Výzkum a vývoj 2019

Díky zavedenému systému centrální koordinace výzkumu a vývoje ve Skupině ČEZ je možné provádět klíčové výzkumně-vývojové aktivity optimální formou řešení projektů napříč Skupinou ČEZ, s cíleným využitím skupinových synergií a disponibilních zdrojů. Důraz je kladen především na oblasti a témata s výrazným aplikačním potenciálem a také na aktivity snižující environmentální dopady podnikání Skupiny ČEZ. Aktivity v oblasti výzkumu a vývoje přirozeně reflektují aktuální i očekávané energetické trendy.

Mezinárodní spolupráce a technologické platformy

ČEZ je členem Electric Power Research Institute (EPRI) v segmentu jaderné energetiky a ve vybraných programech klasické energetiky (Boiler Life and Availability Improvement, Materials and Repair, Steam Turbines). Účast ČEZ v jaderném sektoru EPRI umožňuje využití velmi obsáhlého a často jinak nedostupného spektra informací od spolehlivosti paliva, koroze materiálů, bezpečnostních aspektů až po nové jaderné technologie. V roce 2019 došlo k transferu know-how EPRI v oblasti svařovacích postupů pro alternativní opravy dožitých parovodů. Odzkoušení alternativních technologických svařovacích postupů je v provozních podmínkách ČEZ z časových důvodů prakticky nemožné. Členství ve VGB PowerTech je zaměřeno na klasickou energetiku a částečně i na obnovitelné zdroje. ČEZ se podílí na vybraných výzkumných aktivitách v rámci mezinárodní spolupráce pod patronací OECD NEA.

ČEZ je rovněž členem několika evropských technologických platforem. Jedná se především o účast v jaderné technologické platformě (SNETP), v asociaci NUGENIA (zaměřena na výzkum a vývoj, související s jadernými reaktory II. a III. generace) nebo v průmyslové iniciativě ESNII, zaměřené na perspektivní koncepty jaderných reaktorů IV. generace. V České republice se ČEZ výrazně angažuje v technologické platformě „Udržitelná energetika ČR“ (TPUE), která se specializuje na rozvoj 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. Dále je ČEZ členem České membránové platformy, odkud získává informace o možnostech moderních membránových procesů, například pro čištění vod a spalin.

Jaderná energetika

V závěrečné fázi řešení je multilaterální projekt vysokého vyhoření proutků paliva VVER (na kterém se podílelo 5 partnerů; ozáření proběhlo v reaktoru v Haldenu), kde byly vyprodukovány důležité výsledky pro bezpečnostní hodnocení včetně validace simulačních kódů. Plně se rozběhl šestiletý projekt testování zirkoniové slitiny pokrytí jaderného paliva, v tomto roce již s ozářenými vzorky, provedeny byly mechanické a mikrostrukturální analýzy. Výsledky projektu povedou k zpřesnění termomechanických výpočetních modelů pro palivové proutky a popisu chování strukturních částí paliva. V realizaci je projekt testování komponent jaderného paliva analyzující stav pokrytí za předpokládaných vysokých vyhoření a prodlouženého pobytu v aktivní zóně reaktoru, za abnormálního provozu a v simulovaných havarijních podmínkách. Dokončen byl projekt zaměřený na chemickou stabilizaci vod chladicích okruhů jaderné elektrárny EDU, který ověřil možnost navýšení provozního zahuštění potřebného k zajištění plné funkčnosti chladicích okruhů v obdobích, kdy je nedostatek surové vody a je obtížné dodržet požadované limity.

