2183014 PPVE – Pokrokové procesy využití energií 2025/26

PPVE (2183014) – Témata semestrálních prací 2025/2026
Vedoucího vybraného tématu kontaktujte mailem s dotazem na upřesnění zadání a zda je téma ještě volné. Pokud se na řešení tématu projektu s vedoucím dohodnete, sdělte tuto informaci sekretářce ústavu na adresu jana.novotna@fs.cvut.cz pro zaevidování – uveďte označení projektu, název tématu a jméno vedoucího.
2183014 PPVE – Pokrokové procesy využití energií LS 2026
	Témata semestrálních prací za Ústav energetiky (Ú 12115)	student	vedoucí
1	Výroba elektřiny z odpadního tepla organickým Rankinovým cyklem (ORC) Odpadní teplo z průmyslu, spalovacích motorů nebo biomasy často končí nevyužité a odchází komínem do okolí. Student stručně popíše princip ORC technologie jako metody pro využití nízkopotenciálního odpadního tepla a udělá přehled, kde se reálně používá, jaké jsou typické výkony a účinnosti a jaké jsou hlavní bariéry k plošnému nasazení.		dr. Špale
2	Průmyslová vysokoteplotní tepelná čerpadla (HTHP) pro upgrade odpadního tepla v procesní páru V průmyslu je běžně k dispozici nadbytek nízkoteplotní odpadní teplo, ale zároveň chybí teplo na vyšší teplotě pro výrobní proces. Student udělá krátkou rešerši technologií HTHP a jejich pracovních látek, uvede, pro jaké teploty a aplikace to dnes dává smysl, a zjistí co brzdí plošnou penetraci trhu.		dr. Špale
3	Využití kondenzačních kotlů na biomasu Kondenzační kotle jsou běžně využívanou technologií při spalování zemního plynu. Novým trendem je využití kondenzace spalin u kotlů na biomasu. Práce by měla popsat možné konfigurace kondenzačních kotlů na biomasu a přínos kondenzace spalin na účinnost kotle.		dr. Havlík
4	Nové materiály pro výrobu fotovoltaických článků S rozvojem využívání solární energie jsou hledány nové materiály pro fotovoltaické články s vyšší účinností výroby elektrické energie. Práce by měla porovnat klasické nejvíce používané křemíkové články a nově vyvíjené typy fotovolatických článků.		dr. Havlík
5	Sezonní akumulace elektrické energie z nadvýroby FVE Proveďte rešerši v oblasti akumulačních technologií vhodných pro přenos elektrické energie vyrobené v letních měsících do zimního období. Zaměřte se na systémy/technologie se zpětnou výrobou elektřiny.		dr. Opatřil
6	Akumulace tepelné energie pro SZT Proveďte rešerši technologií akumulace tepla vhodných pro zapojení do soustav zásobování teplem se zaměřením na realizované projekty.		dr. Opatřil
7	Tepelné trubice (Heatpipe) a termosifóny – využití v energetice Předmětem rešerše budou kromě základního principu funkce a konstrukce zejména aktuální trendy v dané oblasti a možnosti uplatnění v energetice spolu s přehledem vhodných pracovních látek ve vazbě na pracovní teploty.		Ing. Vocel
8	Fotovoltaické střešní krytiny a další nekonvenční instalace Předmětem rešerše budou netradiční aplikace PV. Důraz přitom bude kladen na fotovoltaické krytiny – jejich rozšíření, dostupnost, porovnání s PV panely a výhled jejich použití.		Ing. Vocel
9	Využití hydrátů plynu v energetice Hydráty plynu jsou pevné krystalické látky, které vznikají zpravidla při nízkých teplotách a vysokých tlacích. Ke vzniku hydrátů je potřeba přítomnost molekul vody, které vytvářejí krystalickou mřížku, a molekul plynu, které jsou v krystalické mřížce uzavírány. Historicky byly hydráty plynu zkoumány z důvodu ucpávání potrubí na přepravu zemního plynu. V přírodě se hydráty vyskytují například na dně oceánů, kde tvoří rozsáhlá ložiska energeticky zajímavého metanu. Hydrát CO2 představuje potenciální technologii separace a uskladnění CO2 ze spalin. Pomocí hydrátů lze také potenciálně skladovat vodík. Cílem práce je provést rešerši hydrátů plynu a jejich potenciálního využití v energetice.		dr. Bartoš/Ing. Huněk
