Výzkum a vývoj 2013

Centralizovaný systém výzkumu a vývoje přispívá k cíli společnosti zaujmout pozici významného tuzemského nositele know-how v oblasti inovativních energetických technologií. Výzkumně-vývojové aktivity jsou cíleně směřovány do oblastí, prioritních z pohledu Skupiny ČEZ a zároveň do výrazně aplikačně zaměřených projektů. Realizací projektů sleduje ČEZ posílení klíčových oblastí hlavního předmětu podnikání a zároveň rozvoj nových perspektivních oblastí v energetice.

Mezinárodní oblast

V mezinárodní oblasti byla prohloubena spolupráce s  Electric Power Research Institute, Inc. (EPRI) – členství v jaderné oblasti bylo rozšířeno i na oblast fosilní energetiky. Pokračuje členství ČEZ ve VGB PowerTech, e.V., využívané především ve fosilní energetice.

ČEZ je členem několika evropských technologických platforem (TP), např. Sustainable Nuclear Energy TP (udržitelná jaderná energetika, dále je ČEZ členem evropské asociace NUGENIA, zaměřené na VaV v jaderné energetice II a III. generace. Tuzemským ekvivalentem evropských TP je TP „Udržitelná energetika ČR“, kde zástupce ČEZ vykonává funkci předsedy Výkonného výboru.

Jaderná energetika

V rámci členství v jaderném sektoru EPRI ČEZ intenzivně čerpá sdílené know-how a výsledky VaV projektů, které jsou v EPRI řešeny na základě požadavků členů - provozovatelů jaderných elektráren z celého světa. Výzkumně-vývojové portfolio EPRI pokrývá široké spektrum oblastí od spolehlivosti paliva, koroze materiálů, bezpečnostních aspektů až po nové jaderné technologie.

Součástí výdajů ČEZ je rovněž program svědečných vzorků z jaderných elektráren, jehož cílem je získat informace o aktuálním stavu tlakových nádob reaktorů a vědecké podklady pro predikci jejich životnosti.

Další významné projekty v jaderné oblasti jsou zaměřeny na kvalifikaci nových přídavných materiálů pro svařování a opravy tlakové nádoby reaktoru VVER1000 a na vývoj kvalifikovaných postupů oprav kritických heterogenních svarových spojů v jaderných elektrárnách. Ostatní VaV projekty ČEZ z oblasti jádra mají za cíl další zlepšování bezpečnostních, environmentálních a ekonomických parametrů provozovaných jaderných elektráren.

Fosilní energetika

Členství v EPRI bylo rozšířeno o další programy; očekávané přínosy z členství jsou především v oblasti najíždění bloků a předcházení zásadním problémům, mimo jiné v souvislosti se změnou jejich provozních režimů. Další přidanou hodnotou členství je rozšíření poznatků o nových metodách, postupech řízení životnosti strojních zařízení a materiálech.

Byla dokončena optimalizace podmínek hoření uhlí ve fluidním kotli teplárny Poříčí pomocí aplikace validačního matematického modelu. Přínosem nasazení je snížení emisí NO_x, nebo zvýšení provozní účinnosti bloku.

Rovněž byl zakončen projekt, zaměřený na požárně-bezpečnostní charakteristiky alternativních paliv (přeprava, skladování, manipulace).

Obnovitelné zdroje energie

Začaly práce na pilotní instalaci koncepčně nového typu vodní turbíny, využitelné v oblasti malých spádů vodních ploch. Byly identifikovány možnosti zvýšení výrobního potenciálu existujících fotovoltaických elektráren.

Akumulace energie a rozvoj distribučních sítí

ČEZ trvale vyhodnocuje perspektivní směry a aplikace technologií pro akumulaci energie, mimo jiné v souvislosti s rozvojem distribuované energetiky a také s pokračujícím rozvojem výroby elektrické energie z intermitentních obnovitelných zdrojů. ČEZ se účastní projektu 7. rámcového programu GRID4EU. ČEZ vybudoval laboratoř komunikačních technologií ve Smart Regionu, ve které proběhlo testování nároků a funkčnosti komunikačních technologií. V této oblasti ČEZ intenzivně spolupracuje s ČEZ Distribuce, a. s.

Projekty, podpořené z národních veřejných prostředků

ČEZ je z pozice průmyslového partnera aktivním spoluřešitelem projektů podpořených Technologickou agenturou České republiky. První projekt popisuje problematiku korozně namáhaných konstrukčních materiálů s pracovním médiem nadkritickou vodou a vysokoteplotní párou. Nově se ČEZ účastní dalších dvou projektů, zaměřených na vývoj sondy pro kontinuální měření rosného bodu spalin a na regeneraci kyseliny borité pomocí membránových procesů, s potenciální aplikací v jaderných elektrárnách. Uvedené tři projekty byly podpořeny v programu ALFA.

