Oddělení pokročilých energetických technologií se věnuje vývoji a výzkumu v oblasti jaderných i nejaderných technologií s potenciálem přispění k transformaci a dekarbonizaci energetického sektoru.
Energetické konverzní oběhy jsou používány k přeměně tepelné energie na elektrickou. Alternativou k nejčastěji využívaným parním a plynovým oběhům jsou oběhy s pracovním médiem ve formě oxidu uhličitého v superkritickém stavu. V takovém případě je médium provozováno nad hodnotou superkritického tlaku, čímž získá termodynamické vlastnosti, které lze vhodně využít při návrhu oběhu. Konkrétně se jedná o relativně vysokou hustotu v blízkosti kritického bude a zároveň nízkou viskozitu. To pak vede k velmi malým rozměrům klíčových komponent a při určitých podmínkách k možnostem dosažení vyšší tepelné účinnosti než u konvenčních oběhů.
Centrum výzkumu Řež je průkopníkem v oblasti vývoje sCO2 oběhů v Evropě. Sestavilo a provozuje sCO2 smyčku simulující jednoduchý Braytonův oběh s regenerací s tepelným příkonem 110 kW. Jedná se o první zařízení v podobném měřítku v Evropě, které již bylo úspěšně využito pro studie termodynamiky sCO2 oběhů, testování komponent nebo materiálový výzkum. Pilotní aktivitou je realizace demonstračního oběhu s tepelným příkonem 6 MW v rámci projektu TAČR-Efekt. Jednotka bude obsahovat výkonovou turbínu s elektrickým generátorem a dalšími inovativní točivé stroje a komponenty. Úspěšný provoz demonstrační jednotky, jejíž zprovoznění se předpokládá v roce 2025, by mělo být posledním krokem před případnou realizací větších energetických oběhů.
Více informací naleznete na sCO2 Energy.
Akumulace energie představuje klíčový prvek v moderním energetickém sektoru. Jednou z perspektivních metod ukládání energie je akumulace tepelné energie neboli TES (Thermal Energy Storage). V CVŘ se zaměřujeme především na systémy ukládající vysokopotenciální tepelnou energii, které umožňují pracovat v tzv. Power-to-heat-to power režimu. Tyto systémy při nabíjení akumulují elektrickou energii ve formě tepla do nejrůznějších akumulačních materiálů. Při procesu vybíjení je tepelná energie uložená v zásobníku pomocí tepelného oběhu znovu využita pro výrobu elektrické energie či KVET. Výhodou technologie TES je možnost škálovatelnosti do prakticky neomezených výkonů (až stovky MW) a kapacit (až jednotky GWh), nezávislost na geologických podmínkách, relativně nízké investiční náklady a dostupnost technologie i materiálů, které jsou nezávadné pro životní prostředí.
V oblasti TES se aktivně věnujeme výzkumu a vývoji několika konceptů s různými akumulačními materiály (roztavené soli, kovové slitiny, kamenivo). Navrhujeme a realizujeme TES akumulační systémy, a to od menších experimentálních zařízení (desítky kWht) sloužících pro ověření základních vlastností až po pilotní jednotky (destíky MWht) s energetickým využitím.
V roce 2023 byla v rámci projektu NCE II zahájena realizace pilotní jednotky pro akumulaci vysokopotenciálního tepla v areálu fosilní teplárny. Zprovoznění pilotní jednotky o kapacitě 20 MWht a nabíjecím i vybíjecím výkonu ve výši 4 MWt se předpokládá v roce 2028. Hlavním cílem projektu je demonstrovat technickou a ekonomickou proveditelnost velkokapacitního Power-to-Heat-to-Power akumulačního konceptu v prostředí velkého energetického bloku. Tepelná energie bude uchovávána v roztavených solích při teplotě 560 °C. Při vybíjení bude teplo uložené v zásobnících využito pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla.
Centrum výzkumu Řež je rovněž zapojeno do technologického vývoje pokročilých jaderných zařízení. Jsme přidruženým členem uskupení V4G4 Centre of Excellence, jehož cílem je vývoj demonstrátoru plynem chlazeného rychlého reaktoru (GFR). Rolí CVŘ je experimentální a inženýrská podpora vývoje, s výrazným zapojením významného experimentálního zařízení S-Allegro. Jedná se o zmenšený neaktivní GFR systém s příkonem 1 MW umožňující studie termohydrauliky a pasivního odvodu tepla s možností simulace havarijních podmínek. Zkušenosti oddělení v oblasti termohydrauliky, realizace experimentů a technologických studií jsou dále využívány v rámci vývoje konceptů jaderných reaktorů chlazených tekutými kovy (úspěšně dokončený projekt EURATOM SESAME), roztavenými solemi (koncept EnergyWell) nebo fúzních energetických zařízení.
Díky svým zkušenostem v oblasti technických výpočtů, analýz a realizace experimentů oddělení poskytuje inženýrskou podporu pro další subjekty v rámci firmy i mimo ni. Významnou oblastí je podpora návrhu a realizace ozařovacích zařízení pro experimentální reaktory. To zahrnuje především koncepční návrhy, detailní tepelné a bezpečnostní analýzy. S využitím softwarů ANSYS a Modelica dále poskytujeme výpočetní podporu konstrukčním činnostem a dalším VaV aktivitám v oblasti pokročilých energetických technologií.