Studentská grantová soutěž - předchozí roky

Reverzibilní měniče pro akumulaci elektrické energie

SP2012/126

null

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

01. 01. 2012 - 31. 12. 2012

Předmětem projektu je vývoj nové řady měničů středního výkonu pro užití v systémech akumulace elektrické energie, který zahrnuje realizaci prototypu měniče vhodného pro další výrobu a jeho ověření ve vybraných aplikacích s akumulací elektrické energie. V rovině obecného náhledu je akumulace elektrické energie historicky jedním ze základních technologických problémů energetických soustav. Aktuální problém současnosti spočívá v lokálním a časově neefektivním rozložení výkonů výroby a požadavků spotřeby. Intenzitu požadavků na akumulaci elektrické energie stupňuje i vzrůstající část instalovaného výkonu, získaného z obnovitelných zdrojů. 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. Pro řešení uvedené tématiky vedlo řešitelský tým několik základních skutečností: • využití výzkumného potenciálu řešitelského pracoviště uchazeče pro podporu řešení společensky aktuálního problému v souladu s energetickou koncepcí EU a ČR při snižování emisí a zvyšování podílu obnovitelných zdrojů, • aktivní orientaci výzkumně vývojového potenciálu vysoké školy na výstupy vhodné pro využití v průmyslu s možností podpory vzniku výzkumného týmu mladých výzkumných pracovníků a doktorandů, • vytvoření nového výrobku pro technologie s vícenásobným užitím mezioborového charakteru, • zajištění aplikovatelnosti výsledků projektu na starší, nebo již provozovaná zařízení obnovitelných zdrojů, • vysoký exportní potenciál ověřeného řešení, nebo jeho částí.

Ing. Petr Vaculík, Ph.D.
Ing. Petr Vaculík, Ph.D.
Bc. Ing. David Slivka, Ph.D.
Ing. Aleš Havel, Ph.D.
Ing. Michal Hromják
Ing. Miroslav Uchoč
Ing. Josef Opluštil
Ing. Roman Šprlák
Ing. Martin Tvrdoň, Ph.D.
prof. Ing. Petr Chlebiš, CSc.
prof. Ing. Petr Palacký, Ph.D.

V odborné oblasti je projekt zaměřen na návrh systémového řešení akumulace energie s využitím polovodičových měničů, v oblasti realizace si klade za cíl vývoj nového polovodičového měniče středního výkonu s vysokou účinností a dynamikou pro spojení stejnosměrných a střídavých soustav s akumulací elektrické energie.
Navržený projekt je časově rozložen do čtyř etap řešení:
• Provedení rešerší stávajícího stavu, stanovení konkrétních technických parametrů akumulačního systému, návrh a dimenzování měniče se sdruženou funkcí pro pohon vozidla i nabíjení akumulátoru, nebo příp. v aplikaci akumulačního systému malé fotovoltaické elektrárny, numerické simulace elektrických a tepelných dějů v hlavních součástech soustavy, návrh konstrukčního řešení měniče a hlavních součástí soustavy.
• Návrh výkonové části měniče, hardware a řídicího software měniče a jeho odladění, funkční a zatěžovací zkoušky měniče.
• Uvedení aplikace do provozu, provozní zkoušky, zkoušky pro ověření a schválení prototypu měniče, schvalovací řízení prototypu, konstrukční návrh varianty měniče pro akumulaci ve stejnosměrných obvodech.
• Finální odzkoušení systému akumulace novým typem polovodičového měniče s vyhodnocením jeho vlastností, kompletace dokumentace a projekčních podkladů pro výrobu, vytvoření modulového řešení funkčního vzoru pro akumulaci energie ve stejnosměrných obvodech včetně modifikace řídicího software.

Hlavním cílem projektu je vývoj nového speciálního polovodičového měniče s vysokou účinností a dynamikou středního výkonu pro využití v systémech akumulace elektrické energie. Doplňujícím cílem projektu je návrh a vývoj struktur pro akumulaci elektrické energie opírající se o navržený a realizovaný polovodičový měnič, resp. jeho zjednodušené varianty s uplatněním pokrokových technologií např. rekuperace energie v souladu s požadavky energetické koncepce ČR a EU. Důraz je kladen na mezioborovou využitelnost výsledků projektu v oblasti elektroenergetiky, dopravy a udržitelného rozvoje obnovitelných zdrojů energie.
Mezi dominantní přínosy projektu patří zefektivnění provozu vybraných elektrických silničních, nebo kolejových vozidel, omezení nepříznivých zpětných vlivů dosud užívaných nabíjecích zařízení velkokapacitních akumulátorových baterií na napájecí síť, snížení nerovnoměrnosti dodávek obnovitelných zdrojů středního výkonu, zejména fotovoltaických, do napájecí sítě. Přínos projektu lze spatřit i v možnosti dodatečné montáže k již stávajícím obnovitelným zdrojům.
Řešitelský tým se skládá z velmi kvalifikovaných pracovníků Fakulty elektrotechniky a informatiky, kteří mají dlouholeté zkušenosti jak z úspěšného řešení projektů národního i mezinárodního charakteru z oblasti přeměny elektrické energie v polovodičových měničích, její akumulace, návrhu a konstrukce polovodičových měničů i elektromagnetické kompatibility elektrických sítí v návaznosti na využívání polovodičových měničů, tak teoretické znalosti i odborné zkušenosti z řešené problematiky. Velmi významné jsou znalosti a zkušenosti účastníků projektu z praktických realizací průmyslových i trakčních zařízení a jejich prosazení při exportu do zahraničí.