10	Porovnání možností denní a sezónní akumulace elektřiny z obnovitelných zdrojů energie V současné energetice roste podíl obnovitelných zdrojů energie, zejména fotovoltaiky a větrných turbín, které dodávají nestálý výkon elektrické energie. Z tohoto důvodu je nezbytné využívat technologie akumulace, které umožňují uložit přebytečnou energii v obdobích vyšší výroby a následně ji využít v obdobích nedostatku. Podle doby uchování energie lze akumulaci rozdělit na denní a sezónní. Přestože existuje široké spektrum akumulačních technologií, neexistuje univerzální řešení vhodné pro všechny aplikace. Práce se zaměřuje na stručnou charakteristiku obnovitelných zdrojů, zdůvodnění potřeby akumulace a přehled jednotlivých technologií včetně jejich základních vlastností a možností využití.		dr. Bartoš/Ing. Huněk
11	Studium eroze lopatek parních turbín Práce se zabývá problematikou eroze lopatek parních turbín, která vzniká periodickým nárazem kapek vody na lopatky rotoru. Eroze má negativní dopad na účinnost turbíny, zvyšuje spotřebu paliva a vede k nutnosti výměny lopatek a odstávkám. Cílem práce je provést rešerši parních turbín, popsat mechanismy vzniku eroze a přehledně představit možnosti opatření proti erozi, která mohou zvýšit spolehlivost a životnost turbín.		Ing. Huněk/Ing. Jirásek
12	Vliv kapek na energetická zařízení Práce se zaměřuje na problematiku hrubých kapek (od ~10 μm do několika milimetrů) v energetických technologiích a jejich dopad na provoz a efektivitu zařízení. Kapky mohou být nežádoucí, například způsobovat erozi lopatek parních a kompresorů spalovacích turbín nebo namrzání lopatek větrných turbín. Nebo naopak mohou být žádoucí, například při kondenzaci či spalovacích procesech, kde zvyšují kontaktní plochu a intenzifikují proces. Cílem práce je přehledně rozdělit situace podle účinků kapek a analyzovat jejich význam pro jednotlivé technologie.		Ing. Huněk/Ing. Jirásek
13	Flexibilní jaderné elektrárny: integrace tepelné akumulace (TES) pro regulaci výkonu S rostoucím podílem OZE roste potřeba flexibility i u stabilních zdrojů. Cílem práce je stručná rešerše možností, jak může tepelná akumulace (TES) pomoci jaderným elektrárnám (vč. malých a mikroreaktorů) lépe regulovat výkon a dodávat teplo podle aktuální poptávky. Student přehledově popíše základní typy TES, možné varianty zapojení a hlavní přínosy i omezení..		dr. Novotný
14	Resilientní distribuovaná kogenerace (CHP): lokální zdroje tepla a elektřiny pro krize, ostrovní provoz a stabilitu sítě Decentralizované zdroje mohou zvyšovat odolnost energetiky (resilience) a využívat lokální zdroje. Cílem práce je rešerše toho, jaké CHP technologie se používají v menších aplikacích (do 1 MW) a jak se kombinují s akumulací (zejména TES) a případně řízením provozu. Student stručně shrne typické scénáře použití (obce, průmysl, kritická infrastruktura), hlavní technické výzvy a potenciál pro instalaci v oblastech se zhoršující se národní infrastrukturou (v důsledku přírodních katastrov či konfliktů).		dr. Novotný
15	Využití CO2 pro výrobu syntetických kapalných paliv („e-paliv“) a chemikálií – cílem je zmapovat možnosti, jaké produkty na bázi uhlovodíků lze vyrábět z CO2, jaká je podstata a podmínky takových procesů, a jaké další vstupy jsou pro takovou výrobu potřeba		prof. J. Hrdlička
16	Větrné mikrozdroje – Cílem je zpracovat krátkou literární rešerši na téma principů využití energie větru a na trhu dostupných větrných strojů s nominálním výkonem do 10 kW se zaměřením na jejich klíčové technické parametry.		prof. J. Hrdlička
17	Výroba alternativních paliv jako možnost akumulace elektrické energie (Power-to-X) Student vypracuje rešerši technologií výroby paliv a chemikálií vhodných k akumulaci přebytkové elektrické energie, jednotlivé technologie mezi sebou porovná a zhodnotí jejich výhody a nevýhody.		dr. Vodička
18	Výstavba větrné elektrárny v ČR Student vypracuje rešerši aspektů ovlivňujících možnost výstavby větrné elektrárny na území ČR (povětrnostní podmínky, technické, legislativní a politické aspekty) a zhodnotí potenciál možné výstavby v budoucnu.		dr. Vodička
