Věda a výzkum
Oblasti vědy a výzkumu na VUT přispívající k udržitelnému rozvoji
Vnímáme odpovědnost technické univerzity přispívat k řešení společenských výzev ve věci ochrany životního prostředí a klimatu, udržitelnosti a kvality. Zkrátka všeho toho, co řadíme pod pojem Green Deal, kterým vyjadřujeme přijetí odpovědnosti za udržitelnost a kvalitu života na Zemi.
V rámci naší výzkumné a vývojové činnosti se zaměřujeme mimo jiné i na technologie, které mají minimalizovat negativní vliv lidské činnosti na klima a životní prostředí, a to ve třech zásadních oblastech:
- snižování emisí CO2, na kterých se podílí:
- energetika
- doprava
- využívání alternativních energetických zdrojů:
- obnovitelné zdroje energie (FTE, VTE)
- bezuhlíkov�� a bezemisní energetické technologie - vodík, jádro
- doplňkové a sekundární využívání zbytkové elektrické energie a tepla (recyklace, rekuperace, kogenerace, akumulace)
- zpracování odpadů:
- sekundární využití odpadů a jejich přeměna na sekundární materiály, elektrickou energii či teplo
- využití přebytků elektrické energie z obnovitelných zdrojů či tepla
Elektromobilita
V oblasti elektromobility realizuje VUT desítky výzkumných a vývojových projektů. I z tohoto důvodu jsme v červnu 2022 jsme podepsali memorandum o spolupráci na rozvoji elektromobility s městem Brnem, ve kterém jsou zmíněna tato témata:
- smart řešení Vehicle to Grid, Vehicle to Home (V2G|V2H), při kterých dochází z obousměrnému využití elektrické energie, a to z přebytků energie z fotovoltaických a větrných elektráren a EV baterií
- nabíjecí stanice
- aplikace k propojení služeb nabíjení, rezervace místa a platby za parkování pro vyrovnání zatížení sítě
- nabídka témat elektromoblity pro bakalářské a diplomové práce
- expertní a přednášková činnost pro veřejnost
Odborníci z VUT dále provádějí výzkum a vývoj v oblasti:
- elektropohonů, elektro hydraulických a hybridních pohonů vozidel, včetně těch se zpětnou akumulací energie - rekuperací
- elektrovozidel s nulovými emisemi
- dynamiky chování vozidel a podvozku
- optimalizace automobilových konstrukcí
- EV baterií a akumulátorů pro pohony vozidel vč. řešení bezpečnosti provozu a nabíjení akumulátorových baterií
Akumulátory a baterie
VUT iniciovala vznik Českého bateriového clusteru.
V oblasti akumulátorů a baterií se odborníci VUT zabývají zejména vývojem:
- palivových článků (nízkoteplotní alkalický palivový článek)
- bateriových (żejm. elektrochemických) úložišť:
- vývoj nových typů akumulátorů: na bázi Li (Li-S) a Na (Na-Ion), moderní typy baterií užívajících Pb (olovo) a zlepšování parametrů vč. vývoje elektrolytů pro Li-ion, Na-ion akumulátory
- vývoj EV baterií (elektro-vehicle batteries)
- zkoumání degradačních mechanismů baterií a akumulátorů, deaktivace a recyklace
- Odborník z VUT pomáhá při vývoji baterií budoucnosti. Využití najdou v elektromobilech i chytrých telefonech
- Norská firma plánuje výstavbu výrobní linky na lithium-sirné baterie s využitím patentu českého vědce
- Cena Wernera von Siemense za práci o chytrém dobíjení elektromobilů a bateriových úložištích
Energetika
Obnovitelné zdroje: fotovoltaické a větrné elektrárny (FVE a VTE)
- vývoj fotovoltaických článků a panelů, vč. měření jejich účinnosti
- vývoj nových FV článků na bázi perovskitu - minerálu, který je vysoce účinný (25 %) ve srovnání s křemíkovými články
- vývoj systémů pro řízení a optimalizaci výroby elektrircké energie z FVE a VTE s bateriovou akumulací
Inteligentní distribuční sítě
- vývoj systémů pro modelování, řízení provozu, podporu řízení toku EE vč. vyrovnávání proměnného zatížení a dodávek energie z doplňkových zdrojů: fotovoltaické a větrné energie
