O prvých krokoch, skúsenostiach a víťazstvách slovenskej inžinierskej spoločnosti PPA CONTROLL, a. s., a jej dcéry PPA ENERGO, s. r. o., pri získaní a realizácii niektorých kontraktov sme odbornú verejnosť informovali už minulý rok v článku s názvom Slovenský inžiniering pri spútaní energie hviezd. S Ing. Petrom Spilým, obchodným riaditeľom PPA ENERGO, s. r. o., sme sa tentoraz porozprávali o pokračovaní tohto úspešného príbehu a zistili sme, ktoré nové oblasti koláča s názvom ITER sa slovenskému inžinieringu podarilo za uplynulé obdobie odkrojiť.
Projekt ITER
Slovo iter znamená v latinčine cesta. No ITER je dnes aj jedným z najambicióznejších energetických projektov vo svete. V južnom Francúzsku spolupracuje 35 krajín na vybudovaní najväčšieho tokamaku (fúzneho reaktora), aký kedy ľudstvo vytvorilo. Je navrhnutý tak, aby preukázal uskutočniteľnosť jadrovej fúzie ako veľkého a bezuhlíkového zdroja energie, založeného na tom istom princípe, ktorý poháňa naše Slnko a hviezdy. Pri obrovskej teplote (150 miliónov °C) sa v tokamaku navzájom zrážajú vodíkové jadrá, spájajú sa (fúzujú) do ťažších atómov hélia a pri tomto procese uvoľňujú obrovské množstvo energie.
Na spustenie jadrovej fúzie musia byť splnené tri podmienky: veľmi vysoká teplota – rádovo 150 000 000 °C, dostatočná hustota plazmatických častíc na zvýšenie pravdepodobnosti výskytu kolízií a dostatočný čas udržania horenia plazmy v rámci definovaného objemu, ktorá má sklon expandovať. Pri extrémnej teplote sú elektróny oddelené od jadier a plyn sa stáva plazmou – často označovanou ako štvrtý stav hmoty. Fúzna plazma poskytuje prostredie, v ktorom môžu svetelné prvky fúzovať a generovať energiu. Na obmedzenie a kontrolu plazmy sa v zariadení tokamak používajú silné magnetické polia
Myšlienku priviedli k životu Reagan a Gorbačov
Tento experimentálny projekt je dôležitý pre pokrok v oblasti vedy, jadrovej syntézy a pripravuje cestu pre jadrové elektrárne budúcnosti. ITER bude prvým jadrovým zariadením na výrobu čistej energie a zároveň prvým jadrovým zariadením na dlhodobé udržanie fúzie. Cieľom projektu je vybudovať zariadenie na testovanie technológií, materiálov a fyzikálnych procesov potrebných na komerčnú výrobu elektrickej energie založenej na jadrovej fúzii. K návrhu projektu ITER prispeli tisíce inžinierov a vedcov. Myšlienka spoločného medzinárodného experimentu v oblasti jadrovej fúzie bola prvýkrát prezentovaná v roku 1985, keď vtedajší prezident USA Ronald Reagan a generálny tajomník ústredného výboru komunistickej strany ZSSR Michail Gorbačov odštartovali tento projekt na medzinárodnej konferencii Superpower Summit vo švajčiarskej Ženeve. Tridsaťpäťročná história spolupráce medzi členmi projektu – Čínou, Európskou úniou, Indiou, Japonskom, Južnou Kóreou, Ruskom a USA – smeruje k vybudovaniu a prevádzke experimentálneho zariadenia ITER.
Odrazový mostík
V prvom projekte, ktorý PPA ENERGO začala realizovať už minulý rok v spoločnom konzorciu s talianskou spoločnosťou Fincantieri, ide o montáž komponentov technológie napájania a zároveň bezpečného zvedenia a zneutralizovania nahromadenej energie vytvorenej jadrovou fúziou v tokamaku. Je to montáž jednosmerných vodou chladených zapuzdrených vodičov, jednotiek rýchleho vybíjania (chrániacich supravodivé cievky tým, že extrahujú energiu uloženú v magnetovom systéme v prípade utlmenia alebo iných abnormálnych udalostí, ktoré by mohli potenciálne poškodiť cievky alebo energetické zariadenia fúzneho reaktora), elektro zariadení a systémov kontroly a riadenia, silových napájacích káblov a káblov na meranie a reguláciu a hlavných a vedľajších káblových trás. Práce prebiehajú priebežne, pričom na ich realizáciu bolo vyhradených 72 mesiacov, čo je podľa P. Spilého reálne zvládnuteľný termín. Aktuálne už boli úspešne nainštalované prvé sekcie vodou chladených zapuzdrených vodičov a postupne pribúdajú ďalšie v súlade s dohodnutým plánom.
