Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR a VŠCHT se ve spolupráci s nadnárodní americkou společností Eaton podařilo vyvinout funkční prototyp rozvaděče středního napětí, který obsahuje náhradu za plyn SF6. Na tomto velmi prestižním projektu se mohli čeští akademici podílet díky výstupům z kvalitního a dlouhodobě vedeného základního výzkumu v oblasti molekulární fyziky.
„Máme know-how, vybavení a publikujeme výsledky naší práce v odborných titulech, a to je důvod, proč se na nás Eaton obrátil,“ říká v rozhovoru ke spolupráci na projektu vývoje prototypu rozvaděče středního napětí využívajícího náhradu za skleníkový plyn fluorid sírový Juraj Fedor, vedoucí projektu a vedoucí Oddělení dynamiky molekul a klastrů Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.
Fluorid sírový (SF6) se používá jako izolační plyn v elektrárnách a rozvodnách po celém světě desítky let. Proč mu tedy nyní zvoní hrana?
Velkou předností tohoto plynu jsou jeho izolační vlastnosti, dokáže velmi dobře zabránit vzniku elektrického výboje. Tím však jeho pozitiva končí. Jde totiž také o plyn s největším známým potenciálem globálního oteplování, kdy 1 kg SF6 vypuštěný do ovzduší má vliv na globální oteplování jako vypuštěných 23 tisíc kg CO2.
I když se plynu SF6 dostává do atmosféry řádově méně a ke globálnímu oteplování přispívá pouze z 0,2—0,3 %, je jeho používání v současnosti zakázáno s jedinou výjimkou. Tou je využití ve vysokonapěťových izolacích. Tuto výjimku má proto, že k němu zatím neexistuje alternativa. Neznáme žádný jiný plyn, který by elektricky izoloval tak dobře jako právě SF6. Do určitých hodnot napětí se spínače mohou izolovat kapalnými dielektriky, ale pro vysoké napětí je nezbytné používat izolační plyn.EU počítá s tím, že v roce 2022 přijme legislativní opatření k absolutnímu zákazu tohoto plynu na základě výsledků výzkumu, v Kalifornii už mají jasně definovány roky, kdy k zákazu dojde. Existuje tedy legislativní tlak na to, aby se našla za SF6 náhrada. To byl vlastně i náš úkol.
V Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského se věnujete zejména molekulární fyzice. Čím jste společnost Eaton zaujali, že vás do svého projektu přizvala?
Klíčem k úspěchu byl jednoznačně náš základní výzkum. Máme zde několik aparatur postavených na to, abychom zkoumali vlastnosti elektron-molekulových srážek, pohybujeme se tedy v oblasti kvantové fyziky. Dalo by se říci, že zde děláme něco podobného jako vědci ve švýcarském CERN. Nám k tomu ovšem stačí nízké energie, a proto může být naše zařízení daleko menší. V červnu roku 2015 otevřela nadnárodní americká společnost Eaton v Roztokách u Prahy své inovační centrum a jeden z jejich projektů byl zaměřený právě na vývoj vysokonapěťového spínače, naplněného jiným plynem než SF6.
Mezinárodní tým inženýrů tam tvoří různé počítačové simulace a k práci na tomto projektu potřebovali přesná data o tom, co se stane, když elektron narazí do molekuly.
Náš výzkum jim nebyl neznámý, a tak nás v roce 2016 společnost kontaktovala a nabídla nám spolupráci na vývoji takového zařízení. Po prvotním krátkém „oťukávání“ jsme společně zažádali o společný projekt Náhrada plynu SF6 v rozvaděčích u TAČR [Technologická agentura České republiky – pozn. red.], který byl přijat v rámci veřejné soutěže v Programu na podporu aplikovaného výzkumu a experimentálního vývoje Epsilon. Hlavním žadatelem a řešitelem byla firma Eaton a my jsme spolu s VŠCHT byli vedeni jako spoluřešitelé. Po schválení poskytl TAČR na projekt všem třem subjektům dotaci 20 milionů korun a v listopadu 2017 jsme mohli začít pracovat. Akademický tým byl složený z osmi lidí, přičemž čtyři byli od nás a čtyři z VŠCHT.
(Celý článek naleznete v aktuálním vydání Technického týdeníku.)