Energy lab

Tato živá laboratoř bude výzkumnou základnou pro efektivní transformaci současného stavu energetiky na bezuhlíkové technologie s vazbou na cirkulární ekonomiku a rozvoj vodíkového hospodářství. Výzkum bude realizován v oblastech spolehlivé, bezpečné a k životnímu prostředí šetrné konverze, dodávky a užití energie, akumulace energie a metod řízení toku energie v komplexních energetických soustavách.

Živá laboratoř bude mimo jiné disponovat výjimečnou laboratoří vysokého napětí nebo laboratoří se zaměřením na palivové články a bateriové úložiště.

Vedoucí: prof. Stanislav Mišák

Výzkumné programy

Výzkum pokročilých materiálů pro energetiku

Odborný garant - prof. Daniela Plachá

Cílem výzkumného programu je aktivní zapojení řešitelů do materiálového výzkumu v České republice a zahraničí v oblasti akumulace a ukládání elektrické a tepelné energie, zpracování a uchování solární energie, zapojení do vodíkových technologií a zároveň zvýšení účinnosti a odolnosti stávajících energetických zařízení.

Konkrétní specifické cíle výzkumného programu:
  • Vytvoření prototypů pokročilých materiálů pro získávání, přeměnu, akumulaci a uchovávání energie.
  • Zvýšená účinnost a spolehlivost energetických soustav.
  • Zvýšení publikační činnosti řešitelů a počtu aplikovaných výsledků.
  • Vybudování excelentního výzkumu v oblasti nanotechnologií v Moravskoslezském kraji.
  • Vybudování konkurenceschopných laboratoří VŠB-TUO (CEET, CPIT a FMT) s excelentním výzkumem a technologickým vývojem pokročilých materiálů.
  • Rozvoj personálního obsazení laboratoří pro excelentní výzkum pokročilých materiálů.
  • Intenzivní spolupráce s průmyslovými partnery.
  • Intenzivní spolupráce se zahraničními univerzitami a vědeckými institucemi.
  • Sledování socioekonomických přínosů a dopadů na společnost.
  • Aktivní zapojení do evropských projektů.

Výzkum v oblasti využití druhotných surovin a alternativních zdrojů energie

Odborný garant - doc. Stanislav Honus

Ve výzkumném programu budou řešena témata spojená s využíváním klasických i moderních forem přeměny různých typů látek na užitečné produkty či energie. Zatímco pro různé typy palivových článků jsou potřeba velmi čistá kapalná či plynná paliva (vodík, metanol, metan atd.), další technologie (plazmové zplyňování, digesce, pyrolýza) jsou schopny zpracovávat různé druhy paliv. Tyto postupy následně produkují dle svých vlastností a podmínek různé typy produktů (materiály pro přímé využití, vstupní suroviny pro syntézy či přepracování, energie).

Výzkum v oblasti digitalizace a transformace energetiky

Odborný garant - prof. Tomáš Kozubek

Hlavním cílem projektu je vybudovat chytrou digitální platformu využívající špičkových digitálních technologií pro pokročilé modelování a optimalizace důležitých distribučních sítí ve vybraných lokalitách za účelem zvýšení jejich odolnosti, bezpečnosti, spolehlivosti a optimálního provozu. Tato platforma bude provozována na infrastruktuře IT4Innovations a umožní simulovat a vizualizovat běžné i havarijní stavy důležitých distribučních sítí pomocí „co se stane, když“ scénářů. Zahrnuty budou různé podpůrné nástroje a služby dle potřeb partnerů z řad operátorů energie, provozovatelů technické infrastruktury i municipalit, jako jsou analýza vlivu poruch na zajištění dodávky energií, studium rozvoje elektromobility pomocí technologií Vehicle to Home (V2H) a Vehicle to Grid (V2G), řízení nabíjení, sdílení baterií elektromobilů na parkovištích apod. Vyvinuté řešení bude integrováno do sytému Floreon, https://floreon.vsb.cz/. Dílčím cílem bude vývoj specializovaných nástrojů a workflow pro modelování, tvorbu digitálních kopií (dvojčat) a optimalizaci integrace a provozu obnovitelných zdrojů (solární, větrná a geotermální energie) v rámci distribučních sítí se zaměřením na maximální efektivní využití specifických lokálních meteorologických, klimatických a geologických podmínek v MSK i ČR.

