Politechnika przewietrzy Kraków. Chce postawić w mieście wieże wentylacyjne

Grzegorz Jasiński: Dynamiczne przewietrzanie Krakowa. Na czym to miałoby polegać?

Dr Łukasz Flaga: Pomysł zrodził się już kilka lat temu, podczas eksperymentów realizowanych w tunelu aerodynamicznym w Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Politechniki Krakowskiej. Specjaliści z Politechniki badali, czy jesteśmy w stanie wymuszać ruch powietrza, czyli wspomagać naturalny układ wentylacyjny obszaru zabudowanego, w tym wypadku akurat Krakowa. Okazało się, że jesteśmy w stanie i teraz to zagadnienie ze skali laboratoryjnej chcielibyśmy przenieść na skalę poligonową, czyli taki przedsionek przed wejściem w skalę rzeczywistą.

To brzmi jak pomysł na założenie w Krakowie klimatyzacji. Jak to miałoby wyglądać? Czego się można spodziewać? Co chcielibyście państwo tu w Krakowie postawić?

Aleksander Pistol: Na razie mówimy o postawieniu tak zwanych wież wentylacyjnych, ale na razie nie wiadomo jeszcze, czy miałyby to być rzeczywiste wieże, czy wentylatory założone na budynkach, tego jeszcze nie wiemy. Jesteśmy jeszcze na wstępnym etapie badań. Celem jest wzbudzenie naturalnej cyrkulacji powietrza, niedopuszczenie do powstawania zastojów, które powodują powstawanie smogu.

Na pierwszy rzut oka, w ilu miejscach Krakowa takie instalacje powinny się pojawić? Żeby to miało sens, żeby mogło poprawić sytuację...

ŁF: Wstępne rozpoznanie, przeprowadzenie analizy zawierającej wiele kryteriów, wskazało nam kilka takich ścieżek, kilka potencjalnych możliwości realizacji takich kanałów napowietrzających. Wstępnie przyjmujemy że będzie 4 do 5 takich kanałów.

W których miejscach Krakowa, sądzicie panowie, że tak instalacje powinny się pojawić?

ŁF: Jest to uzależnione od warunków terenowych i chropowatości powierzchni. To taki parametr wynikający z tego, co tam się znajduje, czy jest to trawa, czy niskie zabudowania, czy las, czy wysokie zabudowania. W zależności od tego, ocena przebiegu tych kanałów, które będziemy się starali precyzyjnie określić, jest jeszcze w fazie wstępnej. Są to kierunki raczej wschodnio-zachodnie ze względu na to, że w Krakowie jest przewaga wiatrów zachodnich, takie kanały pojawiają się tu w naturalny sposób. Jeden kanał jest od południa, okalający Skawinę. To kanał, który staralibyśmy się opóźnić do momentu aż Skawina sama, albo z naszą pomocą, upora się ze swoim problemem. Zakładamy, że aglomeracja Kraków też będzie wspierać gminy ościenne, bo powietrze w mieście miesza się przecież z tym, które napływa w przyległych terenów, z tego naszego "obwarzanka". W związku z tym musimy dbać o politykę długofalową, prowadzoną szerzej.

To jest projekt futurystyczny, trzeba to uczciwie powiedzieć, bo chodzi o postawienie wież. I to nie małych. Jak miałoby to działać? Na jakiej zasadzie? Jak sobie to wyobrazić?

Prof. Andrzej Szarata: Jeżeli uda się zdefiniować korytarze, w których te wieże, czy te urządzenia mogłyby być postawione, to można sobie na razie wstępnie wyobrazić stalowe konstrukcję, które będą składane i które będą w stanie wymusić ruch powietrza. Nie mówimy o dużych prędkościach, ale ten układ powinien być w jakiś sposób pobudzony, by wesprzeć naturalną działalność przyrody. Chciałbym podkreślić, że to o czym mówimy to rzeczywiście rozwiązanie futurystyczne, ale nie lekarstwo na smog, czy zanieczyszczenie powietrza. To jeden z elementów uzupełniających cały pakiet działań, które są w mieście podejmowane. Mam na myśli likwidację palenisk, ograniczenia ruchu samochodowego, czy w ogóle komunikacji samochodowej i tych zanieczyszczeń z niej pochodzących. Ten element przewietrzania miasta jest takim elementem wspomagającym. I znowu bardzo ważne jest to, żeby podkreślać, że ten cały system nie będzie przepychał zanieczyszczeń do sąsiadów. On ma po prostu uniemożliwić gromadzenie się tych zanieczyszczeń. On powinien być uruchamiany zanim jakość powietrza w Krakowie i okolicach zacznie się dramatycznie pogarszać. My nie będziemy przepychali zanieczyszczonego powietrza, ale będziemy przepychali powietrze, które dopiero zaczyna być zanieczyszczone. Nie powodujemy w ten sposób pogarszania warunków na zewnątrz. To jest bardzo istotne. I jeszcze raz chciałbym podkreślić tę kompleksowość podejścia. To jest tylko jedno z możliwych działań, wspierające pozostałe programy wprowadzane w Krakowie i w okolicy.

