Instalacje elektryczne z autonomicznym układem zasilania na bazie odnawialnych źródeł energii

• Autorzy: Ulbrich R. , Anweiler S. , Fedak W. , Jarosz B.

Warianty tytułu

EN

Electrical installations with autonomous power supply system based on renewable energy sources

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zrównoważony rozwój gospodarczy wymaga wykorzystania odnawialnych źródeł energii w sposób racjonalny i przemyślany. Odnawialne źródła energii, pomimo ich zalet, charakteryzują się sezonowością i znaczną niestabilnością. Prezentowana praca ma na celu opracowanie autonomicznego układu zasilania (AUZ) w oparciu o tzw. mix energetyczny. Taki system działa w układzie wyspowym i służy do niezawodnych dostaw energii elektrycznej z odnawialnych źródeł energii dla małych domów lub budynków użyteczności publicznej. Systemy z maksymalnie 3 kW mocy składają się z modułów, których segmentowa konstrukcja umożliwia kompilację różnych wielkości mocy i rodzajów energii odnawialnej. Podstawowy system składa się z głównego źródła zasilania, dodatkowego źródła energii, źródła zasilania awaryjnego, urządzenia do magazynowania energii, stacji pogodowej i regulatora. Podstawowe źródło energii ma 60-80% udziału w wytwarzanej energii elektrycznej i może korzystać z fotowoltaiki, małych turbin wiatrowych, lub kogeneracji. Dodatkowym źródłem jest 20-40% udział wytworzonej energii elektrycznej dostarczonej z odmiennego rodzaju energii odnawialnej niż pierwotne źródło. Mix energetyczny zależy od geograficznego położenia systemu. Awaryjne źródło może być realizowane jako złącze on-grid lub agregatu prądotwórczego. System magazynowania energii składa się z baterii lub super kondensatorów. Proponowane AUZ mogą być łączone w celu utworzenia sieci lokalnej, która automatycznie odpowiada na niedobory energii w różnych węzłach sieci regulując przepływ energii elektrycznej.

EN

Sustainable economic development requires the use of renewable energy sources in a rational and thoughtful way. Renewable energy sources, despite their advantages are characterized by seasonality and considerable instability. The presented research aims in the development of the Autonomous Power Supply system (APS) based on the so-called energy mix. Such a system works in the insular arrangement and serve for reliable supply of electricity from renewable sources for small residential or public utility buildings. Systems with up to 3 kW power consist of modules, which sectional design allows the compilation of various power configurations and types of renewable energy used. The basic system consists of a primary power source, additional power source, emergency power source, energy storage device, weather station and the controller. The primary source of power has a 60-80% share of generated electricity, and may use photovoltaics, small wind turbines, geothermic or cogeneration. Additional source is set to participate with 20-40% share of generated electricity and must be supplied with different kind of renewable energy than primary source. The energy mix depends on the geographical location of the system. The emergency source can be implemented as an on-grid connector or fuel power generator with the participation of 100% until the primary or accessory power source failure is removed. The energy storage system consists of batteries or supercapacitors. Proposed APS can be combined to create a local network that automatically responds to energy shortages in various network nodes by adjusting the supply of electricity within the network depending on its needs.

Słowa kluczowe

PL

odnawialne źródła energii; fotowoltaika; energia wiatru; sieci smart; micro sieci; układ zasilania autonomiczny

EN

renewable energy sources; photovoltaics; wind energy; smart grids; micro grids; autonomous power supply

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 7/8
• Strony: 26--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Ulbrich R.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska

autor

Anweiler S.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska

autor

Fedak W.

• Katedra Inżynierii Środowiska, Wydział Mechaniczny, Politechnika Opolska

autor

Jarosz B.

• EKO SOLAR sp. z o.o.

