Prezenční studium

4 roky

prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.

Předseda :
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc.
Člen interní :
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.
prof. Ing. Jiří Drápela, Ph.D.
doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.
doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D.
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D.
Člen externí :
prof. Ing. Radomír Goňo, Ph.D.
Ing. Petr Modlitba, CSc.
prof. Ing. Aleš Richter, CSc.
Ing. Zdeněk Wolf

Studijní program doktorského studia je zaměřen na přípravu špičkových vědeckých a výzkumných specialistů v nejrůznějších oblastech výkonové elektrotechniky, řídicí techniky, návrhu elektrických strojů, výroby a rozvodu elektrické energie, a užití elektrické energie.
Cílem je poskytnout ve všech těchto dílčích zaměřeních doktorské vzdělání absolventům vysokoškolského magisterského studia, prohloubit jejich teoretické znalosti, dát jím též potřebné speciální vědomosti i praktické dovednosti a naučit je metodám vědecké práce.

Cílem postgraduálního doktorského studia programu "Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika" je výchova k vědecké práci v oboru silnoproudé elektrotechniky a elektroenergetiky. Absolventi se uplatní jednak ve výzkumu a vývoji, včetně průmyslového vývoje, jednak jako vědecko-pedagogičtí pracovníci na vysokých školách a rovněž ve vyšších manažerských funkcích.

Absolvent doktorského studijního programu "Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika" získá hluboké teoretické znalosti, osvojí si základy vědecké práce a naučí se samostatně řešit složité problémy z oblasti vědy a techniky, s využitím celosvětových informačních zdrojů v daném oboru.
Absolvent je připraven k dalšímu vědeckému a odbornému růstu s vysokou mírou adaptibility a najde široké společenské uplatnění jednak v oblasti vědy a výzkumu, včetně výzkumu a vývoje v průmyslových společnostech, a to i jako perspektivní pracovník pro vyšší manažerské funkce, jednak i jako vědecko-pedagogický pracovník na technických univerzitách.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu, který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. V individuálním studijním plánu jsou specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění.
Student si zapíše a vykoná zkoušku z povinného kurzu Zkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškou, z povinně volitelných předmětů ohledem na zaměření jeho disertační práce, přičemž alespoň dva jsou voleny z: Matematické modelování v elektroenergetice, Vybrané problémy z výroby elektrické energie, Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonů, Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojů, a dále minimálně dvou volitelných předmětů (Angličtiny pro doktorandy; Citování ve vědecké praxi; Řešení inovačních zadání; Vědecké publikování od A do Z).
Ke státní doktorské zkoušce se může student přihlásit až po vykonání všech zkoušek předepsaných jeho individuálním studijním plánem. Před státní doktorskou zkouškou student vypracuje pojednání k disertační práci, v němž detailně popíše cíle práce, důkladné zhodnocení stavu poznání v oblasti řešené disertace, případně charakteristiku metod, které hodlá při řešení uplatňovat.
Obhajoba pojednání, které je oponováno, je součástí státní doktorské zkoušky. V další části zkoušky musí student prokázat hluboké teoretické i praktické znalosti v oblasti elektrotechniky, elektroniky, elektrických strojů a elektrických přístrojů. Státní doktorská zkouška probíhá ústní formou a kromě diskuze nad pojednáním k disertačním práce se také skládá z tematických okruhů týkajících se povinných a povinně volitelných předmětů.
K obhajobě disertační práce se student hlásí po vykonání státní doktorské zkoušky a po splnění podmínek pro ukončení, jakými jsou účast na výuce, vědecká a odborná činnost (tvůrčí činnost), a minimálně měsíční studijní nebo pracovní stáž na zahraniční instituci anebo účasti na mezinárodním tvůrčím projektu.

Studium doktoranda probíhá podle individuálního studijního plánu (dále jen ISP), který zpracuje v úvodu studia školitel doktoranda ve spolupráci s doktorandem. Individuální studijní plán je pro doktoranda závazný. Jsou v něm specifikovány všechny povinnosti stanovené v souladu se Studijním a zkušebním řádem VUT, které musí doktorand k úspěšnému ukončení studia splnit. Tyto povinnosti jsou časově rozvrženy do celého období studia, jsou bodově ohodnoceny a v pevně daných termínech probíhá kontrola jejich plnění. Průběžné bodové hodnocení všech aktivit doktoranda je vedeno v dokumentu „Celkové bodové hodnocení doktoranda“ a je součástí ISP. Při zahájení dalšího roku studia pak školitel do ISP zaznamená případné změny. Nejpozději do 15. 10. každého roku studia odevzdává doktorand vytištěný a podepsaný ISP na vědeckém oddělení fakulty ke kontrole a založení.
Během prvních čtyř semestrů skládá doktorand zkoušky z povinných, povinně volitelných anebo volitelných předmětů pro splnění bodových limitů ze Studijní oblasti, a současně se intenzivně zabývá vlastním studiem a analýzou poznatků v oboru stanoveném tématem disertační práce a průběžným publikováním takto získaných poznatků a vlastních výsledků. V dalších semestrech se doktorand již více soustřeďuje na výzkum a vývoj, který souvisí s tématem disertační práce, na publikování výsledků své tvůrčí práce a na vlastní zpracování disertační práce.
Do konce druhého roku studia skládá doktorand státní doktorskou zkoušku, kterou prokazuje široký rozhled a hluboké znalosti v oboru, souvisejícím s tématem disertační práce. K této zkoušce se musí přihlásit nejpozději do 30. dubna ve druhém roce svého studia. Státní doktorské zkoušce předchází zkouška z anglického jazyka.
Ve třetím a čtvrtém roce svého studia provádí doktorand potřebnou výzkumnou činnost, publikuje dosažené výsledky a zpracovává svoji disertační práci. Součástí studijních povinností v doktorském studijním programu je absolvování části studia na zahraniční instituci nebo účast na mezinárodním tvůrčím projektu s výsledky publikovanými nebo prezentovanými v zahraničí nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci, což je nutné doložit nejpozději při odevzdání disertační práce.
Doktorandi ve čtvrtém roce studia předkládají do konce zimního zkouškového období svému školiteli rozpracovanou disertační práci, který ji ohodnotí. Disertační práci doktorand odevzdává do konce 4. roku studia.
Student prezenční formy doktorského studia je v průběhu studia povinen absolvovat pedagogickou praxi, tj. působit v procesu výuky. Zapojení doktoranda do pedagogické činnosti je součástí jeho vědecké přípravy. Pedagogickou praxí doktorand získává zkušenosti v předávání poznatků a zdokonaluje prezentační dovednosti. Skladbu pedagogických aktivit (cvičení, laboratorní cvičení, vedení projektů apod.) určí doktorandovi vedoucí daného ústavu po dohodě se školitelem. Povinnost pedagogické praxe se nevztahuje na doktorandy-samoplátce a na doktorandy v kombinované formě studia. Zapojení do výuky v rámci pedagogické praxe potvrdí po jejím splnění školitel v IS VUT.

