Az elmúlt négyéves kutatási periódusban az „Okos rendszerben működtetett fenntartható energetika” alprojekt keretében végzett munka a hazai és európai energetikai átállás kulcskérdéseire fókuszált: a dekarbonizáció, az ellátásbiztonság és a rugalmas villamosenergia-rendszer megvalósításának komplex vizsgálatára. A kutatási program a villamosenergia-piac numerikus szimulációja, a gépi tanuláson alapú megújulóenergia-termelés és fogyasztás-előrejelzés, valamint a tárolási technológiák integrációja mellett szervesen magában foglalta a nukleáris üzemanyagciklus hosszú távú szimulációját és fenntarthatósági értékelését, továbbá a korszerű 3. generációs nagy energetikai reaktorok és kis moduláris reaktorok műszaki, biztonsági, valamint villamosenergia-hálózattal való együttműködési kérdéseinek vizsgálatát is. Ez a több diszciplínát átfogó megközelítés biztosította, hogy az időjárásfüggő megújulók és a nukleáris források kooperációja, rugalmassága és a hosszú távú üzemanyag-ellátás kérdései egyaránt megalapozott, rendszerszintű szimulációk keretében kerüljenek kiértékelésre az európai dekarbonizációs célok tükrében.
A kutatás kezdeti szakaszában az ESST környezetben elemeztük 15 európai ország 2030-as és 2040-es villamosenergia-rendszerét, számszerűsítve a nukleáris termelés kivezetésének ellátásbiztonsági és piaci hatásait. Ezt követően a villamosenergia-piaci modellezést a PLEXOS szoftverkörnyezetbe ültettük át, felépítve Magyarország és a szomszédos országok 2030-as, órás felbontású komplex villamosenergia-piaci modelljét. A valószínűségi alapú kiértékelést szolgáló saját Python kódok kifejlesztése és az érzékenységi elemzések elvégzése után az eredményeket Q1-es publikáció formájában osztottuk meg. A következő fázisban a modellt blokkszintre finomítottuk az atomerőművek rugalmasságának vizsgálatára, amely kutatás eredményeiből D1-es publikáció született. A négyéves program zárására a modellt sikeresen kiterjesztettük teljes európai szintre a 2030-as, 2040-es és 2050-es évekre, feldolgozva a legfrissebb Nemzeti Energia- és Klímaterveket, amely modell eredményeiből jelenleg publikáció kidolgozása van folyamatban. Párhuzamosan a Matematikai Intézettel együttműködve létrehoztunk egy ún. magyarázható mesterséges intelligencián alapuló villamosenergia-ár előrejelző modellt, amelyet bemutató cikkünket 2026-ban egy D1-es folyóirat közölt.
Az Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszékkel együttműködésben 37 európai ország órás felbontású nap- és szélenergia-termelési, valamint villamosenergia-fogyasztási adatsorait gyűjtöttük össze és tisztítottuk meg, lehetővé téve azok tudományos feldolgozását. Az adatsorok alapján neurális hálókat tanítottunk be, amelyekkel országonként órás felbontású megújuló energia termelési és fogyasztási idősorokat hoztunk létre az energiapiaci modellek támogatására. A kutatás eredményeit a rangos Nature Portfolio D1-es folyóiratában közöltük, az előállított nagy felbontású adatsorokat pedig a kutatói közösség számára nyíltan hozzáférhetővé tettük a Zenodo.org repozitóriumban.
A Nemzeti Energiastratégiában megfogalmazott 100 MW-os akkumulátorkapacitás modellezéséből kiindulva vizsgáltuk az energiatárolók optimális kapacitáskihasználását, hatásfokát és a tartalékpiacon betöltött szerepét a konvencionális és atomerőművekkel szimbiózisban. A záró évben a tárolói fizikai paramétereket és korlátokat nemcsak a 2030–2050-es európai PLEXOS modellbe, hanem a trigenerációs kis moduláris reaktorok vizsgálatára létrehozott PyPSA modellbe is sikeresen implementáltuk. A kutatási feladat szervesen összekapcsolódott a tehetséggondozással, ugyanis a témában a korábban említett publikációkon felül 5 TDK-dolgozat és 1 MSc diplomamunka témavezetése valósult meg.
A nukleáris üzemanyagciklussal foglalkozó kutatás során felmértük a nukleáris kapacitások 2050-ig történő tervezett megháromszorozásának üzemanyagciklusra gyakorolt hatásait, amely rávilágított, hogy a hagyományos, nyílt üzemanyagciklus mellett a globális uránkészletek már 2065–2075 körül kimerülnének. Emiatt a hosszú távú fenntarthatóság érdekében zárt üzemanyagciklusú gyorsreaktoros technológiákat vizsgáltunk, amelyek a hasadóanyag-tenyésztés révén az uránkészletek hasznosíthatóságát mintegy ötvenszeresére növelhetik, és ezen szcenáriók elemzésével bekapcsolódtunk az OECD NEA nemzetközi szakértői munkájába is.