Hlavné napájanie tokamaku
Skôr ako sa elektrická energia dostane k supravodivým magnetom tokamaku, prechádza z hlavnej, 400 kV rozvodne kaskádou transformácií. V prvej úrovni menia tri veľmi veľké transformátory impulznej elektrickej siete – umiestnené vedľa rozvodne – napätie zo 400 kV na 66 kV a 22 kV. Toto vysoké napätie sa potom privádza do transformátorov vnútri dvoch budov magnetickej konverzie. Transformátory sú určené pre konkrétny magnetický systém, pričom ich úlohou je ďalej znižovať napätie – približne na 1 kV.
Tento rok sa konzorciu prostredníctvom spoločne vytvorenej spoločnosti BUSBAR4F podarilo, aj na základe vysokej spokojnosti zákazníka s doterajším pôsobením na projekte, získať ďalší zaujímavý balík prác, ktorý súvisí práve s napäťovou úrovňou 66 kV a 22 kV. V tomto prípade ide o ťahanie a ukončenie káblov – 204 kusov HV 66 kV káblov (viac ako 51 km) a 108 kusov MV 22 kV káblov (viac ako 41 km) pre impulznú elektrickú sieť (PPEN). Tieto káble v podstate tvoria dôležité napájanie technológií fúzneho reaktora. Uvedené práce budú realizovať práve slovenskí špecialisti z PPA ENERGO, s. r. o. Pritom nejde o žiadne triviálne ukladanie káblov, práve naopak, treba dodržať viaceré dôležité parametre, ako sú ťahové sily a momenty, presne vypočítané polomery ohybov káblov pri zmene smeru trasy, presné uloženie vodiacich valčekov káblov a pod. PPA ENERGO má skúsenosti v ťahaní MV káblov, ako aj všetky potrebné mechanizmy, ktoré sa využili aj pri výstavbe nového papierenského stroja PM19 pre zákazníka MONDI SCP v Ružomberku. Aj tieto skutočnosti v konečnom dôsledku zavážili pri získavaní uvedeného kontraktu.
Ťahanie a pripájanie 66 kV káblov
V prípade projektu ITER vychádzajú 66 kV káble zo 66 kV rozvodne a 22 kV káble zabezpečujú prepojenie medzi 400 kV transformátormi a 22 kV vysokonapäťovými rozvádzačmi. „Táto časť projektu je veľmi dôležitá a sledovaná. Harmonogram prác je striktne daný, pretože 66 kV káble musia byť natiahnuté a pripojené do februára 2021, aby bolo možné uviesť do prevádzky systém kompenzácie jalového výkonu (RPC) a meniče striedavého/jednosmerného prúdu,“ konštatuje P. Spilý.
Prvý tím pracovníkov PPA ENERGO, ktorý v júni tohto roku prišiel do areálu ITER, absolvoval pred samotným začiatkom prác potrebné školenia. O týždeň neskôr dorazila druhá skupina pracovníkov a mechanizmy potrebné na realizáciu zazmluvnených výkonov. „Po prípravných prácach, ako bola kontrola hlavných káblových trás a následne príprava trás na ťahanie káblov, keď sa pozdĺž celej káblovej trasy inštalovali oporné valčeky, sme začiatkom júla natiahli prvý kábel,“ informuje P. Spilý. O kvalite a rýchlosti vykonaných prác, ako aj o vysokej úrovni projektového manažmentu svedčia reakcie vedenia projektu ITER, od ktorého mali predstavitelia PPA ENERGO už po prvom dni a prvých metroch natiahnutých káblov nadšené ohlasy.
Začiatkom augusta absolvovala tretia skupina pracovníkov PPA ENERGO týždňové školenie na ukončovanie a pripájanie 66 kV káblov u ich čínskeho výrobcu a zároveň dodávateľa. Pripájanie 66 kV káblov je technicky a časovo náročná práca vyžadujúca precíznosť. Koncovky káblov sú ťažké a zároveň krehké, pričom celá inštalácia sa robí vo výške cca 5 m. Vzhľadom na uvedené skutočnosti musí byť dodržaná odbornosť prác.
Ukončenie týchto prác je naplánované na koniec marca 2021. Druhá fáza projektu – ťahanie 22 kV káblov a ich ukončovanie – je naplánované na budúci rok približne od februára do konca roku 2021.
Odborné a ľudské kvality, ktoré presvedčili
Spoločnosť PPA ENERGO, s. r. o., vstúpila do projektu ťahania a ukončovania HV a MV káblov ako priamy realizátor. „Kvalita a rýchlosť prác, ktorú odvádzame, posilnila našu pozíciu a meno nielen v rámci projektu ITER, ale verím, že aj v očiach ďalších potenciálnych obchodných partnerov,“ konštatuje P. Spilý. Mechanizmy, ktoré bolo nutné v rámci uvedených prác zakúpiť, bude podľa P. Spilého možné v projekte ITER ešte v budúcnosti využiť aj v iných čiastkových projektoch, keď sa budú realizovať podobné činnosti.