Nejaderná energetika

Aktuálním tématem je řešení metod a přístupů pro další redukci znečišťujících látek z uhelných zdrojů, zejména pak rtuti. Tento prvek se vyskytuje v palivu a v emisích ve velmi nízké koncentraci a má složité chování odvozené od mnoha faktorů. Proto se testuje množství alternativních metod odstraňování rtuti, např. sorpční či katalytická oxidace. Pro tento účel je instalována pilotní jednotka v elektrárně Tušimice. V pokročilé fázi řešení je testování využití spektrometrických čidel pro efektivnější řízení spalovacího procesu v kotli, a tím dosažení nižších emisí. Pilotní projekt je realizován na kotli o výkonu 60 MW v lokalitě Mělník. Projekt navazuje na pokusy realizované v minulých letech s využitím kamerových, laserových, ultrazvukových a pyrometrických metod.

Aktuálním tématem je řešení akumulace energie – bateriová, akumulace do tepla či akumulace do vodíku. Na sklonku roku 2019 bylo uvedeno do provozu největší bateriové úložiště v ČR o instalovaném výkonu 4 MW a kapacitě 2,8 MWh, které je zapojeno v bloku se stávajícím turbogenerátorem o výkonu 200 MW v elektrárně Tušimice. Bateriové úložiště bude sloužit jak pro ukládání energie, tak pro testování různých režimů poskytování podpůrných služeb. Tento projekt probíhá v úzké spolupráci se společností ČEPS. Zároveň se realizuje několik projektů pilotní integrace rychlodobíjecích stanic s bateriovými akumulátory s cílem řešit budoucí předpokládaná omezení s příkonem v jednotlivých lokalitách.

Projekty podpořené z veřejných prostředků (národní a EU)

ČEZ se dlouhodobě účastní projektů podpořených z veřejných prostředků, především projektů Technologické agentury ČR (TA ČR). ČEZ v projektech TA ČR zpravidla nečerpá finanční podporu, naopak projekty podporuje z pozice průmyslového partnera a zajišťuje využitelnost získaných výsledků. ČEZ se účastní projektů v programech Théta, Epsilon či Center kompetence.

V roce 2019 byl dokončen osmiletý projekt CESEN (Centrum efektivní a spolehlivé energetiky) koordinovaný VZÚ Plzeň. Centrum pokrývalo široké spektrum aktivit se zaměřením zejména na klasickou energetiku; ČEZ a Doosan Škoda Plzeň byly nejvýznamnějšími průmyslovými partnery.

Od počátku roku se rozběhlo řešení projektu Národního centra pro energetiku (NCE) podpořeného z titulu TA ČR Národní centra kompetence. Smyslem Národních center kompetence je úžeji provázat spolupráci výzkumu s průmyslem v oblastech definovaných jako důležité pro národní hospodářství a konkurenceschopnost. V NCE je sdruženo 24 účastníků, z nichž 9 jsou výzkumné organizace (včetně 4 technických vysokých škol). Celkový objem projektu NCE přesahuje 250 mil. Kč. Ze Skupiny ČEZ v projektu ještě participují ČEZ Distribuce a na straně výzkumných organizací CV Řež a VZÚ Plzeň. Řešená témata s participací ČEZ pokrývají např. vývoj a ověření nových diagnostických metod, vývoj povrchových úprav komponent pro klasické a jaderné zdroje, přípravu kompozitních pojiv pro jadernou energetiku, ale i záležitosti vývoje dálkového měření vzdálenosti pro využití ve větrné energetice, akumulace energie v teple, výrobu a využití vodíku či analýzu možnosti využití použitých lionových autobaterií pro stacionární účely.

ČEZ se rovněž účastní projektu McSAFE jako součást evropského rámcového programu Horizon 2020, jenž si vytkl za cíl vývoj přesnějších numerických modelů aktivní zóny reaktoru, což povede k vyššímu využití jaderného paliva i k bezpečnějšímu provozu.

CV Řež je výzkumnou organizací zaměřenou na výzkum, vývoj a inovace v oboru energetiky, zejména jaderné. Páteř výzkumné infrastruktury společnosti tvoří dva výzkumné jaderné reaktory (LVR-15 a LR-0) a soubor laboratoří a experimentálních zařízení (laboratoře nedestruktivních metod testování, materiálové, chemické a mikrostrukturální laboratoře, zařízení pro výzkum v oblasti jaderné fúze, laboratoře jaderného palivového cyklu a experimentální technologické smyčky).

