Výzkum a vývoj 2018

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. 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. Pod dohledem EPRI byla v Jaderné elektrárně Dukovany aplikována metoda „weld overlay“ pro opravu heterogenních svarových spojů. Rovněž bylo zorganizováno několik pracovních setkání včetně dvou mezinárodních workshopů pro vzájemnou výměnu údajů k zajištění a hodnocení spolehlivosti zařízení. Členství ve VGB PowerTech je zaměřeno na klasickou energetiku a částečně i na obnovitelné zdroje. ČEZ je rovněž členem několika evropských technologických platforem a evropských průmyslových iniciativ; v tradičně silné oblasti jaderné energetiky to je účast v jaderné technologické platformě (SNETP), v asociaci NUGENIA (zaměřena na výzkum a vývoj, související s jadernými reaktory II. a III. generace) nebo 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 roce 2018 začaly úvodní práce, zaměřené na stabilizaci cirkulačních chladicích vod Jaderné elektrárny Dukovany. Úspěšné vyřešení problému přispěje ke snížení odběru vod pro potřeby Jaderné elektrárny Dukovany zejména v letních měsících, kdy se v řece Jihlavě často vyskytuje nižší stav vody. V počáteční fázi jsou aktivity směřovány na zkoušky a mikrostrukturální analýzy ozářených segmentů povlakových trubek vyrobených ze zirkoniové slitiny E110 a ozářených v aktivní zóně Jaderné elektrárny Temelín. Jedná se o soubor dlouhodobých měření, která jsou součástí dokončované širší aktivity – programu testování povlaků jaderného paliva v normálním provozu za simulace předpokládaných vysokých vyhoření a prodlouženého pobytu v aktivní zóně reaktoru až 6 let, simulace abnormálního provozu a modelování chování v simulovaných havarijních podmínkách. Součástí je také ověření aplikovaných kritérií a ocenění pohavarijního stavu povlaku. Byly zahájeny přípravné práce vývoje nového stendu inspekcí a další analytické práce pro řešení a monitorování stavu jaderného paliva. Byly prováděny analytické a ověřovací práce související s řešením havarijních scénářů včetně řešení těžkých havárií a plnění Národního akčního plánu (NAcP) na posílení jaderné bezpečnosti jaderných zařízení v České republice. Další oblastí výzkumu a vývoje byly materiálové výzkumy a analýzy stavu technologického zařízení JE s působením degradačních faktorů.

Nejaderná energetika

V roce 2018 byla dokončena série diagnostických a materiálových projektů zaměřených na minimalizace rizik parovodů s čepovým uložením závěsů a na predikci životnosti kritických částí přehříváků a přihříváků moderních energetických bloků. Nově začal ČEZ využívat spektrometrická měření pro sledování podmínek ve spalovací komoře vybrané elektrárny. Cílem je nalezení optimálního provozního stavu kotle a s tím související zlepšení provozně-ekonomických parametrů. Rovněž pokračoval monitoring provozu první instalace inovativní vodní vírové turbíny, a to v lokalitě Želina. Důležitou oblastí pro budoucí energetiku je akumulace energie. Pokračují práce pro instalaci integrálního řešení rychlodobíjecích stanic pro elektromobilitu, lionových baterií a fotovoltaiky. Systematicky pokračují práce na porovnávání různých typů akumulace ve spojení s obnovitelnými zdroji – baterie, akumulace do tepla či akumulace do vodíku.

Projekty podpořené z národních veřejných prostředků

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.

V roce 2018 začala příprava řešení projektu Národní centrum pro energetiku. V tomto projektu má ČEZ připravenu řadu různorodých dílčích projektů jak z moderní oblasti, tak z tradičních oblastí. Ze Skupiny ČEZ se projektu dále účastní ČEZ Distribuce, Centrum výzkumu Řež a Výzkumný a zkušební ústav Plzeň. Pokračovalo řešení projektu z programu Centra kompetence Centrum výzkumu a experimentálního vývoje spolehlivé energetiky (CESEN), který má za cíl zlepšit provozní parametry turbín uhelných i jaderných elektráren. Na základě znalostí, získaných v projektu, byly v roce 2018 v ČEZ vytvořeny podpůrné expertní skupiny pro rychlé řešení havarijních stavů, ve kterých se předpokládá využití znalostí členů CESEN.