My w Krakowie mniej więcej wiemy, kiedy smog powstaje, jakie warunki pogodowe się do niego przyczyniają. W jaki sposób państwa instalacja miałaby to tworzenie się smogu utrudnić, ułatwić wymianę powietrza?

ŁF: Najtrudniejsza sytuacja jest w momencie zastoju powietrza. Głównym czynnikiem powstawania smogu jest człowiek, do tego dochodzą uwarunkowania terenowe, u nas tak zwana niecka krakowska, która sprzyja zastojowi powietrza. Nasza instalacja, czy system, ma się składać z kilku elementów. Jednym jest monitoring, umożliwiający przewidywanie smogu w oparciu o wskazania stacji meteorologicznych. Chodzi o przewidzenie, kiedy taki zastój może się pojawić i odpowiednio wczesne uruchomienie systemu. Drugi element to sama praca systemu, jego działanie. Nie chcemy tu nikogo przerażać, że to będzie wielka instalacja, że to będzie wiało. Nie. Mówimy o ruchu mas powietrza z prędkością porównywalną z krokiem spacerowym. To nie ma wiać, huczeć, tylko wspomagać naturalne przemieszczanie się powietrza, ich mieszanie i dyspersję zanieczyszczeń. Naturalne oczyszczanie w warunkach ruchu powietrza.

To byłyby wieże ustawione na stałe? Byłoby je widać w pejzażu miasta...

AP: W tej chwili ciężko jeszcze coś na ten temat powiedzieć. Nie chcielibyśmy wstawiać konstrukcji, które szpeciłyby krajobraz miasta. Jesteśmy jeszcze na bardzo wstępnym etapie badań, kilka lat minie do ewentualnej realizacji...

Ale ile te wieże musiałyby mieć wysokości, by miały sens? Tak jak panowie to teraz oceniacie...

AP: Na razie myślimy o wieżach o wysokości od 50 do 80 metrów, ale może się okazać, że wystarczające będą mniejsze konstrukcje albo wręcz będzie można wykorzystać istniejące budynki... Na przykład zainstalować te wentylatory na budynkach stojących blisko kanałów przewietrzania, by miało to jak najmniejszy wpływ na codzienne życie mieszkańców Krakowa.

To jest koncepcja, która teraz ma być w sposób naukowy przetestowana, powstaje specjalne laboratorium, które ma to umożliwić...

AS: To jest duża inwestycja, wspierana przez Województwo Małopolskie. Chcemy wybudować Laboratorium Inżynierii Wiatrowej, które będzie miało korytarz napowietrzania na tyle duży, żeby dało się w środku zbudować model całej doliny krakowskiej. I uwzględniając chropowatość terenu, czyli wszystkie przeszkody, które napotyka ruch powietrza, wskazać, zinwentaryzować te realne korytarze napowietrzania. To jest jedno z działań, które chcemy podjąć. Celem tego laboratorium jest kompleksowe podejście do badań, będziemy mieli możliwość zmiany temperatury, wilgotności, mamy wentylatory, które potrafią symulować bardzo różne warunki pogodowe, choćby prędkość wiatru. Efekt jest bardzo uniwersalny. To nie tylko kwestia walki ze smogiem, ale też samej identyfikacji przepływu powietrza przez dolinę krakowską czy dowolny inny obszar. Współpracujemy z Nowym Sączem, współpracujemy z Żywcem, to nie jest tylko wąsko ograniczone do naszego miasta działanie. Laboratorium będzie miało też szerszy aspekt naukowy, dlatego że współpracujemy na przykład z kilkoma firmami, które produkują np. stolarkę okienną. Były dylematy, czy uszczelki, które ktoś zaproponował, będą na tyle dobre, by w trudnych warunkach pogodowych były szczelne. My w tym naszym korytarzu będziemy mogli montować i testować nawet całą połać dachową z oknem przy silnym wietrze, nawet przy burzach piaskowych. Wszystko będziemy mogli symulować. Będzie to jedno z najnowocześniejszych tego typu laboratoriów na świecie. Kilka laboratoriów tak naprawdę zajmuje się tą tematyką i ma takie możliwości, jakie my będziemy mieli.

Na ile próba odtworzenia danej sytuacji w laboratorium, w skali, będzie oddawać rzeczywistość? Jak bliskie rzeczywistości to będzie?

