Energetika a environmentální inženýrství

Výrobní provozy musí splňovat vysoké požadavky na bezpečnost, spolehlivost a udržitelnost, zároveň musí být šetrné k životnímu prostředí. Teoretické i aplikované odborné problémy v oblasti energetiky a procesní techniky řešíme v konkrétních úkolech se zaměřením na výrobu, spotřebu elektřiny, tepla a chladu, projektování strojů a zařízení a jejich integraci do komplexních energeticky, ekologicky a ekonomicky optimalizovaných systémům a provozů v celé řadě průmyslových odvětví. Zpracovatelský průmysl a energetika přímo ovlivňují životní prostřední, proto rozvíjíme stávající a hledáme nové technologie a energetické zdroje pro minimalizaci jejich dopadu a snížení ekologické zátěže.

Realizujeme například výzkum v oblasti záchytu CO₂ ze spalovacích procesů (CCS-carbon capture and storage) s využitím biomasy (Bio-CCS), resp. využití zachyceného CO₂ z tohoto procesu (Bio-CCU). Výzkum je specificky zaměřen na oxy-fuel – spalování různých druhů biopaliv ve fluidní vrstvě, které se z pohledu nových zařízení jeví jako nejperspektivnější, a na celý technologický řetězec s ním spojený, včetně výroby kyslíku. Stojíme za vznikem technologie S.A.W.E.R., která získává vodu ze suchého pouštního vzduchu a získala prestižní ocenění za nejlepší technologický projekt v rámci světové výstavy EXPO 2020 v Dubaji.

Projekt virtuální jaderné elektrárny Cenelín

Cenelín je dlouhodobý studentský projekt, jehož cílem je vytvoření virtuální jaderné elektrárny pro výukové účely a propagaci jaderné energetiky. Viertuální elektrárna vzniká na Fakultě strojní, ČVUT v Praze za spolupráce studentů Ústavu energetiky, pedagogů a odborníků z praxe.

Projekt Cenelín (zkratka ze spojení CENEN – Czech Nuclear Education Network a koncovky odkazující na elektrárnu Temelín) je snahou o vytvoření virtuální jaderné elektrárny s tlakovodním reaktorem typu VVER 1000, jehož předlohou je ten, který se nachází na jaderné elektrárně Temelín. Jednotlivé komponenty a systémy jsou tvořeny studenty a pedagogy v rámci semestrálních prací.

V současné době je k dispozici verze pro osobní počítače a verze pro brýle pro virtuální realitu Oculus Quest 2. Poslední verze již obsahuje všechny hlavní komponenty primárního okruhu jaderné elektrárny – reaktor, parogenerátory, hlavní cirkulační čerpadla, a i systém kompenzace objemu, hydroakumulátory, barbotážní nádrž a příslušné potrubní trasy. Prakticky vše je doplněno technickými popisy a stručným vysvětlením funkce komponenty. Třešničkou na pomyslném dortu je možnost postupně odkrývat vnější vrstvy objektů a podívat se dovnitř na jednotlivé části větších konstrukčních celků. V blízké budoucnosti bude grafické rozhraní obohaceno i o možnost řídit výkon reaktoru.

Vývoj prostředí původně začínal v CAD programech. Postupně se však zvolila cesta tvorby komponent v polygonovém modelovacím softwaru Blender a následným převodem do herního enginu Godot. Obě tato softwarová řešení jsou dostupná pod volně dostupnou licencí zdarma. Do budoucna se plánuje i zveřejnění zdrojových dat projektu.

Projekt vzniká paralelně ve dvou vývojových větvích. První je graficky detailnější verze pro PC, která je spustitelná na běžných počítačích a obsahuje všechny komponenty ve vysoké kvalitě s informativními popisky. Druhá vývojová větev se postupně oddělila od verze pro PC a je určena pro brýle virtuální reality. Tato verze vyžaduje speciálně optimalizované modely komponent z důvodu omezeného výpočetního výkonu použitého headsetu, který ale dovoluje větší volnost pohybu a především pak pohlcující zážitek z návštěvy virtuálního prostředí.

Současně s modelem tlakovodního reaktoru Cenelín jsme nyní nově vydali také první verzi našeho modelu tokamaku DEMO s názvem Fúzelín. Model se zakládá na aktuálně uvažovaných rozměrech zařízení, jednotlivé komponenty jsou konstruovány dle posledních návrhů z vědeckých publikací. V současné době jsme z fúzního projektu vydali první verzi modelu a videa s prohlídkou tokamaku, rádi do týmu přivítáme další členy z řad studentů, který jej s námi budou dál budovat.