První pokusy s využitím tehdy ještě netradičních zdrojů elektrické energie začaly kolem roku 1970 s novými typy větrných elektráren. Některé myšlenky byly dotaženy až do prototypových zařízení. Rovněž projekty na využití nízkých vodních spádů měly své opodstatnění a v praxi fungovaly bez problémů. Ovšem cesta maximální účinnosti a výkonu vztažená ke hmotnosti měla sice uspokojivé výsledky, ale investiční náklady mnohdy přesahovaly finanční výnos vztažený k předpokládané životnosti zařízení.

Od všech těchto projektů bylo upuštěno a přibližně od roku 1992 je rozpracováván projekt ORGON. Cílem tohoto projektu byla realizace zařízení, které zajistí podstatně lepší využití dodaného tepla do jakékoli kondenzační tepelné elektrárny a to bez zásahu do stávajícího technického provedení. Předmětným zařízením bylo řešeno zpracování odpadního nebo rozptýleného tepla okolního prostředí, a jeho přeměnu na využitelnou elektrickou energii. Dle způsobu přeměny tepelné energie bylo zařízení pracovně nazýváno buď Koncentrátor energie (rozptýlené teplo okolního prostředí), nebo Energetický měnič (transformace tepelné energie na elektrickou, např. využití kondenzačního tepla páry v elektrárnách).

První a přípravná část tohoto projektu vyústila  podáním přihlášení patentu dne 12. 12. 1991. Patent byl udělen 16. 11. 1994 a oznámen ve Věstníku dne 18. 1. 1995 jako vynález č. 279 175 s názvem „Energetický měnič“ (dále EM). Dle způsobu přeměny tepelné energie je zařízení pracovně nazýváno buď Koncentrátor energie – KE – (rozptýlené teplo okolního prostředí), nebo Energetický měnič – EM (transformace tepelné energie na elektrickou, např. využití kondenzačního tepla páry v elektrárnách).

Vzhledem k zamýšlenému využití patentovaného zařízení ve stávajících elektrárnách, bylo nutné projektovat zařízení na odpovídající výkony běžných elektráren, kde by EM nahradil (bez zásahu do stávající technologie) chladící věže a kondenzační teplo chladící vody by bylo využito pro výrobu elektrické energie, což by podstatným způsobem zvýšilo tepelnou účinnost jakékoli tepelné elektrárny, dokonce by se vytvořila možnost projektovat tepelné elektrárny všeho druhu v místech bez zdroje chladící vody, což je v současné době nemožné.

Byla provedena řada studií proveditelnosti z různých úhlů pohledu a pro různá použití, zejména pak:

• Studie proveditelnosti z hlediska termodynamiky

Volba pracovního media je omezena řadou kritérií – agresivita ke konstrukčním materiálům, jedovatost pro lidský organizmus, škodlivost k životnímu prostředí, výbušnost, dostupnost a tím i cena, velikost výparného tepla, dalších termodynamických, chemických a fyzikálních vlastností, atd.

Cesta maximální účinnosti a výkonu vztažená ke hmotnosti měla sice uspokojivé výsledky, ale vyžadovala použití jako pracovního media agresivní a zdravotně závadové plyny, což pro zamýšlená běžná komerční použití zařízení nevyhovovalo, i když pracovní medium obíhá v hermeticky uzavřených okruzích. Vzhledem rozsáhlému množství variant a variací bylo postupem času vyloučeno množství zdánlivých řešení.

Na základě těchto skutečností byly pro další experimenty zvoleny tři oběhové plyny a to:

Propan, dusík, vodík a jejich kombinace dle tepelných poměrů na vstupním výměníku a způsobu použití.

1. Kombinace propan – dusík je rozumně použitelná pouze pro teploty okolního prostředí vyšší než 0°C, kdy propanový okruh je výkonový a dusíkový okruh je převážně chladící. Samostatný propan se z termodynamického hlediska vyplatí použít až pro teploty nad 100°C a v tom případě je lepší použít vodní páru.
2. Samostatný dusík v jednookruhovém provedení je možné použít pro minimální teplotu okolního prostředí 190°K, přičemž horná hranice teploty je omezena opět pouze materiálem vstupního výměníku.
3. Kombinace dusík – vodík je použitelná pro nejtěžší tepelné podmínky.
4. Samostatný vodík v obou okruzích poskytuje z hlediska termodynamického řešení 2 verze – těžkou a lehkou, lišící se množstvím spotřebovaného tepla na 1 kg oběhového množství.
5. Kombinace propan – dusík – vodík je použitelná jako v bodě 1, s tím rozdílem, že tato kombinace poskytuje účinnost přeměny vstupní energie až 70%, ale pro běžné komerční využití investiční náklady přesahují únosnou mez.Všechny termodynamické studie využitelnosti různých plynů jako pracovního media nakonec skončily – pro běžné komerční použití – u dusíku, jako nevýbušného, nejedovatého, netoxického a relativně levného – i když z hlediska termodynamických vlastností ne zrovna ideálního pracovního média. Vezmeme-li v úvahu možnosti konstrukčního provedení, možné kombinace oběhových plynů, různorodost okolního prostředí, ze kterého se tepelná energie čerpá a možnosti způsobu využití KE, vznikne přes 30 variant (smysluplných) provedení celého zařízení, nehledíce na výkonovou řadu.
6. Pro náročnější použití zařízení je možné jako pracovního média využít vodíku. Přestože se jedná (pro pracovní medium) o hermeticky uzavřený okruh, nese použití vodíku určitá rizika. Nejnižší provozní teploty KE se pohybují okolo 30°K (- 240°C). KE tvoří minimálně dva samostatné uzavřené okruhy propojené pouze nízkoteplotními výměníky. Hlavními komponenty KE jsou turbíny (vzhledem k nutnosti zpracovávat velké objemy), nízkoteplotní výměníky, napáječky a k tomu se přidružuje množství ovládacích a regulačních prvků. Vodíkové technologie jsou výrobci chráněné, nebo přímo embargované, neboť mají přímou návaznost na některé kosmické nebo vojenské prostředky. Přes všechny tyto „zápory“ je u KE velmi krátká návratnost investičních nákladů.

