Výzkum a vývoj 2017

Systém centrální koordinace výzkumu a vývoje ve Skupině ČEZ umožňuje definovat klíčové aktivity s optimální formou řešení výzkumně-vývojových projektů napříč Skupinou, s cíleným využitím skupinových synergií. Akcentovány jsou oblasti a témata s výrazným aplikačním potenciálem. Aktivity v oblasti výzkumu a vývoje přirozeně reflektují aktuální energetické trendy.

Mezinárodní spolupráce a technologické platformy

ČEZ je členem Electric Power Research Institute, Inc., (EPRI) v segmentu jaderné energetiky a ve vybraných programech klasické energetiky. Účast ČEZ v jaderném sektoru EPRI umožňuje využívat široké spektrum informací od spolehlivosti paliva, koroze materiálů, bezpečnostních aspektů až po nové jaderné technologie; z konkrétních výsledků lze uvést první aplikaci metody weld overlay na jaderné elektrárně v ČR. Rovněž je členem ve VGB PowerTech, kde je účast zaměřena na klasickou energetiku a částečně i na obnovitelné zdroje.

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, související s jadernými reaktory II. a III. generace) či průmyslové iniciativě zaměřené na perspektivní koncepty jaderných reaktorů IV. generace (ESNII).

Na domácím poli je ČEZ aktivní především v technologické platformě „Udržitelná energetika ČR“ (TPUE), která je zaměřena 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.

Jaderná energetika

V roce 2017 bylo úspěšně zakončeno několik projektů s důrazem na bezpečnostní a provozní aspekty. Vyvinutý vizualizační nástroj rozvoje a zvládání těžkých havárií umožní výcvik personálu na tyto situace tak, jak dnes nově požaduje legislativa. Pokračoval výzkum včetně příslušných experimentů pro řešení uchladitelnosti taveniny při hypotetické těžké havárii.

Dokončena byla analýza možností nakládání s netěsnými palivovými soubory na jaderné elektrárně Temelín. Byly analyzovány děje v průběhu vysoušení paliva (napěťově-deformační stav pokrytí, rizika fragmentace paliva atd.). Rozpracováno bylo několik variant využití obalových souborů pro skladování netěsných palivových souborů a palivových proutků. V dalším projektu byla řešena problematika metod zjišťování charakteristických hodnot těsnění a jejich závislostí na provedení přírubových spojů specifických pro jaderná zařízení. Přínosem je zvýšení přesnosti výpočtů přírubových spojů a tím snížení rizik provozních netěsností.

Pokračuje mezinárodní spolupráce soustředěná kolem výzkumného reaktoru Halden (Norsko) pod koordinací OECD NEA. Zde se také realizuje multilaterální projekt zaměřený na výzkum chování vysoce vyhořelého paliva pro reaktory typu VVER.

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 a modernizovaných zdrojích s inovativními materiály. V roce 2017 byly dokončeny dva klíčové výzkumně-vývojové projekty. Jeden projekt byl zaměřen na parovody, kde byly vyvinuty výpočtové postupy a diagnostické metody, které doloží možnost krátkodobého bezpečného provozu parovodu se zjištěným výskytem makrotrhlin. Vyvinutá metodika získala kladné stanovisko Technické inspekce ČR.

Další projekt byl zaměřen na vývoj metodik kontrol lopatek v nízkotlaké části parních turbín. Aktivity byly zaměřeny jednak do oblasti identifikace a vyhodnocení nepřípustných defektů a dále do oblasti chemických režimů, konkrétně prevence vzniku korozních důlků. V průběhu řešení bylo otestováno laserové 3D skenování lopatek, byly vytvořeny matematické modely provozovaných lopatek a zvládnuto vyhodnocování přípustnosti velikosti naměřených defektů. Probíhá monitoring provozu první instalace inovativní vodní vírové turbíny, a to v lokalitě Želina. Tyto turbíny s výkonem 2× 14 kW vyrobily za uplynulý rok 180 MWh elektrické energie. Autor konceptu vírové turbíny, prof. František Pochylý z VUT v Brně, byl v roce 2017 oceněn za toto řešení cenou Inženýrské akademie ČR.

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.

Projekty podpořené z národních veřejných prostředků

ČEZ je z pozice průmyslového partnera aktivním spoluřešitelem projektů podpořených Technologickou Agenturou ČR (TA ČR). Dokončeno bylo řešení projektu zaměřeného na mapování potenciálu biomasy jako energetického zdroje pro krytí lokálních, regionálních či celostátních potřeb paliva. 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, se zaměřením na monitoring a diagnostiku parních turbín.

