Výzkum a vývoj 2016

Systém koordinace výzkumu a vývoje ve Skupině ČEZ umožňuje definovat klíčové aktivity s optimální formou řešení výzkumně-vývojových projektů napříč Skupinou. Akcentovány jsou oblasti a témata s významným aplikačním potenciálem. 

Mezinárodní spolupráce a technologické platformy

ČEZ je členem Electric Power Research Institute, Inc., (EPRI) v segmentech jaderné a fosilní energetiky a VGB PowerTech e.V., kde je účast zaměřena na konvenční energetiku a částečně i na obnovitelné zdroje. Výstupy obou sdružení jsou silně aplikačně zaměřeny a jejich zadání je formulováno členy − provozovateli elektráren. ČEZ je rovněž členem několika evropských technologických platforem a evropských průmyslových iniciativ; silná pozice je v jaderné energetice, o čemž svědčí účast v jaderné technologické platformě (SNETP), v asociaci NUGENIA (zaměřena na výzkum a vývoj u jaderných reaktorů II. a III. generace) či průmyslové iniciativě zaměřené na preferované koncepty jaderných reaktorů IV. generace (ESNII). Na domácím poli je ČEZ aktivní především v technologické platformě „Udržitelná energetika ČR“ (TPUE), která je zaměřena na zlepšení prostředí pro realizaci energetického výzkumu a vývoje, na posílení spolupráce na mezinárodní úrovni i mezi průmyslem a výzkumným sektorem. Zástupce ČEZ dlouhodobě vykonává funkci předsedy výkonného výboru.

Jaderná energetika

Participace ČEZ v jaderném sektoru EPRI umožňuje využívat široké spektrum informací od spolehlivosti paliva, koroze materiálů, bezpečnostních aspektů až po nové jaderné technologie. ČEZ věnuje významnou pozornost dlouhodobému výzkumu v oblastech bezpečnosti zařízení jaderných elektráren a jejich odolnosti v návaznosti na havárii v jaderné elektrárně Fukušima. Pro své provozované zdroje se zvláště zaměřuje na jejich schopnost zvládat těžké havárie, které nebyly uvažovány v původním projektu (např. možnosti stabilizace degradované aktivní zóny reaktoru po těžké havárii). Rovněž pokračoval vývoj simulačního výcvikového nástroje pro zvládání těžké havárie jaderné elektrárny – vazba na projekt Technologické agentury České republiky (TA ČR). 

Nejaderná energetika

Předmětem vývoje jsou diagnostické metody umožňující optimálně řídit využití zařízení a čerpat jeho životnost, a to jak v dožívajících uhelných elektrárnách, tak v nových zdrojích s moderními materiály. Řada začínajících projektů byla zaměřena především na komponenty kotelny a strojovny, např. na vysokotlaké parovody, nízkotlaké lopatky turbín, přihříváky a přehříváky kotlů. Významnou část potřebných informací získává ČEZ díky členství v EPRI v programech zaměřených na životnost a chování materiálů používaných v uhelných zdrojích a rovněž v programech orientovaných na turbíny a generátory.

V roce 2016 byl uveden do provozu prototyp inovativní vodní vírové turbíny v lokalitě Želina (s výkonem 2× 14 kW). ČEZ dlouhodobě sleduje rozvoj technologií pro akumulaci energie, mimo jiné v souvislosti s pokračujícím rozvojem výroby elektřiny z intermitentních obnovitelných zdrojů a s rozvojem distribuované energetiky. Proběhlo vyhodnocení možného využití hlubinné geotermální energie v Ústeckém kraji, především se zaměřením na využití tepla.

Projekty podpořené z národních veřejných prostředků

ČEZ je z pozice průmyslového partnera aktivním spoluřešitelem projektů podpořených TA ČR. Pokračovalo řešení projektu zaměřeného na mapování potenciálu biomasy jako energetického zdroje pro krytí lokálních, regionálních či celostátních potřeb paliva. Rovněž pokračovalo řešení 2 rozsáhlých dlouhodobých projektů z programu Centra kompetence: první projekt „Centrum výzkumu a experimentálního vývoje spolehlivé energetiky“ (CESEN) si klade za cíl přispět ke zvýšení účinnosti, prodloužení životnosti, provozní spolehlivosti, bezpečnosti a efektivnosti uhelných i jaderných elektráren, druhý projekt „Centrum kompetence pro energetické využití odpadů“ (Waste-to-Energy) cílí na detailní technicko-ekonomické návrhy sady investičně a provozně efektivních zařízení pro spalování odpadů, včetně získání informací o odpadové logistice.