Projekt SUSEN

Úspěšná realizace velkého investičního projektu SUSEN (Udržitelná energetika – Sustainable Energy) přinesla podstatné rozšíření výzkumné infrastruktury CV Řež; projekt byl podpořen v rámci operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace a částečně následného programu Výzkum, vývoj a vzdělávání.

Díky projektu SUSEN se v Centru výzkumu Řež podařilo vybudovat komplexní soubor infrastruktur pro výzkum a vývoj v oblasti jaderné i nejaderné energetiky a souvisejících oborů, jako je mimo jiné výzkum v oblasti akumulace energie nebo vodíkových technologií. Některé infrastruktury jsou unikátní z evropského pohledu, některé dokonce celosvětově, díky čemuž se CV Řež daří účastnit se projektů špičkového výzkumu v silných konsorciích evropských výzkumných organizací nebo se ucházet o zajímavé výzkumně-vývojové zakázky předních světových firem. V roce 2019 byly naplněny další milníky udržitelnosti projektu SUSEN a vytvořeny předpoklady pro naplnění všech podmínek udržitelnosti.

Mezinárodní spolupráce

Centrum výzkumu Řež je členem celé řady 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 evropského Rámcového programu Horizon 2020. V roce 2019 bylo v programu Horizon 2020 řešeno 12 projektů zaměřených především na výzkum vlastností a degradací materiálů pro reaktory IV. generace, moderní termodynamické okruhy (se superkritickým CO₂), výzkum v oblasti těžkých havárií (chování a vlastnosti taveniny aktivní zóny) a výzkum chování konstrukčních a stavebních materiálů pro zajištění dlouhodobé životnosti elektráren (stárnutí betonů apod.).

V rámci spolupráce realizované na základě mezivládních dohod mezi Českou republikou a USA i nadále probíhaly práce na výzkumu a vývoji v oblasti malých modulárních reaktorů. CV Řež pokračovalo v přípravě koncepčního designu vlastního konceptu malého modulárního reaktoru (Energy Well) založeného na vysokoteplotních fluoridových solích, podpořené především prostředky z programů TA ČR. V rámci spolupráce s japonskými průmyslovými partnery byly realizovány projekty komerčního výzkumu zaměřené na studium chování taveniny a fyzikálních vlastností koria (Mitsubishi Heavy Industries) a radiačního stárnutí betonů a kameniva (sdružení japonských společností a institucí – Kajima, Mitsubishi Research Institute, Nagoya University). V oblasti výzkumu fúze pokračovaly výzkumné práce v rámci nadnárodního projektu EUROfusion a v rámci spolupráce s organizací Fusion for Energy byly dokončeny testy zprovozňování zařízení HELCZA určeného primárně pro testování panelů první stěny termonukleárního reaktoru ITER.

Národní projekty

V roce 2019 pokračovalo řešení projektů podporovaných TA ČR a Grantovou agenturou České republiky, zaměřených na výzkum a vývoj pro podporu hlubinného ukládání radioaktivních odpadů a použitého jaderného paliva, jakož i výzkum materiálů pro reaktory IV. generace a bylo úspěšně podáno několik nových projektů orientovaných především na vývoj a testování perspektivních materiálů pro energetiku. V novém projektu Národní centrum pro energetiku vede Centrum výzkumu Řež oblast Účinnost, spolehlivost a bezpečnost energetických celků.

ČEZ Distribuce se aktivně zapojila do realizace programů aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací včetně programů vyhlašovaných TA ČR. Projekt ES4G (program Théta, TA ČR) je zaměřen na vývoj a testování metod, které budou schopny optimalizovat toky energie za účelem snížení energetické náročnosti provozu dané sítě s maximálním podílem obnovitelných zdrojů a zvýšení energetické bezpečnosti v dané aglomeraci.

