Simulace energetických procesů a školení obsluhy zdrojů: Nové přístupy, inspirace přírodou

Společnost Dassault Systémes (DS) uspořádala na sklonku listopadu v Paříži zákaznické fórum a využila je na představení mnoha novinek v 3D systémech založených již na V6 verzi. Je zřejmé, že 3D systémy, zvláště možnosti simulace a testování, nabízejí neuvěřitelné možnosti využití, jimiž lze zcela přetvářet průmyslové virtuální i skutečné průmyslové prostředí, architekturu, urbanismus, obchod, prostředky pro životní styl a dokonce i sociální sítě. Nikoli zbytečně byla většina prezentací zaměřena na energetiku. Včetně překvapivých simulací kritických momentů v jaderných reaktorech či plánování nových větrných farem na severu Evropy. I zde se nabízejí neuvěřitelné možnosti 3D systémů pro budoucnost. KDYŽ LEDŇAČEK PADA STŘEMHLAV DO VODY Na úvod něco, co bohužel našemu průmyslu zní pořád jako směšná hra. Ale prezident a CEO DS Charles Bernard ví dobře co dělal, když pozval zakladatelku a ředitelku společnosti Biomimikry 3.8 Janine Benyus za řečnický pult dokonce jako první přednášející. Její společnost nabízí průmyslu řešení problémů srovnáním s řešením stejného problému přírodou. Žasnete například nad tím, že když ledňáček či fregata padají střemhlav do vody rychlostí vyšší než 100 km.h-1, nevytváří se za nimi žádný sloup vody? Potřebujete totéž řešení pro vlaky TGV či Eurocity? (Bohužel, to není náš případ). Budete udiveni tím, že skenovaný tvar padající fregaty byl vektorově převeden pokusně na novou příď TGV? Už jste samozřejmě slyšeli o dnes zakázaných plavkách závodních plavců, jejichž povrch připomíná šupiny kůže žraloků. Ti totiž mají menší odpor vody než by odpovídal tvaru objemu těla. Tajemství je v šupinách. Víte, že některé rostliny mají samočisticí schopnost svých listů? Proč toho nevyužít při opláštění budov nebo tam, kde stejný princip potřebujeme u průmyslového výrobku? Samozřejmě samostatnou kapitolou poučení přírodou je mechanismus výroby energie v živé říši a její využívání. Pokud by příroda pracovala jako lidé, už dávno by zanikla, její systémy jsou efektivnější a přitom jednoduché. Proč o tom hovořit zrovna ve chvíli, kdy propaguje DS svoje programy Simulia či 3DVIA? Jednoduše proto, že dnes tyto systémy nabízejí možnost přenést řešení přírody, tvaru i vnitřního mechanismu do našeho jazyka technických prostředků rychleji a jednodušeji než dříve. A co více, nový software nabízí i rychlé ověření tohoto řešení, mnohem rychleji než případné propočtení, návrh, vyrobení a následné testování reálného výrobku. ENERGIE A JEJI VYROBA Všechny druhy výroby energie si zaslouží pozornost. První ukázkou je využití programů Delmia a Simulia verze V6 pro propočet solární elektrárny švýcarského výrobce Airlight Energy. Jde o výrobce sofistikované solární techniky využívající koncentrace paprsků pomocí pohyblivých parabol, což ve švýcarském podnebí zvyšuje výkon zdroje (nejde tedy o primitivní čínský solární panel, ten švýcarská legislativa, jež je zřejmě připravována lidmi s větším rozhledem, než mají členové českého Parlamentu, neumožňuje). Jinými slovy, voda v centru článků je ohřívána až na 650 °C, a celá konstrukce je doslova nabita moderními materiály, od speciálního betonu panelu až po jeho povlakování – díky dalším oborům průmyslového vývoje. Společnost již léta zapracovává nová a nová data do softwaru obou PLM programů, což ji umožňuje kontinuální vývoj nových parametrů solár ních článků. O Nord Sun Farm s úhrnným výkonem 295 MW společnosti RWE už mnozí z nás slyšeli. Jde o velkolepou instalaci 48 větrných elektráren s výkonem 6 MW každá, umístěných na stožárech 22 až 26 m vysokých. Je to pouze jedna z tzv. větrných farem, které různé společnosti plánují umístit severního Německa na hranice s Dánskem. Do roku 2030 to má být kapacita 560 miliard kilowatthodin, což bude 14 procent celkové spotřeby EU. A jen pro zajímavost, práci takto nachází asi 450 000 lidí. Zajímavou informací je, že společnost RWE plánuje urychleně výstavbu stejnosměrných linek na přenos takto vyrobené energie ze severu na jih Německa. Návrh konstrukce i umístění stožárů bylo propracováno s pomocí 3D prostředků DS. Profesor Kune Suh z Národní university v Soulu se specializací konstrukce jaderných zařízení předvedl názorně, jak s využitím programů DS verze 6 dokáže simulovat nejenom to, co se stalo v elektrárně Fukušima, ale dokazuje především, že je nutné se vlomit s 3D systémy i do oboru konstrukce nových jaderných reaktorů. Nemusíme jistě zdůrazňovat, jak efektivní a ilustrativní bylo shlédnout vrcholné okamžiky poměrů v reaktoru před výbuchem Černobylu. Mimochodem, dle vyjádření odborníků je bohužel jaderná energetika velmi konzervativním oborem, co se týče návrhů změn na základě simulací procesů. USPORY PŘEDEVŠIM Výhody 3D modelování a designu pro energetická zařízení podporuje již současnost. Energy Corporation, druhý největší operátor jaderných elek tráren v USA, jež řídí výrobu energie z 12 reaktorů tvrdí, že očekává úspory asi 1 mil. USD denně simulací provozu reaktorů a tím i plánování odstávek, jež jsou největším problémem provozu reaktorů. Pomocí programů Catia a Delmia například tato společnost zvládla rychleji opravu elektrárny Waterford blízko New Orleans. Největší hydroelektrárenská soustava Hydro-Québec, jež zásobuje elektřinou celý stát Québec, ušetřila simulací nutných oprav na zdroji Manic-3 zřejmě až 50 mil. CAD, ale především asi 200 týdnů možného výpadku. Postup prací byl určitě zajímavý. Napřed byla přímo na zařízení laserovým odměřovačem sejmuta přesná data, ta implementována do programů Catia a posléze vytvořen virtuální model. Ten byl virtuálně provozován na programu Delmia, aby byly podrobně nastudovány procesy, jež budou provázet demontáž, přemístění a opětovné složení celého zařízení. Své ovoce přinesla i spolupráce mezi Rosatomem a DS, kdy se údajně podařilo pomocí simulace stavebního a montážního procesu uspořit při výstavbě jaderné elektrárny jeden celý rok! JAN BALTUS