V závěrečné fázi je řešení projektu Centrum kompetence pro energetické využití odpadů, který je zaměřen na vývoj inovativních řešení pro energetické využití odpadů, včetně získání informací o odpadové logistice; v roce 2018 byly zpracovány modely pro termické využití kalů, pro zařízení energetického využití odpadů s kapacitou 100 tis. tun ročně a pro technologický komplex čištění spalin. Další dva menší projekty podpořené TA ČR jsou zaměřeny na jednak pochopení chování rtuti ve velkých spalovacích procesech a minimalizace koncentrace rtuti ve spalinách, další pak na získání informací o ocelích, nově používaných v moderních energetických zařízeních.

ČEZ se rovněž účastní projektu McSAFE 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 CV Řež podařilo vybudovat komplexní soubor infrastruktur pro výzkum a vývoj v oblasti jaderné i nejaderné energetiky a souvisejících oborů, jako je například 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. Rok 2018 byl ve znamení naplňování cílů udržitelnosti projektu s jasnými vědecko-výzkumnými úkoly až do roku 2022.

Mezinárodní spolupráce

CV 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 2018 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.). Současně se CV Řež podařilo stát členem konsorcií (nebo dokonce vést přípravu) 10 projektů do další výzvy programu EURATOM (součást Horizon 2020).

V rámci spolupráce realizované na základě mezivládních dohod mezi ČR a USA pokračovaly práce na výzkumu a vývoji v oblasti malých modulárních reaktorů. CV Řež pokračovalo v přípravě koncepčního designu vlastního konceptu malého modulárního reaktoru, založeného na vysokoteplotních fluoridových solích. V rámci spolupráce s japonskými průmyslovými partnery byly realizovány projekty komerčního výzkumu zaměřené na studium chování taveniny a fyzikálních vlastností koria. 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 2018 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, jakož i výzkum materiálů pro reaktory IV. generace a bylo úspěšně podáno několik nových projektů zaměřených především na vývoj a testování perspektivních materiálů pro energetiku. V novém projektu Národní centrum pro energetiku vede CV Řež oblast Účinnost, spolehlivost a bezpečnost energetických celků.

ČEZ Distribuce se aktivně zapojila do přípravy a realizace programů aplikovaného výzkumu, experimentálního vývoje a inovací včetně programů, vyhlašovaných TA ČR. Zahájený projekt SecureFlex (program Théta, TA ČR) je zaměřen na bezpečné využití výkonové flexibility pro řízení soustavy a obchodní účely. V projektu Národní centrum pro energetiku se zaměří na nové prvky a technologie energetických sítí, výzkum bezpečných komunikačních technologií pro chytré komunikační sítě v energetice. V projektu INTERFLEX (součást Horizon 2020) probíhaly realizační práce na dobíjecích stojanech, ve fotovoltaických (FVE) výrobnách s akumulací i bez akumulace. Byl vybrán dodavatel systému měření v koncových distribučních trafostanicích (DTS) a testována komunikace širokopásmového připojení internetu přes elektrické vedení (BPL) po kabelových sítích vysokého i nízkého napětí. Mezi úkoly projektu patřilo i 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.

Společnost se tradičně účastní řešení projektů, podpořených z národních veřejných prostředků (TA ČR, Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR), čímž dlouhodobě sleduje zájem o smysluplné a efektivní využití vedlejších energetických produktů s minimálním dopadem na životní prostředí a obecně k naplnění principů cirkulární ekonomiky.

