W roku 1945 do zburzonego Gdańska przybywa profesor Politechniki Lwowskiej Robert Szewalski, by objąć stanowisko kierownika Katedry Turbin Parowych i Spalinowych oraz Sprężarek Wirnikowych w Politechnice Gdańskiej. Zaczynając, jak to się mówi od zera, skupił wokół siebie zespół młodych pracowników. W końcu maja 1947 roku zostaje powołany na stanowisko dyrektora Biura Turbinowego przy Zjednoczeniu Przemysłu Maszynowego, które stało się pionierską komórką organizacyjną rodzącego się przemysłu turbinowego. Tu wyszkolił pierwszy zespół konstruktorów, tworzący oryginalne opracowania konstrukcyjne i technologiczne. Realizowano je w Mikołowie na Śląsku, na długo przed rozpoczęciem produkcji w Elblągu.

W tym czasie energetyka krajowa żądała własnych opracowań maszyn energetycznych do zrujnowanego przemysłu. Było to wielkie wyzwanie dla ludzi nauki. Profesor wraz z zespołem – Stefanem Peryczem, Andrzejem Piechotą, Wojciechem Brzozowskim, Romualdem Smętnym−Sową i Wojciechem Brzezickim – podjęli się wielkiego wyzwania: konstrukcji turbiny przeciwprężnej o mocy 2300 kW, przede wszystkim na potrzeby przemysłu włókienniczego i cukrowniczego. Moc tej turbiny, choć oceniona jako mała, w roku 1948 charakteryzowała największy silnik cieplny, zbudowany kiedykolwiek w kraju na podstawie własnych opracowań. Turbinę o nazwie TP2 uruchomiono w hali fabrycznej w Elblągu. I jako pierwsza polska turbina parowa otworzyła ona nową erę produkcji turbin w Polsce.

W roku 1957 prof. Szewalski otrzymuje nominację na rektora PG, a w 1952 r. powołany zostaje na członka korespondenta Polskiej Akademii Nauk. Grudzień 1953 to początek życia nowej jednostki – Zakładu Maszyn Wirnikowych PAN. Przybywają do niego nowi, zdolni pracownicy. Rozwija się kadra naukowa, rośnie pula prac badawczych i teoretycznych. W wyniku tego rozwoju Zakład Maszyn Wirnikowych zostaje uchwałą Prezydium Rządu z lipca 1956 przemianowany na Instytut Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku. W pamiętnym kryzysie sierpnia 1980 roku instytut jest pierwszą placówką naukową, która solidarnie popiera strajk gdańskich stoczniowców. 18 sierpnia 1980 roku 145 pracowników podpisuje list do strajkujących stoczniowców i przekazuje go Międzyzakładowemu Komitetowi Strajkowemu w Stoczni Gdańskiej.

W roku 1988, wychodząc naprzeciw zapotrzebowaniu społecznemu, instytut podejmuje się opracowania wielotomowego dzieła monograficznego Maszyny przepływowe. Seria wydawnicza pod redakcją prof. Eustachego S. Burki szczyci się dzisiaj 30−tomowym cyklem, nie mającym odpowiednika na świecie.

Obecnie w ramach instytutu działają cztery podstawowe ośrodki: mechaniki cieczy, termomechaniki płynów, techniki plazmowej i laserowej oraz mechaniki maszyn. W roku 1998 Rada Naukowa powierzyła kierownictwo instytutu Jarosławowi Mikielewiczowi i powołała na zastępcę dyrektora ds. naukowych Jana Kicińskiego. Obaj dyrektorzy pełnią swoje funkcje do dziś.

Podstawowe zadania na dziś

Instytut Maszyn Przepływowych prowadzi badania w dziedzinie podstaw działania, projektowania, budowy i rozwoju maszyn oraz urządzeń służących do konwersji energii w przepływach oraz do prowadzenia związanych z tą dziedziną działań edukacyjnych i wdrożeniowych. Główne zadania instytutu to prowadzenie badań podstawowych i stosowanych w zakresie mechaniki cieczy, termomechaniki płynów, techniki plazmowej i laserowej oraz mechaniki maszyn, a także kształcenie pracowników naukowych i specjalistów w dziedzinie nauk technicznych. Instytut specjalizuje się w mechanice oraz budowie i eksploatacji maszyn. Wyniki prac przekazywane są do praktyki. Mobilność pracowników tej największej placówki naukowej PAN na terenie Polski północnej, ich odwaga badawcza i młody wiek (średnia w okolicach 40 lat) sprawiają, że współpraca z przemysłem stała się integralną częścią pracy naukowo−badawczej.