- vývoj systémů pro diagnostiku rozvodných zařízení a lokalizaci poruch
- vývoj technologií pro navrhování ekologických zařízení vysokého napětí
Nízkoemisní a nízkouhlíková energetika
- výzkum a vývoj technologií v oblasti nízkoemisní energetiky a nízkouhlíkových technologií (např. jaderná energetika, vodíkové technologie)
- výzkum zplyňování biomasy za vysoké produkce vodíku (až 70 % objemu)
- zvyšování tepelné účinnosti spalovacích zařízení (např. kondenzací vlhkosti spalin)
Stavebnictví
- výzkum a vývoj pokročilých stavebních materiálů s využitím druhotných surovin a nebezpečných odpadů – zejména náhrada za energeticky náročnou výrobu cementu
- bezcementové betony,
- pórobetony,
- příměsové betony (recyklované stavební materiály, strusky, hlušina po těžbě nerostných surovin)
- polymerní hmoty s využitím druhotných surovin a nebezpečných odpadů do silně agresivního prostředí
- vývoj nových konstrukčních materiálů a stavebních hmot z komunálního odpadu a druhotných surovin (recyklátů) i nebezpečného odpadu, např. konstrukční desky, cementotřískové desky
- nízkoenergetické stavby - přístup Do No Significant Harm a Nearly Zero Energy Buildings
- 3D tisk stavebních konstrukcí
Vodní hospodářství
- výzkum a vývoj v oblasti budování a provádění adaptačních opatření v krajině pro posílení retence a zadržení vody v krajině, ochrana před suchem i vodní erozí, stabilizace ekosystémů a zvýšení biologické rozmanitosti
- výzkum kultivačních a rekultivačních řešení, např. rozvoj malých vodních ploch
Odpady
komunální – široké spektrum: zejména obaly, zvláště plasty, ale i kaly z ČOV – zvláštní kategorií jsou odpady nebezpečné – chemické, biologické, aj. vč. jaderného
- výzkum v oblasti
- recyklovatelnosti a sekundárního využití odpadů
- navrhování logistických řetězců svozu odpadů (svoz - separace a zpracování - recyklace a využití) vč. prognózování a modelování produkce odpadů
- energetické využití odpadů – WtE (waste-to-energy)
- vývoj nových materiálů na bázi zpracování a sekundárního využití odpadů
- vývoj technologií pro čištění spalin, odpadních plynů, odpadních vod
Vývoj nových materiálů
Vývoj nových materiálů – z recyklovaných surovin či originálních biomateriálů
- výzkum a vývoj materiálů na bázi biomasy – bioplasty, např. lignin
- vývoj organických polovodičů pro bioelektronická zařízení
- výzkum a vývoj materiálů zvyšujících účinnost využití EE v elektrotechnice a tedy snižující spotřebu elektrických přístrojů
- v oblasti křemíko-uhlíkových materiálů (SiC – silicon-carbid) pro výrobu polovodičů, které mají o 6–30 % vyšší účinnost využití EE než klasické křemíkové polovodiče (tj. snížení energetické náročnosti) za současné schopnosti provozu při vyšších teplotách
- vývoj technologií na výrobu biomateriálů
Světlo a světelný smog
- optimalizace jasu a osvitu pohybujícího se objektu anebo statického (veřejného) osvětlení, vč. měření spektra a rozložení jasu a osvitu veřejného osvětlení či osvětlení komunikací prostřednictvím jasového analyzátoru
- výzkum měření vlivu umělého světla na živé organismy a životní prostředí (biodynamické osvětlení)
Vodík a vodíkové technologie
V oblasti vodíkových technologií se hledají účinnější technologie výroby a energetického využití.
- vodík v dopravě – vyžaduje čistý vodík vyráběný elektrolýzou (elektrolyzéry) – elektrolýza vody, kyselin, chloridu sodného, apod.
- vodík v chemickém/petrochemickém průmyslu se vyrábí zejména metodou parního reformingu, tj. štěpení uhlovodíků vodní parou
Odpovědnost: Mgr. Marta Vaňková