3. kolo (podání přihlášek od 01.12.2024 do 15.12.2024)

1. Decentralizované energetické komunity: Technologie a implementace v ČR

   Komunitní energetika představuje inovativní přístup k výrobě, distribuci a spotřebě energie, zaměřený na zapojení místních komunit do energetického trhu. Tento koncept využívá decentralizované zdroje energie, jako jsou fotovoltaické systémy, malé větrné elektrárny a bateriová úložiště, k zajištění energetické soběstačnosti a snížení environmentálních dopadů. Klíčovými výzvami jsou technologická integrace chytrých sítí a systémů řízení spotřeby a legislativní prostředí. V českém prostředí nabízí komunitní energetika potenciál k posílení energetické nezávislosti obcí, snížení emisí skleníkových plynů a zapojení občanů do přechodu na udržitelnější energetické systémy. Práce se zaměří na analýzu konceptu, návrh technologických řešení a simulaci pilotního projektu v kontextu České republiky. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti (předpokládaná univerzita Tampere University). Cíle práce: - Analýza konceptu komunitní energetiky. - Ananlýza aktuálních technologií používaných v komunitní energetice, včetně decentralizovaných zdrojů energie. - Analyzovat možnosti řízení a optimalizace energetických toků v komunitách, například pomocí systémů řízení spotřeby, IoT a chytrých sítí. - Vypracovat koncepční návrh modelové energetické komunity pro specifickou lokalitu v ČR. - Realizovat simulaci provozu modelové komunity, zahrnující optimalizaci energetických toků.

   Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

2. Estimace výkonové rezervy nesymetrické soustavy pro potřeby využití flexibility

   Práce se zabývá stavovou estimací dostupného proudového/výkonového zatížení v jednotlivých fázích pro potřeby posouzení disponibilního výkonového zatížení v odběrných a předávacích místech (OPM). Tyto informace jsou nezbytným podkladem pro využití flexibility, respektive konceptů řízení zatížení OPM s využití vícetarifních struktur či flexibilních tarifů. Pro stanovení disponibilního zatížení budou využity nesymetrické modely soustavy a výstupy jak z distribuovaného měření (okamžité i dlouhodobé měření), tak i provozovatelem stanovené diagramy zatížení. V rámci této problematiky bude mimo stavovou estimaci řešena i predikce disponibilního zatížení pro potřeby flexibility využívající informací dlouhodobého měření jak z OPM, tak i z jednotlivých distribučních stanic VN/NN. V této oblasti bude provedena analýza mezního času predikce zohledňujícího variabilní dostupnost měření, počet sledovaných parametrů a diagramy zatížení OPM. Hlavní výzvou tohoto tématu je nalezení metody minimalizující potřebu měření (počet míst a sledovaných parametrů) za účelem věrohodné estimace nesymetrického zatížení soustavy.

   Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

3. Integrace akumulačních systémů do konceptu podpory elektrizační soustavy

   Se změnou konceptu energetického mixu a zvyšováním podílu stochastických zdrojů (větrné a fotovoltaické výrobny) je úzce spojen pojem stabilita dodávky elektrické energie a její kvalita. Téma je zaměřeno na možnosti akumulace elektrické energie vyrobené z obnovitelných zdrojů pomocí moderních technologií, s fokusem na chemickou akumulaci a využití přečerpávacích vodních elektráren. Výstupem práce bude návrh opatření v energetické soustavě, který bude řešit časovou disproporci mezi dodávkou a odběrem elektrické energie z obnovitelných zdrojů a návrh koncepčně-technického řešení pro vybranou část soustavy v ČR. Řešení je spojeno s modelováním na PC a experimentálním měřením na funkčním modelu. Na řešení tématu bude probíhat spolupráce s příslušnou divizí ČEZ. Předpokládá se zapojení doktoranda do řešení výzkumných projektů řešených v této oblasti (Eco&Store). Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti (předpokládaná univerzita TalTech).

   Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

4. Integrace energetických komunit do stávající koncepce distribučních soustav

   Evropská legislativa v oblasti energetiky a klimatu deklaruje nové role a nové mechanismy fungování energetického sektoru s důrazem na aktivní zapojení a ochranu spotřebitele při zajišťování vlastních energetických potřeb. V prostředí České republiky, stávající modely i obchodněprávní vztahy subjektů na energetickém trhu již ne úplně odpovídají požadavkům a nařízením. Jedna z klíčových oblastí, kterou přinesly nové předpisy je možnost rozvoje tzv. energetických komunit jako nástroje pro nutnou energetickou transformaci. Tyto subjekty budou přinášet ekonomické, sociální i environmentální benefity jak na lokální, tak i národní úrovni. Cílem studijního tématu je výzkum a vývoj efektivních technických a organizačních rámců pro vznik projektů energetických komunit v podmínkách ČR. Dále, zajistit odborné (technické, ekonomické) vstupy do probíhajícího diskurzu o možnostech decentralizace energetiky. Osnova: - Rozbor stávajících možností a předpisů vzniku energetických komunit v ČR. - Analýza technického začleňování komunitních spolků do současných reálií, - Metodika technických řešení pro provoz komunit, - Navržení opatření pro správné rozdělení rolí (odpovědnosti) uvnitř komunit, - Ekonomické podložení výpočtů za účelem správného dimenzování energetických komunit. V rámci tématu se předpokládá mezinárodní stáž na pracovištích TU Graz, AT, případně na Hertie School, Berlin, DE. Další možností je využití programu Erasmus s profilovaným zaměřením pracovišť. Financování je předpokládáno pomocí grantových přihlášek a projektů. Aktuálně je vypsaná přihláška do programu TAČR s názvem "Vliv změny cen energií na spotřebitelské chování v České republice".

   Školitel: Radil Lukáš, Ing., Ph.D.

5. Integrace grid-forming měničů s asymetrickým řízením

   Problematika integrace grid-forming měničů a měničů s asymetrickým řízením je v současnosti mimořádně aktuální vzhledem k rychle rostoucímu podílu obnovitelných zdrojů energie (OZE) a decentralizované výroby v distribučních sítích. Tradiční koncepce síťového řízení založená na konvenčních synchronních strojích se stává nedostatečnou pro efektivní řízení moderních sítí, které jsou charakterizovány výraznými výkyvy ve výrobě i spotřebě energie. Grid-forming měniče, které dokážou samostatně tvořit síťové napětí, se proto jeví jako klíčové technologie pro udržení stability sítě v případě výpadků nebo při vyšší míře decentralizace. Zároveň, měničové zdroje se na úrovni distribučních sítí musí vyrovnat s požadovanou nesymetrií řízení, či v případě grid-forming měničů s přirozenou nesymetrií zatěžování. Asymetrické řízení těchto měničů přináší potenciální přínosy v oblasti energetické účinnosti a robustnosti systému, neboť umožňuje flexibilnější reakci na dynamické podmínky v síti, včetně nesymetrických odběrových nebo výrobních charakteristik. Dále je téma aktuální i z legislativního hlediska, kdy přísnější normy na kvalitu elektrické energie vyžadují efektivní řešení pro zvládání nesymetrií v síti a minimalizaci zpětných vlivů na elektroměry a distribuční síť. Výzkum v této oblasti má tedy vysoký potenciál přispět k vytvoření pokročilých řídicích strategií pro udržení stability, efektivity a kvality dodávek elektrické energie v budoucích inteligentních sítích. Téma doktorského studie se zaměřuje na komplexní analýzu integrace asymetrického řízení grid-forming měničů s cílem optimalizace jejich výkonnostních parametrů a splnění náročných požadavků moderních elektrických sítí. Primární oblastí výzkumu je asymetrické řízení zatížení měniče a jeho vliv na dimenzování výkonových komponent měničů, jejich životnost, stabilitu řízení a odolnost vůči provozním odchylkám. V rámci analýzy budou zkoumány možnosti implementace asymetrického řízení v kontextu měničů řízených jako zdroje proudu, s důrazem na rozdílné chování těchto systémů oproti přirozené asymetrii u grid-forming měničů. Součástí práce bude také vyhodnocení přípustné míry asymetrie v distribučních sítích, s ohledem na zatížení sítě, a dopadů dynamiky řízení na registraci průchozí energie elektroměry, vzhledem k žádanému stavu. Studie bude navíc analyzovat spotřební charakteristiky různých odběratelských segmentů, včetně domácností, komerčních provozů a vnořených výrobních jednotek, což umožní definovat energetické požadavky na systémovou stabilitu a robustnost. Dalším cílem je posoudit koexistencí asymetrického řízení a chování měničů s funkcionalitami jako peak-shaving.

