Studentská grantová soutěž

Hybridní systémy v inteligentních budovách, jejich řízení a vizualizace, výzkum v oblasti bludných proudů a elektrochemické koroze, simulace a analýza asynchronního motoru

SP2023/101

Hrbáč Roman doc. Ing., Ph.D.

doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.

01. 01. 2023 - 31. 12. 2023

Oblast výzkumu se bude zabývat snížením spotřebovávané energie v budovách z neobnovitelných zdrojů a inženýrských sítí. Konkrétně se jedná o systém vytápění a ohřevu vody, který spotřebovává největší podíl energie v obytných budovách. Sluneční energie se dnes převážně používá pouze k pokrytí spotřeby elektrické energie a její přebytky nejsou využívány vůbec nebo neefektivně. Cílem výzkumu bude implementace vizualizačního softwaru na reálném hybridním systému ohřevu vody a vytápění v obytné budově. Díky archivaci dat vizualizačního systému Reliance bude možné hybridní systém zhodnotit z pohledu jeho energetických a ekonomických parametrů. Pro implementaci navrženého vizualizačního softwaru je rovněž nutné vyvinout řídicí algoritmy pro řízení hybridního systému akumulace tepelné energie. V oblasti výzkumu bludných proudů a elektrochemické koroze budeme pokračovat na zkoumání funkce katodické ochrany s hloubkovou uzemňovací anodou, a to na rozsáhlém objektu sestávajícím ze stavby a liniového zařízení. Budeme monitorovat funkci segmentované hloubkové uzemňovací anody a energetickou náročnost katodické ochrany. To vše ve spolupráci s praxí. S bludnými proudy souvisí také funkce opakovatelných ochranných průrazek sloužících k ukolejnění neživých částí v blízkosti elektrifikovaných tratí. Jejich nefunkčnost způsobuje zvýšení vznikajících bludných proudů. Bude tedy provedeno měření monitorující funkci průrazek za běžného reálného provozu tratě. Jednou z oblastí výzkumu, kterou se zabýváme, jsou asynchronní motory. Posuzuje se chování motoru při různých provozních podmínkách, a dále optimalizace jeho konstrukčního návrhu. Asynchronní motory jsou důležitou součástí elektrických pohonů, které se používají v mnoha technických aplikacích. Během jejich provozu dochází k různým poruchám, které mohou spolehlivost a chod elektrického pohonu a tím i celé technologie ohrozit. K analýze chování asynchronního motoru se využívají programy COMSOL a ANSYS, s cílem predikce jeho chování při různých poruchových stavech. Tyto programy budou využity i pro řešení technických problémů či konstrukčních aspektů spojených s návrhem motoru a jeho optimalizací. Další oblastí výzkumu jsou střídavé elektrické pohony, a to zejména regulované s měničem kmitočtu. Řízení mechatronických soustav pomocí měničů kmitočtu přináší kromě velkých výhod v řízení a v úsporách elektrické energie i problémy. Tyto problémy jsou spojeny s generováním rušení jak do napájecí sítě, tak i do vlastního motoru a jeho okolí. Rušením do napájecí sítě se zhoršuje kvalita jeho napětí, rušení z měniče kmitočtu ovlivňuje i parametry a chování, a tím i spolehlivost, připojeného motoru. Výzkum bude zaměřen na zkoumání negativních zpětných vlivů regulovaných pohonů na napájecí střídavou síť a možnosti jejich filtrace. V rámci praktických měření bude posouzena a následně vyhodnocena funkce filtračně-kompenzační jednotky a možné ohrožení její spolehlivosti. Dále budou zkoumány i další možnosti filtrace. Rovněž se předpokládá využití vhodného programu pro simulaci a analýzu těchto zpětných jevů.

doc. Ing. Roman Hrbáč, Ph.D.
doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D.
doc. Ing. Václav Kolář, Ph.D.
doc. Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D.
Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D.
Ing. Stanislav Zajaczek, Ph.D.
Ing. Petr Orság, Ph.D.
Ing. Lukáš Demel
Ing. Lukáš Broda
Bc. František Bartoš, EUR ING
Bc. Jiří Bělohlávek
Ing. Antonín Brzobohatý
Bc. Radim Fedič
Bc. Martin Fuks
Ing. František Holaň
Bc. Petr Jemelka
Bc. Adam Konetzný
Ing. Jan Majer
Ing. Jan Pivsetok
Bc. David Seidler
Ing. Ondřej Šodek
Bc. Dominik Špaček
Bc. Matěj Strakoš
Ing. Jakub Tepper
Ing. Petr Tichavský
Ing. Kristýna Míčková

1. Konkrétním výstupem bude reálná vizualizace hybridního systému akumulace tepelné energie z využitím solárnich termických kolektorů, FVE a automatického kotle na tuhá paliva.
2. Vývoj algoritmů pro řízení hybridního systému akumulace tepelné energie.
3. Monitorování funkce segmentované hloubkové uzemňovací anody.
4. Měření energetické náročnosti katodické ochrany na objektu sestávajícího se ze stavby a liniového zařízení.
5. Měření monitorující funkci průrazek za běžného reálného provozu tratě.
6. Simulace a analýza asynchronního motoru pro poruchové stavy a pro řešení problémů spojených s jeho konstrukcí.
7. Měření zpětných vlivů střídavých regulovaných pohonů, posouzení vlivu filtračně-kompenzačních prostředků, vyhodnocení.
Plánované hodnocené výsledky:
Náš řešitelský tým si stanovuje v roce 2023 podat k publikování minimálně 2 článků publikovaných na SCOPUS, dále minimálně dvou článků publikovaných v časopisech s IF.