Snazší návrh jaderného reaktoru i evoluce využití vodíku s nástroji EPLAN

Společnost ÚJV Řež se zabývá projektovými a inženýrskými činnostmi v oblasti energetiky, průmyslu a zdravotnictví. Ve svých často nadčasových projektech si mnoho tamních projektových oddělení oblíbilo nástroje EPLAN, které tam mají již mnohaletou tradici. Rozšiřování do dalších oddělení nahrávají zejména jejich osvědčené přednosti, mezi které patří přehlednost, rychlost a vyšší kvalita zpracování projektu včetně snazšího využívání databází.

Bobtnání v reaktorové nádobě JE Temelín kontroluje systém navržený v softwaru EPLAN

Mezi prvními uživateli softwaru EPLAN bylo oddělení integrity a technického inženýrinku, provozující v areálu ÚJV experimentální dílny a konstrukci. V čele divize stojí Ján Bulák, který podle svých slov ještě patří ke generaci, která kreslila pomocí šablon a mikrotužek. I díky jeho nadšení pro digitalizaci se v posledních několika letech daří postupné začleňování nástrojů EPLAN do práce ÚJV.

„Ten skok je neoddiskutovatelně obrovský, k papíru by se už nikdo nevrátil,“ vysvětluje svůj pohled na digitalizaci Ján Bulák a dodává: „Jednak časově, jednak ve variabilitě. Šli bychom o krok zpátky. Ten posun je velký a nic jiného by v dnešní době nikdo nechtěl.“

V oddělení se tak stal EPLAN nedílnou součástí projektování v oblasti jaderné energetiky. „Je to třeba projekt PAZ (plášť aktivní zóny). V reaktorové nádobě, která je v provozu například v jaderné elektrárně v Temelíně už dvacet let, dochází k takzvanému radiačnímu bobtnání (swelling): nádoba či její boky mohou vlivem záření gama, dopadu rychlých neutronů a za současného vlivu vysoké teploty nabývat. To právě měříme a zkoumáme. Projekty, které běží a žijí, jsem všechny kreslil v softwaru EPLAN,“ potvrzuje Ján Bulák.

Říká, že v nástrojích EPLAN našel software, který mu umožňoval flexibilní exporty. Potřeboval tehdy vyjít vstříc zákazníkům. Postupem času ocenil, že do nich v případě potřeby mohl lehce cokoliv doplnit, překreslit, upravit a poslat zpátky. I přes zralý věk oceňoval možnost intuitivního učení v prvotním režimu „pokus–omyl“.

Pokrok vodíku nezastavíte, EPLAN ho možná urychlí

Zápalem a fandovstvím v moderním projektování se „nakazili“ i mladší kolegové Jána Buláka – v oddělení je k dispozici již několik licencí. Stanislav Kříž, dřívější Bulákův kolega a podřízený, je rád, že si znalost softwaru EPLAN přenesl i na nové místo do divize vodíkových technologií a inovací v energetice.

Oddělení se primárně zabývá zpracováním vodíku v různých odvětvích průmyslu – automobilovém, strojírenském i energetickém. Zabývá se např. projekty v oblasti skladování energie ve vodíku nebo výroby plynných paliv z vodíku. Mimochodem patří mezi první, kdo vyvinuli systém výroby „zemního“ plynu pomocí přebytku elektřiny z fotovoltaických elektráren.

„Skutečně, na výstupu z fotovoltaické elektrárny vyrábíme z přebytků elektrické energie vodík, z něhož vzniká následně pomocí metanizace syntetický zemní plyn. Ale to je zatím spíše jen zajímavost. Máme také zásobníky vodíku i pro místní využití, třeba vodíkový prodlužovač dojezdu elektromobilů. Zároveň jsme vyvíjeli malou plnicí stanici pro užitkové vozy a prototypy vozu, který vyrábíme společně s obchodními partnery,“ vysvětluje Stanislav Kříž.

Výhodou řešení vyvinutého v ÚJV je, že jsou schopni vodíkem vozidlo naplnit velmi rychle, srovnatelně s tankováním vozidel s klasickými spalovacími motory. Doba plnění se pohybuje v řádu minut. Vodíkové vozy mají dojezd v závislosti na velikosti nádrže vodíku: u osobních vozů lze na jednu nádrž vodíku ujet 600 až 800 km, u pracovních strojů je doba činnosti až osm hodin v závislosti na použití nástavby a její spotřebě. Tankování osobních vozů trvá kolem dvou minut a u užitných strojů asi pět minut. I při navrhování plnicí stanice se v projektovém oddělení dařilo úspěšně využívat digitální návrh vytvořený v systému EPLAN.

