Anotácia

Výmenníky tepla a chemické reaktory sa nachádzajú takmer v každej chemicko-technologickej prevádzke. V súčastnej dobe riadenie výmenníkov tepla a chemických mnohokrát nezodpovedá energetickým štandardom 21. storočia. Z toho dôvodu je jednou z oblastí s vysokým potenciálom na úspory energií v priemysle je návrh optimálneho a bezpečného riadenia výmenníkov tepla a chemických reaktorov. Hlavným cieľom tohto projektu je odvodenie, aplikácia a analýza efektívnych pokročilých metód riadenia týchto energeticky náročných procesov s ohľadom na bezpečnosť, úspory energií a nákladov. Tieto pokročilé metódy riadenia budú založené na konvexnej optimalizácii. Ďalším cieľom je zníženie výpočtovej náročnosti oproti konvenčným pokročilým metódam riadenia. Z toho dôvodu sa zvýši ich aplikovateľnosť v priemysle, kde v prípade aplikácie tieto nové pokročilé metódy prinesú výrazné úspory energií a nákladov. Efektivita využívania zdrojov energie predstavuje kľúčovú úlohu pri dosahovaní vyšších cieľov, medzi ktoré patrí zdravá ekonomika a trvalo udržateľný rozvoj priemyslu. Minimalizovanie plytvania energiou je základným pilierom dosiahnutia týchto cieľov. Zníženie energetickej spotreby chemicko-technologického procesu má tiež za následok zníženie negatívnych vplyvov na životé prostredie.

Popis vedeckých cieľov projektu

Hlavnými cieľmi tohto projektu je bezpečné zvýšenie trvalej udržateľnosti energeticky náročných procesov. Postup dosiahnutia daného cieľa je zhrnutý v nasledujúcich bodoch:

1.     Návrh efektívnych pokročilých regulátorov a zefektívnenie existujúcich prístupov.
Priemysel v súčastnej dobe využíva regulátory, ktorých prevádzka nie je optimálna, a preto majú relatívne vysokú uhlíkovú stopu. Dôvodom využitia neoptimálnych regulátorov je ich jednoduchosť, výpočtová a hardvérová nenáročnosť. Cieľom tohto projektu je navrhnúť alebo modifikovať existujúce algoritmy riadenia tak, aby bola ich prevádzka založená na konvexnej optimalizácii, a zároveň aby si zachovali spomenuté výhody  často používaných priemyselných regulátorov.

2.     Simulačná a experimentálna validácia navrhnutých prístupov.

Aplikovaním daných prístupov na existujúce laboratórne zariadenia najmä výmenníky tepla a chemické reaktory  dochádza k validovaniu optimality a certifikácií bezpečnosti daných prístupov. Tato validácia je však časovo a finančne náročná. Napriek tomu experimentálnou a simulačnou validáciou môže dojsť k ďalšiemu vylepšovaniu prístupov, príp. k odhalovaniu a odstraňovaniu nedostatkov.

3.     Numerická analýza kritérií energetickej efektivity.

Kritériá energetickej efektivity vypovedajú o hospodárnosti jednotlivých prístupov. Vyhodnotením kritérií energetickej efektivity pomocou experimentálne nameraných údajov je možné uvažované prístupy objektívne porovnávať a vyvodzovať závery.

Získané vedecké výsledky plánujem publikovať na prestížnej vedeckej konferencií CDC (Conference on Decision and Control)) a následne rozšírenú verziu článku v medzinárodnom vedeckom časopise Applied Thermal Engineering.