Jedním z hlavních předpokladů pro ovládnutí jaderné fúze na Zemi je přesné porozumění chování plazmatu, které fúzním reaktorům slouží jako palivo. Výzkumníci z americké Princetonské laboratoře fyziky plazmatu (PPPL) nyní představili nový model, který má pomoci porozumět tlakové rovnováze v okrajové vrstvě plazmatu.
Přesné predikce tlaku v plazmatu jsou klíčovým předpokladem pro zkrocení jaderné fúze, která pohání hvězdy, včetně našeho Slunce. Pro přesné predikce chování plazmatu je důležité zejména předpovídání tlaku, který vyvíjí okrajová vrstva plazmatu na divertor, zařízení jenž z fúzních reaktorů odvádí teplo a „fúzní popel“ (atomy hélia) produkovaný fúzní reakcí, minimalizuje kontaminaci plazmatu a chrání okolní stěny reaktoru před tepelným a neutronovým zatížením.
Vědci z PPPL, spadající pod americké ministerstvo energetiky, n<a href="https://www.pppl.gov/news/2019/09/today%E2%80%99s-forecast-how-predict-crucial-plasma-pressure-future-fusion-facilities" target="_blank" rel="noopener">yní vyvinuli nový model, který poskytuje cenné informace o rovnováze tlaku v okrajové vrstvě plazmatu</a>. Vhodná úroveň nastavení tlaku musí zajistit, aby byl tlak dostatečně vysoký pro správný průběh fúzní reakce a zároveň dost nízký na to, aby teplo a částice plazmatu nepoškodily divertor a další části fúzního reaktoru vystavené jejich působení.
<blockquote>
„Předchozí jednoduché předpoklady o rovnováze tlaku v okrajové vrstvě jsou neúplné. Kódy, které simulovaly okrajovou vrstvu často zahazovaly důležité aspekty, a obor si to nyní začíná uvědomovat,“ říká Michael Churchill, fyzik PPPL a vedoucí studie.
</blockquote>
Michael Churchill spolu se svými kolegy identifikoval klíčové faktory pro zajištění rovnovážného tlaku plazmatu pomocí speciálních algoritmů běžících na superpočítačích Cori a Edison.  Tento kód podle vědců popisuje plazma na úrovni pohybu částic spíše než jako tekutinu.
Jedním z klíčových aspektů, který vědci objevili, je dopad hromadného pohybu iontů, který dřívější algoritmy z většiny ignorovaly. Tyto pohyby však podle vědců mohou hrát významnou roli a je důležité je brát v potaz.
<div id="text">
Toto prohloubení porozumění chování plazmatu by podle Churchilla mohlo vést k přesným predikcím pro mezinárodní projekt ITER a tokamaky nové generace.
<h2>Počítače a umělá inteligence pomáhají při výzkumu fúze</h2>
Pokrok v oblasti výpočetní techniky je klíčový pro urychlení výzkumu jaderné fúze. S neustálým rozvojem výpočetní techniky tak do výzkumu fúze proniká i strojové učení, forma umělé inteligence. Vědci z PPPL tak rovněž <a href="https://oenergetice.cz/jaderne-elektrarny/americti-vedci-experimentujici-jadernou-fuzi-vsazi-umelou-inteligenci-strojove-uceni-ma-urychlit-vyzkum" target="_blank" rel="noopener">prověřují možnosti uplatnění strojového učení pro zrychlení modelování experimentů</a>, které mají přispět k ovládnutí tohoto zdroje energie.
</div>

Jaderné elektrárny

Američtí vědci vyvinuli nový model pro predikci tlaku plazmatu ve fúzních reaktorech