Druhý projekt „Centrum kompetence pro energetické využití odpadů“ (Waste-to-Energy) cílí na detailní technicko-ekonomické návrhy sady investičně a provozně efektivních zařízení pro energetické využití odpadů, včetně získání informací o odpadové logistice; v roce 2017 byla dokončena specifikace malého zařízení a pro vybranou lokalitu byl zpracován návrh řešení velkého zařízení s využitím výpočtových modelů.

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.

V roce 2017 byl realizován projekt Vývoj a průmyslová optimalizace výrobních postupů stavebních hmot s využitím vysokého obsahu popílku, podpořeného TA ČR, na kterém se podílí rovněž Fakulta stavební ČVUT v Praze a Fakulta chemické technologie VŠCHT Praha. Z vlastních výzkumných činností lze zmínit aktivity ověřovací zkoušky vlastností litého granulátu z elektrárny Ledvice s nižším obsahem energosádrovce a s využitím produktů polosuché metody odsíření, ověřovací zkoušky vlastností stabilizátu pro snižování emisí rtuti na fluidních kotlích elektrárny Poříčí a aplikace a zkoušky stabilizátu s využitím alternativních pojiv.

ČEZ Teplárenská provedla pilotní aplikaci inovativního tepelně izolačního nátěru na horkovodu v lokalitě Mělník. Jednalo se o doplňkovou izolaci, která se nanáší na oplechování potrubí a dochází tím ke snižování tepelných ztrát.

ENESA dokončila vývoj a zprovoznila energetický portál pro města s využitím průběžně měřených dat, poprvé je aplikován pro město Písek. ENESA také pokračuje v evropském projektu (Rámcový program Horizon 2020) QUANTUM s cílem aplikace řízení kvality celého životního cyklu budov, s cílem snížení produkce CO₂ a zlepšení prostředí uvnitř budov. Pro tento účel vzniká také metodika Design-Build pro architekty, developery, inženýrské a poradenské firmy, zaměřená na maximálně srozumitelný postup a výklad. ENESA také testuje různé typy senzorů na bázi internetu věcí včetně aplikačního prostředí.

V oblasti fotovoltaických elektráren se řadí mezi rozvojové aktivity spolupráce s výrobci hybridních bateriových systémů a s tím související rozvoj nových produktů. V rámci výzkumných aktivit ČEZ Solární participuje na evropském projektu INTERFLEX.

Nejvýznamnější aktivitou v báňsko-technické oblasti byla akce zaměřená na navýšení vnitřní výsypky Dolu Bílina. Byl vypracován 3D geotechnický model výsypky a byla provedena simulace stlačitelnosti výsypky. Prokázána byla shoda mezi simulací a skutečným sedáním výsypky zjištěným pomocí technické metody penetrace. Výzkum bude pokračovat další tři roky a cílem je poznat chování výsypky, predikovat procesy uvnitř a zajistit tak její stabilitu i při jejím zamýšleném navýšení. V oblasti báňské se jednalo o pokračování geofyzikálního a hydrogeologického průzkumu lokality Libouš II sever pomocí aplikace 3D seismiky. Na základě zjištění o přísně vrstevnaté stabilní stavbě podloží sloje došlo k přehodnocení modelu podloží z vrtů na celé ploše lomu Libouš a v jeho okolí. Poznatky byly použity k analýze průběhu snížené mocnosti sloje.

OSC se zapojilo do vývojového projektu zaměřeného na podporu výcviku obsluhy blokové dozorny jaderné elektrárny na simulátoru za pomoci automatického sběru dat z výcviku scénářů abnormálních a mimořádných stavů.

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 2017 řešila nebo se zapojila do padesáti šesti projektů podpořených z veřejných zdrojů.

Mezinárodní projekty

ÚJV Řež je v České republice nejvýznamnějším řešitelem projektů EU z oblasti jaderného štěpení (Rámcový program EURATOM). V roce 2017 se aktivně podílela na třech projektech 7. rámcového programu EU – zařízení pro těžké havárie pro evropské bezpečnostní cíle (SAFEST), zdrojový člen izotopu uhlíku 14 (CAST) a rozpracování výzkumného programu pro vývoj reaktorů IV. generace (ESNII plus). V rámci programu Horizon 2020 se ÚJV Řež účastnila šestnácti projektů.

Pokračoval výzkum cementových materiálů a jejich bariérové funkce (Cebama), vývoj strategie retence taveniny v reaktoru při těžké havárii (IVMR) či vývoj odvodu tepla nadkritickým CO2 (sCO2 HeRo). ÚJV Řež dále řešila problematiku nástrojů a metodologie řízeného stárnutí kabelů v elektrárnách (TaM Cables) nebo evropského společného programu pro integraci radiační ochrany (CONCERT). Rovněž je aktivní v rámci Visegrádské iniciativy pro jadernou spolupráci (VINCO) a řadě dalších programů. ÚJV Řež se aktivně podílela na projektech MAAE a OECD/NEA, zaměřených na zvyšování bezpečnosti jaderných elektráren s reaktory typu VVER.

