facebooktwittergoogleinstagram

Věda a výzkum

Portál Vědavýzkum.cz - Nezávislé informace o vědě a výzkumu

Ernst & Young - hlavní partner portálu Vědavýzkum.cz

Hlavní partner portálu
facebooktwittergoogleinstagram

Energetický výzkum: klíčový pro všechny

3. 10. 2017
Energetický výzkum: klíčový pro všechny

Letos v září se otevřelo v Řeži a Plzni výzkumné centrum udržitelné energetiky SUSEN, které stálo 2,4 miliardy korun. Přispět má ke globálnímu vývoji reaktorů IV. generace.

Je to prosté. Bez energií – a zvláště pak elektřiny – by nebylo naší moderní civilizace. Jde o sílu, bez které se neobejde průmysl, obyvatelé a ani sama věda se všemi těmi svými hi-tech přístroji, potažmo celé disciplíny jako kybernetika, informatika či astrofyzika. Proto vědci a firmy neustávají v bádání, jak výrobu elektřiny zlepšit, učinit ji čistší anebo jak ji dobře a na dlouho uchovat, což je velkým tématem třeba pro stále četnější elektromobily.

Poznání přispívají i čeští vědci. V jakém energetickém výzkumu Česko vyniká?

„Určitě zajímavá a důležitá věc pro budoucí energetiku je jaderná fúze. Ústav fyziky plazmatu Akademie věd ČR je velmi oceňovaným a úzce spolupracujícím partnerem na projektu ITER, tedy na záměru prvního velkého fúzního reaktoru ve Francii. Nemůžu nezmínit Ústav jaderného výzkumu a Centrum jaderného výzkumu v Řeži u Prahy, kde bude letos 12. září slavnostně otevřen projekt SUSEN, jedna z velkých výzkumných infrastuktur v ČR,“ říká Dana Drábová, populární jaderná fyzička, jež dlouhá léta šéfuje Státnímu úřadu pro jadernou bezpečnost (SÚJB). I díky jejím aktivitám česká populace „jádru“ fandí – v Česku je pro něj dle průzkumů asi 65 procent občanů, v Německu naopak 65 procent proti.

K reaktorům IV. generace

Zmíněné středisko SUSEN, na které šlo z evropských fondů 2,4 miliardy korun čili zhruba 90 milionů eur, má své součásti v Řeži, kde už historicky stojí výzkumný lehkovodní jaderný reaktor LVR-15, a také v průmyslové Plzni, kousek od německých hranic. Obě součásti mají čtyři výzkumné pilíře: technologické experimentální okruhy, strukturální a systémovou diagnostiku, jaderný palivový cyklus a materiálový výzkum. „SUSEN ukazuje, že české materiálové inženýrství, které je pro jadernou energetiku – ať již založenou na štěpení, nebo na fúzi – kruciální záležitostí, patří k naprosté světové špičce. I experimentální smyčky na stávajícím reaktoru v Řeži, které budou sloužit pro ověřování některých technologií pro reaktory IV. generace, jsou na absolutní špici,“ říká jaderná fyzička Drábová.

Takzvaná IV. generace, která se vlastně vrací ke hledání prvotních prototypů, které byly před více než půlstoletím shledány jako sice perspektivní, ale technologicky příliš složité. „Jde o rychlé množivé reaktory, což je koncept založený na štěpení rychlými neutrony. To by přineslo oproti těm pomalým možnost štěpit nejen uran 235, ale také uran 238 nebo thorium, takže by se jednalo o lepší využití paliva,“ doplňuje předsedkyně úřadu. Tím by se mohly stávající zdroje jaderných paliv hypoteticky prodloužit až na desetinásobně delší dobu.

Jaderné elektrárny má na světě pouze 31 zemí; vesměs jsou to státy s velkou průmyslovou tradicí. Firmy, dodávající komponenty, byly a jsou i v městech jako Ostrava, Vítkovice, Plzeň či metropole Praha. „Jaderná energetika má jednu charakteristickou vlastnost – to je opravdový high-tech, který si prostě nemůže dovolit každá země,“ připomíná Drábová.

Nejen jádro, ale i Slunce

Nejen výkonnější solární panely, ale též zájem o širší souvislosti „čisté“ energetiky. O to jde Centru pokročilé fotovoltaiky (CAP), které vzniká v Praze za 164 milionů korun z fondů spravovaných ministerstvem školství. Ideovým otcem je profesor Tomáš Markvart z britské University of Southampton, jenž se vrací do Česka, odkud roku 1968 emigroval před vojsky Varšavské smlouvy. Na zrodu ambiciózního střediska se podílejí lidé z fakulty jaderné, stavební i elektrotechnické při Českém vysokém učení technickém (ČVUT) v Praze.