19	CCU technologie – Využití CO2 v bioreaktorech Základní myšlenkou technologií CCU (Carbon Capture and Utilization) je zachytit oxidu uhličitého (CO2) ze spalin, nebo jiného odpadního procesního plynu, ovšem CO2 se místo trvalého ukládání dále využívá. Oxid uhličitý je plyn, který má vysoké využití napříč celým průmyslovým sektorem a existuje tedy potenciál pro jeho využití. Opětovné využívání může zpomalit emise uhlíku do atmosféry a současně snížit spotřebu původních surovin. Student se v daném tématu zaměří na využití CO2 pro zvýšení růstu rostlin ve sklenících a zaměří se rovněž na záchyt CO2 v bioreaktorech.		dr. Skopec
20	Akumulace elektrické energie pomocí vodíku S postupným zvyšováním podílu obnovitelných zdrojů na výrobě elektrické energie roste i potřeba akumulace této energie. Student v této práci zpracuje rešerši možností využití výroby vodíku jako vhodné formy pro akumulaci elektrické energie. Součástí bude popis jednotlivých komponent dané technologie. Součástí bude i rešerše pilotních zařízení a existujících jednotek.		dr. Skopec
21	Jaderné palivo – Jaderné palivo je klíčovou součástí jaderné elektrárny. Jak takové jaderné palivo vypadá? Jak se vyrábí a co se s ním děje uvnitř jaderného reaktoru?		Ing. Cihlář
22	Radioaktivní odpady – Velká část společnosti se radioaktivních odpadů bojí. Jak je to ale s nimi ve skutečnosti? Kolik jich vzniká a co se s nimi děje?		Ing. Cihlář
23	Jaderné reaktory IV. generace – reaktory chlazené tekutou solí – Solné reaktory jsou jednou z technologií pro budoucí generace jaderných reaktorů. K jejich komerčnímu nasazení je stále potřeba výzkum a vývoj dílčích částí.		Ing. Cihlář
24	Palivové pokrytí – historie, současnost, účel, trendy a inovace v oblasti palivového pokrytí pro jaderné reaktory		Ing. Endrychová
25	Vysokohustotní jaderná paliva – cesta k vyšší bezpečnosti a efektivitě jaderných reaktorů. Proč jsou vysokohustotní paliva považována za jeden z klíčových konceptů označovaných jako ATF (Accident Tolerant Fuel)? jak mohou zvýšit výkon a efektivitu jaderných reaktorů? A jak mohou přispět k lepšímu využití uranu a k přechodu na delší cykly mezi výměnou paliva?		Ing. Endrychová
26	Jaderné reaktory IV. generace – Jaderné reaktory IV. generace jsou revoluční typy jaderných reaktorů založené na nových technologiích využívajících převratné koncepty. Mezi tyto revoluční reaktory IV. generace jsou řazeny tyto koncepty: Rychlé reaktory chlazené plynem, Vysokoteplotní plynem chlazené reaktory, Superkritické lehkovodní reaktory, Sodíkem chlazené rychlé reaktory, Olovem chlazené rychlé reaktory a Reaktory založené na roztavených solích.		Ing. Komrska
27	Jaderné reaktory IV. generace – rychlé plynem chlazené reaktory – práce zaměřená na výzkum a vývoj v oblasti GEN IV reaktorů založených na principu plynem chlazeného rychlého reaktoru.		Ing. Komrska
28	Jaderné reaktory pro vesmírné aplikace – Lze použít jadernou energie při cestování vesmírem? A jak by se lišily pozemské jaderné reaktory od těch na Měsíci nebo na Marsu?		doc. Dostál
29	Bezpečnost v jaderné energetice – Bezpečný provoz jaderných reaktorů je priorita. Na jakých základech ale stojí? A jaké metody a postupy se k tomu používají		doc. Dostál
30	Možnosti využití jaderné energie při kolonizaci Marsu – Rešerše jaderných zdrojů využitelných v kosmu a následně jako zdroj energie a tepla při letech a osidlování Marsu		dr. Štěpánek
31	Tepelné oběhy s nadkritickým CO2 – Přehled aplikací tepelných oběhů s nakritickým oxidem uhličitým, stav jejich průmyslového nasazení, stav experimentálního výzkumu možnosti uplatnění v energetice.		dr. Štěpánek
32	Energetická náročnost AI – Energetická náročnost v současnosti provozovaných a nasazovaných systémů umělé inteligence a možnosti využití jejich odpadního tepla		dr. Štěpánek
