Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Výzkum struktur subsystémů akumulace

SP2011/103

null

prof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.
prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.

01. 01. 2011 - 31. 12. 2011

Předmětem projektu je podpora vývoje nové řady speciálních reverzibilních měničů středního výkonu pro užití v systémech akumulace elektrické energie s využitím moderních prostředků modelování složitých soustav polovodičových systémů. Nedílnou součástí předmětu výzkumu je vývoj dynamických algoritmů pro řízení toků elektrické energie v soustavách obnovitelných zdrojů na bázi moderních a velmi výkonných prostředků mikroprocesorové techniky.

Ing. Petr Hudeček
Bc. Ing. David Slivka, Ph.D.
Ing. Aleš Havel, Ph.D.
Ing. Ilja Hynčica
Ing. Michal Hromják
Ing. Lukáš Odlevák
Ing. Roman Šprlák
Ing. Petr Vaculík, Ph.D.
Ing. Petr Vaculík, Ph.D.
prof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.
prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.

Rozvoj systémů pro akumulaci elektrické energie je neoddělitelně spojen s dalším rozvojem energetiky u nás i v Evropě. Jejich spojitost s přijatelným rozvojem obnovitelných zdrojů, ekologicky čisté dopravy, či krytí neplánovaných špičkových odběrů elektrické energie vyžaduje systémy pro akumulaci elektrické energie s velmi krátkou reakční dobou. Proto se předpokládá přímá akumulace elektrické energie s využitím výkonových polovodičových systémů s vysokou účinností a dynamikou, které jsou potřebné pro spolupráci moderních prvků elektrické akumulace od různých typů akumulátorů, přes superkapacitory až k hybridním bateriím se sítí, nebo s elektrickými pohony. Základ těchto systémů vždy tvoří vysoce účinný polovodičový měnič s vysokou dynamikou odezvy na požadavek změny směru toku elektrické energie.
Návrh projektu výzkumu a vývoje výkonových polovodičových systémů s akumulací elektrické energie vzniknul z aktuálních a neustále se zvyšujících potřeb uplatnění reverzibilních měničů pro obousměrné řízení toku elektrické energie jak v dopravě, tak v energetice obnovitelných zdrojů.
Řešení těchto subsystémů je doprovázeno vývojem výkonových měničových a řídicích struktur, obsahující aktivní sériové a paralelní filtry, jež sou řízeny mikroprocesorovými řídicími jednotkami.
Rozsah řešení projektu zasahuje do tvorby následujících subsystémů:
• Akumulaci solární a větrné energie - Oblast obnovitelných zdrojů je charakteristická nerovnoměrnými a časově nepředvídatelnými dodávkami energie do sítě v závislosti na např. slunečním svitu, nebo intenzitě větru. Typický problém současnosti je nerovnoměrnost dodávek spojená s velkým množstvím fotovoltaických elektráren relativně malého výkonu.
• Aktivní nabíjecí stanice - Základním stavebním prvkem subsystému je aktivní nabíjecí stanice, tzn. nabíjecí stanice vybavená akumulačním prvkem pro krytí špičkových odběrů při intenzivních nabíjecích procesech. Tato stanice pak může být alternativně na základě své lokalizace vybavená netradičními zdroji elektrické energie, které v současnosti mnohdy přinášejí nemalé problémy např. se stabilitou sítě, nebo řešení zkratových podmínek v sítích. Nepotřebná energie v denní době je ideální pro zamýšlenou akumulaci. V budoucnosti je předpoklad použití v dobíjecích stanicích pro elektromobily. Tyto stanice mohou být instalovány ve velkých nákupních centrech, obytných komplexech i firemních prostorách, včetně veřejných patrových parkovišť. Naakumulovaná energie umožní efektivnější a tím i rychlejší nabití pohonných akumulátorů vozidel než stávající metoda dobíjení z veřejné rozvodné sítě. Totéž platí při získávání přebytečné energie z větrné elektrárny, případně z technologie pyrolýza - kogenerační jednotka – akumulace.
• Záložní zdroje – Vhodnou konfigurací je možné vytvořit subsystém, který bude reprezentovat záložní neboli záskokový zdroj. Akumulačním prvkem (zdrojovým) je baterie nebo ultrakapacitorová baterie.
Základním cílem projektu je komplexní rozpracování koncepce struktur subsystémů akumulace s ohledem na:
• spolupráce subsystémů s obnovitelnými zdroji elektrické energie, zejména se solárními články a malými větrnými elektrárnami.
• realizace s ohledem na maximální účinnost celého subsystému.
• koordinaci a řízení celého projektu.
• výzkum v oblasti koncepcí systémů akumulace elektrické energie s využitím polovodičových měničů,
• návrh koncepce, dimenzování, numerické simulace a konstrukční řešení polovodičových měničů.
• vývoj řídicích algoritmů a software pro řízení měničů.
• odborný dohled a konzultace při realizaci měničů.
• provádění měření a analýz vlastností měničů v jednotlivých etapách vývoje,