Aktuální vydání

celé číslo

02

2021

Systémy pro řízení vodárenských sítí a ČOV

Hladinoměry

celé číslo

Potřeba odborníků v energetice a Fakulta strojní ČVUT

V současnosti lze energetiku označit za odvětví, které minimálně utrpělo ekonomickou krizí a naopak stojí na prahu zásadních změn a bouřlivého rozvoje, protože musí reagovat na potřebu hospodárného opatřování energie z dlouhodobě dostupných zdrojů při současném důsledném uplatňování environmentálních hledisek. Znevažování energetiky v České republice v době dostatku laciných zdrojů energie vedlo ke stagnaci přípravy odborníků pro energetiku, a v blízké budoucnosti tudíž bude v energetice chybět několik tisíc kvalifikovaných odborných pracovníků. Tato skutečnost je umocněna tím, že stále klesá zájem o studium na klasických technických školách, které odborníky pro energetiku profesně připravují, a to především ze strany středoškoláků, zejména kvalitních studentů s dobrými základy matematiky a fyziky.
 
Nowadays, power engineering can be considered as an industrial branch that has not been seriously influenced by the economical crisis. Even more, it is on the beginning of the age of new development, because it is necessary to follow demands for efficient energy production from long-time available sources as well as requests for environmental considerations. In the period of cheap energy sources in the second half of the 20th century, the power engineering has been run out from respect and has become unattractive for renewal of human resources. As a result, currently we face lack of several thousands of qualified persons in this branch. This problem is getting even more serious because there can be observed continuous decrease of interest of new students from high schools for studying at technical universities, mainly the students with good ground knowledge of mathematics and physics.
 

Dosavadní vývoj energetiky v ČR

 
Vývoj energetiky v České republice se v posledních dvaceti letech ubíral velmi složitou cestou. Orientace Československé socialistické republiky (ČSSR) před rokem 1990 na těžký průmysl vyžadovala vybudování velmi silné energetické základny. Tato energetická základna byla založena na využití domácího hnědého a černého uhlí a jaderného paliva (Jaslovské Bohunice, Dukovany, Mochovce) v elektroenergetice a na uhlí a zemním plynu v zásobování teplem s velkým podílem centrálních teplárenských zdrojů. Specifické vlastnosti českého hnědého uhlí, zejména velkým obsah popelovin a relativně velký obsah síry, společně s malou účinností jeho využívání vedly k tomu, že Československo bylo po právu označováno za jednoho z největších energetických znečišťovatelů v Evropě.
 
Po roce 1990 se situace v energetice zásadně změnila. Energetika jako taková byla v té době robustně dimenzovaná a vybavená spolehlivými výrobními jednotkami. Obrovský pokles objemu výroby obecně, obzvláště výroby s velkou spotřebou energie, po roce 1990 vedl k tomu, že energetický systém se jevil jako velmi předimenzovaný. To byl jeden z podstatných důvodů, proč vlastní páteřní systém elektroenergetiky i teplárenství zůstal zachován z hlediska koncepce a vybavenosti zdrojů. Zásadními technickými inovacemi bylo dosažení poklesu emisí všech hlavních znečišťujících látek (CO, SO2, NOx, tuhé znečišťující látky). Výrobní jednotky však zůstaly zachovány s téměř původními parametry, což vedlo k celkovému snížení průměrné účinnosti výroby elektrické energie, a tedy i k nárůstu již tak velké spotřeby základních primárních zdrojů energie (obr. 1).
 
Téměř polovina současné spotřeby primárních zdrojů energie (se zahrnutím vývozu elektřiny asi 48 %) jde na vrub výroby elektrické energie.
 

Energetika je komplexní součástí společnosti

 
Při současném pohledu představuje energetika složitý systém s významnými interakcemi s ostatními oblastmi společenského dění, především ekonomikou, vyznačující se silnými zpětnými vazbami.
 
S kterými všemi společenskými oblastmi energetika souvisí, naznačuje obr. 2. Zřejmá komplexnost provázání jednotlivých oblastí života jedince i společnosti s energií činí z opatřování a využívání energie strategickou komoditu.
 
Hlavní tendence v odvětví energetiky pro nadcházející období lze stručně charakterizovat takto:
  • nutnost investovat do obnovy a rekonstrukce stávajících výrobních zařízení nejen v ČR, ale v celé Evropě,
  • velký růst poptávky po energii v rozvíjejících se regionech,
  • nové výrobní technologie, nové primární zdroje energie,
  • větší rizika pro přenosovou soustavu daná růstem podílu výrobních zařízení využívajících obnovitelné zdroje energie a nutností je zálohovat; růst důrazu na spolehlivost a bezpečnost systémů,
  • bezpečnostní hrozby pro energetiku jako přetížení sítí, klesající soběstačnost a riziko terorismu,
  • technický rozvoj a růst požadavků na kvalifikaci (informatika a komunikační technika, automatizace, mezioborové znalosti),
  • rostoucí požadavky na úspory, energetický audit a management,
  • nutnost zajistit přirozenou obměnu pracovníků danou demografickým vývojem a přitom vyhovět rostoucím požadavkům na profesní kvalifikaci,
  • chybějící odborníci jako celoevropský problém
  • zasáhne ČR odliv kvalifikovaných pracovníků?