• Studie proveditelnosti z hlediska konstrukčního provedení

Zde bylo nutné již v počátku studie rozhodnout, zda je studie prováděna pro pracovní medium dusík nebo vodík. V zásadě lze dusíkové řešení provést jako pístové nebo turbinové. Pro vodíkové medium je pístové provedení nevýhodné, vzhledem k velkému expanznímu objemu vodíku. Společnost vyvinula dva základní typy technického provedení s mnoha termodynamickými a konstrukčními klony dle konkrétních požadavků a způsobu použití.

• Studie proveditelnosti z hlediska technologického provedení

Realizace projektu je náročná nejen termodynamicky, ale zejména technologicky, neboť celé zařízení je postaveno na fázových přeměnách pracovního media. V případě dusíku (N₂) se nejnižší provozní teploty pohybují okolo 90°K (- 183°C) a v případě vodíku (H₂) dosahují nejnižší provozní teploty okolo 30°K (- 243°C).

Vzhledem k těmto teplotám nelze použít běžně používané materiály a konstrukční prvky. Vodíkové technologie jsou chráněné, nebo přímo embargované, neboť mají přímou návaznost na některé kosmické nebo vojenské prostředky.

• Studie proveditelnosti z výrobního hlediska

Byla zvažována dvě základní hlediska:

– profesionální výroba se týkala především turbinových provedení

– výrobu zařízení v „amatérských“ podmínkách týkající se především provedení pístových

• Studie proveditelnosti z hlediska ekonomiky výroby a návratnosti investic

Návratnost přímých investic do 5 let.

Vzhledem k nedostatku výrobních a finančních prostředků byl celý projekt zúžen a vývoj primárně variantně zaměřen na:

• vývoj diverzifikovaného autonomního zdroje elektrické energie přímo pro koncové uživatele mimo stávající přenosové sítě
• vývoj autonomního zdroje elektrické energie přímo pro koncové uživatele připojené ke stávající přenosové síti s možností dodávek nespotřebované elektrické energie
• využití zejména ke kondenzaci par a chlazení plynů
• výkonnostní rozsah 3 až 10 kW ve variantním provedení 230 a 400 V.

Projekt zabezpečuje:

• vytvoření předpokladů pro nový způsob výroby elektrické energie jako obnovitelného zdroje
• podstatné snížení emisí škodlivých látek
• snížení závislosti na tradičních prvotních energetických surovinách
• diverzifikaci zdrojů energie
• možnost efektivnější akumulace elektrické energie
• stabilizace cen elektrické energie pro koncové uživatele energetického měniče
• náběh nového výrobního oboru spojený s tvorbou nových pracovních míst
• zintenzivnění vývoje a výzkumu nových konstrukčních materiálů pracujících při teplotách kapalného dusíku (případně vodíku kolem   -250 °C)

Na základě prvních zkušeností s realizací jednotlivých komponent a počítačových simulací byl zpracován celý projekt zabývající se možnostmi využití tohoto zařízení ve všech oblastech působnosti člověka. Rozsáhlé možnosti využití zařízení jsou způsobeny zejména jeho dvěma využitelnými výstupy, neboť zařízení při své činnosti odčerpává pomocí vstupního výměníku teplo z okolního prostředí a přeměňuje jej na mechanickou či elektrickou energii. Vstupní výměník, při použití dusíku jako pracovního media, je schopen produkovat chlad nebo teploty až do – 150°C (opět dle způsobu provedení celé konstrukce), což lze využít v mnoha oborech lidské činnosti (chladírenství a mrazírenství potravin, výroba zkapalněných plynů, ledové dráhy pro sport apod.), čili pokud primárním úkolem zařízení bude produkovat chlad, pak odpadním produktem bude mechanická, nebo následně elektrická energie.

Totéž platí obráceně, pokud primárním úkolem zařízení bude produkce elektrické energie, pak druhotným (odpadním) produktem bude chlad, či mráz. V případě energetického měniče se jedná o uzavřený technologický cyklus, je technologie výroby elektrické energie bezodpadová nezatěžující životní prostředí.