Centrum zahrne všechny aspekty fotovoltaiky. „Od teoretické fyziky, jež pomůže zvýšit účinnost solárních článků, až po technologické problémy, testování a diagnostiku solárních panelů i jejich integraci do konstrukcí budov,“ řekl Lidovým novinám děkan elektrofakulty Pavel Ripka. Spolupracovat na výzkumu i výuce má zmíněná Southamptonská univerzita.

„Před pár lety jsme se rozhodli převést mou laboratoř do Prahy a dohodli se s ČVUT. Cílem centra je pokrýt široké spektrum výzkumu nejen ve fotovoltaice, ale i v jiných moderních zdrojích energie,“ říká Markvart, jenž v Birminghamu studoval matematickou fyziku u Davida Thoulesse a přátelil se Mikem Kosterlitzem, tedy držiteli Nobelovovy ceny. Znalosti přináší i ze svého působení v renomovaném Instituto de Energia Solar v Madridu.

Noví inženýři a výzkumníci se ovšem nerodí jen na pražském ČVUT a jeho specializované jaderné a fyzikálně inženýrské fakultě, která má v Tróji i svůj výukový a experimentální reaktor VR-1. Na něm se totiž učí studenti dalších dvanácti technických fakult z celé České republiky. Energetický ústav – s celou sekcí energetické inženýrství – má Vysoké učení technické v Brně, na Západočeské univerzitě v Plzni je zas celá katedra energetických strojů a zařízení. Katedru energetiky provozuje i Vysoká škola báňská v industriální Ostravě.

Firemní gigant, ale i startupy

Velkým hráčem na poli výzkumu i vývoje je státní společnost ČEZ, energetický gigant, který si nemůže dovolit zaostávat. Proto jeho divize výzkumu, jíž dlouho řídí Aleš Laciok, rozvíjí klíčová témata. Patří k nim jaderná energetika (její bezpečnost i efektivita, nová zařízení), snižování polutantů a skleníkových plynů z fosilních paliv, využití vedlejších energetických produktů (revitalizace krajiny, energosádrovec pro stavební desky), zvýšení efektivity při těžbě uhlí, využití alternativních paliv (biomasa, odpady) a pochopitelně také důraz na obnovitelné zdroje (nasazování střešní fotovoltaiky, spády pro vodní energetiku, inovace ve větrné energetice či možnosti využití hlubinné geotermální energie pro teplo). Podstatnou částí je také podpora tzv. Smart Cities a zlepšení distribuce elektřiny i její akumulace.

Celosvětový mediální ohlas zaznamenaly aktivity firmy HE3DA a jejích velkokapacitních lithiových baterií, úložišť energie, které by chtěly díky využití chytrých nanomateriálů konkurovat i americké Tesle! Původně malý start-up vědce Jana Procházky z Prahy-Letňan plánuje výstavbu velkého závodu v Horní Suché na Karvinsku (severní Morava). Společnost řeší právní ochranu svého vynálezu v Číně, Japonsku, Koreji, Indii a samozřejmě v USA.

Ambice HE3DA jsou obrovské: „Každý, kdo pracuje s energií, vnímá nedostatek baterií a efektivních energetických úložišť pro potřeby domácností, automobilů, bank či různých průmyslových oborů. Problémy konvenčních baterií jsou všeobecně známé, ať už jde o kapacitu článků, chlazení, s tím spojené nebezpečné přehřívání, či ekologickou likvidaci. Napadlo mne zkusit zkonstruovat baterii pomocí nanotechnologií a jiného přístupu k uchovávání energie,“ řekl ekonomickému týdeníku Euro Jan Procházka.

Nejen kvůli lithiové baterii, ale i zásluhou zpráv o značných zásobách lithia v Česku se tato oblast energetiky dostává do popředí zpráv. Energetická strategie tradičně průmyslové země bude ovšem spoléhat především na jádro. „Myslím si, že naše státní energetická koncepce je napsána dobře. S uvážením rozumně možného. Podle mě docela realistický odhad je, že bychom mohli někdy v roce 2040 mít čtvrtinu spotřeby elektřiny pokrytou z obnovitelných zdrojů (slunce, voda, vítr), další čtvrtinu pořád ještě z uhlí. Ale co těch zbývajících padesát procent? Máme jen pár možností: ušetřit, dovézt anebo vyrobit. Co dalšího? Variantami jsou buď plyn, nebo jádro. Očekává se tak asi 45 až 50 procent z jádra,“ říká respektovaná Dana Drábová. I z toho je zjevné, že se Česko i nadále musí tomuto typu výzkumu věnovat.

 

Autor: Martin Rychlík

Článek byl v anglické verzi zveřejněn na webu czech-research.com.


Přečtěte si také nový článek o projektech jaderné fakulty ČVUT v Praze.