<a href="http://www.world-nuclear-news.org/Articles/Rosatom-plans-fuel-research-in-Czech-Republic">Společnost TVEL a Ústav jaderného výzkumu v Řeži u Prahy podepsaly smlouvu o spolupráci v oblasti materiálových studií a výzkumu</a>. TVEL, dceřiná společnost Rosatomu vyrábějící jaderné palivo, v pondělí oznámila, že čeští vědci budou provádět experimenty s materiály používanými pro palivové elementy ozařováním v reaktoru Centra jaderného výzkumu v Řeži a provedou studie vlastností před a po působení záření na tyto materiály.
Výzkum se zaměří na chování konstrukčních materiálů pro palivové soubory, včetně zirkonia, chróm-niklu a slitin oceli, stejně jako některých dalších významných materiálů. Studie jsou podle TVEL určeny pro „ověření provozních charakteristik ruského jaderného paliva“.
<figure id="attachment_73314" class="wp-caption alignnone" style="width: 730px;"><img class="size-full wp-image-73314" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/CVR-research-reactor-TVEL.jpg" sizes="(max-width: 730px) 100vw, 730px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/CVR-research-reactor-TVEL.jpg 730w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/CVR-research-reactor-TVEL-512x288.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/CVR-research-reactor-TVEL-725x408.jpg 725w" alt="" width="730" height="411" /><figcaption class="wp-caption-text">Reaktor LVR-15 v Centru jaderného výzkumu Řež; Zdroj: TVEL</figcaption></figure>
<h2>Nezávislé ověření materiálových vlastností</h2>
<blockquote>„Výzkumné centrum v Řeži disponuje vysoce profesionálním personálem a moderní infrastrukturou pro materiálový výzkum v jaderném průmyslu. Při posuzování materiálů použitých pro palivové soubory od firmy TVEL, se chceme zaměřit na studie jejich korozní odolnosti, vznik mikrotrhlin při teplotním namáhání, strukturální vlastnosti, poškození únavou materiálu, experimenty se suchým úložištěm a testování v prostředí vody s nadkritickými parametry,“ řekl Alexander Ugryumov, viceprezident pro výzkum a vývoj ve společnosti TVEL.</blockquote>
Data ze studie českého výzkumného střediska podle Ugryumova poskytnou další ověření kvality produktů společnosti TVEL.
<figure id="attachment_73396" class="wp-caption aligncenter" style="width: 1232px;"><img class="size-full wp-image-73396" src="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor.jpg" sizes="(max-width: 767px) 89vw, (max-width: 1000px) 54vw, (max-width: 1071px) 543px, 580px" srcset="https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor.jpg 1232w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor-512x339.jpg 512w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor-768x509.jpg 768w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor-1024x678.jpg 1024w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor-725x480.jpg 725w, https://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/07/Pracoviste-polohorkych-komor-800x530.jpg 800w" alt="Pracoviště polohorkých komor. Zdroj: ÚJV" width="1232" height="816" /><figcaption class="wp-caption-text">Pracoviště polohorkých komor. Zdroj: ÚJV</figcaption></figure>
Infrastruktura Centra jaderného výzkumu v Řeži disponuje lehkovodním výzkumným reaktorem, technologickou vodní smyčkou pro simulaci podmínek v různých typech reaktorů, horkými a polohorkými komorami pro analýzu ozářených materiálů a také množství certifikovaných laboratoří pro mechanický a strukturální výzkum ozářených a neozářených materiálů.

Rosatom plánuje v České republice výzkum jaderného paliva

Většina hmoty se na Zemi vyskytuje v jednom ze třech skupenství – pevném, kapalném nebo plynném. Většina hmoty ve vesmíru se nicméně vyskytuje v jiném stavu – v podobě plazmatu. Vědci z Irska a Francie <a href="https://www.tcd.ie/news_events/articles/scientists-uncover-exotic-matter-in-the-suns-atmosphere/" target="_blank" rel="noopener">se zaměřili na pozorování chování plazmatu na Slunci</a>, přičemž výsledky jejich bádání by mohly přispět ke zkrocení jaderné fúze na Zemi.
Přestože se jedná nejběžnější podobu hmoty v celém vesmíru, plazma zůstává pro vědce stále velkou záhadou, jelikož se na Zemi přirozeně vyskytuje velice zřídka, což činí jeho zkoumání velmi obtížné.
Vědci se v mnoha specializovaných laboratořích snaží navodit vhodné podmínky podobné těm ve vesmíru, aby plazma mohli studovat. Irští a francouzští vědci se nicméně rozhodli vydat jinou cestou, a to pozorováním „přirozené laboratoře“ – Slunce. Jelikož je Slunce v podstatě obří fúzní reaktor tvořený rozžhaveným plazmatem, nabízí ideální podmínky pro studium chování plazmatu v podmínkách, které mohou být pro naše laboratoře až příliš extrémní.
<blockquote>„Atmosféra Slunce je líheň extrémní aktivity, s teplotami plazmatu překračujícími 1 milionů stupňů Celsia a částicemi, které se pohybují blízko rychlosti světla. Tyto rychlé částice jasně vyzařují na rádiových vlnách, takže jsme s velkými radioteleskopy schopní přesně monitorovat, jak se plazma chová,“ říká Eoin Carley, postdoktorální výzkumný pracovník na Trinity College Dublin a Dublin Institute of Advanced Studies (DIAS).</blockquote>
Irský vědecký tým podle Carleyho úzce spolupracoval s francouzskými vědci z Pařížské observatoře. Svá pozorování prováděli mimo jiné pomocí velkého radioteleskopu v Nançay ve středu Francie.
<blockquote>„Zkombinovali jsme tato rádiová pozorování s UV kamerami na vesmírném zařízení NASA Solar Dynamics Observatory spacecraft, abychom ukázali, že plazma na Slunci může často vyzařovat rádiové vlny, které pulzují jako maják. O této aktivitě jsme věděli již desetiletí, ale využití kosmického i pozemního vybavení nám umožnilo tyto pulzy vůbec poprvé vyobrazit a pozorovat, jak plazma ztrácí stabilitu ve sluneční atmosféře,“ dodává Eoin Carley.</blockquote>
Problém nestability plazmatu trápí především vědce pracující na vývoji budoucích fúzních reaktorů. Zkrocení plazmatu tak bude klíčové pro úspěšný průběh řízené fúzní reakce.
<blockquote>„Jaderná fúze je jiný typ jaderné energetiky, který slučuje jádra atomů v plazmatu na rozdíl od jejich rozbíjení, jako tomu je u štěpení. Fúze je stabilnější a bezpečnější a nevyžaduje vysoce radioaktivní palivo, ve skutečnosti většina odpadního produktu z fúze je inertní helium,“ říká Peter Gallagher z DIAS, který se na projektu podílel.</blockquote>
<h2>„Pojistka“, která funguje až moc dobře</h2>
<blockquote>„Jediným problémem je, že plazmata jsou při fúzi vysoce nestabilní. Jakmile plazma začne vyrábět energii, nějaký přírodní proces zastaví reakci. Zatímco toto „vypínací“ chování je jako inherentní bezpečností pojistka – fúzní reaktory nemohou vytvářet nekontrolované reakce – také to znamená, že je obtížné udržet plazma ve stabilním stavu pro výrobu energie. Studováním toho, jak se plazma stává na Slunci nestabilním, se můžeme naučit je ovládat na Zemi,“ dodává Gallagher.</blockquote>
Eion Carley, který sám dříve pracoval v Pařížské observatoři, v současné době spolupracuje se svými francouzskými kolegy a doufá, že bude studovat stejné jevy s využitím jak francouzského vybavení, tak nově vybudovaného moderního zařízení v Irsku.
<blockquote>„Spolupráce s francouzskými vědci nadále probíhá a již nyní dosahujeme pokroku s nově vybudovanými radioteleskopy v Irsku, jako například Irish Low Frequency Array (I-LOFAR). I-LOFAR může být využit k odkrytí nových fyzikálních poznatků o plazmatu na Slunci v daleko větším detailu než dříve, čímž se budeme učit o tom, jak se hmota chová v plazmatech na Slunci, zde na Zemi a obecně v celém vesmíru,“ dodává Carley.</blockquote>
<h2>Pomoci má i umělá inteligence</h2>
S neustálým rozvojem výpočetní techniky proniká strojové učení, forma umělé inteligence, do stále více oborů. Výjimkou není ani výzkum jaderné fúze. Vědci z americké Princetonské laboratoře fyziky plazmatu nedávno představili svůj výzkum, <a href="https://oenergetice.cz/jaderne-elektrarny/americti-vedci-experimentujici-jadernou-fuzi-vsazi-umelou-inteligenci-strojove-uceni-ma-urychlit-vyzkum/">ve kterém prověřují možnosti uplatnění strojového učení pro zrychlení modelování experimentů</a>, jež mají přispět k ovládnutí tohoto zdroje energie.
Autor úvodní fotografie: Autor: NASA/Goddard/SDO