Hrozba pro energetiku v ČR: nedostatek kvalifikovaných pracovníků

 
Předimenzovaná energetika označovaná za škůdce životního prostředí a typická socialistická přezaměstnanost dokázaly snížit zájem mladých lidí o práci v energetice na naprosté minimum.
 
Trh práce v energetice je však i po všech racionalizačních redukcích a reorganizacích nadále velmi rozsáhlý a významný (obr. 3) a také perspektivní.
 
Profesní skladba pracovníků v energetice se vyvíjí při neustálém růstu podílu zejména technicky erudovaných odborníků s vysokou kvalifikací (obr. 4).
 
Růst poptávky po kvalifikovaných odbornících je umocněn současnou nezbytnou výstavbou nových moderních výrobních zařízení na fosilní paliva, vyznačujících se s vysokými hodnotami provozních parametrů, a tedy velkou účinností využívání energie obsažené v primárních zdrojích, a především nutností rehabilitovat jediné dostatečně dostupné „čisté technologie“ bez produkce CO2 – tedy jadernou energetiku s významně inovovanými dosavadními typy reaktorů a také s reaktory zcela nové generace (obr. 5).
 
Již zmíněný problém nedostatku kvalifikovaných pracovníků se jeví jako nejzávažnější rizikový faktor i v ČR. Situaci charakterizuje obr. 6, který názorně ukazuje, kolik pracovníků bude chybět již ve velmi blízké budoucnosti, pokud zůstane zachován současný trend nezájmu mladých lidí o technické vzdělání. Nanejvýš alarmující na situaci zachycené na obr. 6 je, že v letech 2007 až 2016 může z energetiky jako odvětví odejít více než 22 tisíc pracovníků (zejména odchody do důchodu), zatímco kapacita škol je o třetinu menší.
 
Řešení budoucího nedostatku odborníků existují, mají však také svá zcela reálná rizika.
 
Relevantní jsou např. otázky:
  • Do jaké míry řešit problém rekvalifikacemi a do jaké míry zvyšováním produktivity, která umožní snížit potřebný počet pracovníků?
  • Jak předejít velmi reálnému riziku nevhodné kvalifikační struktury nově příchozích pracovníků?

Jak se hrozbě čelí v politické rovině

 
Potřeba zajistit zavedení a provoz energetických zařízení nové generace a současný zcela evidentní nedostatek mladých odborníků pro energetiku jako klíčové odvětví národního hospodářství vedly v novém návrhu Státní energetické koncepce z roku 2009 k formulování těchto indikativních cílů v oblasti vzdělávání:
  • zabezpečit počet absolventů vysokých škol specializovaných na energetické obory v letech 2010 až 2016 alespoň ve výši 18 000 pro zajištění generační obměny, a to bez snížení kvality výuky,
  • rozšířit současné technické obory o další „měkké“ dovednosti v oblasti obchodování v oboru energetiky, systémů IT, zákaznických služeb, týmové práce a interpersonální komunikace,
  • zajistit systém certifikace profesními organizacemi garantující praxí uznávanou kvalitu vzdělání v oboru a jeho reálnou využitelnost,
  • zvýšit atraktivitu technických oborů tak, aby poptávka přesáhla ve všech energetických oborech nabídku studijních míst,
  • v oblasti učňovského školství v energetických a strojírenských oborech zabezpečit alespoň 1 000 absolventů ročně,
  • dosáhnout věkového průměru pracovníků v energetice srovnatelného s věkovým průměrem v celém národním hospodářství (s odchylkou do asi 1 %),
  • zajistit do roku 2015 nárůst objemu prostředků na výzkum a vývoj v energetických oborech a strojírenství na dvojnásobek výchozích hodnot,
  • podpořit zapojení středních a vysokých škol do výzkumných projektů a společných projektů s podniky,
  • schválit strategii rozvoje vědy a výzkumu v energetických oborech a zavést do praxe nástroje k její realizaci do roku 2012; v rámci toho zajistit účinnou koordinaci výzkumných projektů s účastí státních orgánů,
  • pro pracovníky v oboru energetiky vytvářet podmínky, které usnadní jejich přechod z aktivního výkonu povolání (podpořit firemní programy generační obměny).