   Školitel: Morávek Jan, Ing., Ph.D.

6. Komplexní osvětlovací systémy v trvale udržitelném pojetí

   Osvětlovací technika zažívá další bouřlivé období vývoje, neboť máme k dispozici velice účinné světelné zdroje, velmi propracovanou řídící techniku a technologie na vývoj prakticky libovolných svítidel. Na první pohled dobře probádaná oblast fyziologie zrakového vnímání je nyní významně rozšiřována objevy v oblasti vlivu světla na člověka, a to v oblasti biologických procesů. Byl prokázán vliv světla až na molekulární úrovni a tuto významnou skutečnost nelze v budoucích technologiích ignorovat. Současně se však objevuje extrémní tlak na úspory energií a hledání cest, jak snížit energetickou náročnost budov, což se nevyhýbá ani světelné technice. Téma doktorské práce se proto bude zabývat těmito zdánlivě protichůdnými požadavky a hledat způsob, jak naplnit oba požadavky najednou. Osvětlovací technologie budou muset respektovat nejen otázky energetické, ale i materiálové a ekologické. I tyto hlediska se budou řešit v rámci práce. Výsledkem práce by měla být nová vize pro osvětlovací techniku, která motivuje výrobce i uživatele se více soustředit na dlouhodobě perspektivní řešení, více než na krátkodobě ekonomická.

   Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

7. Návrh a vývoj alternativních měřičů a indikátorů částečných výbojů pro vysokonapěťová zařízení

   - Provést rozbor a rešerši aktuálních používaných i alternativních principů měření částečných výbojů, - nalezení vhodných řešení nebo i kombinaci senzorů na základě citlivosti měření, určení charakteru závady/poruchy, detekce místa závady/poruchy a složitosti řešení, - realizace vlastních návrhů, laboratorní ověřování jejich funkčnosti a rozsahu parametrů na základě simulace definovaných závad/poruch/výbojové činnosti ve stíněných buňkách, - a provést implementaci vlastních, především alternativních a nekonvenčních principů měření částečných výbojů do indikátorů a měřičů poruch ve vysokonapěťových zařízení.

   Školitel: Krbal Michal, Ing., Ph.D.

8. Nové výpočetní metody a postupy pro návrh a měření zemničů

   V současnosti lze spatřovat tlak elektroenergetického odvětví na zpřesnění výpočtu navrhovaných zemnících soustav, a to především pro případy, kdy se vyskytují ztížené půdní podmínky. Současný postup na národní a částečně i na mezinárodní úrovni je založen na zjednodušeném postupu využívajícím metody řešení s koeficienty využití zemničů. Tento postup pro složitější uspořádání zemničů či jejich umístění v nehomogenních půdách lze považovat za nevhodný. Provedenými analýzami současného postupu se lze domnívat, že se již nevyskytuje mnoho dalšího prostoru pro jeho zpřesnění. S ohledem na současný stav poznání a rozvoj výpočetní techniky lze ovšem usuzovat, že je možné úlohu rozložení pole zemniče řešit i jinými pokročilejšími metodami. Jako možné uspokojivé řešení se nabízí vytvoření softwarového nástroje / výpočetní metodiky, která by využívala novějšího a přesnějšího postupu stanovení rozložení potenciálu v okolí zemniče, tedy např. založená na řešení Laplaceovy rovnice a metodě zrcadlení (complex images method), metodě konečných prvků atp. Z hlediska uplatnitelnosti dosaženého výsledku se lze domnívat, že tento by mohl být zahrnut do postupu výpočtu zemničů formou alternativního způsobu k současnému postupu či být přímo vyžadován po subjektech pohybujících se v elektroenergetickém oboru skrze zahrnutí v národních podnikových normách PNE. V tomto ohledu již probíhá diskuze se zástupci elektroenergetických společností, kdy je již v současnosti po obdobném nástroji poptávka. Tento nástroj/metodika by měl také respektovat české, potažmo evropské harmonizované normativní prostředí. Na mezinárodní úrovni by pak získané výsledky vedly k rozšíření a zpřesnění některých v současnosti publikovaných postupů. Z hlediska dalšího výzkumného potenciálu toto téma umožňuje jeho rozvoj například rozšířením také o možnosti pravděpodobnostního vyhodnocování zemničů, kdy tato metoda je oproti stávající deterministické zatím spíše experimentální. Nicméně lze předpokládat zvýšený tlak na její uplatnění. Další možností rozšíření/směřování tohoto tématu je také respektováním rozvoje v oblasti přesnějšího měření zemničů, a to tedy především metodám měření vlastností půdy (její rezistivity), která představuje klíčový parametr určující výsledné vlastnosti sestrojeného zemniče. Zde si lze představit užití metod z oblasti elektrické odporové tomografie, půdních radarů aj. V neposlední řadě s rozvojem metod umělé inteligence se nabízí také její využití například pro analýzu a přiřazení parametrů modelů půdy z měření aj. Přibližná náplň práce: • Rozbor současně užívaných výpočtových a měřících postupů, požadavků na výpočet ze strany elektroenergetických společností, seznámení se současnými legislativními požadavky na mezinárodní, evropské i národní úrovni. • Seznámení se, výběr a rozpracování zvolené metody výpočtu zemničů. Volba vstupních a výstupních parametrů. Okolnosti vhodnosti použitého řešení s navržením případných jejich vylepšení. Volba detailnosti samotného řešení, tj. např. jaké modely půdy zahrnout, zemniče umístěné v betonových základech, jejich řešení atp. • Návrh a zpracování výpočetní metodiky / nástroje. Volba a implementace vhodných metod, doplnění pravděpodobnostním vyhodnocováním zemničů aj.. V rámci studia absolvuje doktorand stáž na partnerských univerzitách v zahraničí, např. TU Graz, Aalto, případně University of Newcastle aj., kde působí mezinárodní odborníci věnující se řešenému tématu.

   Školitel: Vyčítal Václav, Ing., Ph.D.