Energetika v zahraničí

Evropští vědci zkoumají plazma na Slunci, pochopení jeho chování je klíčové k ovládnutí fúze

Americké Ministerstvo energetiky (DOE) <a href="http://world-nuclear-news.org/Articles/Further-DOE-funds-for-advanced-nuclear-technology">v rámci čtvrtletního posuzování žádostí vybralo 3 projekty ve třech amerických státech, které obdrží finanční podporu na výzkum a vývoj vyspělých jaderných technologií.</a> Mezi tři vybrané projekty má být rozděleno téměř 10,6 milionu dolarů.
Finanční podpora má být projektům udělena prostřednictvím federálního programu financování s názvem „Příležitosti amerického průmyslu pro rozvoj vyspělých jaderných technologií“.Jedná se již o páté kolo v rámci tohoto programu.
První, druhá a třetí skupina projektů byla zveřejněna v dubnu, červnu a listopadu minulého roku, čtvrté kolo bylo pak zveřejněno 27. března 2019. Ve všech pěti kolech byla přidělena federální podpora v celkové výši přibližně 128 milionů dolarů. V následujících čtyřech letech mají být prováděny další čtvrtletní kontroly žádostí a výběrová řízení.
V rámci programu jsou jednotlivé žádosti rozděleny do tří skupin – financování demonstračních projektů, které jsou prvními svého druhu, projekty rozvoje vyspělých reaktorů a granty na asistenci s regulačními požadavky. DOE ve čtvrtek oznámilo, že dva vybrané projekty obdrží podporu skrze skupinu na podporu rozvoje vyspělých reaktorů.
<h2>Vybrané projekty</h2>
Prvním zvoleným projektem, který obdrží federální financování, je projekt kansaské společnosti Utilities Service Alliance inc., která má od DOE obdržet téměř 9,2 milionu dolarů na výzkum, vývoj a nasazení pokročilé technologie pro automatizaci a dálkové monitorování určené pro americké jaderné reaktory. Tato technologie má dosáhnout ekonomické životaschopnosti při zachování nebo navýšení bezpečnosti a spolehlivosti reaktorů.
Druhý vybraný projekt má za cíl vyvinout a implementovat pokročilé modelovací systémy pro pravděpodobnostní hodnocení požárních rizik. Technologie vyvíjená texaskou společností STP Nuclear Operating Company má za cíl v odvětví jaderného průmyslu nahradit stávající „konzervativní“ přístup více realistickými modely. Společnost na tento projekt obdrží téměř 950 tisíc dolarů.
Poslední projekt má od DOE obdržet přes 470 tisíc dolarů v rámci podpory určené pro asistenci s regulačními požadavky. Vybraný projekt kalifornské společnosti SC Solutions má vyvinout způsob pro ověřování a validaci softwaru pro analýzu interakcí mezi půdou a konstrukcí, který má umožnit snížení nákladů v oblasti licencování a výstavby jaderných elektráren.
Zdroj úvodního obrázku: <a class="owner-name truncate" title="Go to FirstEnergy Corp.'s photostream" href="https://www.flickr.com/photos/firstenergycorp/">FirstEnergy Corp.</a>

