Enosmerni napajalni sistem za simulacije razpršenih virov s sklopom opreme za upravljanje energetskih sistemov skupaj s hibridnim sončnim sistemom, Fakultete za energetiko Univerze v Mariboru.
Uvod
Podjetje Telem d.o.o. je v sklopu projekta– RIUM (Raziskovalna infrastruktura Univerze v Mariboru) dobavilo in integriralo raziskovalno opremo na Fakulteti za energetiko, Univerze v Mariboru. Dobava je obsegala “Enosmerni napajalni sistem za simulacije razpršenih virov s sklopom za upravljanje energetskih sistemov skupaj s hibridnim sončnim sistemom”. Vsa vgrajena oprema je najsodobnejša, ki je trenutno dostopna trgu. Projektni razpon je obsegal vse od projektiranja do same izvedbe na ključ.
Napajalni sistemi
Enosmerni napajalni sistem moči 240 kW, 0-750 VDC, 0-960 ADC je namenjen znanstveno raziskovalnemu delu na področju obnovljivih virov, baterijskih sistemov ter na področju e-mobilnosti. Glavna komponenta sistema je vodno hlajeni enosmerni reguliran vir, ki lahko deluje kot vir oziroma kot ponor. S pomočjo vira je možno simulirati baterije, ki se uporabljajo v električnih avtomobilih, v električnih letalih, električnih kolesih itd. Tako je možno simulirati notranjo upornost baterije, napetost baterije in tok baterije. Te možnosti so predvsem pomembne pri raziskavah e-mobilnosti saj tako lahko simuliramo obnašanje baterije pri različnih nivojih kapacitete z zmožnostjo oddajanja oziroma sprejema energije. Vse te funkcionalnosti so nujno potrebne pri raziskovalnem delu na področju načrtovanja pogonskih sklopov za e-mobilnost. Ker je laboratorij opremljen z elektrodinamičnimi zavorami je mogoče s sistemom tudi testirati cikle WLPT (svetovni harmonizirani postopek preskušanja lahkih vozil), saj je omenjeno testiranje v zadnjih letih postalo osnova pri 
načrtovanju pogonskih sklopov za e-mobilnost.
Krmilniki
Za upravljanje napajalnega sistema se uporablja krmilnik S7-1500, ki z napajalnim sistemom komunicira preko komunikacije Mod bus TCP/IP. S povezavo človek-naprava služi nadzorni sistem Siemens WinCC. Enosmerni napajalni sistem ima vgrajene vhodne in izhodne filtre, ki služijo za odstranjevanje višjih harmonskih komponent v električnem toku in napetosti. Naprava zato proizvaja zelo malo višjih harmonskih komponent, kar je zelo pomembno pri izvajanju preciznih električnih meritev saj bi v primeru prevelikega deleža višjih harmonskih komponent lahko prišlo, do napačnih rezultatov meritev. Znotraj napajalnega sistema je bil tudi dobavljen vodno hlajeni DC/AC pretvornik moči 200 kW, ki služi za znanstveno raziskovalno delo na področju načrtovanja prototipih elektromotorjev z visoko učinkovitostjo. Pretvornik se bo upravljal preko programskega paketa dSPACE s čimer bo mogoče prototipne motorje upravljati v d-q modelu.
Hibridni sončni sistem
Hibridni sončni sistem služi za znanstveno raziskovalno delo na področju razvoja fotonapetostnih sistemov in samooskrbe na objektih saj je sestavljen iz hibridnih sončnih modulov, razsmernika, baterijskega sistema in sistema za hlajenje. Glavna komponenta sistema so hibridni sončni moduli, ki za razliko od komercialnih sončnih modulov vsebujejo hladilna rebra nameščena na hrbtni strani modulov. S pomočjo hladilnih reber zmanjšamo temperaturo hibridnega sončnega modula in odvedemo odpadno toplotno energijo, ki se lahko uporabi v manjših ogrevalnih aplikacijah. Nižja temperatura pomeni višji izkoristek sončnega modula in posledično višjo proizvodnjo električne energije. Glede na to, da hibridni sončni moduli proizvedejo več energije na enoto površine kot sončni in toplotni moduli ločeno, so ti sistemi še posebej primerni za aplikacije, kjer je razpoložljiva površina omejena. Celotna odpadna toplotna energija se preko toplotnega izmenjevalnika (glikol/glikol) shranjuje v zalogovniku toplote s kapaciteto 500 L ter možnostjo plastenja toplotne energije po temperaturnem gradientu.
V zalogovniku 
toplote so na šestih različnih višinah nameščeni temperaturni senzorji s katerimi lahko spremljamo temperaturni nivo in v primeru ponora toplote izvedemo hlajenje delovnega medija s pomočjo dodatnega zračno hlajenega hladilnega agregata (zrak-voda). Hladilni razvod se polni z mešanico (voda-glikol 35 %), ki omogoča delovanje sistema tudi v zimskem obdobju (temperatura zmrzišča je pri -25 °C). Na sekundarni strani hranilnika toplotne energije je nameščen toplotni izmenjevalnik (glikol/voda), ki preko pretočnega modula poskrbi za ogrevanje sanitarne tople vode do 45 °C.
Proizvedena električna energija hibridnega sončnega sistema se preko razsmernika in sistema za upravljanje baterije (BMS) shranjuje v baterijskem modulu. V času največje proizvodnje električne energije se baterijski modul polni in v času, ko hibridni sončni sistem ne obratuje, zagotavlja pokrivanje porabe samooskrbnega objekta. Hibridni sončni sistem je priključen v nizkonapetostno distribucijsko omrežje in v kombinaciji z baterijskim modulov (hranilnikom električne energije) omogoča odjem in oddajo električne energije v omrežje. Opazovani parametri tako električnega kot toplotnega dela hibridnega sončnega sistema so za lažji monitoring in upravljanje prikazani v centralnem nadzornem sistemu (Siemens WinCC).
Celoten hibridni sončni sistem v kombinaciji z baterijskim modulom omogoča znanstveno-raziskovalno delo na področju optimiranja trga z električno energijo in razvoja algoritmov za blockchain tehnologije (pametne pogodbe), saj se v prihodnosti pričakuje napredek v smeri neposredne interakcije med odjemalci in proizvajalci električne energije.
Avtroji:
Amer Amor Chowdhury Haque1, Iztok Brinovar1, Gregor Srpčič1, Damjan Majcen2, Boris Tomažin2, Klemen Sredenšek1
1 Fakulteta za energetiko, Univerze v Mariboru, Hočevarjev trg1, 8270 Krško
2 Telem d.o.o, V borovju 8, 2000 Maribor
Telem d.o.o.
https://www.um.si
https://www.telem.si
