V unikátním výzkumném centru CEETe Vysoké školy báňské — Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO) instalovala společnost Schneider Electric pokročilý energetický řídicí systém Microgrid dohlížející nad celým energetickým provozem budovy a efektivně spravující výrobu, distribuci, ukládání i spotřebu elektřiny z různých zdrojů včetně obnovitelných.
Centrum energetických a environmentálních technologií Explorer (CEETe) je centrem nové generace spojující výzkum a vývoj mezisektorové spolupráce v oblasti udržitelné energetiky, jehož cílem je transfer inovačních technologií pro zajištění energetické soběstačnosti a surovinové nezávislosti v evropském kontextu. Jde o inovační polygon, který představuje budoucnost energetiky a prostředí, odvrací se od fosilních paliv a zaměřuje se na udržitelnost.
Špičkové pracoviště vzniklo zásluhou vědců Centra energetických a environmentálních technologií (CEET) v areálu VŠB-TUO a od svého otevření v říjnu 2023 se zaměřuje na výzkum a vývoj nízkouhlíkových technologií, které mají nahradit fosilní paliva a přispět k udržitelné energetice, a to jak na národní, tak mezinárodní úrovni.
Centrum je vybaveno řadou specializovaných laboratoří, včetně laboratoře vodíkových technologií, termodynamických procesů a hydroponie. Budova sama využívá řadu inovativních technologií: na střeše se nachází 12 větrných turbín, fasádu ze tří stran pokrývá 473 solárních panelů a objekt využívá pokročilý systém hospodaření s dešťovou vodou, která mimo jiné nachází využití při zálivce rostlin, jimiž je osazena čtvrtá, severní stěna budovy, na níž by instalace solárních panelů nedávala smysl. O rostliny samotné se přitom stará důmyslný automatizovaný systém minimalizující potřeby zásahů člověka.
Kombinace technologií umožňuje CEETe fungovat s minimální závislostí na externích zdrojích energie. Cílem centra je rozvíjet spolupráci napříč sektory — od veřejného sektoru přes podniky z aplikační sféry až po univerzity a výzkumné organizace, a tím podporovat inovace v udržitelné energetice.
Termochemické konverze
Kromě provozu klasických obnovitelných zdrojů je součástí projektu například laboratoř termochemické konverze určená k rozvoji technologií plazmového zplyňování, které je obecně čistější a šetrnější k životnímu prostředí než běžné zplyňovací či spalovací procesy.
Plazmové zplyňování probíhá na základě termálního procesu, při kterém je odpad (nebo jiná vstupní surovina) vystaven extrémním tepelným podmínkám panujících v plazmatu, kdy se jedná o teploty až 2 000 °C.
Celkově se proces plazmového zplyňování skládá z několika kroků, mezi které lze zařadit vhodnou předpřípravu a dávkování vstupních surovin do plazmového zplyňovacího reaktoru, zplyňovací reaktor, čištění synplynu (případně separace jeho zájmových složek) a koncové využití energoplynu. Ten lze využívat např. pro výrobu syntetických paliv prostřednictvím Fischer-Tropschovy syntézy, pro výrobu elektřiny a tepla v kogenerační jednotce či např. k výrobě vodíku, který lze po důkladném čištění dále využívat v palivových článcích.
Jak již bylo zmíněno, ke generování termálního plazmatu slouží u plazmového zplyňování zařízení nazývané plazmový hořák či plazmatron. V současné době disponuje laboratoř plazmatronem o celkovém výkonu 150 kW a potřebným podpůrným systémem pro jeho fungování. Součástí vybavení je vyvíječ přehřáté páry, chladicí okruh, dopravník paliva, přívod oxidačního média, odpadní systém, zařízení pro vysokoteplotní filtraci, zařízení pro mokrou a alkalickou vypírku plynu, separační membránová technologie a další.