USA: Ministerstvo energetiky bude dále podporovat projekty jaderných technologií

Mezinárodní energetická agentura (IEA) pravidelně zveřejňuje statistiky týkající se hlavních energetických zdrojů. Následující článek vás seznámí s některými z dat z dokumentu <a href="https://www.iea.org/statistics/kwes/?fbclid=IwAR2HaUA1c8a2zEObOcINbdTOQ3mcr33mdmSaRNb7fxyjYa5ZRDOetJ6mzz8">Key World Energy Statistics 2018</a>. 
<h2>Zdroje energie</h2>
Celkové primární zdroje energie (TPES) představují množství energie, které je k dispozici k pokrytí poptávky během určitého období. Základní definice představuje součet primární výroby energie a importů, od kterých se odečtou případné exporty.
Globální TPES pro rok 2016 je 3 731 Mtoe (milion tun ropného ekvivalentu) uhlí (cca 27,1 %), 4 390 Mtoe ropy (31,9 %), 3 035 Mtoe zemního plynu (22 %), 680 Mtoe jaderné energie (4,9 %), 349 Mtoe vodní energie (2,5 %), 1 349 Mtoe biopaliv a odpadu (9,8 %) a 227 Mtoe jsou ostatní zdroje (1,6 %).
<figure id="attachment_58428" style="width: 1019px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58428" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-TPES-world.png" alt="" width="1019" height="517" /><figcaption class="wp-caption-text">TPES na světě v letech 1971 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<figure id="attachment_58429" style="width: 1015px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58429" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-TPES-regions.png" alt="" width="1015" height="509" /><figcaption class="wp-caption-text">TPES v letech 1990 &#8211; 2016 po jednotlivých regionech. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
Nejvýznamnější těžební oblastí ropy byl v roce 2017 Blízký východ s 1 476 Mt vytěžené surové ropy. Na druhém místě je region OECD s 1 086 Mt ropy. Největšími producenty ropy pak byly v roce 2017 <a href="http://oenergetice.cz/ropa/tezba-ropy-v-usa-v-zari-vystoupala-na-novy-rekord/">USA</a> (563 Mt, 12,9% podíl na světě) a Saúdská Arábie (560 Mt, 12,8 %). Největšími exportéry ve stejném roce Saúdská Arábie (373 Mt) a Rusko (254 Mt) a importéry Čína (378 Mt) a USA (371 Mt).
Podobně jsou USA i největším světovým producentem zemního plynu – 20,2 % těžby plynu na světě (760 bcm). Největším těžebním regionem plynu je OECD s 1 349 bcm (miliardy metrů krychlových) v roce 2017. Nejvíce uhlí, 3 376 Mt (44,7 % světové těžby), se v roce 2017 vytěžilo v Číně. Za Čínou je pak Indie s 730 Mt uhlí.
Výroba elektřiny z <a href="http://oenergetice.cz/obnovitelne-zdroje/podil-nizkoemisnich-zdroju-britanii-nadale-roste-ve-q3-2018-zaznamenal-novy-rekord/">větrných a solárních</a> elektráren na světě v posledních letech prudce stoupá.
<figure id="attachment_58430" style="width: 525px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-large wp-image-58430" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-wind-electricity-production-1024x495.png" alt="" width="525" height="254" /><figcaption class="wp-caption-text">Světová výroba elektřiny ve větrných elektrárnách v letech 2005 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<figure id="attachment_58431" style="width: 525px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-large wp-image-58431" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-solar-electricity-production-1024x499.png" alt="" width="525" height="256" /><figcaption class="wp-caption-text">Světová výroba elektřiny v solárních elektrárnách v letech 2005 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
V roce 2016 bylo na světě vyrobeno 16 350 TWh elektřiny z fosilních paliv (65,4 %), 2 606 TWh z jádra (10,4 %), 4 061 TWh ve <a href="http://oenergetice.cz/obnovitelne-zdroje/nejvyuzivanejsi-obnovitelny-zdroj-sveta-vodni-elektrarny-jako-dulezity-zdroj-u-nas-i-ve-svete/">vodních elektrárnách</a> (16,2 %)  a 1 986 TWh v elektrárnách na ostatní obnovitelné zdroje (7,9 %).
<figure id="attachment_58432" style="width: 1019px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58432" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-electricity-production-by-fuel.png" alt="" width="1019" height="508" /><figcaption class="wp-caption-text">Světová výroba elektřiny dle paliv v letech 1971 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<h2>Spotřeba energie</h2>
Globální celková finální spotřeba energie byla v roce 2016 1 036 Mtoe uhlí (cca 10,8 %), 3 908 Mtoe ropy (40,9 %), 1 440 Mtoe zemního plynu (15 %), 1 051 Mtoe biopaliv a odpadu (11 %), 1 794 Mtoe elektřiny (18,8 %) a 327 Mtoe jiných zdrojů (3,4 %).
<figure id="attachment_58433" style="width: 1021px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58433" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-world-consumption-by-fuel.png" alt="" width="1021" height="537" /><figcaption class="wp-caption-text">Světová finální spotřeba energie dle paliv v letech 1971 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<h2>Ceny</h2>
Průměrná spotová <a href="http://oenergetice.cz/ropa/po-prudkem-propadu-z-minuleho-tydne-dnes-ceny-ropy-zacaly-opet-rust/">cena ropy</a> WTI byla v lednu 2018 63,67 USD za barel ropy (cca 1 446 korun), v červnu 2018 pak 65,20 USD (cca 1 481 korun). Nejnižší cena WTI za posledních 10 let byla 31,57 USD/barel (cca 717 korun) v lednu 2016 a nejvyšší v červenci 2008 133,38 USD/barel (cca 3 029 korun).
<figure id="attachment_58434" style="width: 525px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-large wp-image-58434" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-average-oil-prices-1024x507.png" alt="" width="525" height="260" /><figcaption class="wp-caption-text">Průměrné spotové ceny ropných benchmarků. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
V posledních letech klesají ceny importovaného zemního plynu a také uhlí pro výrobu elektrické energie.
<figure id="attachment_58435" style="width: 1019px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58435" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-average-coal-prices.png" alt="" width="1019" height="491" /><figcaption class="wp-caption-text">Průměrné ceny uhlí používaného pro výrobu elektřiny. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<figure id="attachment_58436" style="width: 1013px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58436" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-average-gas-prices.png" alt="" width="1013" height="502" /><figcaption class="wp-caption-text">Průměrné ceny importů zemního plynu. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
<h2>Výzkum a vývoj</h2>
Celkový <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/ft-eu-se-chysta-podporit-vyrobu-baterii-miliardami-eur/">rozpočet</a> na výzkum a vývoj technologií v energetice v členských zemích Mezinárodní energetické agentury činil v roce 2017 18 miliard USD (asi 408,7 miliard korun).
<figure id="attachment_58437" style="width: 1013px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-full wp-image-58437" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-RDD-budget.png" alt="" width="1013" height="541" /><figcaption class="wp-caption-text">Vývoj rozpočtu členských zemí IEA pro výzkum a vývoj technologií v energetice v letech 1975 &#8211; 2016. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>
Největší podíl financí byl v roce 2017 směřován do energetické účinnosti (23 %), do jaderné energetiky (19 %) a do technologií, které umožňují efektivnější výrobu energie, nebo její efektivnější využití, tzv. cross-cutting technologie (20 %).
<figure id="attachment_58438" style="width: 525px" class="wp-caption aligncenter"><img class="size-large wp-image-58438" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2019/01/KWES-RDD-budget-by-technology-1024x492.png" alt="" width="525" height="252" /><figcaption class="wp-caption-text">Rozpočet členských zemí IEA pro vývoj technologií v energetice dle jednotlivých technologií. Zdroj: OECD/IEA</figcaption></figure>