Silnou stránkou účasti PPA ENERGO sú aj ľudské kvality, ktoré sa v projekte ITER podarilo dať dokopy. „Ak by som začal zhora, konzorciom vymenovaný taliansky riaditeľ spoločnej firmy BUSBAR4F je mimoriadne medzinárodne skúsený manažér, ktorý má viac ako štandardné vzťahy s vedením celého projektu ITER. Jeho dlhoročné skúsenosti z viacerých zahraničných projektov určite obohatia nielen nášho projektového manažéra konzorcia Tomáša Špaňa, ale aj našich ostatných zástupcov v projektovom manažmente, ktorí s ním tvoria jeden tím. A nesmiem zabudnúť ani na našich technikov a špecialistov, ktorí svojimi skúsenosťami a prístupom vytvorili v rámci projektu obraz PPA ENERGO, s. r. o., ako zodpovednej a profesionálnej firmy s vysokým odborným kreditom,“ hovorí P. Spilý. Výzvy, ktoré so sebou prinieslo obdobie pandémie, zvládli pracovníci slovenskej firmy tiež dobre. „V čase vrcholu obmedzení na celoeurópskej úrovni sme museli našich pracovníkov približne na tri týždne z Francúzska stiahnuť, ale následne už opäť pokračovali v plnení úloh priamo na mieste pri dodržaní prísnych opatrení zamedzujúcich šírenie koronavírusu.“
Okrem získania skúseností na kultúrnej či legislatívnej úrovni v kontexte francúzskych reálií je určite pre PPE ENERGO prínosom aj zvládnutie viacerých nových postupov pri riadení takého rozsiahleho projektu a práca s technológiami, s ktorými doteraz neboli v priamom kontakte. „Núti to aj našu spoločnosť transformovať sa na flexibilnú, medzinárodne rozmýšľajúcu a konajúcu spoločnosť,“ vysvetľuje P. Spilý.
Prvá plazma v roku 2025
Výstavba vedeckého zariadenia ITER vo francúzskom St-Paul-lez-Durance prebieha od roku 2010. Členovia ITER súbežne obstarávali komponenty a jednotlivé systémy pre celú prevádzku ITER. Dodávka jednotlivých technologických zariadení prebieha už od roku 2015, pričom tento rok bola oficiálne zahájená montáž jednotlivých technológií a zariadení. Po prvej fáze, ktorá zahŕňa montáž základných častí tokamaku, ako aj inštaláciu všetkých prevádzkových systémov potrebných pre program First Plasma, bude nasledovať fáza uvedenia do prevádzky, v ktorej sa otestuje, či všetky systémy dokážu fungovať správne. Uvedenie do prevádzky vyvrcholí v decembri roku 2025 vytvorením prvej plazmy.
Postupný nábeh do rutinnej prevádzky - to znamená obdobie vedeckých experimentov, ktoré sa striedajú s obdobiami ďalšej montáže, vyvrcholí v rozpätí rokov 2025 až 2035, kedy tokamak dosiahne svoj plný výkon. Prevádzková fáza projektu ITER by mala trvať 20 rokov: najprv je plánované obdobie prevádzky s čistým vodíkom, počas ktorého bude tokamak naďalej prístupný pre opravy a budú testované najsľubnejšie fyzikálne režimy. Po tejto fáze bude nasledovať prevádzka s využitím deutéria s malým množstvom trícia na testovanie správneho tienenia stien. Nakoniec vedci zahája tretiu fázu so stále častejšou prevádzkou s rovnakou zmesou deutéria a trícia s fúznou reakciou na plnom výkone.
Pripravení na náročné technické výzvy
Pre PPA ENERGO, s. r. o., sa perspektívne otvárajú možnosti vstúpiť aj do ďalších projektov. „Pre nás je podstatné, že v rámci realizácie projektu ťahania a ukončovania 66 kV a 22 kV káblov tieto práce realizujú priamo naši zamestnanci, s naším logom na pracovnom odeve. Tým dávame aj ostatným firmám zapojeným do projektu ITER na známosť, že nie sme len majiteľ firmy, ktorý inkasuje zisky, ale dokážeme odborne zastrešiť a hlavne fyzicky realizovať aj náročné technické projekty. Tieto naše kapacity chceme ponúkať aj v ďalších, stále otvorených projektoch v rámci ITER-u,“ konštatuje na záver P. Spilý.