9. Osvětlovací systémy reflektující nevizuální vlivy optického záření

   S vývojem technologií se dostáváme do situace, kdy máme dostatek produktů, které by mohly potenciálně zvýšit kvalitu osvětlovacích soustav a zracionálnit procesy osvětlování jak ve vnitřních tak venkovních prostorech. Často skloňované pojmy jsou biodynamické osvětlení, Human centric lighting, adaptibilní a integrativní osvětlení, popř. jednoduše smart osvětlení. Většina populace a i projektantů, obchodníků a realizačních firem si tyto pojmy vykládá různě a často se smrsknou na pouhou regulaci intenzity a teploty chromatičnosti světla. To je však pouze základní část možností, které dnes máme. Na první pohled dobře probádaná oblast fyziologie zrakového vnímání je nyní významně rozšiřována objevy v oblasti vlivu světla na člověka, a to v oblasti biologických procesů. Byl prokázán vliv světla až na molekulární úrovni a tuto významnou skutečnost nelze v budoucích technologiích ignorovat. Současně se však objevuje extrémní tlak na úspory energií a hledání cest, jak snížit energetickou náročnost budov, což se nevyhýbá ani světelné technice. Téma doktorské práce se proto bude zabývat těmito zdánlivě protichůdnými požadavky a hledat způsob, jak naplnit oba požadavky najednou. Osvětlovací technologie budou muset respektovat nejen otázky energetické, ale i materiálové a ekologické. I tyto hlediska se budou řešit v rámci práce. Výsledkem práce by měla být nová vize řešení osvětlovacích systémů, která motivuje výrobce i uživatele se více soustředit na dlouhodobě perspektivní řešení, více než na krátkodobě ekonomická a energeticky výhodná podle velmi zjednodušených předpokladů. Např. úspory vzniklé jako sekundární v oblasti zlepšení zdraví obyvatel a nebo zlepšení environmentálních podmínek se sice špatně vyčíslují, ale mají klíčový vliv na chování společnosti. Výzkum v této oblasti by byl velmi přínosným podkladem pro projekční firmy a realizátory osvětlovacích systémů.

   Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

10. Regulace napětí v distribučních sítích s vysokým podílem stochastických zdrojů

    Stále rostoucí podíl stochastických zdrojů v sítích má vliv na stabilitu napětí v průběhu dne. V důsledku proměnlivé dodávky výkonu do elektrizační soustavy z těchto zdrojů dochází ke kolísání odchylek napětí v průběhu denního diagramu. Současné prostředky používané k regulaci napětí v některých případech nedokáží zajistit požadovanou úroveň napětí ve všech odběrných místech sítě. Cílem práce je zmapovat nové možnosti a prostředky pro regulaci napětí v distribuční soustavě a navrhnout koncepci této regulace s ohledem na současný vývoj zdrojové základny. Předpokládá se zapojení doktoranda do řešení výzkumných projektů řešených v této oblasti (Eco&Store). Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti (předpokládaná univerzita Tampere University).

    Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

11. Systém pro optimalizaci provozu distribučních soustav

    Práce bude zaměřena na vývoj adaptivního systému pro optimalizaci provozu soustavy nízkého a vysokéhonapětí s ohledem na: úroveň napětí, toky jalových výkonů, nesymetrii napětí, zatížení apod. Vlastní systém bude rovněž zajišťovat lokalizaci poruch uvnitř těchto soustav a automatickou rekonfiguraci soustavy. Pro splnění tohoto úkolu budou využívány informace z monitorovacích a ovládacích zařízení, která jsou plánována pro instalaci do distribuční soustavy provozovatelem (smartmetering, reclosery, smart DTS apod.). Ke splnění tohoto úkolu bude využito řešení založené na opensource platformě, které v budoucnu nevyloučí i integraci navrženého řešení do dispečerských řídících a plánovacích systémů. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu Aalto University (Finsko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia.

    Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

12. Využití pravděpodobnostního přístupu pro optimalizaci provozu distribučních soustav

    Disertační práce bude zaměřena na výzkum nového pravděpodobnostního přístupu pro posouzení vhodnosti provozu distribučních soustav s ohledem na bezpečnost provozu, četnost poruch a nepřetržitost dodávky elektrické energie. Vlastní metodika bude vycházet jak z již aplikovaných, tak i nových přístupů optimalizovaných tak, aby co nejlépe odrážely provozní vlastnosti nejen národních, ale i zahraničních distribučních sítí. Dané téma disertační práce zasahuje do několika oblastí, které jsou zaměřeny na problematiku výpočtu úrovně poruchových proudů, jejich doby trvání a četnosti výskytu, dále pak do oblasti výpočtu a analýzy rozložení potenciálu povrchu zemně pro zhodnocení možné úrovně dotykových a krokových napětí, problematiky transferu potenciálu a v neposlední řadě do oblasti pravděpodobnostního posouzení přítomnosti osob, vzniku poruchy a koincidence dotyk/porucha. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu TU Graz (Rakousko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia. Podmínkou úspěšného obhájení této práce je absolvování nejméně měsíční stáže na zahraniční univerzitě. V současnosti lze považovat za relevantní univerzitu TU Graz (Rakousko), Aalto University (Finsko), avšak konkrétní místo stáže bude upřesněno v průběhu Ph.D. studia.

    Školitel: Topolánek David, doc. Ing., Ph.D.

2. kolo (podání přihlášek od 01.07.2024 do 31.07.2024)

1. Alternativní energetické systémy v konceptu trvalé udržitelnosti

   Téma je zaměřeno na energetické systémy, které nabízejí vysoký potenciál trvalé udržitelnosti. Získávání energií bude stále středem zájmu moderní společnosti a s dosaženého vývoje technologií je zřejmé, že dosavadní koncept bude nutné významně modifikovat směrem k obnovitelným zdrojům. Obnovitelnost zdroje však není podmínkou jedinou. Budoucí technologie bude nutně vyvíjet s ohledem na materiálovou obnovitelnost a velmi malou náročnost na údržbu. Nelze se však spolehnout pouze na již vyráběné technologie jako jsou větrné nebo fotovoltaické elektrárny. Velký potenciál nabízí např. biomasa, né však v podobě přímého spalování ale s využitím biodegradačních procesů. Velmi zajímavou a zatím málo vědecky probádanou oblastí se jeví rezonanční technologie založené na optimalizaci toku energie a minimalizaci přenosových ztrát. Nejedná se pouze o rezonanci elektromagnetickou, ale i mechanickou a to až na úrovni molekulární nebo atomární. Významná část práce by se tedy měla věnovat tvarovému uspořádání energetického zařízení a jeho vlivu na výsledné parametry. V této části se očekává největší experimentální přínos práce. Směrování práce bude řešeno po důkladné rešerši stávajících perspektivních technologií.

   Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

2. Elektrické stroje s přepinatelným počtem pólů

   Pro elektrickou trakci se dnes používá celá řada elektrických strojů a s rostoucím významem e-mobility roste důraz na jejich další výzkum a vývoj. Pro elektrickou trakci je výhodné když elektrický stroj sám o sobě, a to bez převodovky, umí zajistit vysoký moment při nízkých otáčkách a zároveň i široký rozsah otáček. Absence převodovky vede k úsporám materiálům, k vyšší spolehlivosti, menším zástavbovým rozměrům a v konečném důsledku ke snížení dopadu na životní prostředí. Na tuto skutečnost reaguje navržené téma, které cílí na výzkum a vývoj elektrických strojů s elektronicky přepínatelným počtem pólů s potenciálem zmíněných vlastností dosáhnout. Očekává se, že v rámci tématu proběhne vývoj simulačního rámce pro tento stroj, výzkum a vývoj vhodných konfigurací provedení statorového vinutí a zkoumání dynamických dějů během přepínání počtu pólů. Výsledky výzkumu a vývoje budou ověřeny měřením na vzorku stroje s přepínatelným počtem pólů, který vznikne právě v průběhu řešení tohoto tématu. Získané výstupy budou pravidelně publikovány na konferencích a v impaktovaných časopisech. Při řešení tohoto tématu bude zajištěna možnost konzultovat výzkumné a vývojové výsledky také s pracovníky společnosti AVL Moravia s.r.o., Linz Center of Mechatronics GmbH a JKU – Johannes Kepler Universität Linz, Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik, kde se rovněž očekává absolvování povinné zahraniční stáže doktoranda.

   Školitel: Bárta Jan, doc. Ing., Ph.D.

3. Elektromobilita v konceptu smart technologií v energetice

   Téma je zaměřeno na výzkum potenciálu elektromobilů resp. obecně elektrických vozidel všeho druhu v rámci implementací chytrých technologií, tzv. smart. Elektromobilita zahajuje celosvětově novou éru vývoje a to nejen v oblasti mobility, ale také v oblasti informačních technologií a energetických systémů. Elektromobil dnes integruje celou řadu výkonných technologií a je zřejmé, že jeho konektivita na okolí bude stále narůstat. Běžné je dnes již plné připojení k internetu a začíná být standard autonomní řízení vozů. Jelikož ale tyto vozidla budou vyžadovat ke svému provozu energii, bude nutné řešit kompletní infrastrukturu nabíjecích stanic. V rámci disertace by se však řešily možnosti, jak elektrická vozidla dále zdokonalovat ve smyslu např. obousměrného toku energie, sdílení potenciálu energie a výkonu, souběžný provoz více vozidel, integrace do inteligentních měst, využití obnovitelných zdrojů – akumulace a monitorování, vytváření sítí dopravních prostředků, efektivní sdílení zdrojů apod. Student by v první části studia implementoval podrobný měřicí a monitorovací systém, který by umožnil sledování vybraného vozidla v reálném čase a vyhodnocení nejdůležitějších parametrů. V druhé části by pracoval na využití měřených dat a sdílení prostředků v rámci smart technologií, např. dostupnost zdrojů elektrické energie a potenciál OZE v daný okamžik. Předpokládaným výstupem práce by měl být funkční koncept menšího rozsahu s návazností na globální platformy, které se nyní celosvětově budují.

   Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

4. Integrovaná metrika oslnění pro různé aplikace osvětlení

   Oslnění je nepříznivý stav zraku, který nejen že způsobuje nepříjemný pocit, ale má rovněž nepříznivý vliv na výkonnost zrakového systému. Pro hodnocení oslnění se používá několik vztahů, mající vazbu vždy na určitou aplikační sféru. Pro oslnění umělou osvětlovací soustavou v interiérech se používá UGR, pro hodnocení oslnění denním světlem skrze okna se používá DGP a DGI atd. Nevýhodou těchto metrik je to, že jsou naladěny na určitý typ osvětlení (kancelářské, sportovní, pouliční osvětlení atd.) a rovněž jsou specifikovány pro určitý typ osvětlovací soustavy (např. svítidla na bázi zářivek s opálovým difuzorem, okna atd.). Podstata všech je založena na empirických datech a nikoliv na fyziologickém či psychologickém modelu. Z tohoto důvodu není možné výše uvedené metriky rozšiřovat na libovolné aplikace, což přináší problémy zejména v době, kdy se do osvětlovací techniky dostávají LED zdroje, které generují světlo jednak z malé plochy a navíc se specifickým spektrem. Úkolem studenta tohoto doktorského tématu by mělo být alespoň částečné nalezení odpovědí na otázku: „ Jaký fyziologický nebo psychologický mechanizmus je zodpovědný za nepříjemné pocity způsobené nadměrným jasem?“ Na základě předchozí odpovědi následně vypracovat model rušivého oslnění vyplývající z nadměrných kontrastů, který by se dal následně zobecnit na další použití ve světelné technice. Toto téma je podporováno mezinárodní komisí pro osvětlování CIE a je zařazeno mezi 10 strategických výzkumných cílů ve světelné technice. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

   Školitel: Škoda Jan, Ing., Ph.D.

5. Magnetická převodovka s vysokou výkonovou hustotou

   V souvislosti s novými materiály se magnetické převodovky stávají stále více konkurenceschopnými ve srovnání s klasickými mechanickými převodovkami, obzvláště ve spojení s regulovanými elektrickými pohony. Je však potřeba dále zvýšit dosažitelnou výkonovou hustotu a účinnost. Podstatné je také jejich účinné chlazení a konstrukční řešení. V rámci doktorského studia student absolvuje stáž na zahraniční univerzitě v minimální délce jednoho měsíce na JKU Linz.

   Školitel: Vítek Ondřej, doc. Ing., Ph.D.

6. Modelování ztrát vysokootáčkových elektrických strojů napájených z měniče frekvence

   Vysokootáčkové elektrické stroje nacházejí uplatnění v různých oblastech, jako je kryogenika, e-turba apod. Zlepšení elektrické účinnosti zahrnuje minimalizaci elektromagnetických ztrát, ale u měničů s pulzně šířkovou modulací vznikají další harmonické ztráty, které dosud nejsou plně pochopeny. Cílem projektu je analyzovat, zmírnit a modelovat tyto ztráty způsobené vysokofrekvenčními složkami napájenými PWM, což může vést k novým metodikám pro kvantifikaci výkonu spojeného s každou harmonickou složkou, optimalizaci frekvenčních měničů, pochopení distribuce tepla a dalším. Tento výzkum má zásadní význam pro aplikace pohonů s proměnnou rychlostí, zejména u vysokotáčkových strojů s vysokým výkonem. Pro výzkum bude využit již realizovaný unikátní prototyp vysokorychlostního stroje o výkonu 2 MW vybaveného technologií aktivních magnetických ložisek. Toto místo je nabízeno v rámci spolupráci mezi LUT School of Energy systems ve Finsku s Vysokým učením technickým v Brně, Česká republika. Předpokládá se, že výsledky budou prezentovány v impaktovaných časopisech. Student bude přibližně polovinu studia pobývat na LUT a druhou polovinu na VUT. Běžné náklady na práci v zahraničí budou uhrazeny z LUT.

   Školitel: Bárta Jan, doc. Ing., Ph.D.

7. Moderní topologie a optimální řízení indukčních ohřevů

   Tranzistory MOSFET z materiálu SiC a GaN umožňují zvyšování pracovního kmitočtu indukčního ohřevu. V práci bude posuzován vliv pracovního kmitočtu na vlastní proces ohřevu v různých praktických případech a také vliv pracovního kmitočtu na ztráty v pracovní cívce. Zde bude třeba zohlednit dominantní vliv skinefektu a proximity efektu. S problematikou ztrát v cívce úzce souvisí její geometrie volená s přihlédnutím ke konkrétní aplikaci. V této souvislosti bude uvažována nejen cívka vzduchová, ale i s feritovým jádrem (např. pro specifické ohřevy v klempířských aplikacích). V práci se bude řešit také otázka volby charakteristické impedance LC obvodu, tj. vysokoimpedanční nebo nízkoimpedanční provedení cívky. Tato volba má přímý vliv na teoretické a praktické souvislosti týkající se ztrát cívky a jejího chlazení, na realizační problémy a také na optimální volbu topologie silového obvodu. V oblasti řízení budou zkoumány zejména možnosti fázového řízení. Předpokládá se stáž na TU Linz v Rakousku.