Instytut we wszystkich dotychczasowych rankingach placówek badawczych prowadzonych przez różne instytucje rządowe zawsze uzyskiwał najwyższą kategorię. O jego wysokiej pozycji stanowią oczywiście nie tylko publikacje w renomowanych czasopismach i rozwój kadry naukowej, ale także liczba i jakość zdobytych grantów w międzynarodowych i krajowych konkursach oraz bezpośrednia współpraca z przemysłem. Warto więc odnotować duży sukces, jakim było powierzenie instytutowi koordynacji dużego projektu międzynarodowego w 6. Programie Ramowym Unii Europejskiej UFAST – Niestacjonarne efekty w oderwaniu wywołanym falą uderzeniową z partnerami z Francji, Wlk. Brytanii, Rosji, Holandii, Rumunii, Włoch, Belgii i Niemiec. Ponadto instytut uczestniczy w wielu innych projektach unijnych, jak: ARTIMA, AITEB−2, TLC, FLIRET, Cost−7 czy COST G8. Posiada pełnię praw akademickich, a więc uprawnienia do nadawania stopni naukowych doktora i doktora habilitowanego oraz uprawnienia do wszczęcia procedury nominacyjnej do tytułu profesora.

W polityce naukowej państwa szczególnie mocno zarysowują się w ostatnich latach tendencje do integracji potencjału szkół wyższych, placówek PAN i instytutów resortowych. Instytut może się tu wykazać szczególną aktywnością, był bowiem inicjatorem organizacji konsorcjum naukowo−przemysłowego w postaci Centrum Zaawansowanych Technologii „RIMAMI”, Sieci Naukowej „Eko−Energia”, a także trzech dużych, interdyscyplinarnych projektów badawczych zamawianych, w ramach których współpracowało kilkanaście zespołów badawczych z całego kraju.

W instytucie każdego roku prowadzonych jest jednocześnie ok. 40 grantów, przy 80 osobach zatrudnionych na etatach naukowych.

Współpraca z przemysłem

Od wielu lat strategicznym partnerem instytutu jest ALSTOM Power w Elblągu, znany wcześniej jako ZAMECH. Współpraca ta wywarła istotny wpływ na tematykę badawczą instytutu i zaowocowała szeregiem cennych opracowań i wdrożeń.

Instytut może się poszczycić także szeregiem spektakularnych wdrożeń przemysłowych, jak modyfikacja stopnia turbiny parowej przed upustem, zastosowana w elektrowniach „Kozienice”, „Turów”, „Rybnik”, „Dolna Odra” i innych. Modyfikacja ta zapewnia roczną oszczędność zużycia węgla na poziomie 30 tys. ton. Z kolei usprawnienia wielostopniowych urządzeń strumienicowych odsysających powietrze w turbozespołach parowych przyniosły udokumentowane korzyści w postaci 2−3 proc. oszczędności mocy turbozespołu. Szczególną pozycję w zakresie współpracy z przemysłem uzyskały zespoły badawcze zajmujące się małą energetyką wodną. Zaproponowały one i wdrożyły szereg oryginalnych rozwiązań dotyczących turbin wodnych, a przy tym integrują środowisko naukowo−techniczne organizując cykliczne i znane już konferencje z udziałem przemysłu o zasięgu międzynarodowym.

Szczególnie prestiżowe są zlecenia pozyskiwane od koncernów zagranicznych. Przykładem może tu być wieloletnia umowa z Air Liquide (Francja), dotycząca destrukcji gazów ekologicznie szkodliwych, czy też z Électricité de France.

Rocznie instytut prowadzi ok. 40 bezpośrednich umów z przemysłem, co oznacza, iż co drugi pracownik naukowy pozyskuje rocznie średnio jedno zlecenie. Stanowi to jeden z najwyższych wskaźników wśród instytutów technicznych PAN.

