Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Využití hybridních obnovitelných zdrojů elektrické energie

SP/201073

Mišák Stanislav prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Karel Sokanský, CSc.

01. 01. 2010 - 31. 12. 2010

V posledních letech je kladen velký důraz na rozvoj obnovitelných zdrojů elektrické energie, které patří mezi zdroje ekologické s minimálním dopadem jejich provozu na životní prostředí. V době, kdy je taktéž velká pozornost věnována otázce energetické nezávislosti jednotlivých států, dostává se do popředí i využití dříve energeticky minoritních obnovitelných zdrojů elektrické energie, jejichž nasazení v jednotlivých lokalitách se předpokládá v již nezanedbatelném poměru k celkové produkci elektrické energie. Mezi nejdynamičtěji se rozvíjející obnovitelné zdroje elektrické energie bezesporu patří větrné a fotovoltaické elektrárny, které jsou využívány k výrobě elektrické energie pro různé napěťové i výkonové hladiny. Větrné a fotovoltaické elektrárny jsou však také zdroje s nestabilní dodávkou elektrické energie, což s sebou přináší řadu nevýhod pro provozovatele elektrizační soustavy, do níž je výkon u uvedených zdrojů vyveden. Jednou z možností, jak zvýšit celkovou využitelnost zmíněných obnovitelných zdrojů, je jejich provoz v autonomním režimu, kdy napájí izolovaný systém spotřeby, při současné akumulaci elektrické energie s využitím akumulátorových nebo palivových článků především pro nižší výkony výrobních jednotek. Další možností jak zvýšit efektivnost provozu větrných a fotovoltaických elektráren je jejich společný provoz v jedné lokalitě jako tzv. hybridní zdroj elektrické energie. V případě sníženého příkonu větrného proudění je dodávka elektrické energie hrazena z fotovoltaického systému a naopak při sníženém příkonu sluneční energie může být deficit elektrické energie hrazen z elektrárny větrné. Předpokládaným výstupem projektu je návrh a realizace ukázkového hybridního zdroje elektrické energie pracujícího v ostrovním (autonomním) režimu a napájejícího vybrané spotřebiče laboratoře, simulujících spotřebu elektrické energie v běžné domácnosti.

prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.
Mgr. Jana Kočíbová
Ing. Petr Závada
Ing. František Dostál
Ing. Jaroslav Šnobl
Ing. Aleš Folvarčný
Ing. Štefan Hamacek, Ph.D.
Ing. Regina Holčáková
Ing. Daniel Diviš
Ing. Viktor Pokorný, Ph.D.
Ing. Tomáš Šumbera, Ph.D.
doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D.
prof. Ing. Karel Sokanský, CSc.

Cílem projektu je návrh a realizace hybridního zdroje elektrické energie pro napájení uzavřené soustavy v tzv. autonomním režimu. Hybridním zdrojem elektrické energie je míněna kooperace provozu vybudované větrné a fotovoltaické elektrárny, přičemž energie zmíněných zdrojů bude akumulována s využitím akumulátorových baterií, ze kterých bude následně napájena uzavřená soustava spotřeby. Uzavřená soustava spotřeby bude tvořena elektrickou zátěží, která bude simulovat běžné domácí spotřebiče. Bude tak vytvořen fyzikální model hybridního zdroje elektrické energie, s jehož využitím je následně možné simulovat různé provozní stavy větrné a fotovoltaické elektrárny, dále simulovat různé nároky odběru elektrické energie v autonomním režimu soustavy, tedy bez nutnosti připojení spotřeby k distribuční soustavě. V rámci projektu je dále předpokládáno vytvoření monitorovacího a ovládacího systému, pomocí kterého bude možné ovládat formou aplikace na webovém rozhranní různé provozní režimy hybridního zdroje a taktéž sledovat časové průběhy toků výkonů mezi jednotlivými komponenty. Součástí monitorovacího a ovládacího systému bude i meteorologická stanice. Pomocí systému tak bude možné sledovat formou webového rozhranní nejen časové průběhy veličin elektrických, ale i veličin meteorologických a získat tak informace o energetické využitelnosti hybridního obnovitelného zdroje elektrické energie pro různé provozní stavy a meteorologické podmínky. V roce 2009 byla v lokalitě budovy L VŠB-TU Ostrava vybudována větrná elektrárna se synchronním generátorem s permanentními magnety o celkovém výkonu 12 kW. K této větrné elektrárně se předpokládá vybudovat fotovoltaickou elektrárnu o výkonu cca 5 kW, přičemž jednotlivé fotovoltaické panely je dle dohody s provozovateli budov VŠB-TUO možné umístit na střechu budovy L VŠB-TUO. V roce 2009 byla taktéž navázána spolupráce mezi řešitelem projektu a zástupci firem zabývajících se výrobou akumulátorových článků, přičemž výsledkem uvedené vzájemné dohody je garance redukované ceny akumulátorových článků pro potřeby projektu.
Takto vybudovaný fyzikální model hybridního zdroje elektrické energie včetně akumulačního zařízení a taktéž zařízení simulujícího spotřebu běžné domácnosti pak může být využitelný jako výzkumná platforma pro studentské projekty FRVŠ, projekty Ministerstva průmyslu a obchodu a dalších výzkumných projektů na úrovni základního i aplikovaného výzkumu.