Zaměření
Zaměření této laboratoře je rozděleno na několik úkolů, které spolu souvisejí a tvoří náplň výzkumných a vývojových prací.
Smart grid – E.E.S.
V rámci výzkumu chytré energetické sítě (smart gridu) s velkým podílem obnovitelných zdrojů jsme přistoupili k částečně fyzickému modelování sítě. Síť, kterou vytváříme, nazýváme E.E.S. (Experimentální Energetická Síť). Do sítě jsou zapojeny malé elektrárny, využívající obnovitelné zdroje. Některé z těchto elektráren mohou být situovány v dosahu Laboratoře automatizace, kde je E.E.S. umístěna. To je např. sluneční elektrárna, která je na střeše budovy. Jiné elektrárny musejí být situovány v jiných lokalitách. Jejich zapojení do sítě je realizováno pomocí bezdrátového přenosu dat o aktuálním výkonu elektrárny. Pomocí těchto dat je poté elektrárna fyzicky modelována řízeným zdrojem elektrické energie (výkonu) do E.E.S. z jiného zdroje (baterie nebo střídavé sítě 230 V, 50 Hz).
Toky energie, zásoby v jednotlivých zdrojích i spotřebu kontroluje řídicí systém dSpace. Tento systém může určovat, které zdroje budou aktuálně dodávat energii do sítě a o jakém výkonu. V případě dostatku energie, bude řídit ukládání přebytku energie do akumulátorů, případně do vodíku, prostřednictvím elektrolyzéru s metalhydridovým kontejnerem. Jako jeden ze zdrojů elektrické energie pro E.E.S. je proto použit palivový článek. Celý model E.E.S. si klade za cíl modelovat fyzicky skutečnou energetickou síť s velkým podílem obnovitelných zdrojů a bude sloužit hlavně pro vytváření a ověřování algoritmů prediktivního řízení energetické sítě, využívajícího co nejkomplexnější informace o časovém rozdělení výkonu z různých typů obnovitelných zdrojů v daném regionu, farmě nebo obci.
Smart metering
Tento výzkum a vývoj je zaměřený především na maloodběratele elektrické energie. Jedná se o systém, který uživateli pomocí standardních technologií zprostředkuje informace o jeho aktuální spotřebě. Zatímco jsou na trhu komplexní, ale nákladné systémy monitoringu spotřeby elektrické a dalších energií až po systémy s automatickým odpínání a připínáním velkých spotřebičů, aktivity Laboratoře automatizace si kladou cíl velkou dostupnost vyvíjených systémů pro běžné uživatele a jeho snadného začlenění do stávajících instalací. Ke komunikaci jednotlivých měřičů se zobrazovači a úložišti dat bude použita síť Wifi (dnes již dostupná ve většině domácností). Toto řešení je levné a nevyžaduje velké úpravy. Pro přechodné období budou vyvinuty i systémy s přenosem informace po silovém rozvodu 230 V, 50 Hz. Pro zobrazení a ukládání dat budou použita běžně dostupná zařízení, jako například notebook, chytrý telefon, …
Moduly pro monitoring, řízení a ovládání spotřebičů elektrické energie maloodběratele budou realizovány jako komplexní (umístěné za elektroměr) a distribuované (umístěné v jednotlivých zásuvkách) Pomocí jednoduché modifikace tohoto systému SMPSE bude možné sledovat nejen spotřebu elektrické energie, ale také spotřebu plynu, vody a případně další. Systém je postaven modulárně a v případě potřeby dalších měření lze snadno rozšířit.
Energy Harvesting
Cílem těchto aktivit je získání dostatečného množství elektrické energie z elektromechanické nebo jiné přeměny především pro účely napájení distribuovaných senzorových systémů, ale i pro signalizační, výstražné, havarijní a další systémy. Pracoviště Energy Harvestingu je proto vybaveno odpovídajícími vývojovými a experimentálními kity. Úzce souvisejícím úkolem je výzkum a vývoj na poli bezdrátového přenosu elektrické energie dostatečného výkonu pro výše uvedené systémy.
Nízkopříkonové spotřebiče
S přecházející aktivitou v oblasti energy harvestingu souvisí výzkum a vývoj nízkopříkonových spotřebičů. V současnosti se jedná především o vývoj vestavných počítačů s extrémně nízkou spotřebou a jejich spojení s centralizovanými systémy a počítačovými farmami, především na bázi cloud computingu. Takový systém by se mohl stát energetickou i ekonomickou alternativou ke klasickému vybavení školních počítačových laboratoří, postavených na stolních PC, resp. s notebooky. Navrhované systémy usilují o až 90% úsporu elektrické energie a 60% pořizovacích nákladů oproti stávajícím systémům se stolními PC.
Přístrojové vybavení
Embedded pracoviště
Malé elektrárny využívající obnovitelné zdroje energie
Matlab, Simulink, dSpace (řízení E.E.S.)
Vodíková elektrárna
Vedoucí laboratoře
Prof. Ing. František Zezulka, CSc.
Technická 3082/12, 61600, Brno
E-mail: zezulka@vut.cz
Telefon: 541 146 440