   Školitel: Vorel Pavel, doc. Ing., Ph.D.

8. Návrh a vývoj alternativních měřičů a indikátorů částečných výbojů pro vysokonapěťová zařízení

   - Provést rozbor a rešerši aktuálních používaných i alternativních principů měření částečných výbojů, - nalezení vhodných řešení nebo i kombinaci senzorů na základě citlivosti měření, určení charakteru závady/poruchy, detekce místa závady/poruchy a složitosti řešení, - realizace vlastních návrhů, laboratorní ověřování jejich funkčnosti a rozsahu parametrů na základě simulace definovaných závad/poruch/výbojové činnosti ve stíněných buňkách - a provést implementaci vlastních, především alternativních a nekonvenčních principů měření částečných výbojů do indikátorů a měřičů poruch ve vysokonapěťových zařízení. V rámci doktorského studia se předpokládá stáž na Technické univerzitě v Košicích, Slovensko.

   Školitel: Krbal Michal, Ing., Ph.D.

9. Návrh parametrického autonomního systému napájení k posílení infrastruktury nabíjení elektromobilů

   V průběhu 20. století proběhla na území České republiky, respektive Československa elektrifikace, díky níž byla do každého města, obce či vesnice zavedena elektřina ze společné rozvodné sítě. Elektrifikace proběhla také na horách a méně přístupných příhraničních oblastech. Vzhledem k tomu, že dříve nebyl takový požadavek na rezervovaný příkon a kapacity sítě, jsou tato vedení často nedostačující a je nutné posilovat kapacitu vedení. V příhraničních a horských oblastech však nyní toto navýšení komplikuje několik faktorů, a to nepřístupnost daná terénem, případně náklady na vybudování sítě jsou natolik vysoké, že se pro nízkou využitelnost investice nevyplatí. Z tohoto důvodu bývá tedy projekt navýšení kapacity sítě zavržen. Předmětem práce by bylo navrhnout parametrický autonomní systém, který dokázal zabezpečit požadavek na dodávku elektrické energie sloužící k posílení současné infrastruktury a zároveň umožňoval rozvoj elektromobility. Systém by ke své funkci využíval elektřinu dodávanou z distribuční sítě v dostupné kapacitě doplněnou o výrobu elektřiny z dalších dnes dostupných zdrojů lokálních jako je fotovoltaická, větrná nebo malá vodní elektrárna, popř. malé kogenerační jednotky na biopaliva. Správné dimenzování jednotlivých prvků systému vede k optimální návratnosti investice a to nejen finanční, ale i energetické a materiálové. Velmi přínosné by bylo využití systémů umělé inteligence, např. neuronových sítí.

   Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

10. Optimalizace provozu dobíjecích stanic s ohledem na aktuální zatížení distribuční sítě

    S nárůstem počtu elektrických vozidel (EV) budou významně narůstat požadavky na výstavbu a připojování dobíjecích stanic ve veřejném prostoru jako jednoho ze způsobů jejich nabíjení. Především ve větších městech s vyšším poměrem starší bytové zástavby bude nutno v následujících letech zajistit potřebnou kapacitu v dobíjecích stanicích, kdy podle aktuální predikce vývoje elektromobility v ČR (NAP SG), se už v roce 2035 předpokládá potřeba až 150 tisíc pomalých (do 22 kW) veřejných dobíjecích bodů (vysoký scénář). S ohledem na plynulý provoz distribučních sítí v obytných aglomeracích bude tedy nutné nejen najít nebo vytvořit výkonovou kapacitu pro tyto účely, ale také efektivně řídit proces nabíjení, tak aby nedocházelo k výpadkům napájení vlivem místního přetěžování sítí. Cílem disertační práce bude najít vhodné řešení pro řízení nabíjecí stanice v průběhu dobíjení EV s ohledem na aktuální rozložení zatížení v napájecí distribuční síti s využitím současně používaných technologií pro měření a řízení spotřeby. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Orságová Jaroslava, doc. Ing., Ph.D.

11. Optimalizace výpočtů přenosu záření v plazmatu

    Výpočet optimálního rozložení středních absorpčních koeficientů pro výpočet záření v plazmatu. Hodnocení vlivu prostorové konfigurace elektrického oblouku a složení plazmatu na hranice frekvenčních intervalů. Porovnání různých algoritmů pro numerickou optimalizaci a jejich aplikace na problém přenosu záření v plazmatu. V rámci doktorského studia je nutné absolvovat zahraniční stáž. Předpokládané místo konání stáže je laboratoř LAPLACE, univerzita v Toulouse. Předpokládá se zapojení doktoranda do projektu GAČR "DEVELOPMENT OF A DATABASE WITH COMPLETE SET OF THERMAL PLASMA PROPERTIES OF GASES WITH POTENTIAL TO REPLACE SF6 IN SWITCHGEAR", jehož návrh byl podán v březnu 2024.

    Školitel: Aubrecht Vladimír, prof. RNDr., CSc.

12. Posuzování vlivu větrných elektráren na světelné podmínky v místě instalace

    Vliv míhání stínů při provozu větrných elektráren (tzv. flicker efekt) je jedním z parametrů, které jsou studovány v rámci posuzování vlivu větrných elektráren na zdraví obyvatelstva. Pokud nastane předpoklad tohoto ovlivnění zasahujícího až do prostoru obytné zástavby, je na věže instalován systém, který dokáže určité věže v danou denní dobu vypínat. V současnosti je pro výpočet využíván program windPRO, který však nezohledňuje všechny vstupující parametry, navíc v dnešní době se vyrábí větrné elektrárny, jejichž výška přesahuje i 250 m. Zmíněný počítačový systém počítá se stejnými dopady i na vzdálenosti větší než 1,5 km, což vytváří problémy pro v praxi. Na vzdálenost větší než 1 km však dochází k masivnímu rozptylu stínu a to vlivem mnoha jevů. Poslední výstup v tomto tématu je z roku 1999 https://www.fachagentur-windenergie.de/fileadmin/files/Akzeptanz/130_Pohl_Faul_Mausfeld_1999.pdf. Pro ekonomiku projektů je důležité, aby k vypínání elektráren docházelo jen v případech, kdy hrozí reálné riziko přímého ovlivnění v zastavěné oblasti. Z tohoto důvodu je třeba vypracovat sofistikovaný systém zohledňující veškeré parametry, které do tohoto jevu mohou vstupovat, a nedocházelo tak k vypínání v případech, kdy k tomuto jevu reálně nedochází. V rámci tématu se bude student věnovat této problematice do takové hloubky, aby bylo možné využít buď již existující a nebo vyvinout nové výpočetní programy pro stanovení vlivů větrných elektráren v dané oblasti. Z hlediska výpočtů ve světelné technice se jedná o poměrně komplikovaný systém a není možné ho vyřešit jednoduchým způsobem. Vrtule vytvářejí dynamický systém překážek, denní světlo a zejména poloho slunce vytváří unikátní světelnou scénu pro každou denní dobu, roční období a místo na planetě a k tomu se přidává terén a překážky. Komplexní řešení bude vyžadovat výzkumnou činnost s dlouhodobým působením v oboru a lze očekávat výsledky v rozsahu délky doktorského studia.