Komplexní projekt s účastí ČEZ „Centrum výzkumu a experimentálního vývoje spolehlivé energetiky“ (program Centra kompetence) si klade za cíl přispět ke zvýšení účinnosti, prodloužení životnosti, provozní spolehlivosti, bezpečnosti a efektivnosti uhelných i jaderných elektráren.

Společnost se účastnila řešení tří projektů, podpořených z programu TIP (Ministerstvo průmyslu a obchodu). Projekty, úspěšně zakončené v roce 2013, přispěly ke zvýšení potenciálu využití elektrárenských popílků: výstupem prvního byl návrh technologie výroby vysokohodnotného pórovitého kameniva; druhý projekt detailně prozkoumal potenciál popílků jako alternativního pojiva pro výrobu ekologicky šetrných cementových kompozitů. Třetí projekt usiluje o zlepšení využití fluidních popílků z nízkoteplotního spalování při výrobě stavebních hmot, např. formou přísady do lehkého kameniva. 

ČEZ Distribuce, a. s. se zaměřila převážně na realizaci pilotních projektů nových technologií sítí vysokého a nízkého napětí, především ve „Smart Regionu“ Vrchlabí.

Pokračuje účast v komplexním projektu GRID4EU, který je součástí širšího programu EU na podporu inovací energetických sítí. Mezi další aktivity patří například shromažďování základních údajů a nastavení metodiky výpočtů pro hodnocení spolehlivosti jednotlivých prvků distribuční soustavy (prvková spolehlivost), nebo hodnocení provozu OZE, jejich využitelnost a vliv na elektrizační soustavu ČR. Pozornost byla rovněž věnována stabilizaci napětí v distribučních sítích vysokého a nízkého napětí s vysokým zastoupení OZE a rozptýlené výroby, s cílem posouzení jejich vlivu a dopadů na kvalitu napětí.

ÚJV soustřeďuje těžiště svých aktivit především do vývojových a projekčních služeb pro provozovatele a dodavatele energetických zařízení, zejména jaderných elektráren. Významná je účast ve výzkumu a vývoji v mezinárodním měřítku, zejména v projektech MAAE a OECD/NEA, zaměřených především na zvyšování bezpečnosti jaderných elektráren s reaktory typu VVER, nebo v projektech 7. rámcového programu (EURATOM) – například CP-ESFR (Evropský sodíkem chlazený reaktor), LONGLIFE (Radiační křehnutí reaktorových tlakových nádob), nebo GETMAT (materiály pro reaktory 4. generace).

Mezi majetkové účasti ÚJV se vztahem k VaV patří například Výzkumný a zkušební ústav Plzeň s.r.o. (výzkum a testování zařízení v energetice a transportních systémech), Centrum výzkumu Řež s.r.o. (samostatná informace), nebo Ústav aplikované mechaniky Brno, s.r.o. (výzkum a poskytování služeb v oblasti strojního inženýrství a návrhu konstrukcí).

ÚJV je členem řady evropských TP, konsorcií a odborných profesních sítí v rámci jako např.: SNETP (TP pro udržitelnou jadernou energetiku), HTR–TN (technologická síť pro vysokoteplotní reaktory), konsorcium JHR (výstavba a provoz výkonného výzkumného reaktoru), IGD-TP  (platforma pro řešení geologického ukládání vysokoaktivních radioakt. odpadů), nebo NUGENIA.

ÚJV se aktivně účastní řešení řady VaV projektů, podpořených ze státního rozpočtu ČR. Většina z nich je zaměřena na bezpečnost (např. ve vazbě na havárii ve Fukušimě) a spolehlivost jaderné energetiky (dlouhodobý provoz existujících bloků, zvyšování jejich výkonu s využitím projektových rezerv, řešení zpracování a ukládání radioaktivních odpadů, osvojení nových jaderných zdrojů). Mimoto jsou řešeny i projekty pro alternativní využití jaderné energie pro výrobu vodíku, nebo malé jaderné reaktory pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla.

Ministerstvo průmyslu a obchodu

• spolehlivý a bezpečný jaderný zdroj nové generace pro energetiku ČR
• výzkum vlastností materiálů pro bezpečné ukládání radioaktivních odpadů a vývoj postupů pro jejich hodnocení
• výzkum a vývoj metod a technologie zachycování CO₂ z fosilních paliv a ukládání do geologických formací v podmínkách ČR
• rizikové studie, bezpečnostní analýzy a návrhy na využití projektových rezerv jaderných bloků s reaktory VVER
• bezpečnost nové generace jaderných reaktorů
• výzkum a vývoj pokročilých řídicích systémů pro vodíkové technologie
• VaV technologií a systémů nakládání s radioakt. odpady ve vazbě na nové jaderné zdroje
• VaV technologie a systém ukládání radioaktivních odpadů ve vazbě na nové jaderné zdroje
• jaderný reaktor malého výkonu pro výrobu elektřiny a tepla v ČR
• metody a nástroje pro neinvazivní on-line diagnostiku kabelových tras měřicích a řídicích systémů složitých technologických celků