A BME NTI a 2020-2025 között futó, nemzetközi ECC-SMART projekt résztvevőjeként egy új, szuperkritikus nyomású vízzel működő kis moduláris reaktorkoncepció átfogó fejlesztésében és elemzésében vett részt. Ez a koncepció kombinálja a szuperkritikus nyomású és a kis moduláris reaktorok előnyeit úgy, mint a magas kilépő hőmérséklet, 45 % körüli hatásfok, egyszerű felépítés. A kutatási tevékenység támogatása érdekében elsőként az APROS és TRACE termohidraulikai rendszerkódokra vonatkozó validációs benchmark számításokat hajtottunk végre. Erre a célra a PSB-VVER kísérleti berendezést, illetve annak egy hidegági, kis méretű LOCA esetét választottuk ki. Az eredményeket egy Q1-es folyóiratcikkben publikáltuk. Az SCW-SMR vizsgálatok során elsőként csatolt termohidraulikai-reaktorfizikai elemzéseket hajtottunk végre az APROS rendszerkód és a Serpent reaktorfizikai kód segítségével a névleges üzemállapot körülményeinek feltérképezése, illetve a koncepció továbbfejlesztése érdekében. Ezen kutatás eredményeit két Q1-es cikkben foglaltuk össze. A továbbiakban az APROS elemzéseket a tranziens viselkedés vizsgálatával folytattuk. Elsőként a tartós, teljes feszültség kiesés kezdeti eseményt, illetve a remanens hő passzív módon történő elvezetésének lehetőségét vizsgáltuk meg és publikáltuk egy Q1-es cikkben. Végül a tranziens elemzéseket a nagy csőtöréses üzemzavarral folytattuk, amelynek eredményeit Q1 folyóirat cikkben közöltük. Az elvégzett kutatási munkára alapozva Varju Tamás elkészítette PhD disszertációját is, melynek sikeres védését követően, 2026 júniusában PhD fokozatot szerzett.
Az MTA FFT program során kísérleti és numerikus módszereket fejlesztettünk a korszerű reaktorok hűtési folyamatainak vizsgálatára. A részecskekép-sebességmérés (PIV) és a számítási áramlástan (CFD) összekapcsolásával a reaktorbiztonsági modellek ellenőrzését támogató mérési adatbázisokat hoztunk létre. A PIROUETTE berendezésen VVER- és PWR-releváns pálcakötegek, távtartórácsok és keverőelemek áramlásmódosító hatását vizsgáltuk. A részben átlátszó, 3D nyomtatott rácsokkal korábban nehezen hozzáférhető tartományokat tettünk mérhetővé. Torzult pálcakötegeken feltártuk a geometriai szűkületek mögötti áramlást; a CFD-összehasonlításokkal meghatároztuk a modellek alkalmazhatóságát és korlátait. Kapcsolódó számításokkal az ALLEGRO GFR 4. generációs reaktor kazettában jellemző hőátadási folyamatokat is elemeztük. A mérési módszertan fontos eredménye a képalapú törésmutató-illesztési eljárás és a hozzá fejlesztett kompakt mérőeszköz. A mért és optikai modellel számított képek összehasonlításával közvetlenül a kísérleti körülmények között állítható be a modellanyag és a mérőfolyadék törésmutatójának egyezése. Ez csökkenti az optikai torzításokat, és támogatja a pálcák mögötti áramlások megbízható mérését. Az eljárást referenciamérésekkel és bizonytalanságelemzéssel ellenőriztük. A TOWER berendezés megépítésével a vizsgálatokat a természetes cirkulációra terjesztettük ki. Egy elektromosan fűtött pálcakötegben és környezetében feltártuk az áramlás és a keveredés jellemzőit, majd a méréseket CFD-számításokkal vetettük össze. A négyéves munka eredményei a vízhűtésű reaktorok és egyes SMR-koncepciók biztonsági értékelését, a további kutatásokat és a hallgatók képzését szolgálják.
A négyéves kutatási program során elért fő eredmények a következők: 16 rangos nemzetközi folyóiratcikk (ebből 3 D1 és 10 Q1 besorolású), 44 tudományos és szakmai előadás, 10 fenntartható technológiákat népszerűsítő program, 1 nemzetközi nyílt hozzáférésű adatbázis, valamint 1 megszerzett PhD fokozat, továbbá 3 PhD fokozatszerzés várható a projekt eredményeként a következő 1 éven belül (két PhD dolgozat már sikeresen túl van a munkahelyi vitán, a dolgozatok hivatalos bírálati szakasza is megkezdődött; egy másik PhD dolgozat írása jelenleg már zajlik, hivatalos bírálati eljárása várhatóan 2027-ben folyik majd le).
Tovább a kutatócsoport oldalára.