Národní projekty

ÚJV Řež řešil v roce 2017 třicet sedm projektů podpořených z národních veřejných prostředků, např. od poskytovatelů TA ČR, MPO ČR nebo MV ČR. Třicet jedna projektů TA ČR zahrnovaly například výzkum a vývoj technologie jaderných reaktorů chlazených fluoridovými solemi, výzkum odezvy železobetonových a předpjatých konstrukcí bloků VVER 1000 na extrémní dynamická zatížení, vývoj aparatur pro charakterizaci materiálů inženýrských bariér hlubinného úložiště radioaktivních odpadů vyhořelého jaderného paliva či participaci v Centru pokročilých jaderných technologií (CANUT).

ÚJV Řež se rovněž zaměřuje na vývoj vodíkových technologií, od elektrolytické výroby vodíku, přes nezávislé zdroje napájení pomocí vodíkového palivového článku až po metodiku výstavby vodíkových plnících stanic. Projekty podpořené MV ČR byly zaměřeny na optovláknové senzory pro měření v jaderných elektrárnách při nadprojektových haváriích nebo simulace šíření ohně a kouře v objektu kritické infrastruktury v důsledku havárie nebo úmyslného útoku letounem.

Centrum výzkumu 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 a experimentální technologické smyčky).

Projekt SUSEN

Realizace velkého investičního projektu SUSEN (Udržitelná energetika) přinesla podstatné rozšíření výzkumné infrastruktury Centra výzkumu Řež; projekt byl podpořen v rámci Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace a částečně následného Výzkum, vývoj a vzdělávání. Investiční část projektu byla ukončena 30. 6. 2017 a je následována fází udržitelnosti s jasnými vědecko-výzkumnými cíli až do roku 2022.

V roce 2017 tak bylo ukončeno uvádění do provozu všech výzkumných infrastruktur budovaných v rámci projektu SUSEN – komplex horkých komor pro mechanické experimenty a testování ozářených materiálů, mikrochemické a mikrostrukturální laboratoře pro studium vlivu degradačních mechanismů na materiály, technologické experimentální smyčky pro experimenty modelující prostředí v reaktoru a navazujících okruzích konceptů II., III. a IV. generace, laboratoře nedestruktivního testování pro vývoj moderních NDT metod, materiálové laboratoře pro mechanické testování neozářených materiálů v různých prostředích a zařízení HELCZA pro testování materiálů zatěžovaných extrémními tepelnými toky.

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 evropského Rámcového programu Horizon 2020. V roce 2017 bylo v programu Horizon 2020 řešeno celkem 15 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 ČR a USA pokračovaly práce na výzkumu a vývoji v oblasti malých modulárních reaktorů. Centrum výzkumu Řež zahájilo vývoj vlastního konceptu malého modulárního reaktoru, založeného na vysokoteplotních fluoridových solích a na konci roku podalo patentovou přihlášku v ČR a připravilo patentovou přihlášku pro USA.

V rámci spolupráce s japonskými partnery byly realizovány projekty komerčního výzkumu zaměřené na vývoj metod pro zpracování trosek pod fukušimskými reaktory – separační metody na bázi fluoridové chemie a experimenty zaměřené na studium chování taveniny a fyzikálních vlastností coria.

V oblasti výzkumu fúze pokračovaly výzkumné práce v rámci nadnárodního projektu EUROfusion a v rámci spolupráce s organizací Fusion for Energy pokračovalo spouštění a testování zařízení HELCZA určeného primárně pro testování panelů první stěny termonukleárního reaktoru ITER.

Národní projekty

V roce 2017 pokračovalo řešení projektů podporovaných TA ČR a Grantovou agenturou ČR, zaměřených na výzkum a vývoj pro podporu hlubinného ukládání radioaktivních odpadů a použitého jaderného paliva, výzkum materiálů pro reaktory IV. generace a byl zahájen významný projekt Výzkum MSR/FHR, zaměřený na experimentální výzkum neutronických vlastností solí a jejich vliv na materiály reaktorů na bázi roztavených fluoridových solí.

V rámci smluvního výzkumu Centrum výzkumu Řež dále rozvíjelo spolupráci s ČEZ jako provozovatelem jaderných a klasických elektráren, a to především v oblasti nedestruktivních metod.