Schválené projekty 2013

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2013

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 50 297 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 257 425 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultačástka v tis. Kč
FBI 1 384
EKF 5 219
FAST 3 132
FS 11 112
FEI 12 608
HGF 7 091
FMMI 7 130
CNT 1 363
CELKEM 49 039

Rezerva 575,- Kč
825,- Kč Fond účelových prostředků (nevyčerpaná rezerva z roku 2012)

KódSP2013/220
Název projektuVývoj a analýzy energetických systémů
ŘešitelKoloničný Jan Ing., Ph.D.
Školitel projektudoc. Dr. Ing. Tadeáš Ochodek<br />
Období řešení projektu01.01.2013 - 31.12.2013
Předmět výzkumuV rámci projektu budou studenti zapojeni do řešení tří výzkumných modulů – metodiky, systémy a analýzy. Všechny moduly jsou dále rozděleny na dvě dílčí aktivity. Souvisejícím prvkem veškerých činností je výzkumná činnost v oblasti optimalizace provozních charakteristik s cílem zvýšení účinnosti a snížení environmentálních dopadů.


1. Metodiky
V modulu Metodiky jsou hlavními předměty vypracování postupů pro stanovení emisního limitu a optimalizaci účinnosti KVET u soustrojí spalovací turbíny a kotle s plynovým hořákem a dále stanovení způsobu analýzy dat v návaznosti na optimalizaci provozu technologií zabezpečujících energetické potřeby zákazníků.

Aktuální situace nás nutí hledat nové energetické zdroje včetně jejich co
nejefektivnějšího způsobu transformace především na elektřinu a teplo. Mezi
takové zdroje se řadí spalovací turbína, která se vyznačuje tichým chodem,
relativně nízkými provozními náklady, a v současné době již konkurenceschopnou účinností výroby. Emisní limity spalovací turbíny a kotle s plynovým hořákem se stanovují zvlášť, tudíž každý spalovací zdroj má své emisní limity. Reálně se jedná o dva spalovací zdroje na zemní plyn zařazené za sebou, jejichž spaliny se mísí ve společném komíně, jedná se z hlediska návrhu emisních limitů o poněkud speciální případ. Zásadní veličinou je zde obsah kyslíku ve spalinách, kdy spalovací turbína má jako referenční obsah kyslíku uváděnou hodnotu 15% O2, zatímco plynový kotel má jako vztažnou hodnotu uváděno 3% O2. Jedno z řešení tohoto projektu bude stanovení emisního limitu tohoto soustrojí.

Míru účinnosti provozování technologie z pohledu energetického hospodářství, a tedy i efektivní využívání transformace energie, je podmíněna správným monitorováním a údržbou. Celý systém kontroly stavu technologie by měla uzavírat pravidelná bilance výroby/spotřeby/transformace a tedy i
výpočet účinnosti využití energie. Údaje by měly být porovnávány s
garantovanými údaji výrobců technologických zařízení a také s údaji
energetického auditu s ohledem na provozní podmínky. Vzhledem k zavádění normy ČSN ISO 50 001 do managementu hospodaření firem a státních institucí v ČR se jedná o velmi aktuální problematiku. Pracoviště řešitele disponuje monitorovacím HW a SW vybavením, které je vhodné pro monitorování energetických toků od technologických procesů (teplárny, výtopny,…)až po rozsáhlé nevýrobní areály (nemocnice, školy,…). Tento nezbytný předpoklad umožní řešení díky rozsáhlé databázi vstupních dat.

2. Systémy
V modulu Systémy bude řešena možnost využívání systému chlazení pomocí trigenerace s optimalizací chladícího faktoru a dále stanovení provozních parametrů lokálních spotřebičů přímou metodou v tepelné místnosti.

Snaha o vysoce efektivní technologie energetického zásobování s maximálním
ročním využitím vede k hledání nových systémů a koncepcí energetických zařízení. V budoucnosti se hovoří o tzv. polygeneračních systémech, z nichž v
v současných podmínkách je životaschopná trigenerace. Trigenerací se označuje společná výroba elektřiny, tepla a chladu. Jedná se o spojení kogenerační jednotky s absorpční jednotkou, která umožnuje přeměnit teplo z kogenerace na chlad. Produkce chladu je dnes dominantně realizována s využitím kompresorových chladících jednotek. Po mechanické stránce jsou kompresorové oběhy plně zvládnuty, jejich provoz je však spojen s nutnou spotřebou významného množství elektrické energie. Základní myšlenkou efektivity trigenerace je nahrazení hnací elektrické energie potřebné pro chod chladícího oběhu, levnější tepelnou. Budou zkoumány možnosti uplatnění systémů trigenerace v technologických procesech.

Na pracovišti řešitele je účinnost lokálních spotřebičů stanovována pouze
nepřímou metodou. Zhotovení tepelné místnosti umožní stanovit účinnost také přímou metodou a navzájem tak obě metody porovnat. Bude zhotovena tepelná místnosti (v zahraničí známá pod pojmem calorimeter room)pro stanovení provozních parametrů lokálních spotřebičů na tuhá paliva (např. krbových kamen. Princip zkoušení zařízení v tepelné místnosti spočívá v tom,
že spalovací zařízení je umístěno v místnosti s přesnými vlastnostmi a na
základě tepelné bilance přivedeného a odvedeného tepla z místnosti lze
stanovit tepelný výkon a účinnost zařízení. Tepelná místnost bude navržena tak, aby odpovídala požadavkům australsko/novozélandské metodiky (AS/NZS 4012:1999 Domestic solid fuel burning appliances- Method for determination of power output and efficiency).