V roce 2016 byl dokončen vývoj jak turbinového provedení, tak provedení pístové, kde v obou případech je pracovním mediem dusík.

Koncem roku 2017 byla dokončena výroba komponent dusíkového zařízení v pístovém provedení a započata finální montáž celého zařízení. Toto zařízení je určeno jako nezávislý zdroj elektrické energie (může, ale nemusí být přifázován k rozvodným sítím) pro samostatné objekty s okamžitou spotřebou okolo 3 – 5 kWe. Vzhledem k tomu, že je pro tento účel použití třeba celoroční nepřetržitý provoz, je zařízení navrženo tak, aby bylo schopno odebírat potřebné teplo ze vzduchu i při teplotě -30 °C.

Souběžně je kompletován prototyp zařízení v turbinovém provedení, produkující elektrickou energii o výkonu cca 15 kWe, určené jako zdroj energie elektromobilů pro soustavné dobíjení bateriových sad. Potřebnou energii k provozu bude odebírat ve formě tepla okolního vzduchu, čímž umožní elektromobilu prakticky neomezený dojezd. Pracovním mediem je dusík. Po ukončení jízdy a dobití bateriové sady je možné elektromobil připojit k rozvodné síti a dodávat do ní elektrickou energii, nebo dodávat elektrickou energii pro potřeby bytové, nebo hospodářské jednotky.

STRUČNÝ POPIS KONCENTRÁTORU ENERGIE (KE):

Energetický měnič (EM) je zařízení skládající se minimálně ze dvou tepelných oběhů, spojených navzájem vnitřními výměníky tepla. Oběhu otevřeného, sloužícího k přívodu tepla do zařízení a oběhu izolovaného, hermeticky uzavřeného, který toto přivedené teplo zpracovává a přeměňuje na využitelnou mechanickou nebo elektrickou energii.

EM je termodynamicky koncipován tak, aby mohl zpracovat jakékoli teplo – zejména odpadní nízkokalorické – v rozmezí od 148°K (tj. -125^oC) do teploty omezené pouze pevností materiálu vstupního výměníku pro požadovanou teplotu a přeměnit jej na mechanickou a následně na elektrickou energii s účinností přeměny až 65 % (dle druhu požitých oběhových plynů, technickém a technologickém provedení). Pro odběr tepla z různých zdrojů stačí ve většině případů pouze přizpůsobit konstrukční a materiálové provedení vstupního výměníku.

Název koncentrátor energie – KE – bude nadále používán vzhledem k předpokládanému nejčastějšímu využití nosiče energie – vzduchu s jeho nízkokalorickou tepelnou energií.

Otevřený okruh.

S využitím vzduchu jako teplonosného media vyvstává do popředí problematika sestavy vstupního výměníku. Pro přiblížení jeho konstrukce si je třeba uvědomit objemové množství zpracovávaného vzduchu a jeho vlastnosti.

Vezmeme-li modelový příklad, kdy výkon KE dosahuje 10 kWe a pracuje s účinností tepelné přeměny 40%, potřebujeme dodat do KE minimálně 25 kJ tepelné energie za vteřinu, zvýšenou o tepelnou účinnost vstupního výměníku. Pro jednoduchost počítáme s odebrání 30 kJ/sec. Za normálních atmosférických podmínek (tlak, teplota, vlhkost) má vzduch tepelný obsah přibližně 1 kJ/kg/°K a objem 1,2 m³/kg. Při teplotě okolí 20°C vyjdou dvě mezní situace. Buď ve vstupním výměníku ochladíme vzduch o 1°C – pak tímto výměníkem musí projít 36 m3/sec, nebo vstupující vzduch ochladíme o 30°C na teplotu  -10°C – pak výměníkem projde pouze 1,2 m³/sec. V tomto případě ale překonáme rosný bod, tudíž ve vstupním výměníku bude kondenzovat a namrzat vodní pára obsažená ve vzduch v množství asi 3,5 g/kg (dle momentální vlhkosti). Při dlouhodobém provozu je třeba zkondenzovanou vodu odvádět, a zajistit odmrzání námrazy, která by mohla zapříčinit až jeho vyřazení z provozu. Teplotu vystupujícího vzduchu je možné, dle potřeby, ochladit až na teplotu blízkou pracovní teplotě hermetické části tj. až k  -110°C (týká se dusíkového provedení)

Pro zvýšení tepelné účinnosti je možné do konstrukce vstupního výměníku umístit generátor elektrické energie, výkonovou a ovládací elektroniku, která bude proudícím vzduchem chlazena. Dále je nutné vzít v úvahu konkrétní použití KE, zástavbové možnosti atd. Toto jsou základní body pro koncepci vzduchového vstupního výměníku.

Izolovaný okruh

Izolovaný okruh je v blokovém schématu znázorněn v záložce „O nás“. Otevřený okruh předává v hlavním výměníku tepelnou energii pracovnímu mediu, v tomto konkrétním případě dusíku.