„Poprvé jsem se s programem EPLAN setkal už na vysoké škole v rámci testování a projektu v energetice. Po nástupu do ÚJV pod vlivem kolegy Buláka, který s ním pracoval, se mi tyto nástroje hodně zalíbily, absolvoval jsem vstupní školení a dnes software EPLAN využíváme u každého projektu,“ upřesňuje své zkušenosti se softwarem Stanislav Kříž.

I pro samotný EPLAN jsou projekty v ÚJV poměrně specifické z hlediska výzkumné povahy. Pravda je, že bez elektroniky se dnes nedá dělat nic, takže i zde má význam využití jednoduchých přehledových schémat i různých zapojení řídicích systémů. Z podstaty tak tým využívá EPLAN pro kompletní dokumentaci projektů.

Zvýšení rychlosti návrhu i bezpečnosti zařízení

Již samotné zmínky o vodíku, ale i dříve zmíněném jádru jistě v každém evokují úvahy o bezpečnosti. Pokud jde o technologie s vodíkem, jsou zpravidla na tak vysoké úrovni, že exploze je to poslední, čeho by se měli uživatelé při vjezdu na silnici obávat.

„Je pravda, že naše zařízení jsou už od počátku vnímána jako rizikovější. Z tohoto důvodu je u nás bezpečnost opravdu mnohonásobně vyšší,“ říká Stanislav Kříž, který si je této potřeby plně vědom, a dodává: „Bezpečnost je u nás na prvním místě, protože zařízení jsou určená pro skutečně kritická místa, například prostory s vysokým napětím nebo možností výbuchu. Při návrhu je proto pro nás důležité mít zajištěnou bezpečnost, což EPLAN podporuje.“

„V rámci výzkumu a vývoje, který provádíme, bych vyzdvihl rychlost zpracování změn. V průběhu práce na projektech u nás dochází poměrně dost často ke změnám při testování či zkoumání vlastností a úpravě parametrů. Když potřebujeme vyměnit některá zařízení, je to otázka několika minut,“ dodává Stanislav Kříž.

Při úpravách dokumentace je to velké zrychlení. Software EPLAN používá společně s kolegou, případné připomínky jsou tak opravdu schopni řešit obratem. „Bývám přítomen i při montáži, takže přesně vím, co a jak má fungovat, a jsem schopen dohlédnout na veškeré změny,“ uzavírá Stanislav Kříž, který ještě připomíná přednosti plánování EPLAN, mezi něž řadí přehlednost, rychlost zpracování a usnadnění vy­užívání databází.

 (EPLAN Software s. r. o.)

Výroba syntetického zemního plynu

Podstatou technologie Power to Gas (P2G) je ukládání přebytku energie pomocí výroby syntetického zemního plynu (SNG). Nejprve se elektrolýzou vody vyrábí vodík. Ten je následně používán ke katalytické metanizaci, při níž se vodík a oxidy uhlíku (uhelnatý nebo uhličitý) mění na metan. Výsledný produkt má vlastnosti podobné zemnímu plynu, který též obsahuje až 90 % metanu. Syntetický zemní plyn je tedy možné distribuovat, skladovat a používat stejně jako zemní plyn.

Postup je výhodný zejména v případě, že je k dispozici průmyslový zdroj oxidu uhličitého. Oxid uhličitý produkují např. tepelné elektrárny, ropné rafinerie a petrochemický průmysl, bioplynové stanice, cementárny, dusíkárny, železárny a další průmyslové provozy. Oxid uhličitý uvolňovaný do atmosféry je pravděpodobně jednou z příčin globálního oteplování. Proto se vyvíjejí metody na jeho zachycování a využití (CCU – Carbon Capture and Ulitisation), z nichž právě výroba syntetického zemního plynu patří k těm nadějným a ekonomicky udržitelným.

(ed)

Obr. 1. ÚVJ Řež využívá hlavně EPLAN Electric P8 s rozšiřujícím modulem EPLAN Fluid pro návrh elektro a fluidních schémat