V projektu zaměřeném na optimalizace výrobních postupů stavebních hmot s využitím vysokého obsahu popílku byla nastavena výroba bezslínkového pojiva a došlo k výrobě funkčních vzorků v podobě silničních panelů s použitím tohoto pojiva. Ve spolupráci s firmou Hochtief byla realizována zkouška výroby i aplikace stříkaných betonů. Další projekt, který řeší prodloužení životnosti cementobetonových krytů s využitím minerálních příměsí a směsných cementů, pokračoval simulacemi stabilit popílku pro zajištění stabilit betonu, mimo jiné při stavbě vodních děl. V projektu cílícím na snižování emisí pomocí zeolitů a jejich kompozitů byly provedeny činnosti zaměřené na stanovení podmínek pro využití vybraných popílků při výrobě zeolitů. V posledním řešeném projektu, hodnotícím možnosti zpětného využívání deponovaných popílků z uhelných elektráren, bylo provedeno sondážní šetření hloubkovými jádrovými vrty, monitoring spodní vody a charakterizování vzorkovaného materiálu.

V oblasti fotovoltaických elektráren se mezi rozvojové aktivity řadí spolupráce s výrobci hybridních bateriových systémů a s tím související rozvoj nových produktů. V rámci výzkumných aktivit ČEZ Solární participuje na evropském projektu INTERFLEX (součást Horizon 2020).

V roce 2018 Domat dokončil vývoj další verze softwaru i hardwaru řady Merbon pro řízení technických zařízení budov. Obsahuje programovatelné regulátory, vývojové prostředí, procesní vizualizaci (SCADA) a systém pro energetický management ContPort. Jednotlivé části byly nasazeny jak v rámci Skupiny ČEZ (ÚJV Řež), tak v externích zakázkách. ContPort je dále vyvíjen podle požadavků zákazníků, zejména velkých obchodních řetězců. Pokračuje spolupráce s VUT v Brně, Univerzitou Pardubice a ČVUT.

Energetický portál pro města s využitím průběžně měřených dat, který ENESA vyvinula v předchozích letech a poprvé jej aplikovala pro město Písek, byl s určitou modifikací v roce 2018 nasazen a bude využíván pro energetický management vybraných budov hlavního města Prahy. ENESA i nadále pokračuje v evropském projektu (program Horizon 2020) QUANTUM s cílem aplikace řízení kvality celého životního cyklu budov, se záměrem snížení produkce CO₂ a zlepšení prostředí uvnitř budov. Postupy vyvinuté v rámci tohoto projektu byly úspěšně testovány ve vybraných budovách, v nichž ENESA realizuje úsporná opatření metodou EPC. Metodika Design-Build pro architekty, developery, inženýrské a poradenské firmy, na jejímž vývoji ENESA spolupracovala, se dostala do širšího povědomí veřejnosti a několik veřejných zadavatelů ji zatím v přípravné fázi již testuje ve svých projektech.

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.

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 2018 pokračovaly vývoj a testování nového způsobu drcení uhlí pomocí ostnatoválcového drtiče, vývoj nových typů zubových korečků na dobývacím velkostroji a vývoj vyvažovacího zařízení pro vyvažování bubnů a kotoučů. Za účelem eliminace hluku a prašnosti společnost pokračovala ve vývoji řešení ekologizace pásové dopravy. V průběhu roku byl rovněž zahájen projekt balistické ochrany velkostroje a studie technologie na využití a zpracování uhelných odprašků.

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 2018 řešila nebo se zapojila do padesáti devíti projektů podpořených z veřejných zdrojů.

Mezinárodní projekty

ÚJV Řež je v České republice nejvýznamnějším řešitelem projektů Evropské unie (EU) z oblasti jaderného štěpení (Rámcový program EURATOM). V rámci programu Horizon 2020 se ÚJV Řež účastnila patnácti projektů, v rámci 7. rámcového programu EU jednoho projektu. 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 (TeaM Cables) nebo evropského společného programu pro integraci radiační ochrany (CONCERT). V projektu ADVISE je řešena problematika nových pokročilých technologií pro nedestruktivní testování (NDT). Zvýšení bezpečnosti jaderných elektráren zahrnutím nejistot vlivu prostředí při hodnocení únavy materiálu je řešeno v projektu INCEFA PLUS. V roce 2019 bude ukončeno řešení projektu SOTERIA týkajícího se hodnocení dlouhodobého provozu lehkovodních reaktorů s ohledem na radiační účinky na materiál tlakové nádoby reaktoru. Rovněž je aktivní v rámci Visegrádské iniciativy pro jadernou spolupráci (VINCO) a v řadě dalších programů.