IEA: Key World Energy Statistics 2018

Jedním z hlavních nepřátel v současnosti běžně používaných baterií je chlad, kdy baterie s klesající teplotou ztrácejí značnou část své kapacity a přestávají fungovat. Nová baterie <a href="https://www.sciencedaily.com/releases/2018/02/180228131132.htm" target="_blank" rel="noopener noreferrer">vyvinutá čínskými vědci</a> má díky speciálním materiálům fungovat i při extrémně nízkých teplotách, díky čemuž by mohla být využívána ve vesmíru nebo na nejchladnějších místech na Zemi.
Ačkoliv běžné baterie mohou fungovat i při nízkých teplotách, mají své limity. Většina baterií pracuje na přibližně polovině své kapacity při teplotách okolo -20 °C, při -40 °C však lithium-iontové baterie disponují pouze 12 % své běžné kapacity za pokojové teploty.
Tato vlastnost výrazně limituje možné aplikace, například ve vesmíru, kde mohou teploty klesnout na méně než -150 °C. Extrémně nízké teploty mají neblahý vliv na baterie i na Zemi, například v některých částech Kanady a Ruska, kde rtuť teploměru může ukazovat teploty nižší než -50 °C.
Tým čínských vědců nyní přišel s prototypem nové baterie, která může díky speciálním elektrodám a elektrolytu pracovat i za těchto teplot.
<blockquote>
&#8222;Je velmi dobře známo, že elektrolyt a elektrody mají značný vliv na funkci baterie,&#8220; říká doktor Yong-yao Xia, který se zaobírá výzkumem baterií na šanghajské Univerzitě Fu-tan.
</blockquote>
Když teplota klesá, běžné elektrolyty na bázi esterů, které jsou často používané u lithium-iontových baterií, pomalu ztrácí svou schopnost vést elektrický proud a elektrochemické reakce, ke kterým dochází na rozhraní elektrolytu s elektrodami, se zpomalují. To znamená, že lithium-iontové baterie nejsou schopné fungovat příliš dobře v extrémně chladném podnebí.
<h2>Potenciál je velký</h2>
Tým vědců pro svou baterii využil speciální elektrolyt na bázi ethylacetátu, který má nízký bod mrazu, což mu umožňuje vést proud i při extrémně nízkých teplotách. Pro elektrody vědci použili dvě organické sloučeniny (PTPAn a NTCDA). Na rozdíl od elektrod používaných v lithium-iontových bateriích tyto organické sloučeniny nespoléhají na interkalaci &#8211; proces, při kterém ionty pronikají do mřížky elektrody. Tento proces se totiž s klesající teplotou zpomaluje.
<blockquote>
&#8222;S využitím elektrolytu na bázi ethylacetátu a elektrod z organických polymerů může dobíjecí baterie dobře fungovat při extrémně nízké teplotě -70 °C,&#8220; dodává Yong-yao Xia.
</blockquote>
Na vývoji nové baterie je nicméně stále nutné odvést spoustu další práce, než bude možné uvažovat o její sériové výrobě. Podle vědců má baterie ve srovnání se současnými lithium-iontovými bateriemi nižší hustotu energie, tedy je oproti bateriím o stejné kapacitě stále těžká. Přesto má však velký potenciál pro vybrané aplikace.