    Školitel: Baxant Petr, doc. Ing., Ph.D.

13. Studium produkce zpožděných neutronů v pokročilých energetických jaderných reaktorech aktivační metodou

    Zpožděné neutrony hrají klíčovou teoretickou roli v reaktorové fyzice, dynamice a kinetice jaderných reaktorů, ale z praktického hlediska jsou zásadně důležité z hlediska bezpečnosti a řízení jaderného reaktoru. Pochopení jejich chování a jejich vzniku je důležitou otázkou pro provoz reaktoru, hodnocení bezpečnosti i při sledování nešíření jaderných zbraní. Tento výzkum využívá experimentální a výpočetní techniky k charakterizaci a analýze emise zpožděných neutronů zejména v aktivní zóně pokročilých jaderných reaktorů s výrazně tvrdšími neutronovými spektry a různou směsí izotopů aktinoidů v palivu. Student se bude v rámci svého výzkumu podílet na řešení projektu CANUT2: Emission-free technologies for local energy sources replacement a mezinárodní spolupráci týmu Nuclear Power Group. V rámci studia absolvuje povinnou zahraniční stáž na pracovišti KINGS University, Ulsan; MAHE Udupi či IMP Lanzhou.

    Školitel: Mukherjee Surjit, Dr.

14. Těžké havárie tlakovodních jaderných reaktorů s pokročilými jadernými palivy

    Práce se zabývá implementací dat pro pokročilá a havarijně odolná paliva (Advanced Technology Fuel / Accident Tolerant Fuel) do vsázek klasický, pokročilých i malých modulárních tlakovodních jaderných reaktorů. S pomocí výpočetního software student simuluje chování těchto paliv v provozních, ale zejména v abnormálních a havarijních podmínkách, včetně havárií těžkých a v rámci tzv. rozšířených projektových podmínek (dříve nadprojektových havárií). Cílem vědecké práce studenta je vyvinout model pokročilého paliva a simulovat vybrané havarijní scénáře vybraného jaderného zařízení. Přínosem práce bude kvalitativní i kvantitativní ohodnocení přínosu pokročilého paliva k jaderné bezpečnosti stávajících i nových jaderných bloků. Během své práce se student v rámci svého tématu zapojí do výzkumného projektu (CANUT2: Prospective nuclear fuels for current and future nuclear power sources including small modular reactors (SMRs)) řešeného na ÚEEN, bude spolupracovat s průmyslovým partnerem (ÚJV Řež, a.s. a FNC Technologies) a se zahraničními partnery (KINGS University, Ulsan; FNC Suwon a případně UT Knoxville a Texas A&M). Povinná zahraniční stáž proběhne na pracovišti univerzity KINGS.

    Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.

15. Využití simulací v reálném čase pro navrhování pokročilých systémů chránění

    Nové technologie pro výzkum chování elektrických sítí při přechodných jevech umožňují pokročilou analýzu působení rozsáhlých systémů chránění při poruchách. Cílem práce je rozšíření možností real-time simulátoru RTDS pro realizaci simultánních testů v reálném čase se začleněním reálných zařízení, tzv. hardware in the loop simulace. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

    Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

16. Výzkum jaderných reakcí indukovaných brzdným zářením v reaktorových materiálech: přínos pro jadernou bezpečnost a nauku o materiálech

    Brzdným zářením indukované reakce v reaktorových materiálech jsou důležitou oblastí výzkumu s významnými důsledky pro jadernou bezpečnost i nauku o materiálech. Vysokoenergetické nabité částice při interakci s hmotou vyzařují elektromagnetické záření známé jako „bremsstrahlung radiation“ – brzdné záření a to vyvolává sekundární reakce v reaktorových materiálech. Tento jev představuje výzvu pro pochopení radiačního poškození a optimalizaci využití a životnosti materiálů v jaderných reaktorech. Student se mimo jiné zapojí do aktuálně podaného výzkumného projektu základního výzkumu „Investigation of (γ,xn) cross-section data in GDR region: Reactor & Astrophysical significance“ a absolvuje povinnou zahraniční stáž v německém HZDR Dresden a případně doplňující stáže na KINGS University, Ulsan či MSU Baroda.

    Školitel: Mukherjee Surjit, Dr.

1. kolo (podání přihlášek od 01.04.2024 do 30.04.2024)

1. Monitorování, diagnostika a predikce vývoje kvality elektrické energie

   Paradigma provozování elektrizační soustavy (ES) s připojováním a chováním zákazníků na jednotlivých úrovních distribučních soustav se mění. Přechod je možné charakterizovat odklonem od centrálních zdrojů v přenosové soustavě (PS) k integrací distribuovaných zdrojů do VN a NN distribučních sítí (DS); instalací a provozem souvisejících technologií a zařízení v těchto soustavách pro plnění dílčích ekonomických a technických cílů uživatelů DS; úsilím převézt část zákazníků DS na přímé uživatele PS. S tím se ale také zásadně mění podmínky pro udržování kvality napětí (VQ – voltage quality) na jednotlivých hladinách DS a PS. Jednou z výzev napříč Evropou je zavedení monitoringu, diagnostiky a predikce VQ pro PS. Zvýšení znalosti o stavu elektrizační soustavy z hlediska kvality napětí je důležitým předpokladem budoucího připojování nových obnovitelných zdrojů energie a zvýšení bezpečnosti provozu soustavy. Cílem je vyvinout a aplikovat inovativní přístupy hodnocení kvality elektrické energie/VQ na úrovni přenosové soustavy. Cíleno je na dva hlavní záměry. 1) Vývoj nových inovativních nástrojů pro monitoring a diagnostiku kvality elektrické energie pro off-line a on-line hodnocení a predikci vývoje kvality napětí v rozhodném horizontu hodnotícího týdne. 2) Výzkum a vývoj analytických nástrojů pro lokalizaci zdroje rušení v elektrizační soustavě, který je zásadní pro určení místa a původce rušení a stanovení následných opatření. Téma je součástí záměru projektu TS01020151 - Nová generace nástrojů pro monitorování, diagnostiku a predikci vývoje kvality elektrické energie. Předpokládaná je spolupráce s provozovatelem přenosové soustavy, a mezinárodní vědecká spolupráce. Součástí doktorského studia je stáž na zahraničním výzkumném pracovišti, například na TU Dresden, DE. Informace: drapela@vut.cz.

   Školitel: Drápela Jiří, prof. Ing., Ph.D.