Centrum výzkumu Řež je výzkumnou organizací zaměřenou na výzkum, vývoj a inovace v oboru energetiky, zejména jaderné. Páteř výzkumné infrastruktury společnosti tvoří 2 výzkumné reaktory (LVR-15 a LR-0) a soubor laboratoří a experimentálních zařízení (laboratoře nedestruktivních metod testování, materiálové, chemické a mikrostrukturální laboratoře a experimentální technologické smyčky). Podstatné rozšíření výzkumné infrastruktury přináší realizace velkého investičního projektu SUSEN (Udržitelná energetika) v rámci operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace a částečně následného Výzkum, vývoj a vzdělávání. Investiční část projektu bude ukončena v polovině roku 2017 a je následována fází udržitelnosti s jasnými vědecko-výzkumnými cíli až do roku 2022. V roce 2016 bylo významným milníkem zprovozňování horkých komor, které spolu s dalšími laboratořemi umožní pokrýt velmi širokou škálu analýz poruch a degradací ozářených i neozářených materiálů.

Mezinárodní spolupráce

Centrum výzkumu Řež je členem mnoha mezinárodních organizací, např. European Energy Research Aliance (EERA), European Nuclear Education Network Association (ENEN), European Technical Safety Organisation Network (ETSON) či NUGENIA. Úspěšně se podílí na řešení projektů v mnoha mezinárodních týmech a konsorciích podporovaných v rámci programu Horizon 2020. V roce 2016 bylo v této oblasti řešeno 10 projektů zaměřených především na materiálový výzkum v oblasti reaktorů IV. generace, nakládání s radioaktivními odpady a použitým palivem včetně finálního ukládání, zvládání těžkých havárií a podpory výuky a tréninku personálu jaderných zařízení. Na základě mezivládní dohody mezi ČR a USA byla dále rozvíjena spolupráce s předními americkými laboratořemi a univerzitami především v oblasti vývoje technologií malých modulárních reaktorů. V oblasti smluvního výzkumu patří mezi nejdůležitější projekty s japonskými partnery zaměřené na výzkum a vývoj metod pro separaci radionuklidů z fukušimských reaktorů. Dále byla rozvíjena spolupráce s provozovateli jaderných elektráren na validacích dat pro neutronově-fyzikální výpočty, kde jsou s úspěchem využívány unikátní možnosti experimentálního reaktoru LR-0.

V rámci aktivit zaměřených na vývoj fúzního reaktoru pokračovaly výzkumné práce pod záštitou konsorcií EUROFusion a Fusion for Energy, jejichž hlavním cílem je úspěšná realizace tokamaku ITER a ve vzdálenější budoucnosti zařízení DEMO. Do provozu bylo uvedeno klíčové experimentální zařízení HELCZA (High Energy Load Czech Assembly), určené pro testování materiálů pro tzv. první stěnu fúzního reaktoru ITER, která bude v přímém styku s plazmatem. Ve spolupráci s Ústavem fyziky plazmatu AV ČR byla CVŘ v Praze spoluorganizována mezinárodní konference SOFT2016, která je jednou z nejvýznamnějších fúzních konferencí ve světě.

Národní projekty

V roce 2016 bylo řešeno 6 projektů podporovaných Technologickou agenturou ČR a Grantovou agenturou ČR zaměřených např. na difuzi radionuklidů horninou jako podpora analýz pro hlubinné úložiště radioaktivních odpadů, vývoj materiálů pro pokročilé jaderné reaktory a další energetické aplikace nebo vývoj komponent pro rychlé reaktory a pro aplikaci v jaderné fúzi.