Bibliografia

• [1] Mattes, J., Huber, A., and Koehrsen, J., Energy transitions in small-scale regions–What we can learn from a regional innovation systems perspective, Energy Policy, Vol. 78, pp 255-264, 2015.
• [2] Markard, J., Raven, R., and Truffer, B., Sustainability transitions: An emerging field of research and its prospects, Research Policy, Vol. 41, No. 6, pp 955-967, 2012.
• [3] Blechinger, P., Cader, C., Bertheau, P., Huyskens, H., Seguin, R., and Breyer, C., Global analysis of the techno-economic potential of renewable energy hybrid systems on small islands, Energy Policy, In Press, doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.enpol.2016.03.043, 2016.
• [4] Paska J., Generacja rozproszona z wykorzystaniem hybrydowych układów wytwórczych, Energetyka, Vol. 6, pp 457-462, 2013.
• [5] Wardach, M., Kubarski, K., Paplicki, P., and Cierzniewski, P., Propozycja zastosowania autonomicznego układu zasilania domu jednorodzinnego, Przegląd Elektrotechniczny, Vol. 89, No. 1a, pp 48-50, 2013.
• [6] Olszowiec, P., Autonomiczne systemy elektroenergetyczne małej mocy. Mikrosieci. Energia Gigawat, Vol. 7-8, 2009.
• [7] Sitarz S., Projekt hybrydowej elektrowni słoneczno-wiatrowej, Mechanics, Vol. 24, No. 3, pp 211-219, 2005.
• [8] Stefaniak A., Systemy hybrydowe odnawialnych źrodeł energii, Czysta Energia, Vol. 11, pp 22-23, 2013.
• [9] Mohammadi, M., Hosseinian, S. H., and Gharehpetian, G. B., Optimization of hybrid solar energy sources/wind turbine systems integrated to utility grids as microgrid (MG) under pool/bilateral/hybrid electricity market using PSO, Solar energy, Vol. 86, No. 1, pp 112-125, 2012.
• [10] Malko, J., Hybrydowy wyspowy system energetyczny, Instal, Vol. 10, pp 26-28, 2010.
• [11] Ma, T., Yang, H., Lu, L., and Peng, J., Optimal design of an autonomous solar–wind-pumped storage power supply system, Applied Energy, Vol. 160, pp 728-736, 2015.
• [12] Emejeamara, F. C., Tomlin, A. S., and Millward-Hopkins, J. T., Urban wind: Characterisation of useful gust and energy capture, Renewable Energy, Vol. 81, pp 162-172, 2015.
• [13] Pudlik, M., Porywy wiatru jako źrodło energii, Wydawnictwo Uniwersytetu Opolskiego, 2003.
• [14] Cain, S. R., Anderson, A., Tasillo, E., Infantolino, W., and Wolfgramm, P., Empirical evaluation of the improvement of battery output when coupled with a capacitor bank, Journal of Power Sources, Vol. 268, pp 640-644, 2014.
• [15] M. Zygmanowski, B. Grzesik, Moduł superkondensatora MOD0350 jako element kondycjonera energii, Śląskie Wiadomości Elektryczne, Vol. 6, No. 87, 2009
• [16] Paska, J., Zasobniki energii elektrycznej w systemie elektroenergetycznym – zastosowania i rozwiązania, Przegląd Elektrotechniczny (Electrical Review), Vol. 88, pp 50-56, 2012.
• [17] Ulbrich, R., Stach, W., Lightwatcher – nowa propozycja oszczędzania energii elektrycznej w systemach oświetlenia, Energia i Budynek, Vol. 6, pp 27-31, 2010.
• [18] Chew, I., Kalavally, V., Oo, N. W., and Parkkinen, J., Design of an energy-saving controller for an intelligent LED lighting system, Energy and Buildings, Vol. 120, pp 1-9, 2016.
• [19] Gupta, R. A., Kumar, R., and Bansal, A. K., BBO-based small autonomous hybrid power system optimization incorporating wind speed and solar radiation forecasting, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 41, 1366-1375, 2015.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.