Akumulace energie

Konec nefunkčním bateriím v zimě? Nová baterie má pracovat i při -70 °C

V Litoměřicích vznikne unikátní vědecko-výzkumné centrum geotermální energie, bude jediné v České republice. Místo pro jeho vznik nyní připravuje firma, která demoluje objekty bývalých Jiříkových kasáren. Pouze stavba centra bude stát zhruba 45 milionů korun. Další etapou projektu <a href='http://oenergetice.cz/technologie/obnovitelne-zdroje-energie/geotermalni-energie-v-cr/'>využití geotermální energie</a> k vytápění mají být hlubinné vrty. Litoměřice chtějí v budoucnu využívat energii ze země jako ekologický zdroj tepla. 
 Projekt vznikl už v roce 2003, v roce 2006 až 2007 se v areálu kasáren hloubil průzkumný vrt. 
<blockquote>
&#8222;Toto je druhý významný posun v celém projektu, na konci kterého vznikne unikátní vědecko-výzkumné centrum,&#8220; řekl dnes novinářům litoměřický starosta Ladislav Chlupáč (ODS).
</blockquote>
 Na projektu pracuje několik vysokých škol a odborných pracovišť včetně Akademie věd ČR. Stavba má trvat rok, první odborníci se do špičkově vybaveného pracoviště nastěhují na začátku roku 2019.
<figure id="attachement_3695" style="width: 1024px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/05/tepeltok-725x465.jpg"><img class="size-large" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2015/05/tepeltok-725x465.jpg" alt="Tepelný tok na území České republiky. Zdroj: prvnigeotermalni.cz" width="1024" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Ilustrační foto</figcaption></figure>
Ti potom budou hledat možnosti, jak co nejlépe využít geotermální energii, budou také poskytovat různé odborné služby stavebním či průmyslovým podnikům. Náklady na realizaci centra včetně stavby, vybavení a mzdových prostředků pro zaměstnance jsou do roku 2022 celkem 250 milionů korun, pokryje je dotace EU a státu. 
 K jednomu stávajícímu průzkumnému vrtu, který má hloubku dva kilometry, přibudou ještě dva monitorovací vrty sledující seismicitu. K čerpání tepla by se pak měl vyhloubit jeden vrt hluboký čtyř až pět kilometrů a k němu opět dva další.
Oborníci předpokládají, že teplota v pětikilometrové hloubce může být až 150 stupňů Celsia. Náklady na vytvoření celého systému vrtů jsou odhadem 1,3 miliardy korun. 
 Litoměřice jsou jediným městem v ČR, které mají povolen zvláštní zásah do zemské kůry. Získaná geotermální energie by mohla v budoucnu sloužit k vytápění Litoměřic. Teplo by se převádělo do nynější distribuční soustavy. Mělo by to být ekologičtější a také levnější než využívat konvenční zdroje.