2. Optimalizace, minimalizace a recyklace radioaktivního odpadu z jaderných elektráren

   Po ukončení i během provozu jaderné elektrárny vzniká v různých formách nízko a středně radioaktivní odpad. Tyto odpady musí být charakterizovány, tříděny, zpracovávány a ukládány do určeného úložiště nebo uvolňovány do životního prostředí, pokud to jejich povaha a právní předpisy dovolují. Cílem každého provozovatele jaderné elektrárny je minimalizovat množství těchto odpadů, a tedy i využití úložiště, zátěž životního prostředí, ale také optimalizovat nakládání s těmito odpady tak, aby se snížila radiační zátěž pracovníků, kteří s těmito odpady nakládají. Nové výpočetní a měřicí metody, techniky zpracování, automatizace, umělá inteligence atd. umožňují v tomto směru dosáhnout významného pokroku. Cílem práce je výzkum a vývoj v oblasti nakládání s nízko a středně aktivním radioaktivním odpadem, zejména kontaminovanou izolací a plastovým radioaktivním odpadem, včetně zmapování nejnovějších světových trendy v nakládání s definovanými druhy radioaktivních odpadů a související legislativy a navržení inovativního způsobu optimalizace a zejména recyklace vybraných konkrétních typů odpadů. Student se v rámci svého doktorského studia bude podílet na řešení projektů centra CANUT2, spolupracovat s firmami MIFRE ENERGY, a.s.r., ČEZ, a.s., vědeckými a akademickými institucemi v ČR i v zahraniční (SÚRO, v.v.i., FJFI ČVUT v Praze, STU Bratislava, IAEA Vídeň). Zahraniční stáž proběhne ve firmách JAVYS, a.s. (Jadrová a vyraďovacia spoločnosť, a.s., Jaslovské Bohunice, Slovensko), EWN (Entsorgungswerk für Nuklearanlagen GmbH, Greifswald, Německo) a PreussenElektra GmbH (Isar, Německo).

   Školitel: Mukherjee Surjit, Dr.

3. Pokročilá optimalizace energetického managementu budov

   V současné době je téma řízení toků energií v budově aktuální, zejména z pohledu minimalizace provozních nákladů. Vzájemná interakce obnovitelných zdrojů, akumulace a řídicích systémů přináší nové možnosti úspor a otázka komplexní optimalizace řízení tohoto systému je výzvou pro budoucí standard udržitelného provozu budov. Cílem práce je analyzovat možnosti současných systémů pro řízení a vizualizaci BEMS (Building and Energy Management), možnosti využití obnovitelných zdrojů energie (OZE) a akumulace energie pro energeticky úsporné budovy a možnosti využití UNS, Fuzzy logiky a GA v oblasti řízení budov. Dále navrhnout algoritmus pro optimální řízení BEMS pro minimalizaci provozních nákladů s uvažováním vnějších vlivů (predikce počasí, pohybu osob, interakce s budovami v okolí) a tento experimentálně ověřit v reálném prostředí. Součástí doktorského studia bude stáž na zahraničním výzkumném pracovišti.

   Školitel: Toman Petr, prof. Ing., Ph.D.

4. Řízení vícefázových střídavých pohonů odolných proti poruchám

   Vícefázové střídavé pohony odolné proti poruchám představují v současné době významný trend v oblasti elektrických pohonů s požadavky na bezpečnost, zejména v letectví. Poměrně rozšířené jsou synchronní (PMSM i BLDC) i asynchronní motory s vinutím pěti-/šestifázovým či se zdvojeným třífázovým vinutím, existuje však mnoho jiných topologií. Hlavní výzvou pro vícefázové pohony je implementace strategie řízení při existenci poruchy v jedné či více fázích střídače, v jednom či více snímačích proudu nebo ve snímači polohy (bezsenzorové řízení). V disertační práci budou analyzovány metody řízení vícefázových pohonů různých topologií během různých poruch. Pro jednu či více zvolených topologií motoru bude proveden návrh a stavba výkonového měniče (dvou- či víceúrovňového) a řídicí elektroniky využívající mikrokontrolér nebo programovatelné hradlové pole, na kterém bude realizován řídicí algoritmus pohonu. Cílem bude vytvořit robustní řízení do jisté míry odolné proti poruchám výkonové elektroniky a snímačů proudu i polohy. Získané výstupy budou pravidelně publikovány na konferencích a v impaktovaných časopisech. Při řešení tohoto tématu bude zajištěna možnost konzultovat výzkumné a vývojové výsledky také s pracovníky společnosti AVL Moravia s.r.o., Linz Center of Mechatronics GmbH a JKU – Johannes Kepler Universität Linz, Institut für Elektrische Antriebe und Leistungselektronik, kde se rovněž očekává absolvování povinné zahraniční stáže doktoranda.

   Školitel: Bárta Jan, doc. Ing., Ph.D.

5. Stabilita elektrizační soustavy v ostrovních provozech

   Dané téma se zaměřuje na posuzování stability ostrovních provozů, přičemž dílčím cílem, jakožto i nezbytným podkladem pro analýzy, je příprava vhodných dynamických modelů spolu s identifikací jejich parametrů a zajištění potřebných dat. Předpokládá se zaměření na základní oblasti stability elektrizační soustavy, tedy zejména frekvenční stabilitu pro různé ostrovní provozy, a dále napěťovou, příp. úhlovou stabilitu již pro konkrétní ostrovní provoz. Z hlediska dynamického modelování se počítá i s modelováním nových technologií pro podporu sítě a jejich využití pro zlepšení situace. Jedná se zejména o nabíjecí stanice pro elektromobily nebo další moderní technologie, které vstupují na trh, případně jsou předmětem výzkumu pro zajištění podpory sítě. Student bude moct absolvovat stáž na TU Graz – Institute of Electrical Power Systems, případně praxi u provozovatele přenosové soustavy Entso-e.

   Školitel: Bátora Branislav, Ing., Ph.D.

6. Zkoumání neznámých radioaktivních nuklidů prostřednictvím analýzy experimentálních dat získaných na zařízení FRS

   Cílem této doktorské práce je prozkoumat strukturu dosud neznámých radioizotopů uhlíku, které vznikají jako produkt tříštivé reakce a fragmentace při interakcích svazku urychlených částic s berylliem a dalšími break-up či spalačními terči na zařízení FRS (Fragment Separator) výzkumného ústavu GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung) v Darmstadtu. Tato doktorská práce nabízí výjimečnou příležitost přispět ke špičkovému základnímu výzkumu na rozhraní mezi jadernou fyzikou a jaderným inženýrstvím, zahrnující praktické zkušenosti s pokročilými experimentálními zařízeními a technikami analýzy dat. Student získá neocenitelné odborné znalosti v oboru, které mu zajistí dobrou pozici pro kariéru ve vědeckém výzkumu a akademické sféře. Téma je řešeno v rámci výzkumu urychlovačem řízených systémů (Accelerator Driven Systems – ADS) v široké mezinárodní spolupráci s různými tuzemskými i zahraničními partnery (ÚJF AV ČR, GSI, polské, slovenské a indické univerzity). Systémy ADS by mohly být využity pro základní výzkum v oblastech jaderných reakcí či nových radionuklidů. Student se mimo jiné zapojí do aktuálně podaného výzkumného projektu základního výzkumu „Investigation of (γ, xn) cross-section data in GDR region: Reactor & Astrophysical significance“ a absolvuje povinnou zahraniční stáž v německém GSI a případně doplňující stáže na Warsaw University of Technology a Univerzitě Komenského v Bratislavě.

   Školitel: Mastný Petr, doc. Ing., Ph.D.