Laboratoria badawcze

IMP PAN posiada szereg niepowtarzalnych w skali kraju stanowisk badawczych i laboratoriów. Wymienić tu można chociażby nowe Laboratorium Obiegów Parowych i Chłodniczych, umożliwiające prowadzenie badań podstawowych w dziedzinie zagadnień cieplno−przepływowych oraz prac badawczo−wdrożeniowych w zakresie nowoczesnych układów chłodnictwa, klimatyzacji i pomp ciepła czy też Laboratorium Techniki Laserowej. Laboratorium to ma charakter regionalny, a bogate wyposażenie odpowiada typowemu wyposażeniu w laboratoriach renomowanych europejskich uczelni i instytutów. Są to lasery technologiczne 2.5 kW, 1.2 kW z manipulatorami CNC, lasery Nd−YAG 0.8 J z modułami harmonicznych 532, 355 i 266 nm, barwnikowy i szereg innych, oraz zestawy aparatury spektroskopowej na zakres UV−VIS−NIR widma promieniowania i przenośny zestaw rentgenowski XRF do nieniszczących badań i analizy materiałów.

W drugiej połowie lat 90. zaprojektowano i zbudowano w IMP PAN tunel transoniczny. Doświadczenie uzyskane w Karlsruhe oraz w Getyndze pozwoliło na zaprojektowanie nowoczesnego stanowiska badawczego. Fundusze na realizację budowy uzyskano z KBN w ramach grantu inwestycyjnego w 1994, natomiast fundusze na wyposażenie uzyskano z Fundacji Współpracy Polsko−Niemieckiej w 1996. Uruchomiony tunel przewyższa gabarytami i wyposażeniem wiele tuneli akademickich w Europie. Jest również jednym z trzech w Polsce. Obecnie służy do badań podstawowych prowadzonych w projektach krajowych i europejskich.

Perspektywiczne kierunki badań

Biorąc pod uwagę strategiczne obszary badawcze określone w priorytetach Krajowego Programu Ramowego i zderzając je z możliwościami instytutu, można powiedzieć, że coraz większe znaczenie uzyskają zagadnienia związane z nowymi, ekologicznymi źródłami energii, w tym energii odnawialnej, oraz zagadnienia związane z kogeneracyjną energetyką rozproszoną. Szczególnie perspektywiczne wydają się tu kierunki badań związane z mikrosiłowniami parowymi i niskoemisyjnymi technikami spalania oraz z ogniwami paliwowymi.

Rozpowszechniany jest coraz częściej pogląd, że przełom technologiczny w skali globalnej związany będzie w najbliższej przyszłości właśnie z ogniwami paliwowymi, co oznacza stopniowe przechodzenie cywilizacji świata od ekonomii paliw kopalnych do ekonomii wodoru (lub biometanolu jako źródła wodoru dla ogniw paliwowych). Mikrosiłownie mają służyć do jednoczesnej produkcji ciepła i energii elektrycznej. Ciepło z siłowni może być wykorzystane do podgrzewania wody w ramach użytku domowego lub do celów grzewczych domu, natomiast uzyskana energia elektryczna wystarczy na potrzeby własne lub też może zasilić sieć elektryczną. Źródłem ciepła mikrosiłowni, w zależności od lokalnych możliwości, może być paliwo konwencjonalne lub ze źródeł odnawialnych. Ciepło w mikrosiłowniach kogeneracyjnych jest lepiej wykorzystywane niż w siłowniach produkujących tylko energię elektryczną. Mikrosiłownia kogeneracyjna wykorzystuje energię paliwa w prawie 90 proc. To znaczy, że ok. 70−80 proc. stanowi ciepło dostarczane do ogrzewania, a ok. 10−20 proc. to dodatkowa produkcja energii elektrycznej. Siłownie konwencjonalne produkujące energię elektryczną wykorzystują energię zawartą w paliwie tylko w ok. 40 proc. Lepsze wykorzystanie energii paliwa w mikrosiłowniach kogeneracyjnych prowadzi do obniżenia szkodliwych emisji towarzyszących procesowi spalania paliwa. Mała siłownia kogeneracyjna może być w pełni zautomatyzowana i nie wymaga obsługi. W ten sposób użytkownicy energii posiadający kotły z mikrosiłownią, stają się producentami energii elektrycznej. Badania rynku w Wielkiej Brytanii wykazały, że zapotrzebowanie na takie siłownie jest ogromne, porównywalne z lodówkami domowymi. Przyjmując, że moce takich siłowni wynoszą od kilku do kilkudziesięciu kilowatów, można łatwo przeliczyć, że w kraju mogłyby one zastąpić szereg konwencjonalnych dużych elektrowni.