Jakým problémům čelí vzdělávací praxe

 
Jednou z možností, jak omezit riziko nevhodné kvalifikační struktury nově příchozích pracovníků, je podpořit vzdělávací instituce s ověřenou vysokou kvalitou a úspěšností absolventů v oblasti energetiky. K takovýmto institucím patří České vysoké učení technické v Praze (ČVUT) a jeho Fakulta strojní s tradičním vzdělávacím oborovým programem energetické stroje a zařízení a nově i se zcela čerstvým akreditovaným studijním programem jaderné inženýrství.
 
Současná situace, pokud jde o zájem současné mladé generace o technické obory, je však velmi špatná, protože ze všech maturantů celých populačních ročníků jen poměrně velmi malá část projevuje alespoň alternativně tendenci studovat technickou vysokou školu.
 
Skutečnou situaci v posledních šesti letech lze demonstrovat na příkladu nejdrastičtějším, a to na Fakultě strojní ČVUT. Na obr. 7 je ukázán vývoj počtu nově přihlášených studentů na Fakultu strojní a současně počty absolventů, a to všech čtyř typů řádného studia:
  • končícího dlouhého magisterského programu (abs. Ing. dlouhého m. p.),
  • bakalářského strukturovaného programu (abs. Bc.),
  • návazného magisterského programu strukturovaného studia (abs. Ing. návazného m. p.),
  • absolventi doktorského studia (abs. Ph.D.).
Z obr. 7 je zcela zřejmý trvalý pokles zájmu o studium strojařiny. Výstup se doposud jeví stabilizovaný, protože se zřejmě projevuje jeden příznivý jev – na fakultu strojní přicházejí studenti, kteří opravdu studovat strojařinu chtějí. Mnohem méně příznivá je skutečnost, že doposud většinu absolventů produkoval dlouhý inženýrský program, který z rozhodnutí Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR (MŠMT) již definitivně končí. Kritéria, která ministerstvo používá pro stanovení podpory studia pro návazné magisterské studium, jsou z pohledu dosavadního vývoje a předpokládaných způsobů financování pro fakultu strojní velmi nepříznivá.
 
Obecně je pro všechny školy, a pro technické zejména, velmi nepříznivý populační vývoj. Pokud jde o nové studenty, nastává období hlubokého poklesu počtů mladých lidí přicházejících na vysoké školy, i školy vůbec. Demografický vývoj je dobře patrný i v položce „noví studenti“ na obr. 7.
 
Obecné průzkumy říkají, že technickým oborům se chce věnovat pouze méně než 15 % maturantů, kteří chtějí dále pokračovat v terciárním vzdělávání – to znamená včetně vyšších odborných škol. Menší počty maturantů v příští letech (obr. 8) neznamenají jenom absolutní pokles počtu zájemců o další studium, ale také adekvátní pokles počtu studentů vhodných a schopných kvalitního technického vzdělávání. Pro dobrou přípravu na technické obory je především nezbytný kvalitní základ v matematice a přiměřeně i ve fyzice. Tím je myšleno to, že matematika správně vyučovaná je základem logického myšlení a znalost základních přírodních zákonů je pro technika nezbytná.
 
Známo je také, a potvrzeno např. poznatky získanými rozsáhlými výzkumy provedenými ve Spolkové republice Německo, že není žádný podstatný problém při adaptaci teoreticky dobře vzdělaného studenta na oborové a praktické zaměření, ale obrácený postup – přechod oborově vzdělávaného studenta na vyšší teoretickou úroveň – je mnohem obtížnější (obr. 9).
 

Nabídka Fakulty strojní ČVUT v Praze

 
Fakulta strojní ČVUT v Praze rekonstruovala a znovu akreditovala své studijní programy pro příští období na základě svých vlastních zkušeností i teoretických poznatků, přičemž cílem je nejefektivněji poskytovat vzdělání ve dvou různých směrech výuky – tj. vychovávat jak oborově vzdělané bakaláře, tak i inženýry s hlubokým teoretickým základem.
 
Jako vhodné řešení byla vybrána realizace dvou úrovní výuky vybraných základních teoretických předmětů (matematiky, fyziky, mechaniky apod.), označených α a β. Úrovně se liší rozsahem přednášené látky i požadavky na získané dovednosti v daných předmětech. Schéma výuky a propojení jednotlivých programů jsou ukázány na obr. 10, z něhož jsou zřejmé také zásady přijatého řešení.
 