Elektřina

V Litoměřicích vzniká unikátní výzkumné centrum geotermální energie

Výrobce větrných elektráren MHI Vestas bude testovat svoji zatím nejvýkonnější větrnou turbínu V164 s výkonem 9,5 MW ve spolupráci s americkou Clemson University. Vestas investuje celkem 35 milionů dolarů a od pětiletého kontraktu si slibuje hladký vstup na americký trh.
MHI Vestas a americká Clemson University tento týden v Jižní Karolíně <a href="http://www.mhivestasoffshore.com/us-leads-the-world-in-offshore-wind-turbine-testing/">oznámili</a>, že nejvýkonnější větrná turbína na světě (V164-9,5 MW) projde všemi testy a ověřeními převodovky a hlavních ložisek na nejmodernější zkušební stolici s kapacitou až 15 MW. V rámci testovacího programu investoval výrobce turbín <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/nejvetsi-dodavatel-vetrnych-turbin-vestas-premysli-expanzi-oblasti-akumulace/">Vestas</a> celkem 35 milionů dolarů (cca 770 milionů korun).
<blockquote>
&#8222;Jsme potěšeni, že jsme našli takové zařízení na světové úrovni, abychom mohli provádět životně důležité testování nejvýkonnější větrné turbíny na světě. Testování a ověření převodovky a ložisek nám umožní optimalizovat výkon a spolehlivost větrné turbíny,&#8220; řekl Jakob Søbye, ředitel pro technologii MHI Vestas.
</blockquote>
V listopadu 2009 dostala Clemson University vládní grant ve výši 45 milionů dolarů na vybudování a provoz zařízení na testování technologie pohonů větrné turbíny nové generace. Univerzita pak získala dalších 53 milionů dolarů od veřejných a soukromých sponzorů a vytvořila energetické inovační centrum, které může testovat pohonné jednotky na dvou zkušebních soupravách: na jedné až 7,5 MW a na druhé až 15 MW.
Testování umožní společnosti MHI Vestas lépe porozumět tomu, jak 9,5 MW převodovka a ložiska reagují v průběhu více než dvacetiletého životního cyklu. Díky využití dat z výsledků testů pak může výrobce optimalizovat strategii provozu turbíny, aby byla zajištěna optimální spolehlivost a minimalizovala se únava jednotlivých součástí.
<h2>Expanze Vestas do USA</h2>
Smlouva s Clemson University je první významnou investici <a href="http://oenergetice.cz/elektrina/akcie-vestasu-se-propadly-7-firmu-trapi-aukce-oze-snizujici-podporu/">dánské společnosti MHI Vestas</a> Offshore Wind ve Spojených státech, která katapultuje USA do vedoucí pozice v offshore větrném průmyslu, neboť země bude nyní testovat nejsilnější větrnou turbínu na světě. Předpokládá se, že návštěvníci z celého světa budou přijíždět do Clemsonu, aby se mohli na testovací nastavení podívat.
<blockquote>
&#8222;Prvotřídní zařízení v Clemson University umožní společnosti MHI Vestas urychlit vstup své technologie na trh a představit nový zdroj obnovitelné energie, který je životně důležitý pro naši energetickou budoucnost,&#8220; uvedl Randy Collins, viceprezident univerzity v Charlestonu.
</blockquote>
Společnost Vestas uvedla, že má v úmyslu zřídit kancelář v USA na počátku roku 2018, aby oficiálně vstoupila na trh v USA.
Zdroj úvodního obrázku: MHI Vestas

Společnosti ve světě

Vestas bude testovat svou nejvýkonnější větrnou turbínu v USA

V Plzni vzniklo jedno z nejmodernějších výzkumných pracovišť ve střední Evropě, je zaměřené na výzkum jaderné fúze, materiálů, diagnostiku a zkušebnictví pro energetiku. Jde o komplex laboratoří, experimentálních smyček a zařízení, která jsou součástí pětiletého projektu Udržitelná energetika SUSEN. Celkové náklady hlavně na vybavení činily 2,7 miliardy korun, z toho 2,3 miliardy dala EU. Plzeňské pracoviště přišlo zhruba na půl miliardy korun. ČTK to dnes řekl Daneš Burket, ředitel výzkumu a vývoje Centra výzkumu Řež (CVŘ), které se Západočeskou univerzitou laboratoře vybudovalo. 
 SUSEN je jedním z pěti největších projektů financovaných s podporou EU a vlády. Rozsáhlá výzkumná infrastruktura vznikla v Řeži u Prahy a v Plzni. Zaměřuje se na podporu bezpečnosti a životnosti jaderných technologií, vývoj reaktorů čtvrté generace a fúzních reaktorů.
V projektu je zhruba 250 lidí s věkovým průměrem pod 35 let, z nichž je 20 výzkumníků ze světa. Díky unikátním zařízením je CVŘ vyhledáváno partnery a nemusí se nabízet. 
<blockquote>
&#8222;Nejzásadnější je spolupráce s národní laboratoří v americkém Oak Ridge, což jsou projekty, které podporuje americké ministerstvo energetiky a české MPO. Jsme jedním ze dvou pracovišť na světě, která mají zkušenosti s fluoridovou chemií, která je skvělá na separace radioaktivních prvků,&#8220; uvedl Burket.
</blockquote>
 CVŘ má kontrakty s Japonci, podporované japonskou vládou, na vývoj metod likvidace trosek pod fukušimskými reaktory. Dále se centrum podílí na vývoji malých modulárních reaktorů založených na fluoridových solích, které se dají provozovat za vysokých teplot při atmosférickém tlaku, což je mnohem bezpečnější v porovnání s dnešními reaktory. 
 CVŘ si dlouhodobě pronajalo tři budovy Vědeckotechnického parku Plzeň. 
<blockquote>
&#8222;Nejzajímavějším zařízením je elektronové dělo. Dokáže vyvinout tepelný tok 20 megawattů na metr čtvereční, což odpovídá příkonu menšího okresního města. Slouží k testování panelů první stěny mezinárodního fúzního reaktoru ITER, což je zřejmě největší evropský výzkumný projekt,&#8220; uvedl Burket.
</blockquote>
 V Plzni budou testovat panely pro přímý styk s plazmatem o teplotách mnoha milionů stupňů. Panely jsou podle Burketa nejdůležitější. Reaktor už se staví ve Francii. Elektronové dělo, přezdívané HELCZA, je světově unikátní. 
<blockquote>
&#8222;Dále na něm budeme moci testovat lopatky turbín, kotlové trubky a tepelné štíty návratových modulů kosmických lodí,&#8220; řekla Markéta Kryková z projektu SUSEN.
</blockquote>
<figure id="attachement_37440" style="width: 1024px" class="wp-caption aligncenter"><a href="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2017/04/laborotary-close-up-hand-table-56-725x408.jpg"><img class="size-large" src="http://oenergetice.cz/wp-content/uploads/2017/04/laborotary-close-up-hand-table-56-725x408.jpg" alt="" width="1024" /></a><figcaption class="wp-caption-text">Ilustrační foto</figcaption></figure>
 V experimentální hale je ještě model části mezinárodního fúzního reaktoru ITER v měřítku 1:1. Na něm budou vědci vyvíjet a technici optimalizovat opravy, sváření a řezání a testovat speciální nářadí včetně robotů. Podle toho budou postupovat pracovníci ITER ve francouzském Cadarache, kde se experimentální <a href='http://oenergetice.cz/jaderne-elektrarny/proc-jsme-stale-30-let-od-zvladnuti-jaderne-fuze-1-dil/'>fúzní reaktor</a> buduje. 
 Dalším významným zařízením je heliová experimentální smyčka určená mimo jiné pro výzkum a vývoj vysokoteplotního heliem chlazeného reaktoru ALLEGRO. Důležitou součástí projektu SUSEN v Plzni jsou laboratoře nedestruktivní defektoskopie. Laboratoře materiálového výzkumu prověřují pevnost, odolnost a životnost kovů či svarů. 
<blockquote>
&#8222;Získáme detailní znalosti o provozu ve vysokých teplotách, pod extrémním tlakem a v agresivním chemickém prostředí. To nám pomůže trvale zajišťovat bezpečnost stávajících zařízení, ale také vyvinout odolnější materiály,&#8220; uvedl šéf výzkumu Josef Strejcius.
</blockquote>
 Václav Prokš dvd