VP se zaměříme na řešení následujících aplikačních oblastí:
  • Zvyšování spolehlivosti energetických soustav užitím pokročilých digitálních technologií
  • Modelování odolnosti energetických soustav v kontextu dekarbonizace a decentralizace
  • Optimalizace energetických soustav s vysokým podílem OZE a rozvoj souvisejících služeb
  • Efektivní využití geotermálních systémů pro čerpání a ukládání tepelné energie
  • Další aplikace digitálních technologií v energetice

Výzkum v oblasti bezpečnosti a stavební efektivnosti energetických celků

Odborný garant - doc. Jiří Pokorný

Výzkumný program bude zaměřen na výzkum pokročilých technických řešení zvyšujících robustnost konstrukce a zajišťujících ochranu osob a majetku po dobu nezbytnou k překonání ohrožení, včetně zajištění odolnosti konstrukcí a ventilačních systémů proti průniku nebezpečných látek. Zaměří se také na vývoj postupů efektivního hašení pro novodobé a recyklované stavební materiály, alternativní zdroje akumulátorů energie aj. Výsledky experimentálních měření budou aplikovány při tvorbě a vývoji nových stavebních materiálů s nízkou uhlíkovou stopou s ohledem na maximální využití odpadních surovin. Uskuteční se i výzkum bezpečnosti materiálů pro energetické celky a výzkum konstrukčních řešení a celků inkorporujících moderní měřicí, řídicí a bezpečnostní technologie, dále výzkum chování stavebních materiálů a celků v mimořádných a kritických podmínkách (vysoké teploty a změny teplot, agresivní prostředí) a vztah konstrukčních řešení a požární bezpečnosti stavebních celků.

Klíčovými směry výzkumně-vývojových prací jsou:
  • Vývoj bezpečnostních přístupů pro moderní energetickou infrastrukturu a objekty využívající moderní energetická zařízení
  • Vývoj postupů procesu hašení pro novodobé a recyklované stavební materiály, hašení SHZ, středotlaké a vysokotlaké hašení vodou, hašení prostor s hořlavými oleji a kapalinami, hašení alternativních zdrojů a akumulátorů energie, hašení pod napětím aj.
  • Výzkum metod posuzování požární bezpečnosti stavebních prvků a konstrukcí energetických staveb

Výzkum v oblasti digitalizace a transformace energetiky

Odborný garant - prof. Lucie Obalová

VP je zaměřen na výzkum snižování plynných polutantů (NOx, N2O, VOC, CO2), na metody ekologicky šetrného zpracování kapalných produktů z energetických procesů, výzkum alternativních bezuhlíkatých energetických zdrojů s cílem snížení emisí CO2 a výzkum nových postupů přípravy nanomateriálů s přímou aplikací v uvedených procesech. Nedílnou součástí bude výzkum možných zdravotních dopadů expozice vybraným zdrojům antropogenních emisí na lidskou populaci.

Konkrétní cíle výzkumného programu:
  • Nalézt katalyzátor pro přímý katalytický rozklad oxidů dusíků bez použití redukčního činidla aplikovatelný pro zdroje s nízkou koncentrací NOx/N2O. Výzkum bude zahrnovat oblast testování katalytického čištění odpadních plynů i přípravy katalyticky aktivních materiálů, jejich charakterizaci a pochopení mechanismů probíhajících dějů.
  • Nalézt selektivní a stabilní katalyzátor pro oxidaci směsi Cl-VOC a VOC. Přípravu práškové formy katalyzátorů, testování aktivity, selektivity a stability, mechanismus deaktivace, design nosičové formy a testování jeho katalytické stability.
  • Přispět novými vědeckými poznatky ke snižování emisí CO2 a generaci vodíku fotokatalytickými metodami - nalezení aktivního a selektivního fotokatalyzátoru, posun absorpce do oblasti viditelného záření, zpomalení rekombinace nosičů náboje, vhodná konstrukce reaktoru a separace vzniklých produktů.
  • Zkoumat možnosti zhodnocování procesních plynů jako efektivní zdroj pro získávání vodíku. Cílem bude analýza, návrh a testování membrán s maximální selektivitou a permeabilitou pro vodík, s možností modifikace za účelem zlepšení materiálových a separačních vlastností. Budou navrženy jednotlivé části technologie pro separaci procesních plynů včetně dočišťujících procesů před i po separaci.
  • Dosáhnout zpracování kapalných produktů vznikající při energetických procesech, které povede k minimalizaci jejich rizik pro životní prostředí. Vyvinuté metody budou cílit na kapalné produkty s perzistentními toxickými látkami, včetně nových látek, které byly v minulosti vypouštěny do životního prostředí bez nutnosti jejich odstranění z důvodů limitované dostupnosti metod pro jejich monitoring či nedostačujících legislativních požadavků.
  • Připravit nanomateriály na bázi oxidů kovů a vzácných kovů pomocí různých metod, např. s využitím superkritického CO2 a přetlakových rozpouštědel, a zcela nové metody pomocí elektronového paprsku a optimalizovat jejich přípravu s ohledem na jejich funkčnost ((foto)katalyzátory, membrány).
  • Zkoumat souvislosti mezi pracovní expozicí prachovým částicím a onemocněními, které se vyskytují v pracovním lékařství, ve vztahu k experimentálnímu hodnocení přítomnosti a složení prachových částic v bioptickém materiálu.