V oblasti smluvního výzkumu byla rozvíjena spolupráce v oblasti vývoje nových metod nedestruktivních kontrol a podpory programů řízeného stárnutí. Dále byl výzkum zaměřen na studium mechanismu provozní degradace austenitických ocelí a svarových spojů. Byla zprovozňována technologie pro výzkum a testování odolnosti komponent v průběhu těžkých havárií. Ve spolupráci s českými a mezinárodními institucemi se úspěšně rozvíjel výzkum v oblasti radiačního stárnutí betonových konstrukcí a vývoje metodik nedestruktivních kontrol pro potřeby prodlužování životnosti jaderných elektráren. Významnou oblastí je i výzkum a vývoj ozařovacích metod a metod produkce a transmutace radioizotopů, v jejichž rámci je na výzkumném reaktoru LVR-15 realizována například produkce radionuklidů pro farmaceutický průmysl, radiační dopování křemíkem pro polovodiče, kolorování polodrahokamů a rozvoj metod neutronové radiografie.

Od svého založení v roce 1955 patří ÚJV Řež (dříve Ústav jaderného výzkumu Řež a.s.) mezi významné instituce v evropském výzkumném prostoru. Zaměřuje se na služby pro provozovatele a výrobce energetických zařízení, především jaderných elektráren, na zpracování a ukládání radioaktivních odpadů a na radiofarmaka.

Mezinárodní projekty

ÚJV Řež je v České republice nejvýznamnějším řešitelem projektů EU z oblasti jaderného štěpení (EURATOM). Mezi projekty ze 7. rámcového programu EU se řadí např. bezpečnost separace aktinidů (SACSESS), eroze bentonitu jako inženýrské bariéry hlubinného úložiště (BELBAR), pokročilá pravděpodobnostní bezpečnostní analýza (ASAMPSA E) či výzkumné projekty ve vazbě na evropské jaderné průmyslové iniciativy (projekty NUGENIA+ a ESNII+). V rámci programu Horizon 2020 se ÚJV Řež účastní 9 projektů zaměřených např. na cementové materiály a jejich bariérové funkce (Cebama), strategie retence taveniny v reaktoru při těžké havárii (IVMR) či vývoj odvodu tepla nadkritickým CO₂ (sCO₂ HeRo).

ÚJV Řež je zapojen do projektů MAAE a OECD/NEA zaměřených na zvyšování bezpečnosti jaderných elektráren s reaktory typu VVER.

Národní projekty

V roce 2016 bylo řešeno 38 projektů podpořených Technologickou agenturou ČR (TA ČR) či Ministerstvem průmyslu a obchodu, Ministerstvem financí a Ministerstvem vnitra. Dále bylo řešeno množství projektů komerčního charakteru.

Většina projektů byla podpořena TA ČR. Tyto projekty zahrnují například: materiály pro pokročilé jaderné reaktory a další energetické aplikace, vývoj nízkoemisního energetického systému se záchytem CO₂ před spalováním nebo vývoj aparatur pro charakterizaci materiálů inženýrských bariér hlubinného úložiště radioaktivních odpadů vyhořelého jaderného paliva. Mezi nejnáročnější patří projekty spojené s bezpečností, jako např. experimentální a analytické práce nutné pro validaci koncepce udržení taveniny uvnitř tlakové nádoby reaktoru jako řešení konečné fáze těžké havárie pro VVER 1000, anebo odezva železobetonových a předpjatých konstrukcí bloků VVER 1000 na extrémní dynamická zatížení pro vybrané scénáře vývoje těžkých havárií. ÚJV Řež se rovněž zaměřuje na vývoj nových energetických technologií pro budoucnost, mj. vodíkovou mobilitu a metodiku výstavby vodíkových plnicích stanic v podmínkách ČR.

Projekty vývojového charakteru jsou realizovány pomocí externích dodavatelů jako investiční zakázky. Nejvýznamnějšími aktivitami v roce 2016 bylo v báňsko-technické oblasti zvýšení kapacity zemin vnitřní výsypky Dolu Bílina – v tomto roce byly dokončeny technické práce na vrtech a hlubokých sondách statických penetrací včetně odběru vzorků zemin. V oblasti báňské se jednalo o geofyzikální a hydrogeologický průzkum podložních písků (3D seismické měření písčitých těles v podloží uhelné sloje) s následným vytvořením 3D modelu sloje včetně tektonického porušení a dalších vrstev, ale rovněž model těles písků, u kterých se předpokládá nepravidelný průběh v podobě výplní paleokoryt řek.

