témavezető: Szabó Szilárd
társ-témavezető: Bencs Péter
helyszín (magyar oldal): Áramlás-és Hótechnikai Gépek Intézeti Tanszék helyszín rövidítés: ÁHT
A kutatási téma leírása:
Napjainkban egyre elterjedtebbek a megújuló energiaforrásokon alapuló energiatermelő egységek, mind a háztartási, mind az ipari fogyasztók rendszereiben. Egyes energiaforrások, mint például a napenergia, valamint a szélenergia az időjárási körülményektől függő energiatermelést valósítanak meg. Mivel a villamosenergia hatékony, nagy mennyiségű és biztonságos tárolás jelenleg nem megoldott, ezért célszerű olyan kutatásokat folytatni, ahol az alternatív és hagyományos energiaforrások, és ezen belül a termelés, a tárolás és a fogyasztás hatékonyan összehangolhatók. Köztudott, hogy egy energiarendszerben a termelés és a fogyasztás összehangolása nélkül az energiarendszer nem képes működni. Ezért szükségessé vált az energiarendszer optimalizálása és energiamenedzsmentje, amely megvalósításának szerves részét képezi a szabályozás és a tárolás is. Jelenleg a villamosenergia-termelő és a háztartási melegvíz előállító rendszerek két, egymástól függetlenül működő egységből állnak. Egy tisztán elektromos rendszer (napelemes rendszer) és egy tisztán hőenergiatermelő rendszer (napkollektor) helyett, azonban létrehozható olyan, az előzőkénél lényegesen egyszerűbb felépítésű komplex, kombinált rendszer, amely egyesíti a villamos és a hőenergia rendszert egyetlen villamos egységben.
Ezért célul tűztük ki egy olyan speciális, új és kombinált rendszer kidolgozását, amelynek segítségével kiemelkedő hatásfokkal lehet egyidejűleg villamos- és hőenergiát termelni, amelyben nincs szükség bonyolult hőhálózati kapcsolásokra. Mivel egyetlen (tisztán elektromos) rendszer épülne meg, ezért energiamenedzsment eszközök és módszerek segítségével optimalizálni lehet a villamos- és hőenergia termelést a villamos- és hőenergia fogyasztással összhangban, ezzel elérve a maximális átalakítási hatásfokot és a legrövidebb megtérülési időt. Feladat egy napelemen és esetlegesen szélturbinán alapuló komplex rendszer kialakítása és vizsgálata, a megfelelő méréstechnika kidolgozása és összeállítása, amely alkalmas a kitűzött célok megvalósítására.
Előzetes vizsgálataink azt mutatják, hogy megvalósítható olyan kapcsolt, kombinált villamos- és háztartási melegvizet előállító rendszer (speciális villanybojler), amely nélkülözi a napkollektoros rendszerek hőhálózatát, valamint egyesíti a napelemes rendszereknél kiválóan alkalmazható maximális munkapont kereső és szabályozó, optimalizáló technikát. A méréseket az Áramlás- és Hőtechnikai Gépek Intézeti Tanszék és az Elektrotechnikai és Elektronikai Intézet által közösen fejlesztett napelemes laboratóriumban kívánjuk elvégezni. Hasonló célokra már dolgoztak ki és vizsgáltak különböző rendszereket, azonban azok lényegesen bonyolultak és költségesek. Cél ezektől egyszerűbb, vagy minőségileg jobb, illetve speciális célú rendszer kifejlesztése.
A kombinált rendszerrel elérni kívánt hatások a következő:
• Adott mennyiségű villamos- és hőenergia előállítása, akár egyenletes akár változó intenzitású energiatermelés megvalósítása a fogyasztási igényeknek megfelelő ütemben.
• A villamos- és a hőenergiafogyasztás közötti kapcsolat feltérképezése, időbeli és mennyiségbeli megoszlás analízise, a termelés és tárolás igazítása az igényekhez, mindez a hatásfok optimalizálásával.
• A termelési és fogyasztási igényekre alapozott komplex energiamenedzsment módszer, rendszer kialakítása.
Az eljárás kidolgozásához a C2-es épület tetőszerkezetén elhelyezett napelemeket kívánjuk felhasználni. Ezen kívül a napelemes laboratóriumban található mobil mérőrendszer is használható szabályozott körülmények között megvalósuló, reprodukálási célú mérésekhez. A Napsugárzás, vagy laboratóriumi megvilágítás, illetve fogyasztási igények változásának hatására bekövetkező termelési jelleg és hatásfokváltozást a mérésekkel párhuzamosan kereskedelmi forgalomban megtalálható és szabad felhasználású szoftverek felhasználásával is meg kívánjuk határozni.
A megvilágítás változását piranométerrel, azaz sugárzásmérővel kívánjuk mérni, a szekunder oldali termelési viszonyokat pedig a napelemes rendszer kapcsán levehető feszültség és áramerősség mérésével. Az optimalizálást, egy erre a célra fejlesztett áramkörrel kívánjuk megvalósítani, amely valós időben keresi meg és állítja a maximális teljesítményű (hatásfokú) munkapontot. Ezen áramkör feladata, hogy összehangolja a villamosenergia- és a hőenergiatermelés arányát, a szükséges tárolási idők és mennyiségek, valamint hőmérsékletek figyelembevételével. Az eljárás használatában jelentős tapasztalattal bírunk korábbi és jelenleg is folyó projektek révén.
Kutatási feltételek: A téma kutatásához szükséges napelemes és napkollektoros rendszer rendelkezésre áll. A mérőeszközök valamint a programrendszerek rendelkezésre állnak.
Ipari háttér: A kutatás alkalmazott kutatás, amelyhez számos ipari alkalmazást lehet társítani. A későbbiekben, minden olyan esetben kiépíthető lesz az általunk fejlesztett új rendszer, ahol villamos- és hőenergia együttes előállítása a cél napelemes rendszer segítségével.
felvehető hallgatók száma: 1
Jelentkezési határidő: 2018-12-31
2024. IV. 17. ODT ülés Az ODT következő ülésére 2024. június 14-én, pénteken 10.00 órakor kerül sor a Semmelweis Egyetem Szenátusi termében (Bp. Üllői út 26. I. emelet).
Bejelentkezés