3. Analýzy
V modulu Analýzy bude řešena možnost úpravy vlastností popelovin při energetickém využívání agromateriálů pomocí modifikátorů a ve druhé části stanovení vlivu technologických parametrů fluidního reaktoru pomocí studeného modelu.

Vedle dendromasy se v současnosti začínají jako palivo využívat také
agromateriály. Jedná se zejména o přebytky zemědělské výroby nebo biomasu
z udržování trvalých travních porostů. Její výhodou je zejména to, že je
produkce rovnoměrně rozložena po většině území republiky. Jedním z hlavních problému pri zplyňování či spalování agromateriálů je teplota tání popelovin obsažených v palivu. Z důvodu vyššího obsahu sloučenin alkalických kovů (zejména draslíku), chloridu a oxidu křemičitého se teploty tavení popelovin snižují až na úroveň teplot, kterých je dosahováno při energetickém zpracování. Přitom v zařízeních dochází k problémům s korozí vnitřních částí vyzdívek, tvorbě nápeků, nánosů na teplosměnných plochách, zanášení roštu apod.

V současné době je velký zájem o využití jiných než tradičních paliv, jako je uhlí a dřevo, ve zplyňovacích procesech. Navrhovaná pevná paliva se liší mezi sebou nejen výhřevností ale hlavně v dalších parametrech jako je hustota, obsah a tavitelnost popela (především u agropaliv). Nemožnost přidávaní
dalších látek do paliva-procesu jako jsou katalyzátory, inhibitory a sorbenty omezuje využití netradičních paliv v komerčních aplikacích v oblasti energetiky a chemického průmyslu. Bude zpracován studený model fluidního reaktoru k ověřování parametrů procesu dynamiky fluidního lože - bude možné ověřovat vlastnosti různých druhů paliv a optimalizovat jejích využití v reálné technologii. Výzkum bude zaměřen na zkoumání minimální fluidizační rychlosti, tlakového profilu reaktoru a ověřovaní vlivu různých druhů distributorů zplyňovacího média na fluidizaci lože.

Členové řešitelského týmuMgr Inż. Rafał Adam Chłond, Ph.D.
Ing. et Ing. Vendula Laciok, Ph.D.
Ing. Jiří Horák, Ph.D.
Ing. Jan Janša, Ph.D.
Ing. Jan Koloničný, Ph.D.
Ing. Petr Kubesa
Ing. Lubomír Martiník
Ing. Jan Najser, Ph.D.
Ing. Petr Nevřela
prof. Ing. Pavel Noskievič, CSc.
doc. Dr. Ing. Tadeáš Ochodek
Ing. Petra Petričko
Ing. Václav Peer
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cíle jsou rozděleny dle modulů uvedených v předmětu výzkumu.

Cílem první části modulu Metodiky jsou návrh výpočtu emisních limitů soustrojí spalovací turbíny a kotle včetně jeho experimentální ověření a optimalizace účinnosti kombinované výroby elektrické energie a tepla.
V druhé části bude hlavním cílem vývoj metodiky pro posouzení efektivity výroby a využití energie v daném provozu a vytvoření podpůrných SW nástrojů usnadňujících vyhodnocování.

V modulu Systémy budou cíli optimalizovaný návrh velikosti technologie se stanoveným chladícím faktorem spolu s pokročilým technologickým řešením úspor energií.
V druhé části bude cílem projektu konstrukce tepelné místnosti s veškerou měřící a regulační technikou a její experimentální ověření.

V posledním modulu Analýzy bude cílem první části laboratorní ověření vlivu vybraných sloučenin na vlastnosti popelovin.
Ve druhé části bude hlavním cílem konstrukce studeného modelu fluidního zplyňovacího zařízení a zjištění hlavních parametrů fluidního lože pro návrh reálného zařízení.

Výstupem projektu bude 6 článků v recenzovaných odborných časopisech.

Etapy projektu budou následující :
1) Únor - březen - teoretické shrnutí problematiky
2) Duben - květen – návrh řešení problematiky, tvorba konstrukční dokumentace, analýzy použitých materiálů.
3) Červen - říjen - experimentální ověření řešení, výroba experimentálních zařízení, optimalizace, vyhodnocení naměřených dat .
4) Listopad - prosinec - zpracování výstupů projektu, zaslání článků do recenzovaných odborných časopisů.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
91120,-85620,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)68000,-68000,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti23120,-17620,-
2. Stipendia510000,-510000,-
3. Materiálové náklady147500,-173712,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek110000,-116251,-
5. Služby179000,-177257,-
6. Cestovní náhrady62000,-36780,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory102380,-102380,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady1202000,-
Uznané náklady1202000,-
Celkem běžné finanční prostředky1202000,-1202000,-