V Plzni vznikl komplex laboratoří zaměřený na výzkum jaderné fúze a materiálů

<a href="https://arena.gov.au/assets/2017/07/ARENA-Media-Release-University-of-Tasmania-tidal-mapping-announcement-Embargoed-until-13-July-2017-1.pdf">Australská vláda uvolnila</a> téměř 2,5 milionu dolarů, kterými podpoří rozvoj zdrojů využívajících přílivovou energii. Během tří let vznikne online databáze mapující potenciál přílivu u pobřeží Austrálie. Výstupy výzkumu by měly k tomuto zdroji energie přilákat nové investory.
Australská agentura pro obnovitelné zdroje (ARENA) poskytla podporu ve výši 2,49 milionů dolarů na tříletý projekt &#8222;Přílivová energie v Austrálii &#8211; Posouzení zdroje a realizovatelnost v budoucím energetickém mixu Austrálie&#8220; s celkovým rozpočtem 5,8 milionu dolarů, který bude zkoumat budoucí potenciál přílivové energie v Austrálii s cílem přilákat budoucí investice.
<blockquote>
&#8222;Tento výzkum pomůže Austrálii lépe pochopit přílivovou energii a pomůže maximalizovat podíl obnovitelné energie na trhu,&#8220; uvedl generální ředitel ARENA Ivor Frischknecht.
</blockquote>
Třemi hlavními přínosy projektu budou:
<ul>
<li>Mapa přílivových zdrojů: vytvoření modelu hydrodynamického přílivu na dálku na celostátní úrovni, který mapuje množství a rozdělení národních přílivových zdrojů energie na nejbližších 500 metrů od pobřeží.</li>
<li>Plné posouzení proveditelnosti v lokalitách s vysokým potenciálem: zaměřené případové studie na dvou místech s vysokým potenciálem, včetně měření v terénu, hydrodynamického modelu a posouzení dopadů na životní prostředí.</li>
<li>Posouzení technické a ekonomické proveditelnosti: vytvoření ekonomického modelu pro připojení lokalit s vysokým potenciálem k australské energetické infrastruktuře s možnostmi &#8222;off-grid&#8220; instalací.</li>
</ul>
<blockquote>
„S jedněmi z největších přílivů na světě je Austrálie ideální pro tento mimořádně spolehlivý nízkouhlíkový zdroj energie, ale potenciální investory v současné době brzdí nedostatek podrobných informací o přílivové zdrojích, které by jim pomohly porozumět možným rizikům a příležitostem,“ uvedla docentka Irene Penesis z University of Tasmania.
</blockquote>
<h2>Budoucnost přílivové energie</h2>
Přílivová energie je poslední důležitý zdroj obnovitelné energie, který má být mapován jako součást australské iniciativy mapování obnovitelných zdrojů energie financované agenturou ARENA a Austrálie doufá v budoucí rozvoj tohoto typu zdroje energie <a href="http://oenergetice.cz/rychle-zpravy/spojene-kralovstvi-chysta-prilivove-elektrarny-vykonnejsi-nez-temelin/">po vzoru Velké Británie</a>.
Projektu se proto účastní také čtyři průmysloví partneři OpenHydro, Protean Wave Energy, Mako Přílivové Turbíny a BioPower Systems, kteří budou kromě finančních příspěvků poskytovat výzkumným pracovníkům informace o svých energetických zařízeních a své know-how z komerčních instalací.
<blockquote>
&#8222;Věříme, že tento projekt vytvoří prostředí, v němž budeme moci v Austrálii dodávat komerčně životaschopné projekty v oblasti přílivové energie a pomoci zemi v rozvoji tohoto průmyslu,&#8220; řekl Michael Lewis, ředitel divize ze společnosti OpenHydro.
</blockquote>
Zdroj úvodní fotografie: ARENA