← zpět na činnosti

Dnes se SWARM Lab zaměřuje na efektivní hospodaření se dvěma klíčovými zdroji průmyslových procesů — vodou a energií. Výzkum laboratoře propojuje procesní inženýrství, energetické systémy, environmentální technologie, datově podporované řízení a principy digitalizace s cílem navrhovat udržitelná a prakticky využitelná řešení pro moderní průmysl. V současné době má výzkumný tým 12 členů.

Charakteristika činnosti

Naše práce se dělí do dvou hlavních pilířů, které se v moderním průmyslu neustále prolínají:

1. Udržitelné nakládání s vodou

• Čištění a recyklace: Zaměřujeme se na zpracování náročných průmyslových odpadních vod s cílem vrátit je zpět do procesu.
• Koncept MLD (Minimum Liquid Discharge): Navrhujeme technologie, které minimalizují objem vypouštěných odpadních vod a maximalizují jejich opětovné využití.
• Získávání surovin: Z odpadních vod extrahujeme cenné látky (např. ethanol, amoniak), které lze dále využít.

2. Moderní energetické systémy

• Modelování systémů: Analyzujeme vztahy mezi výrobou a spotřebou energie pro dosažení maximální efektivity.
• Strategické řízení: Plánujeme provoz energetických systémů tak, aby byl ekonomicky i ekologicky optimální.

Prediktivní management: Vyvíjíme nástroje pro koncepční plánování energetických systémů a komunit.

Strategie řešení

Nenabízíme jen teoretické studie, ale komplexní cestu od analýzy dat až po poloprovozní ověření:

• Pokročilé modelování a AI:
  • Disponujeme širokou základnou modelů energetických zařízení a zařízení pro zpracování odpadních vod
  • Aplikujeme datové analýzy a využíváme algoritmy strojového učení pro prediktivní údržbu, predikci výroby/spotřeby apod.
  • Aplikujeme zpětnovazební učení (Reinforcement Learning) pro autonomní strategické rozhodování v energetice nebo pro řízení jednotek na zpracování průmyslových odpadních vod
  • Vyvíjíme vlastní softwary zejména pro aplikace v energetice
• Unikátní laboratoř:
  • Disponujeme vybavením pro testování zpracování průmyslových odpadních vod v průmyslovém měřítku, od předúpravy přes membránové technologie (mikrofiltrace, reverzní a dopředná osmóza) po vakuové odpařování (mžikové, cirkulační, filmové) a stripování.
• Komplexní hodnocení a vývoj technologií:

Výběr z realizovaných a probíhajících projektů

Průmyslové čištění a recyklace vody

• Projekt TeKaReWa: MLD technologie často nezpracují odpadní vodu beze zbytku – zbývá kal, jehož likvidace je často nákladná nebo ekologicky problematická. TeKaReWa tento problém řeší v kontextu mlékárenství: kal se transformuje na hodnotný substrát pro bioplynové stanice a více než 90 % vody se vrací zpět do provozu. Výsledkem projektu byla ověřená technologie.
• Projekt R3WISION: Konvenční technologie s odpadními vodami z vinařství zápasí – a jejich pořizovací cena je pro řadu vinařství nereálně vysoká. R3WISION řeší tento problém na poloprovozním zařízení: snižuje CHSK na úroveň kanalizačních limitů, získává zpětně vodu a jako vedlejší produkt separuje prodejný ethanol.
• Projekt ReadyGe: Fugát z bioplynových stanic se čerpá na pole v řídkém stavu – přeprava je nákladná a skladovací kapacity BPS se rychle plní. ReadyGe navazuje na dvojici úspěšných projektů a míří ke komerčnímu řešení: fugát se zahušťuje na koncentrované hnojivo, přepravní náklady klesají a BPS uvolňuje skladovací kapacitu. Vedlejším produktem je roztok amoniaku a voda splňující limity pro vypouštění do povrchových vod.
• Projekt Recovos: Pro vysoce znečištěné odpadní vody nabízí přímá osmóza energeticky příznivější alternativu k jiným membránovým a tepelným technologiím. RECOVOS je ojedinělý projekt v ČR, který v pilotním měřítku tuto technologii úspěšně ověřil na třech typech odpadních vod (funkční vzorek) a nyní pokračuje vývoj směrem k průmyslovému nasazení.
• Projekt AIFLO: Proměnlivost průmyslových vod přesahuje schopnost konvenčních flotačních jednotek se adaptovat – výsledkem je horší kvalita vyčištěné vody a plýtvání chemií i energií. V projektu AIFLO trénujeme autonomního agenta, který se podmínkám přizpůsobuje průběžně. Cíl: ověření v poloprovozním režimu.
• Smluvní výzkum: Posouzení proveditelnosti MLD přístupu s řadou reálných odpadních vod: z chemické výroby, masné výroby, prádelen, recyklace plastů a zpracování hypersalinních důlních vod.

Energetika

• Projekt AI power: Výpadek kogenerační jednotky v nevhodný moment může ohrozit stabilitu přenosové soustavy i dodávku tepla – spolehlivost je klíčová. Projekt vyvinul systém pro řízení virtuální elektrárny s včasnou detekcí poruch a predikcí disponibility jednotek s ohledem na aktuální tepelnou poptávku.
• Projekt OdesAI: Obnovitelné zdroje, vícezdrojové systémy a dynamické spotové ceny vytvářejí prostředí příliš složité pro tradiční přístupy k řízení. OdesAI odpovídá na tuto potřebu softwarovou platformou, která trénuje autonomní agenty na digitálním dvojčeti energetického systému – agenti pak řídí reálný provoz strategicky a ekonomicky optimálně.
• Projekt GENEKOM: Návrh energetické komunity je komplexní úloha, na kterou dosud chybí dostupné nástroje – stávající přístupy jsou příliš jednoduché nebo vyžadují data, která dotčené subjekty nemají. GENEKOM řeší tento problém webovou aplikací pro optimální návrh energetických komunit: stačí minimum běžně dostupných vstupů a výsledky jsou přesto kvalitnější než u standardních postupů.
• Projekt ABSYSTOR: Výroba a spotřeba tepla se časově nekryjí – přebytky se ztrácejí a špičky je nutné dorovnávat. ABSYSTOR vyvíjí zařízení pro dlouhodobé ukládání tepla na principu absorpce s vícestupňovým odpařováním: tepelné přebytky se ukládají bez časového omezení a uvolňují přesně tehdy, kdy je to potřeba.
• Smluvní výzkum: software pro plánování kombinované výroby tepla a elektřiny v teplárenském provozu, software pro simulaci energetického systému výrobního podniku, software pro plánování provozu zdrojů vytápění pro komplex budov aj.

Zapojení studentů

Studentům nabízíme možnost zapojit se do výzkumných aktivit formou bakalářských či diplomových prací, nebo i formou užší spolupráce jako juniorní členové výzkumné skupiny.

Proč spolupracovat s námi?

✅ Praktické výstupy – od simulace po hotový prototyp připravený k nasazení
✅ Výjimečné zázemí – experimentální jednotky reprezentativních měřítek, simulační SW, měřicí technika
✅ Zkušenost s průmyslem – přes 20 zapojených firem a smluvních partnerů
✅ Napojení na granty i přímou spolupráci – TAČR, inovační vouchery, smluvní vývoj
✅ Flexibilita – od rychlé konzultace po rozsáhlý vývojový projekt

Kontakt

Ing. Michal Touš, Ph.D.
Vedoucí SWARM Lab
Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně
📍 Technická 2896/2, 616 69 Brno (místnost D5/457)
📧 tous@fme.vutbr.cz
📞 +420 541 14 4919