Vodíkové technologie
Jednotka plazmového zplyňování umožňuje konverzi alternativních paliv, potažmo odpadů nejen na energii elektrickou a tepelnou či na chemické produkty, ale velký důraz je kladen také na separaci vodíku. A vodík pak hraje v celkové energetické bilanci CEETe i klíčovou roli. S podporou laboratoře vodíkových technologií jsou analyzovány možnosti jeho čištění na potřebnou kvalitu podle potenciálního odběratele, možnosti jeho distribuce, uložení a finálního užití, a to včetně plnicí stanice s výstupním tlakem jeden tisíc barů. Laboratoř je ovšem vybavena nejen technologickým zařízením pro elektrolytickou výrobu vodíku, ale i zařízením pro jeho zpětnou konverzi na elektrickou energii pomocí palivových článků.
Řízení budovy a hospodaření s energiemi
Dohled nad celým energetickým provozem budovy, jakož i nad efektivní správou výroby, distribuce, ukládání a spotřeby elektřiny z různých zdrojů včetně obnovitelných byl svěřen pokročilému energetickému řídicímu systému Microgrid od společnosti Schneider Electric.
Součástí dodávky od této firmy bylo také několik dalších klíčových komponent. Společnost do CEETe dodala řídicí software a hardware, bateriové úložiště pro akumulaci elektřiny, nabíjecí stanice pro elektromobily a prvky vysokého a nízkého napětí.
„S rostoucím podílem obnovitelných zdrojů v energetickém mixu je klíčové umět tyto zdroje efektivně integrovat do sítě a řídit jejich spotřebu. Náš systém Microgrid právě toto umožňuje. Věříme, že naše spolupráce s CEET přinese praktické inovace odpovídající současným trendům v energetice,“ uvedl ke spolupráci generální ředitel Schneider Electric Pavel Bezucký.
„Microgrid nám umožňuje zkoumat energetické toky v reálném prostředí, což je důležité pro vývoj efektivnějších energetických řešení. Doufáme, že náš výzkum přispěje ke zlepšení energetické účinnosti a soběstačnosti, a to nejen v České republice, ale potenciálně i v širším měřítku,“ řekl prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D., ředitel ústavu CEET.
Inteligentní řešení pro komunitní energetiku
Microgrid, označovaný také jako mikrosíť, je decentralizovaný systém schopný vytvářet samostatnou elektrickou síť nezávislou na hlavní rozvodné síti. Propojuje různé zdroje energie a inteligentně je řídí podle aktuální potřeby, čímž šetří provozní náklady. Je ideální pro odlehlé lokality, průmyslové oblasti a může přispět k vytváření chytrých měst.
Firmy si začínají vytvářet vlastní energetické mikrosítě, protože se tak chrání před výpadky a šetří tím velké finanční náklady. Tento trend je v posledních letech patrný zejména u průmyslových podniků. V příštích letech se očekává globální nárůst trhu s mikrosítěmi z 9,88 miliardy USD v roce 2023 na 37,35 miliardy USD v roce 2032.
Budova budoucího pokroku
Budova CEETe byla koncipována jako energeticky soběstačná v rámci celoročního provozu. Při designu byl proto kladen velký důraz na maximální využití ploch pro získání energie a pro tento účel je součástí energetického mixu budovy fotovoltaická elektrárna s unikátním umístěním ve fasádě budovy kombinovaná se střešní instalací. Systém doplňují větrné turbíny s vertikální osou otáčení, které byly navrženy speciálně pro městskou zástavbu. Samotná energetická soběstačnost je optimalizována s podporou velkokapacitního bateriového úložiště s řízením pomocí sofistikovaného dispečerského systému. Environmentální charakter CEETe je umocněn maximalizací využití dešťové vody pro sanitární účely, hydroponickou laboratoř a taktéž pro závlahu zelené střechy a zejména zelené fasády, která vytváří zajímavý kontrast k technicistickému designu budovy.
Nové vědecké centrum cílí také na přilákání předních vědců z celého světa. Stavba tohoto centra si vyžádala investici ve výši přibližně 400 milionů korun a slavnostního otevření se dočkala v říjnu loňského roku.