ÚJV Řež se aktivně podílela 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. Po celý rok aktivně probíhala příprava na zapojení ÚJV Řež do projektů EJP (European Joint Programming, v rámci platformy IGD-TP), u nichž se zahájení očekává v roce 2019. ÚJV Řež dále participovala na projektu přeshraniční spolupráce NuWaMa (Nuclear Waste Management), financovaném německou spolkovou vládou.

Národní projekty

ÚJV Řež řešila v roce 2018 čtyřicet tři projektů podpořených z národních veřejných prostředků, např. od poskytovatelů TA ČR, Ministerstvo průmyslu a obchodu ČR nebo Ministerstvo vnitra ČR. Projekty podpořené Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR zahrnovaly například vývoj recyklovatelného dekontaminačního média pro vyřazování jaderných zařízení (program TRIO), nebo znalostní báze pro vyřazování zařízení z provozu či řešení problematiky týkající se kalibrace optických senzorových systémů a speciální senzory pro jaderné elektrárny (program Aplikace). Nově byly zahájeny projekty v programu TRIO – Sorpční modul pro likvidaci těžké havárie jaderné elektrárny a Využití krátkodobých stopovačů a vývoj jejich detekčních metod.

Projekty podpořené 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). V programu Epsilon byl v roce 2018 dokončen projekt Výzkum problematiky iontových kapalin pro separační aplikace a zahájen projekt Inovativní sorbenty na bázi zeolitu modifikovaného iontovou kapalinou pro sorpci a detekci uranu a těžkých kovů. Projekty podpořené Ministerstvem vnitra 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.

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 plnicích stanic.

Společnost se v roce 2018 účastnila projektu LIFE BIRDS on POWER LINES podpořeného z programu EU LIFE. Cílem projektu je zajistit šetrnost zařízení distribučních soustav pro ohrožené druhy ptactva. V roce 2018 probíhaly úvodní, přípravné a plánovací práce projektu, zaměřené na sběr, analýzy a vyhodnocování poznatků o úmrtnosti ptáků, zapříčiněné elektrickým šokem nebo srážkou se zařízením na distribuci elektřiny.

V lokalitě Chlum byl v roce 2018 spuštěn pilotní projekt „Prediktivní regulace“. Účelem této regulace je optimalizovat potřebnou dodávku tepla pro koncového zákazníka (tedy dané teplo v daném čase) i ve vazbě na environmentální podmínky (předpověď počasí). V přechodném období topné sezony (září až listopad) regulace dokázala snížit teplotu na sekundárních rozvodech o cca 10 °C, což bude mít významný dopad na snížení ztrát, tedy celkové ekonomiky provozu.

Nejvýznamnější vývojovou aktivitou v báňsko-technické oblasti je akce zaměřená na navýšení vnitřní výsypky Dolu Bílina, která pokračuje v dalších etapách. Zaměřuje se na další zlepšení kvalitativní i kvantitativní odezvy numerického 3D modelu celé vnitřní výsypky a zjednodušení pracovních postupů. Je vyvíjena nová metoda zadávání geometrie do numerického modelu umožňující rychlejší a operativnější práci s modelem. Dále se práce zaměřují na vývoj nové metody umožňující kvantitativní vyjádření stupně stability generálního svahu výsypky. Do modelu jsou průběžně doplňovány informace o podzemní vodě a chování výsypky je simulováno jak v deformačních, tak ve stabilitních analýzách. Výstupy numerického modelu jsou porovnávány s výsledky polních měření a daty získanými dlouhodobým monitoringem.