Účast ČEZ Distribuce v projektu Národního centra pro energetiku je zaměřena na nové prvky a technologie energetických sítí a na výzkum bezpečných komunikačních technologií pro chytré komunikační sítě v energetice. V roce 2019 proběhla rozsáhlá měření ve vybraných lokalitách pro ověření dostupnosti technologií LPWAN (low-power wide-area network).

V projektu INTERFLEX (součást rámcového programu Horizon 2020) proběhly realizační práce na instalaci dobíjecích stojanů a testování střídačů ve fotovoltaických výrobnách s akumulací i bez akumulace. Účelem bylo ověřování vlivu rychlého dobíjení elektromobilů na možné zhoršování některých parametrů kvality elektřiny a řešení problematiky stabilizace napětí v distribučních sítích vysokého a nízkého napětí s vysokým zastoupením obnovitelných zdrojů energie a rozptýlené výroby. Rovněž byla testována komunikace širokopásmového připojení internetu přes elektrické vedení (BPL) po kabelových sítích vysokého i nízkého napětí.

Společnost se účastní a pokračuje v řešení projektů, které jsou podpořeny z národních veřejných prostředků (TA ČR, MPO). Jedná se o projekty se zaměřením na využití vedlejších energetických produktů, maximalizaci efektivity tohoto využití a hledání nových možností, jak tyto produkty využívat. Veškerý výzkum probíhá s ohledem na ekologizaci a ekonomizaci celého energetického průmyslu.

Celkem jde o čtyři projekty. V projektu optimalizace výrobních postupů stavebních hmot s využitím vysokého obsahu popílku práce pokračovaly v nastavování výroby bezslínkového pojiva na bázi sulfátovápenatého popílku. Z panelů vyrobených z tohoto pojiva byl proveden zkušební úsek obslužné komunikace v rámci areálu elektrárny Prunéřov. V projektu prodlužování cementobetonových krytů s využitím minerálních příměsí a směsných cementů byly vyrobeny betonové vzorky s příměsí vysokoteplotních popílků, na kterých byly provedeny zkoušky ověřující vhodnost využití těchto betonů pro konstrukce vodních děl. V projektu zabývajícím se výrobou a využitím zeolitů a jejich kompozitů k snižování emisí byla provedena charakterizace vedlejších energetických produktů pro ověření vhodnosti do další výroby syntetických zeolitů. Ve čtvrtém projektu, hodnotícím možnosti zpětného využívání deponovaných popílků z uhelných elektráren, bylo provedeno sondážní šetření hloubkovými jádrovými vrty v lokalitě elektrárny Počerady. Rovněž byla v rámci projektu provedena studie, která měla za cíl návrh a ověření technologie magnetické separace vytěženého materiálu.

V roce 2019 se podařilo úspěšně dokončit část demonstračního projektu evropského projektu INTERFLEX (součást Horizon 2020) společně s ČEZ Distribucí a mezinárodními partnery.

Pro potřeby energetického managementu k projektům EPC (Energy Performance Contracting) vyvinula ENESA v uplynulých letech vlastní chytrou nadstavbu nad řídicí systémy technologických zařízení budov pod obchodním označením OPERETA. Systém dokáže z předpovědi počasí, z informačního systému o obsazenosti místností a sálů a ze zadaných stavebně-technických vlastností obálky budovy automaticky po jednotlivých místnostech vypočítat a nastavit topné nebo chladicí křivky i s časovým programem zohledňujícím potřebnou dobu pro náběh. Dnes tento systém zajišťuje komfort a přináší nemalé úspory např. v Národním divadle či Kongresovém centru Praha. Práce na vývoji jednotné metodiky pro zadávání stavebních projektů způsobem Design and Build, které se ENESA také aktivně účastní, postoupila do nové etapy. Krok za krokem vznikají vzorové postupy, vzorová smluvní ujednání a tvoří se informační webový portál hlavně pro uživatele z řad zadavatelů staveb, kteří mají zájem stavět šetrně a s ohledem na úspory nákladů životního cyklu budov. V roce 2019 byly dokončeny činnosti v rámci evropského projektu QUANTUM (program Horizon 2020), jehož cílem je aplikace řízení kvality celého životního cyklu budov se záměrem snížení produkce CO2 a zlepšení prostředí uvnitř budov.

