AI-WASTE:
Waste-to-Energy Assisted by Artificial Intelligence.

AI-WASTE:
Energetické využítí odpadů asistované umělou inteligencí.

AI, waste management, thermochemical conversion, predictive model.

This study focuses on waste-to-energy. The presented research aims to improve thermochemical processes and optimize operating conditions for the energy-material utilization of waste using an advanced AI-supported predictive model to increase process efficiency.

The international project AI-WASTE considers the operation of facilities with different operating principles (incineration, gasification, pyrolysis), levels of development (TRL 4 – TRL 8), different scales (6 kW – 6 MW), and different monitored outputs (thermal energy, flue gas purity, syngas quality, solid residue, pyrolysis oil…).

The main goal of the study is the development of controllable, portable software as a carrier of an interconnected neural network able to predict the outputs of thermochemical processes and optimize their operation. The use of artificial intelligence in the operation of waste-to-energy technologies can have a significant impact on operational efficiency and the overall view of waste management. AI-WASTE aims to strengthen the position of waste-fuelled technologies and improve their integration into energy grids and off-grid systems.

At the Research Energy Center, Jakub Čespiva has been working on thermochemical processes, especially gasification of biomass and solid alternative fuels from waste.

As part of his doctoral studies, he expanded this focus to include the catalytic synthesis of liquid hydrocarbon substances with the potential to strengthen energy self-sufficiency.

He is currently a member of the Innovation and Safety research group, where he coordinates several national and international projects focused on alternative energy processes and related technologies. His work is aimed at applicable results and professional publications.

In addition to these activities, he oversees the teaching of the Combustion Equipment subject in the follow-up master’s degree program of the Department of Energy, Faculty of Mechanical Engineering, VSB-TUO, and is actively involved in the organization of the international conference IEEC (International Energy and Environment Conference).

VSB – Technical University of Ostrava has more than 175 years of tradition, focuses on connecting theory with practice and is active in community projects and close cooperation with the Moravian-Silesian Region.

The university is primarily focused on technologies, which are the main domain of not only six of the seven faculties, but also four research centers, where the topic of energy and the environment is strongly emphasized. In the Research Energy Center, research activities are oriented towards sustainable energy and the effective use of secondary raw materials.

One of the pillars is the connection of waste management and sustainable energy, which meets in the area of ​​thermochemical conversion for the purpose of producing clean energy (electricity and heat) and solid, valorized residues.

Umělá inteligence, odpadové hospodářství, termochemická konverze, predictivní model.

Tato studie se zaměřuje na problematiku odpadového hospodářství skrze energetické využití odpadů. Prezentované výzkumné aktivity si kladou za cíl zdokonalení termochemických procesů a optimalizaci provozních podmínek pro energeticko-materiálové využití odpadů pomocí pokročilého AI-podporovaného predikčního modelu pro zvýšení efektivity procesů.

V rámci řešeného mezinárodního projektu AI-WASTE je zohledněn provoz zařízení s různým pracovním principem (spalování, zplyňování, pyrolýza), úrovní vývoje (TRL 4 – TRL 8), různým měřítkem (6 kW – 6 MW) a různými sledovanými výstupy (tepelná energie, čistota spalin, kvalita syngazu, tuhý zbytek, pyrolýzní olej…)

Hlavním cílem studie je vývoj ovladatelného, přenositelného software jako nosiče provázané neuronové sítě se schopností predikovat výstupy termochemických procesů a optimalizovat jejich provoz. Využití umělé inteligence při provozu odpad zpracovávajících technologií může mít významný dopad na efektivitu provozu a celkový náhled na odpadové hospodářství. AI-WASTE si klade za cíl posílit pozici technologií využívajících palivo z odpadů a zlepšit jejich integraci v energetických sítích i ostrovních systémech.

Ve Výzkumném energetickém centru se Jakub Čespiva dlouhodobě věnuje termochemickým procesům, zejména zplyňování biomasy a tuhých alternativních paliv z odpadů (TAP).

V rámci doktorského studia rozšířil toto zaměření o oblast katalytické syntézy kapalných uhlovodíkových látek s potenciálem pro posilování energetické soběstačnosti.

V současnosti je členem výzkumné skupiny Inovace a bezpečnost, kde koordinuje několik národních i mezinárodních projektů zaměřených na alternativní energetické procesy a související technologie. Jeho práce směřuje k aplikovatelným výsledkům a zároveň k odborným publikacím.

Kromě těchto aktivit zastřešuje výuku předmětu Spalovací zařízení v navazujícím magisterském studijním programu Katedry energetiky Fakulty strojní VŠB-TUO a aktivně se podílí na organizaci mezinárodní konference IEEC (International Energy and Environment Conference).

Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava má více než 175 let tradice, zaměřuje se na propojení teorie s praxí a je aktivní v komunitních projektech a úzké spolupráci s Moravskoslezským krajem.

Univerzita je zaměřena primárně na technologie, které jsou hlavní doménou nejenom šesti ze sedmi fakult, ale také čtyř výzkumných center, kde je silně vyzdvihovaná tématika energetiky a životního prostředí. Ve Výzkumném energetickém centru jsou výzkumné aktivity orientované ve směru udržitelné energetiky a efektivního využívání druhotných surovin.

Jedním z pilířů je tak propojení odpadového hospodářství a udržitelné energetiky, které se potkává v oblasti termochemické konverze za účelem produkce čisté energie (elektřiny a tepla) a tuhých, valorizovaných reziduí.