Istnieją różne koncepcje budowy mikrosiłowni. Mogą być oparte na tłokowych silnikach spalinowych, turbinach gazowych, turbinach parowych, silnikach Stirlinga, ogniwach paliwowych itp. Różne są też czasowe perspektywy wdrożenia tych koncepcji. Mikrosiłownie parowe i ogniwa paliwowe mogą też stanowić doskonałe wyposażenie tzw. lokalnych gniazd energetycznych w gminach czy powiatach, tworząc razem z zasobami rolnymi tych regionów kompleksy agroenergetyczne. Instytut, jako koordynator ogólnopolskiej sieci naukowej EKO−ENERGIA oraz koordynator Centrum Zaawansowanych Technologii „RIMAMI”, może odegrać tu znaczącą rolę. Można też sobie wyobrazić, że tak utworzone lokalne gniazda energetyczne mogą być połączone w przyszłości we wspólną sieć z wykorzystaniem np. nanoserwerów internetowych. Mikrosiłownie parowe mogą być również wykorzystywane w zwykłych gospodarstwach domowych, co otwiera interesujące możliwości zarówno dla prac badawczych, jak i wdrożeniowych. Tego typu małe jednostki energetyczne mogą się stać w przyszłości znakiem firmowym Instytutu Maszyn Przepływowych.

Ta tendencja w światowej i europejskiej energetyce zwiększa szansę współpracy instytutu z regionem Polski północnej, który posiada największe w kraju areały ziemi do uprawy roślin energetycznych i produkcji biomasy. Instytut, jako koordynator CZT „RIMAMI”, podpisał z władzami samorządowymi województw pomorskiego i warmińsko−mazurskiego listy intencyjne o współpracy w tym zakresie w najbliższej przyszłości.

Instytut może się też zaangażować w budowę większych, energooszczędnych obiektów, bazujących na energii odnawialnej. Projekt ten określa się mianem „domów inteligentnych”.

Do badań związanych z ochroną środowiska, a więc w najwyższym stopniu priorytetowych, należą także badania nakierowane na rozwój małej energetyki wodnej i na oczyszczanie gazów odlotowych za pomocą techniki laserowej i plazmowej. Do realizacji takich zadań instytut gotowy jest na najwyższym, światowym poziomie. Warto dodać, że celem UE jest osiągnięcie (do roku 2010) 18 proc. udziału kogeneracji w małej i średniej skali w wytwarzaniu energii elektrycznej. Dyrektywa UE zakłada 22 proc. udział „zielonego prądu” do roku 2010 w skali całej Unii. Dla Polski wskaźnik ten wynosi 7,5 proc., co jest dużym i trudnym wyzwaniem (w roku 2000 mieliśmy udział ok. 1,6 proc.).

Tematyką priorytetową będą też zagadnienia związane z badaniem właściwości materiałów funkcjonalnych i detekcją ich uszkodzeń. Przed zespołami zajmującymi się tą tematyką rysują się więc w instytucie dobre perspektywy rozwoju.

Szczególnie wysoką pozycję i uznanie międzynarodowe zyskały sobie w ostatnich latach prowadzone w Instytucie Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku prace z zakresu aerodynamiki i przepływów naddźwiękowych z silnymi oddziaływaniami. Grupa tematyczna „AERO” należy do priorytetowych kierunków badań w 7. Programie Ramowym Unii Europejskiej. Zespoły badawcze zajmujące się tą problematyką wspólnie z grupami badającymi materiały funkcjonalne, mają duże szanse udziału w krajowych i europejskich platformach technologicznych. Wiąże się to z pozyskaniem znaczących środków finansowych, co dziś ma kolosalne znaczenie dla powodzenia programów badawczych.

Polityka naukowa Instytutu Maszyn Przepływowych w Gdańsku powinna sprzyjać pracom, które wykazują największą zgodność z trendami światowymi. Daje to największą szansę pozytywnej weryfikacji w różnego rodzaju konkursach krajowych i zagranicznych. Być może wymagać to będzie zmian w strukturze organizacyjnej instytutu, aby uelastycznić możliwości badawcze do bieżących potrzeb i szans zdobycia atrakcyjnych projektów. Pewnym pomysłem może też być powoływanie doraźnych, międzyośrodkowych zespołów badawczych do realizacji określonych zadań.

– Nauka dziś podlega tym samym prawom, co gospodarka – powiedział na zakończenie mojej wizyty w Instytucie Maszyn Przepływowych w Gdańsku prof. Jarosław Mikielewicz. – Warto i trzeba w nią inwestować, aby przynosiła dochody. Ale też i my, uczeni, musimy zrozumieć, że rynek i podatnicy oczekują od nas rozwiązywania problemów uznanych za palące dla cywilizacji XXI wieku.