Studentská grantová soutěž - předchozí roky

SMART Energetická koncepce pro administrativní budovu

SP2014/49

Mišák Stanislav prof. Ing., Ph.D.

01. 01. 2014 - 31. 12. 2014

Na VŠB-TUO byla v rámci projektu SGS SP2013/68 vytvořena energetická koncepce včetně systému řízení určená pro napájení rodinného domu bez nutnosti napájení z vnější energetické soustavy, přičemž jako zdroje elektrické energie byly využity výhradně zdroje obnovitelné s možností akumulace elektrické energie s využitím akumulační jednotky. V roce 2012 byla sestavena fyzikální platforma energetické jednotky a v roce 2013 byl pro tuto jednotku vyvinut sofistikovaný systém řízení, jehož cílem je řízení spínání a regulace jednotlivých spotřebičů v závislosti na informacích z tzv. prediktorů, které predikují výrobu energie zdrojové části a spotřebu energie části zátěže, dále na základě informace o aktuální kapacitě akumulačního zařízení a na základě definované priority spínání pro jednotlivé spotřebiče. Cílem následného projektu je vytvoření energetické koncepce pro napájení administrativní budovy, jedná se tak o přesunutí využití energetické platformy do vyšší výkonové hladiny s respektováním všech zákonitostí a získaných poznatků z výkonové hladiny odpovídající toku výkonu v rodinném domu vyvíjené v předchozích projektech. Požadavky na energetickou koncepci budou specifikovány pro konkrétní aplikaci v Nové budově FEI VŠB-TUO pro vybrané prostory a kanceláře. Hlavními požadavky na energetickou koncepci jsou energetická soběstačnost, využití výhradně obnovitelných zdrojů elektrické energie, možnosti akumulace elektrické energie a provoz s vyrovnanou bilancí mezi výrobou a spotřebou elektrické energie s využitím systému řízení s podporou metod umělé inteligence.

prof. Ing. Stanislav Mišák, Ph.D.
doc. Ing. Lukáš Prokop, Ph.D.
Ing. Petr Bernat, Ph.D.
doc. Ing. Petr Kačor, Ph.D.
Ing. Štefan Hamacek, Ph.D.
Ing. Viktor Pokorný, Ph.D.
Ing. Regina Holčáková
Ing. Ladislav Slíva, Ph.D.
Ing. Marián Uher, Ph.D.
Ing. Jakub Vramba
Ing. Jindřich Stuchlý, Ph.D.
Ing. Tomáš Buriánek
Ing. Stanislav Rusnok
Ing. Pavel Sobota
Ing. Petr Kubalík

Hlavním cílem projektu je vytvoření energetické koncepce pro napájení administrativní budovy – Nová budova FEI, VŠB-TUO (NB FEI).
Splnění cíle bude realizováno ve dvou základních etapách.
V první etapě řešení projektu bude proveden návrh výkonové hladiny zdrojové části pro konkrétní podmínky místa instalace a bude proveden návrh použité technologie pro část zdrojů. Majoritním zdrojem elektrické energie se předpokládá využití fotovoltaické elektrárny (FVE) v modulárním zapojení umožňujícím budoucí rozšíření v případě zvýšení spotřeby elektrické energie. Výkonová hladina FVE bude zvolena s ohledem na předpokládanou spotřebu elektrické energie ve vybraných objektech a místnostech NB FEI. Pro konkrétní podmínky místa instalace energetické koncepce bude vypočtena průměrná disponibilita úhrnu slunečního záření a tomu odpovídající disponibilita výroby elektrické energie z FVE a pro typizované období s nejhorší disponibilitou výroby elektrické energie bude navržena kapacita a technologie akumulačního zařízení. Samotná část konverze energie bude zvolena pro off-grid systém opět s možností modulárního rozšíření, v první fázi se počítá s vytvořením 1fázové střídavé soustavy a DC rozvodu pro vybrané spotřebiče.
V rámci druhé etapy bude uskutečněna samotná fyzická realizace energetické koncepce v následujících krocích: instalace FVE, instalace akumulačního zařízení, instalace výkonové polovodičové techniky. V závěru druhé etapy budou dále připraveny vstupy a výstupy pro měřicí a ovládací systém energetické koncepce.
Nad rámec rozsahu projektu avšak pouze v případě dostatečného časového prostoru se počítá s vývojem monitorovacího a ovládacího systému. 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 energetické koncepce, aby tak bylo možné optimalizovat řetězec jednotlivých konverzí energií a přispět tak ke zvýšení celkové účinnosti systému. 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.