OSC pokračuje ve vývojovém projektu zaměřeném na podporu výcviku obsluhy blokové dozorny jaderné elektrárny na simulátoru za pomoci automatického sběru dat z výcviku scénářů abnormálních a mimořádných stavů. PRODECO Výzkumné a vývojové aktivity společnosti spočívají ve vývoji efektivnějších, bezpečnějších a ekologičtějších řešení těžební, přepravní a úpravárenské technologie v oblasti povrchové těžby uhlí. V roce 2019 pokračoval vývoj a testování nového způsobu drcení uhlí pomocí ostnatoválcového drtiče a vývoj technologie na využití a zpracování uhelných odprašků. Za účelem eliminace hluku a prašnosti společnost vyvíjí řešení ekologizace pásové dopravy. V průběhu roku byly dokončeny projekty balistické ochrany velkostroje a vývoje vyvažovacího zařízení pro vyvažování bubnů a kotoučů.

Společnost ÚJV Řež se zaměřuje na služby a výzkum pro provozovatele a výrobce energetických zařízení, především jaderných, na zpracování a ukládání radioaktivních odpadů a na diagnostická radiofarmaka pro pozitronovou emisní tomografii. V roce 2019 participovala v několika desítkách projektů podpořených z veřejných zdrojů.

Mezinárodní projekty

ÚJV Řež je v České republice významným řešitelem projektů v rámcovém programu Horizon 2020, kde se účastnil celkem patnácti projektů. Například byl realizován výzkum cementových materiálů a jejich bariérové funkce (projekt Cebama), vývoj strategie retence taveniny v reaktoru při těžké havárii (projekt IVMR) či vývoj odvodu tepla nadkritickým CO2 (projekt sCO2 HeRo). Dále se jednalo o zvýšení bezpečnosti jaderných elektráren zahrnutím nejistot vlivu prostředí při hodnocení únavy materiálu – projekt INCEFA PLUS. V roce 2019 bylo ukončeno řešení projektu SOTERIA týkajícího se hodnocení dlouhodobého provozu lehkovodních reaktorů s ohledem na radiační účinky na materiál tlakové nádoby reaktoru.

ÚJV Řež je rovněž aktivní v rámci Visegrádské iniciativy pro jadernou spolupráci (VINCO) a v řadě dalších programů. ÚJV Řež se aktivně podílel na projektech Mezinárodní agentury pro atomovou energii (MAAE) a Organizace pro hospodářskou spolupráci a rozvoj / Agentury pro jadernou energii (OECD/NEA), zaměřených na zvyšování bezpečnosti jaderných elektráren s reaktory typu VVER.

Národní projekty

ÚJV Řež v roce 2019 řešil 22 projektů podpořených z národních veřejných prostředků, např. od TA ČR, MPO nebo Ministerstva vnitra ČR. Projekty podpořené MPO zahrnovaly například výzkum a vývoj pokročilých technologií na zvýšení efektivnosti provozních komponent jaderných elektráren s využitím pokročilých robotických technologií s intuitivním programováním polohování či výzkum materiálů pro nízkoemisní víceúčelové stroje – nosiče výměnných nástaveb s vodíkovým prodlužovačem dojezdu. Z programu Théta byl podpořen kupříkladu projekt vývoje reverzibilního alkalického palivového článku.

V roce 2019 společnost pracovala na několika projektech podporovaných TA ČR. Projekty jsou zaměřeny na oblast spolehlivosti a životnosti stavebních konstrukcí v jaderné energetice a na oblast materiálového inženýrství. ÚAM Brno je dále součástí řešitelského týmu projektu Mechatronika a chytré technologie pro strojírenství podpořeného z programu Národního centra kompetence.