Všichni studenti jsou přijímáni do společného prvního ročníku. V prvním semestru jsou automaticky zapsáni na náročnější úroveň výuky typu α. Až na základě ověření svých vlastních schopností, úrovně znalostí a svobodného rozhodnutí se v dalších semestrech zapisují podle vlastního uvážení. Během absolvování základního tříletého modulu teoretické základy strojního inženýrství mají právo se vracet k získání teoretických předmětů úrovně α, ale mohou přímo studovat předměty jen v úrovni β. Ti studenti, kteří absolvovali teoretické předměty převážně v úrovni α, mají po třech ročnících otevřenou přímou cestu do návazného inženýrského studia. Ti studenti, kteří mají teoretické předměty ve třech ročnících absolvované převážně v úrovni β, pokračují ve studiu ve čtvrtém ročníku bakalářského studia a získají ukončené oborové bakalářské vzdělání. Cesta k inženýrskému studiu však není uzavřena ani těmto studentům. Pro přijetí do návazného inženýrského studia musí prokázat, že si doplnili nezbytnou úroveň teoretického vzdělání přijímacími zkouškami. Pro doplnění požadovaných znalostí mohou využít nabízených vyrovnávacích kurzů celoživotní vzdělávání.
 
V návazných magisterských programech jsou na fakultě strojní akreditovány tyto tři studijní programy:
  • strojírenství s dvanácti obory včetně oboru energetické stroje a zařízení,
  • inteligentní budovy (na programu se podílejí tři fakulty ČVUT),
  • jaderné inženýrství (na programu se podílejí tři fakulty ČVUT a je akreditován spolu s Ústavem jaderného výzkumu a. s. v Řeži).

Závěr

 
Přes všechny snahy ze strany technických univerzit však nebude možné zajistit dostatek kvalitně vzdělaných odborníků pro energetiku (a stejně pro mnoho dalších technických profesí) bez reálné pomoci státu reprezentovaného v tomto případě MŠMT a ministerstvem průmyslu a obchodu. Ani pomoc státu však problém nemůže vyřešit sama. Za zcela nezbytnou lze považovat reálnou účast a pomoc výrobních firem v oboru i rozhodujících výrobců a distributorů energie. Formy pomoci jsou zřejmé a u našich západních sousedů prověřené. Jde o přímou finanční účast, účast na odborné výuce a jednoznačně také o společná výzkumná pracoviště alokovaná obvykle do univerzit nebo do společných pracovišť charakteru vědeckotechnických
parků.
 
Literatura:
[1] CZESANÁ, V.: Budoucí poptávka po kvalifikovaných pracovnících v energetice. Národní vzdělávací fond, 2009.
[2] – : Státní energetická koncepce ČR – návrh 2009.
[3] HRDLIČKA, F.: Reakreditace studia na Fakultě strojní ČVUT. Fakulta strojní ČVUT v Praze, Praha, 2009.
 
František Hrdlička,
Fakulta strojní ČVUT v Praze
 
Prof. Ing. František Hrdlička, CSc., absolvoval v roce 1969 obor energetické stroje na Fakultě strojní ČVUT v Praze, kde od roku 1976 pracuje v nynějším ústavu mechaniky tekutin a energetiky. V roce 1993 se habilitoval v oboru průmyslová energetika, v roce 2004 byl jmenován profesorem pro obor konstruování a procesní technika. Je mj. soudním znalcem pro obor energetika, členem mnoha odborných organizací a poradních orgánů, autorem mnoha odborných publikací a řešitelem významných inovačních projektů na mezinárodní, národní i podnikové úrovni. V současnosti zastává funkci děkana Fakulty strojní ČVUT.
 
Článek vychází z příspěvku předneseného autorem v rámci jeho úvodního slova na konferenci ARaP 2009, Praha, listopad 2009.
 
 
Obr. 1. Vývoj spotřeby primárních zdrojů energie v ČR
Obr. 2. Komplexní význam energetiky pro společnost
Obr. 3. Vývoj počtu pracovníků v energetice v ČR
Obr. 4. Trend vývoje profesní skladby pracovníků v energetice v ČR
Obr. 5. Principiální schéma reaktoru zcela nové koncepce typu VHTR (Very-High-Temperature Reactor), chlazeného héliem o teplotě asi 1 000 °C, a jeho možného využití (jde o reaktor z uvažované IV. generace jaderných reaktorů, který by jako jediný z reaktorů této generace mohl být k dispozici před rokem 2030)
Obr. 6. Rámcová prognóza potřeby nových pracovníků v energetice v ČR pro nadcházející období
Obr. 7. Vývoj počtu nových studentů a absolventů Fakulty strojní ČVUT
Obr. 8. Demografická křivka ČR
Obr. 9. Rozdíly v zaměření bakalářského a magisterského studia na vysokých odborných školách (Fachhochschule) a technických univerzitách (zdroj: B. R. Höhn)
Obr. 10. Studijní programy na Fakultě strojní ČVUT