Technologická agentura České republiky

• výzkum a vývoj inovativní technologie alkalické elektrolýzy vody pro výrobu vodíku k akumulaci energie z obnovitelných zdrojů
• nová robotická dálkově ovládaná technologie pro diagnostiku a opravu ponořených zařízení
• vývoj metodiky hodnocení degradace vlastností ozářených materiálů obtížně vyměnitelných komponent jaderných elektráren pomocí penetračních zkoušek

Další poskytovatelé

• účast ve společných výzkumných projektech OECD Nuclear Energy Agency (HALDEN, CABRI, ROSA, SCIP a dalších)
• zajištění účasti a využití výsledků v programu EDFA (jaderná fúze)
• nová metoda měření odezvy konstrukce ochranné obálky reaktoru pro zajištění bezpečnosti jaderných elektráren i v případě těžkých havárií
• využití nanotechnologií pro minimalizaci radionuklidové kontaminace životního prostředí
• vývoj chemických základů nových separačních procesů pro české úložiště vysoce radioaktivních odpadů                                                   

CVŘ je neziskovou organizací realizující projekty v oblasti výzkumu jaderné energie a bezpečnosti. Výzkum se realizuje na půdorysu experimentální základny, která je tvořena zejména reaktory a experimentálními smyčkami. Výzkumně-vývojové aktivity lze přibližně rozdělit do následujících oblastí.

VaV pro provozované jaderné reaktory

Byl dokončen výzkum vlivu změny obohacení paliva na ozařovací podmínky v aktivní zóně reaktoru a v jeho reflektoru a v horizontálních kanálech. Analyzovány byly spektrální podmínky v pozicích svědečných vzorků ve schránkách bloků VVER-1000 a porovnávány s podmínkami v těch hloubkách tlakové nádoby reaktoru, které jsou definovány pro posuzování radiačního křehnutí materiálu. Nově bylo vyvinuto zařízení k měření deformace palivových mřížek paliva VVER 1000.

Výzkum jaderných reaktorů IV. generace

Kritickým místem jaderných reaktorů IV. generace jsou materiály, často však neexistuje uspokojivá znalost o možnosti použití vhodných materiálů; využití experimentálních smyček je jedním za způsobů, jak tento deficit odstranit. CVŘ takové experimentální smyčky provozuje, čímž přispívá k výzkumu koroze a vodních režimů reaktorů IV. generace; informace je rovněž využitelná pro materiály uhelných nadkritických bloků.

Byl zpracován návrh podpořený experimenty a výpočty pro vložné zóny reaktoru LR-0, umožňující výzkum aktivních zón reaktorů GIV.

Výzkum jaderné fúze

CVŘ se zaměřuje na výzkum technologie výroby tritia a na odvod tepla vznikajícího při fúzní reakci. Byl připraven návrh a zadání pro zařízení k výzkumu materiálů první stěny reaktoru ITER, umožňující teplotní cyklování. Završeno bylo ozařování materiálů první stěny v reaktoru LVR-15 a zahájeny práce v horkých komorách na poradiačním výzkumu.

Velká infrastruktura - SUSEN

Projekt SUSEN je realizován jako Regionální centrum výzkumu a vývoje Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace. Probíhá intenzivní stavební činnost, provedena byla některá výběrová řízení a byla zahájena kvalifikační kola soutěžních dialogů na nejrozsáhlejší technologie projektu.

Výzkum a vývoj tradičně zahrnuje problematiku technických inovací těžebních, dopravních a úpravárenských zařízení, výzkumu a hodnocení dobývacích podmínek a řešení problematiky snižování ekologických zátěží. Jde o soubor projektů, zaměřených nejen na zvýšení provozní spolehlivosti ve výrobě, ale i do oblastí snižování negativních vlivů provozu lomového dobývání na životní prostředí (prašnost a hluk) v pracovním i komunálním prostředí. Společnost pokračuje v řešení projektu „Zvýšení životnosti dopravních pásů namáhaných rázovým zatížením“ (program TIP, Ministerstvo průmyslu a obchodu), v rámci řešení proběhlo měření odolnosti pasů vůči průrazu.

Výzkumně-vývojové aktivity byly orientovány na zjištění možnosti aplikace unikátní metody hlubinného dobývání („chodbicování“) hnědého uhlí v prostoru dolů Nástup Tušimice. Další aktivity společnosti se zaměřily na vývoj zlepšení těžebních strojů a zařízení, například na rekonstrukci uložení kolesového hřídele rýpadla, na vývoj nového tvaru korečku rýpadla, nebo na zlepšení konstrukce zakládacího pasového vozu.