ŁF: Skalowanie zjawisk w laboratoriach z tunelami aerodynamicznymi prowadzone jest już z dobrym skutkiem od kilkudziesięciu lat. Wszystko podlega pod tak zwaną teorię podobieństwa procesów podobnych, która uzasadnia możliwość przejścia z jednej skali na drugą przy zachowaniu odpowiednich kryteriów podobieństwa. Pierwszym krokiem jest wyprowadzenie tych warunków dla każdego eksperymentu realizowanego w istniejącej już infrastrukturze Laboratorium Inżynierii Wiatrowej i późniejszym Laboratorium Aerodynamiki Środowiskowej. Kolejnym krokiem jest przygotowanie odpowiedniego modelu, przygotowanie warunków, zarówno wiatru, jak i tych wszystkich chropowatości. W szczególnych eksperymentach, na przykład dotyczących wspomnianej szczelności trzeba też przygotować właściwe opady. Tu istotna jest intensywność, średnice kropli, temperatura. Wszystko jest elementem symulowania, czyli tej sztuki oszukiwania na potrzeby uzyskania wyniku, który jest wiarygodny. W tym momencie jesteśmy zespołem, który pokonuje problemy naprawdę na poziomie światowym. Wcale nie zostajemy w tyle, możemy się tym szczycić. Mając na razie skromne laboratorium dorównujemy krajom zachodnim, które podobne badania robią w większych skalach, ale za dużo, dużo większe pieniądze.

Wspomniał pan o pieniądzach. To są na razie symulacje, badania naukowe. Gdyby to miało działać, jak możemy sobie wyobrazić koszty i potrzebną energię? Jak rozumiem nie chodzi o wentylatory, które działałyby cały czas.

AS: W tej chwili, jeśli chodzi o samą konstrukcję tych masztów, trudno jest przewidywać, ile to będzie kosztowało. Najpierw musimy sprawdzić, gdzie one powinny być umieszczone, w jakiej liczbie. To jest podstawowe. Jeżeli chodzi o zużycie energii, takie bardzo wstępnie szacunki, to koszty nie są niewyobrażalne, to nie są w budżecie miasta duże kwoty. Wydaje się, że kilka milionów złotych, które trzeba by przeznaczyć na tego typu inwestycję to suma, której miasto byłoby w stanie podołać. Ale jeszcze jest trochę za wcześnie, by podawać realne wymagania. Cały koszt tej inwestycji na pewno nie będzie niski, ale równocześnie nie będzie porażający. Za kilka lat powinniśmy być gotowi z konkretami.

Jeżeli chce się poprawić tzw. sytuację smogową w Krakowie, to trzeba ją najpierw dobrze zdiagnozować. Czy ona jest dziś dobrze zdiagnozowana? Czy macie panowie naprawdę precyzyjne informacje o tych kanałach przemieszczania się powietrza w mieście.  O tym, gdzie sytuacja najszybciej się komplikuje... Czy nad tym też jeszcze trzeba popracować?

AS: Dużo jest już zrobione, Kraków dużo wysiłku włożył, by identyfikować korytarze napowietrzania, identyfikować skład zanieczyszczenia powietrza i próbować stworzyć mechanizm do przewidywania pojawiania się smogu. Natomiast nie zrobiono jeszcze wszystkiego. Nie znamy jeszcze pewnych czynników. Nie wiemy na przykład, jaki jest skład zanieczyszczonego powietrza na różnych wysokościach. Nie wiemy dokładnie, jak to wygląda. Jeżeli chodzi o kanały napowietrzania, wiemy gdzie one przebiegają, na podstawie historycznych danych i w oparciu o aktualne dane, ale dobrze byłoby to potwierdzić symulacyjnie w takim laboratorium, jakie realizujemy. To co robi miasto, to jest bardzo dużo, ale myślę, że dobrze byłoby mieć jakieś dodatkowe narzędzie, które by te działania miejskie zweryfikowało. Tym narzędziem będzie Laboratorium Aerodynamiki Środowiskowej Politechniki Krakowskiej.

Mieszkańcy Krakowa obawiają się, że te korytarze przewietrzające zostaną zabudowane. Tak się czasem mówi. Zdążycie państwo zanim to się stanie?

ŁF: Mam nadzieję. Dołożymy starań, by realizacja tego projektu badawczego przebiegło bez zakłóceń, jak najszybciej. Oczywiście aktualnej sytuacji już się nie da cofnąć, co się zbudowało, to się zbudowało. Natomiast trzeba patrzeć z optymizmem, że Kraków jako miasto zielone ma tych terenów zielonych całkiem sporo i ma warunki, które sprzyjają temu, by to powietrze się wymieniało. My go wspomożemy. Natomiast natury nie da się oszukać, jeśli nie będziemy z nią współgrać, to próżny nasz trud.

To rozwiązanie nie ma dotyczyć tylko Krakowa. Ten pomysł jeśli potwierdzi się, że działa, będzie mógł być wykorzystany w dowolnym innym miejscu?

AP: Tak, tylko oczywiście jeżeli będziemy chcieli zastosować te nasze rozwiązania w dowolnym innym mieście, będziemy musieli indywidualnie zidentyfikować dla niego te warunki naturalnego przewietrzania, te korytarze powietrzne. One zależą od specyficznych czynników innych dla każdej miejscowości.