33	SMR – Malé a střední modulární jaderné reaktory jsou novým trendem jaderné energetiky. Jejich zamýšlené výhody spočívají v jednodušším povolovacím řízení, levnější výrobě a rychlejší stavbě. Předpokládané využití SMR je od dodávek elektřiny v odlehlých lokalitách až po výrobu tepla v prostředí střední Evropy.		doc. Zácha
34	Jaderné pohony pro lodě a ponorky – Jaderná energie se dá využít nejen pro výrobu elektřiny. Jak vypadají jaderné reaktory na ledoborcích, ponorkách a letadlových lodích? A mohly by v budoucnu sloužit k pohonu nákladních lodí?		doc. Zácha
35	Chlazení fúzních elektráren – Rešerše stavu fúzního výzkumu se zaměřením na chlazení fúzních reaktorů a přípravu prvních fúzních elektráren.		Ing. Smolík
36	Odvod extrémních tepelných toků – Přehled možností odvodu vysokých tepelných toků, především se zaměřením na plánované fúzní reaktory.		Ing. Smolík
37	Využití fázových změn pro kompaktní akumulaci tepelné energie – student zpracuje stručný přehled a rozdělení konceptů zásobníků energie využívajících fázové změny, zejména tzv. materiály se změnou skupenství (Phase Change Materials – PCM) pro akumulaci tepelné energie. Cílem práce bude základním způsobem jednotlivé varianty akumulátorů porovnat (ukládací kapacita vztažena na objemovou a hmotovou jednici, výkon, investiční náklady…) a shrnout příklady reálných systémů, které jsou momentálně vyvíjeny či již aplikovány v průmyslu.		Ing. Loskot
38	Akumulace tepelné energie ve skupenské změně kovových materiálů – student zpracuje přehled a rozdělení konceptů zásobníků energie využívajících skupenskou změnu (tání/tuhnutí) kovových materiálů pro kompaktní, vysokoteplotní a výkonné ukládání tepelné energie. Student provede základní porovnání jednotlivých skupin kovů a slitin pro akumulaci tepelné energie a uvede přehled jejich vlastností. Cílem práce bude mj. porovnat velikost a investiční náklady zásobníku využívajícího vybraný kovový materiál s obdobným zásobníkem využívajícím populární anorganická PCM, jakými jsou např. tekuté soli. V závěru student velice stručně nastíní aktuální stav implementace zásobníků s kovovými PCM v praxi.		Ing. Loskot
39	Plovoucí jaderné elektrárny – Jsou plovoucí jaderné elektrárny budoucnost energetiky nebo SCI-FI? A jaké výhody a nevýhody by mohly mít?		Ing. Syblík
40	Využití jaderné fúze v energetice – Práce se zaměří na aktuální stav vývoje fúzních energetických reaktorů a specifické rysy fúzních elektráren.		dr. Entler
41	Jaderná fúze – Jaderné fúze je perspektivní zdroj čisté energie a v současnosti probíhá příprava prvních fúzních elektráren. Práce bude zaměřena na rešerši stavu výzkumu jaderné fúze		dr. Entler
42	Fúzní reaktor ITER – Projekt ITER je jedním z největších vědeckých projektů lidstva, který má za cíl otestovat jadernou fúzi jako zdroj energie. Práce se zaměří na popis reaktoru a souvisejících technologií.		dr. Entler
43	3D tisk v jaderné energetice – Jak se využívá metod 3D tisku v jaderné energetice? A jaká zlepšení díky němu můžeme dosáhnout?		dr. Ziegelheimová
44	Netradiční materiály tepelných výměníků a jejich aplikace – Rešerše, zvyšování prostupu tepla materiálem, chemické a mechanické vlastnosti, CFD simulace.		dr. Ziegelheimová
45	Malé vodní elektrárny – Úkolem bude zpracovat přehled typů vodních turbín použitelných pro MVE, porovnat jejich parametry a vyhodnotit dostupný volný energetický potenciál v ČR.		prof. Tomáš Dlouhý
46	Energetické využití odpadů – Cílem bude popsat technologie použitelné pro energetické využití odpadů, vzájemně je porovnat a zhodnotit energetický potenciál jejich využití v ČR.		prof. Tomáš Dlouhý
47	Termoemisní generátory (Thermionic converters – TECs) – pro přímou konverzi tepla na elektřinu. Cílem práce je na základě rešerše dostupné literatury zpracovat přehled aktuálně používaných (případně komerčně dostupných) TEC, jejich parametrů, oblastí nasazení – mobilní/stacionární aplikace, směrů vývoje, …		prof. Kolovratník
48	Balkónové fotovoltaické elektrárny / Mobilní fotovoltaické systémy – rešerše dostupných technologií zaměřená na parametry, výhody, nevýhody, oblasti nasazení a podmínky provozu.		prof. Kolovratník
