Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Monitorovací a ovládací systém Energeticky soběstačného "SMART" domu

SP2012/53

Mišák Stanislav prof. Ing., Ph.D.

prof. Ing. Zdeněk Hradílek, DrSc.

01. 01. 2012 - 31. 12. 2012

V posledních letech je kladen důraz na energetickou soběstačnost jednotlivých objektů pro různé výkonové hladiny, od energetické spotřeby rodinných domů, firem až po energetickou soběstačnost celých měst. Energetickou soběstačností se rozumí provoz uvedených mikroregionů nezávisle na napájení z nadřazených soustav v tzv. ostrovních systémech. V průběhu roku 2011 byl v rámci projektu SGS (SP2011/130) vybudován pilotní projekt energetické koncepce pro napájení rodinného domu tak, aby celková spotřeba tepelné i elektrické energie byla dotována z obnovitelných zdrojů elektrické energie a dům tak byl tzv. „energeticky soběstačný“. Jako zdroje napájení byly využity pouze obnovitelné zdroje energie. Konkrétně byla v rámci projektu vybudována větrná a fotovoltaická elektrárna jako zdroje elektrické a solární elektrárna jako zdroj teplené energie. Tímto byla vytvořena základní platforma pro výzkum provozu ostrovních systémů pro různé výkonové hladiny. V současné době by bylo vhodné dobudování komplexního monitorovacího a ovládacího systému, který by byl schopen definovat základní provozní parametry jednotlivých komponentů energetické koncepce i parametry energetické koncepce jako celku. S takto vytvořeným monitorovacím a ovládacím systémem pak bude následně možné určit celkovou účinnost systému, definovat podíl jednotlivých zdrojů v rámci dlouhodobého časového intervalu a specifikovat tak využitelnost navržené energetické koncepce pro libovolné geomorfologické, meteorologické a energetické podmínky nejen v rámci ČR, ale kdekoliv ve světě. V současné době je možné ve světě nalézt různé projekty zabývající se aplikovatelností tzv. SMART technologií, nicméně v občasné době prozatím nejsou k dispozici konkrétní výsledky využitelnosti příkladného energeticky soběstačného domu s propracovanou energetickou koncepcí využívající výhradně obnovitelné zdroje energie a detailně zpracovaným monitorovacím a ovládacím systémem, který by takové cenné informace dokázal zpřístupnit. Navržené téma je tak vysoce aktuální s možností okamžité aplikovatelnosti a využitelnosti do praxe.

prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.
doc. Ing. Lukáš Prokop, Ph.D.
prof. Ing. Pavel Krömer, Ph.D.
prof. Ing. Petr Bilík, Ph.D.
Ing. Martin Sobek, Ph.D.
Ing. Aleš Folvarčný
Ing. Štefan Hamacek, Ph.D.
Ing. Regina Holčáková
Ing. Viktor Pokorný, Ph.D.
Ing. Tomáš Šumbera, Ph.D.
Ing. Ladislav Slíva, Ph.D.
Ing. Marián Uher, Ph.D.
Ing. Petr Stoklas
Ing. Peter Staš
Ing. Jakub Vramba
Ing. Jindřich Stuchlý, Ph.D.
Ing. Antonín Březina
Ing. Marcel Vycudilík
Ing. Zbyněk Richtr
prof. Ing. Zdeněk Hradílek, DrSc.

Specifikace výstupů výzkumu (cíl projektu)
Cílem projektu je vytvoření komplexního monitorovacího a ovládacího systému pro energetickou koncepci „Energeticky soběstačného SMART domu“, která byla vytvořena v rámci předchozího projektu řešeného v roce 2011. Jak už s názvu vyplývá, vytvoření zmíněného systému je možné rozdělit na dvě části, a to část monitorovací a část ovládací. Monitorovací systém bude sledovat základní parametry jednotlivých komponentů energetické koncepce, aby tak mohla být definována v požadovaných cyklech v rámci dlouhodobého měření celková účinnost systému i účinnost jednotlivých konverzí energie individuálních komponentů. Pro část elektrické energie se bude konkrétně jednat o měření napěťových, proudových a následně výkonových parametrů, přičemž toto vyhodnocení bude realizováno pro jednotlivé komponenty větrné i fotovoltaické elektrárny, aby tak bylo možné optimalizovat řetězec jednotlivých konverzí energií a přispět tak ke zvýšení celkové účinnosti systému. Pro část tepelné energie se předpokládá měření základních kvalitativních parametrů solárních kolektorů a stejně jako v případě vyhodnocení elektrické energie bude monitorován i tok energie do zátěže a akumulačního zařízení. Součástí monitorovacího systému bude i hodnocení meteorologických poměrů, aby bylo možné přiřadit celkovou účinnost systému pro rozmanité klimatické podmínky a definovat tak efektivnost provozu navržené energetické koncepce pro různé provozní i klimatické podmínky. Veškeré výsledky monitorovacího systému budou ukládány pro následný postprocessing do databáze a budou s požadovaným krokem publikovány formou webového rozhranní na internetové doméně, která bude pro tento projekt vytvořena. S využitím ovládacího systému bude možné ovládat základní provozní stavy koncepce „Energeticky soběstačného SMART domu“. Celé řízení se předpokládá ve dvou základních režimech místní a dálkové správy. Přičemž pojmem dálková správa se rozumí ovládaní základních provozních stavů formou vytvořeného webového rozhraní s možností ovládaní i prostřednictvím PDA komunikátorů.