Aktivity byly zaměřeny na realizaci a testování pilotních projektů nových technologií v oblasti sítí vysokého a nízkého napětí. Projekty se týkaly testování komunikačních technologií pro Smart Grids na venkovním vedení 35 kV a detekce poruch izolovaných vodičů vysokého napětí. Jedním z projektů je implementace dálkově ovládaných prvků do venkovních vedení vysokého napětí nebo 2. generace detektoru poruch izolovaných vodičů vysokého napětí. Dalším projektem je hodnocení spolehlivosti jednotlivých prvků distribuční soustavy (prvková spolehlivost) nebo hodnocení provozu obnovitelných zdrojů energie, jejich využitelnosti a vlivu na elektrizační soustavu ČR. Pozornost byla rovněž věnována zdrojům s regulátory pro řízení/využití přebytků výroby z obnovitelných zdrojů, které podle dosavadních zkušeností způsobují zhoršení některých parametrů kvality elektřiny. Další řešenou problematikou byla stabilizace napětí v distribučních sítích vysokého a nízkého napětí s vysokým zastoupením obnovitelných zdrojů energie a rozptýlené výroby s cílem posouzení jejich vlivu a dopadů na kvalitu napětí.

V roce 2016 byl dokončen komplexní mezinárodní projekt GRID4EU (spolufinancovaný ze 7. rámcového programu EU), kde česká účast byla zaměřena na vývojové a ověřovací práce ve Smart Regionu Vrchlabí. Na tento projekt navazuje následný projekt INTERFLEX spolufinancovaný již z programu Horizon 2020.

Ke konci roku 2016 začalo řešení projektu Vývoj a průmyslová optimalizace výrobních postupů stavebních hmot s využitím vysokého obsahu popílku podpořeného TA ČR. Projekt je řešen ve spolupráci se Stavební fakultou ČVUT Praha a Fakultou chemické technologie VŠCHT Praha.

Z vlastních výzkumných činností ČEZ Energetické produkty lze zmínit aplikace výsledků pro projekt výstavby distribučního centra vedlejších energetických produktů v areálu Elektrárny Tušimice, vývoj opatření pro vedlejší energetické produkty ve vazbě na selektivní katalytickou redukci oxidů dusíku ve spalinách, vývoj protiprašných opatření na složišti Třískolupy, mikrobiologického šetření složišť u elektráren Počerady a Mělník a biologický monitoring vod odkališť u elektráren Počerady, Tisová a Ledvice.

Společnost ENESA se účastní projektu QUANTUM (spolufinancovaného z programu Horizon 2020), jehož cílem je vyvinout a otestovat nástroje a postupy pro zavedení procesu řízení kvality během celého životního cyklu budov a tím dosáhnout dalších úspor provozních nákladů. Další aktivitou ENESA je vývoj energetického portálu pro města s využitím průběžně měřených dat.

Nejdůležitějším vývojovým projektem bylo záložní ovládání těžebního skrývkového stroje K 10 000/K74 z důvodu zvýšení bezpečnosti osádky stroje v návaznosti na těžbu v oblasti výskytu velkého množství munice z II. světové války. V roce 2016 byl rovněž realizován vývoj korečků se zubovým systémem pro velkostroje KU 300 a zahájen vývoj ostnatoválcového drtiče pro změnu produkce tříděného uhlí.

Hlavní vývojová aktivita v ČEZ ESCO se především soustředila na oblast rozvoje konceptu Smart City. Jedná se o integraci a vývoj různých služeb a technologií, včetně inteligentního osvětlení a uplatnění potenciálu síťové technologie internetu věcí. Další aktivitou byl v roce 2016 vývoj specializované technologie osvětlování s elektroluminiscenčními diodami (LED) pro pěstování plodin ve sklenících.

V oblasti fotovoltaických elektráren se řadí mezi rozvojové aktivity spolupráce se společností sonnen a rozvoj nových produktů např. hybridních fotovoltaických elektráren.