49	Konverzní systém OTEC pro využívání energie moří a oceánu – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech, četnosti nasazení a způsobech využívání tohoto systému.		prof. Kolovratník
50	Konverzní systémy ve výkonové hladině x0 kW na bázi Stirlingova motoru – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech a komerční dostupnosti takových systémů a o provozních zkušenostech s jejich nasazením. Např. motor SOLO		prof. Kolovratník
51	Kogenerační (KVET) systémy ve výkonové hladině 1 kWe na bázi palivových článků (Fuel Cells) – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech, komerční dostupnosti takových systémů a o provozních zkušenostech s jejich nasazením. Např. systém BLUEGEN.		prof. Kolovratník
52	Konverzní systémy pro využívání energie vln – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech, četnosti nasazení a způsobech využívání těchto systémů. Např. systém Pelamis.		prof. Kolovratník
53	Konverzní systémy pro využívání energie mořských proudů – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech, četnosti nasazení a způsobech využívání těchto systémů.		prof. Kolovratník
54	Systémy HDR a EGS pro využívání geotermální energie – práce bude zaměřena na rešerši informací o vývoji, parametrech, četnosti nasazení a způsobech využívání těchto systémů, které umožňují využívat teplotně atraktivní lokality s absencí přírodního teplonositele.		prof. Kolovratník
55	Potenciál nanotechnologií pro akumulaci energie – práce bude zaměřena na rešerši informací o možnostech nasazení a očekávaných přínosech nasazení nanotechnologií v oblasti akumulace.		prof. Kolovratník
56	Volné téma dle zájmu studenta.		prof. Tomáš Dlouhý

Předmět seznamuje studenty populární a průřezovou formou s problematikou tří studijních oborů na fakultě strojní. Na zajištění a náplni předmětu se rovnou měrou podílejí ústavy zajišťující obory Technika prostředí (U12116), Energetika (U12115) a Procesní technika (U12118).

Část Technika prostředí představuje seznámení studentů s návrhem, realizací a řízením zařízení ovlivňující vnitřní prostředí budov, tj. vytápěcích, větracích, klimatizačních a chladicích zařízení, alternativních zdrojů energií, odlučovacích zařízení a zařízení na ochranu proti hluku a vibracím.

V části Energetika mají posluchači možnost prostřednictvím kombinace exkurze a tematických seminářů poznat problematiku racionální přípravy tepla a elektřiny z klasických i obnovitelných zdrojů energie a spektrum potřeb a aplikací těchto forem energie v průmyslovém i soukromém sektoru.

V části Procesní technika budou prezentovány základní typů strojů, aparátů a zařízení používaných v potravinářském, spotřebním a chemickém průmyslu, farmacii a zařízeních pro biotechnologie a ekologii (spalovny, čištění odpadních vod a plynů). Jejich zapojení a uspořádání bude prezentováno na vybraných výrobních linkách pro vybrané základní technologie.

Detailnější informace o konkrétně zvolených zajímavých dílčích problémech v jednotlivých oborech studenti následně získají při zpracování stručné konzultované seminární práce.

Osnova

1. Společný úvod k probírané problematice a oborovému studiu
2. Informace a výklad problematiky energetiky ve vazbě na exkurzi
3. Exkurze – oblast energetiky (EC Kladno, ZEVO)
4. Informace a výklad problematiky techniky prostředí ve vazbě na exkurzi
5. Exkurze – oblast techniky prostředí (NTK)
6. Informace a výklad problematiky procesní techniky ve vazbě na exkurzi
7. Exkurze – oblast procesní techniky (Staropramen, Lovochemie)
8. Podrobnější výklad problematiky energetiky ve vazbě na exkurzi
9. Podrobnější výklad problematiky techniky prostředí ve vazbě na exkurzi
10. Podrobnější výklad problematiky procesní techniky ve vazbě na exkurzi
11. Prezentace seminárních prací
12. Prezentace seminárních prací
13. Prezentace seminárních prací