dra nytta av spillvärme är särskilt aktuell i Borgå i och med industrierna i Sköldvik. Jag hoppas uppfinningen kan vara till nytta i regionen.

Alihakkola är tveksam till om vi ännu kommer att få höra något om de andra arton tävlingsbidragen.

– Vägen från idé till produkt är oftast lång och kräver både tid och resurser. Många av de övriga bidragen kom från personer som till vardags jobbar med något helt annat och utvecklar sin uppfinning på fritiden. Det visade sig också att en del av förslagen handlade om sådana lösningar som redan används någonstans. Men det vinnande bidraget skiljde sig från de övriga i det avseendet att Vuo-maskinen gjorde stora framsteg under tävlingens gång.

KANALROTOR. Med hjälp av den här rotorn förvandlas luftströmmen i en skorsten eller ventilationskanal till en roterande rörelse. Bild: Kristoffer Åberg

Många tillämpningsmöjligheter

Prototypen av Vuo-maskinen som Vuorio visar upp har en effekt på 24 watt och är alltså inte mycket att ha om man till exempel vill värma ett hus. Men det är inte heller meningen. Vuorio säger att maskinen är optimerad för att alstra el för lättdrivna apparater såsom olika slags mätinstrument och apparater för trådlös dataöverföring. Tillämpningsmöjligheterna är många både inom industrin och på konsumentmarknaden.

– Till exempel inom en industriell process kan spillvärmen ledas till en ventilationskanal varifrån Vuo-maskinen genererar el för att driva mätinstrument som är relevanta för den industrin. I olika typer av byggnader kan maskinen kopplas till ventilationssystemet och elen som alstras kan användas till exempel för mätningar av luftkvaliteten.

Eftersom Vuo-maskinen tack vare vindrotorn är självförsörjande ser Vuorio också många användningsmöjligheter när det gäller byggnader som inte är kopplade till elnätet eller då det behövs reservenergi vid strömavbrott.

– En finsk tillverkare av mätutrustning har också visat intresse för uppfinningen. En möjlighet är att de kunde använda Vuo-maskinen för att ladda batterierna i sina mätapparater som är placerade på ställen där det inte finns el i närheten.

Syftet med projektet var att väcka diskussion om spillvärme, om hur den kan tas tillvara och om vilka affärsmöjligheter den kan ge.

I projektet ingick en idétävling där deltagarnas uppgift var att hitta lösningar på samarbetsparterna Nestes, Borealis och Yaras scenarier för tillvaratagande av spillvärme.

Sammanlagt 19 bidrag lämnades in och den sista augusti utlystes Arttu Vuorios Vuo-maskin till segrare.

Under projektet skapades också en energiguide för företag.

Huima-projektet som pågick mellan den 1.9.2018 och 31.8.2020 var ett samarbete mellan utvecklingsbolagen Posintra och Turku Science Park.

Huvudfinansiär var Europeiska regionala utvecklingsfonden.

Vuorio ser också med intresse på ett beslut från EU om att alla bostäder efter en övergångstid på 10 år ska utrustas med en fjärravläsbar vattenmätare.

– De nuvarande mätarna fungerar med batteri som ibland måste bytas ut. Men i samarbete med några aktörer bygger vi en ny prototyp av Vuo-maskinen som kopplas till vattenledningen och som genererar energi då man använder vatten. Eftersom vattnet är tusen gånger tätare än luft räcker elen till för att driva vattenmätaren och för att sända resultaten vidare trådlöst.

Söker patent

Arttu Vuorio har lämnat in patentansökningar för Vuo-maskinen i Finland och EU. Redan själva ansökningen ger uppfinningen ett visst skydd mot kopior men det tar ännu en tid innan det klarnar om patent kan beviljas.

– Det finns exempel på produkter som beviljats patent trots att de inte har ett kommersiellt värde. Sedan finns det också produkter med ett kommersiellt värde som inte kan beviljas patent eftersom likheterna med redan existerade produkter är för stora. Man får se hur det går.

Själv är Vuorio övertygad om att Vuo-maskinen har en affärsmässig potential.

– Men nya innovationer kräver både tid och pengar för att kunna utvecklas till trovärdiga kommersiella produkter. Bara jag hittar en lämplig partner som kan bidra både med investeringar och kunskap inom produktutveckling är jag visst intresserad av företagssamarbete.

Mer läsning