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)
  • bezuhlíkové 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

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