Laboratórium obnoviteľných zdrojov energie

Laboratórium obnoviteľných zdrojov energie
Fakulta elektrotechniky a informatiky STU

Katedra/ústav: Ústav elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky
Kontaktná osoba: Ing. Marek Pípa, PhD., doc. Mgr. Miroslava Farkas Smitková, PhD.
Kontakt: 02-6029 1783
e-mail: marek.pipa@stuba.sk, miroslava.smitkova@stuba.sk
web stránka: www.oze.stuba.sk/oze/laboratorium-oze/

Charakteristika:

Laboratórium obnoviteľných zdrojov energie je zamerané na využívanie obnoviteľných zdrojov energie a slúži potrebám výskumu a edukačného procesu, zameraného na energetické zdroje, nekonvenčné zdroje a premeny energie. Laboratórium dáva priestor na tvorivú činnosť nielen v rámci prác študentov FEI STU, ale ponúka možnosť aj pre základné a stredné školy, či už vo forme exkurzií alebo participácií na meraniach.

V laboratóriu sa nachádzajú hlavne:

Prečerpávacia vodná elektráreň: nainštalovaná na terase bloku C, nádrže sú nainštalované na 2. a na 6. poschodí, nádrže majú objem 2 x 20 m³, stredný spád je 13 m, použitá je Kaplanova turbína riadená klapkou s elektro-servopohonom, na výrobu elektrickej energie slúži automobilový alternátor 24 V, transformácia je riešená trojicou 1 – fázových toroidných transformátorov 24 / 400 V, v móde čerpania pracuje elektráreň s dvoma odstredivými čerpadlami s menovitými príkonmi 1kW a 2 kW.
Modely palivových článkov a elektrolyzérov: PEM palivové články a elektrolyzéry na demonštračné účely výroby a využitia vodíka, autíčko poháňané palivovými článkami, čerpacia stanica na výrobu vodíka
Solárno-veterný ostrovný systém: umiestnené na LVN Technická 5, BA, - inštalovaná je ostrovná fotovoltická elektráreň s výkonom panelov 1,5kWp, pracujúca cez nabíjač do 48V olovenej staničnej aku-batérie, z ktorej je výkon podaný cez striedač s výkonom 5kVA do lokálnej spotreby. V prípade vyčerpania kapacity veterného ostrovného systému je záťaž automaticky pre manipulovaná na solárny. Trojlistová veterná elektráreň s horizontálnou osou otáčania, plochou rotora 1m² s výkonom 400W – synchrónny generátor budený permanentnými magnetmi so zabudovaným usmerňovačom a systémovým napätím 24V DC. Elektráreň pracuje v elektrickom ostrove cez regulátor dobíjania do akumulátorov, ktoré napájajú striedač aktivovaný súmrakovým spínačom LED osvetlenia okolia tejto elektrárne. Dvojlistová veterná elektráreň s horizontálnou osou otáčania - VE 200 (momentálne v rekonštrukcii), poháňa priamo trojfázový synchrónny generátor s menovitým výkonom 200 W budený permanentnými magnetmi, a zabudovaným usmerňovačom má menovité napätie 14 V, menovitý prúd 14,3 A, menovité otáčky generátora 1200 min^-1, hmotnosť veternej elektrárne 25kg. Začiatok nabíjania akumulátorovej batérie je pri rýchlosti vetra 3,5 m.s^-1 čo odpovedá otáčkam 450 min^-1. Veterná elektráreň s vertikálnou osou otáčania na báze modifikovaného Savoniovho prieťažného trojlistového rotora s plochou rotora 1m² je v štádiu vysokej rozpracovanosti.
Termo-solárny systém: Tento systém je tvorený dvojicou plochých teplovodných solárnych kolektorov, z ktorých jeden má číre a druhý difúzne presklenie. Systém obsahuje aj prípravu na prívod od ďalšieho kolektora. Systém je inštalovaný na terase 7 poschodia budovy v Mlynskej doline. Systém pracuje do zásobníka teplej vody, pričom cirkuláciu zabezpečuje čerpadlo ovládané automatikou spínanou na základe meraných teplôt ohrievanej vody v zásobníku a solárnej kvapaliny v kolektoroch.
Fotovoltická elektráreň s vyvedením výkonu do distribučnej sústavy: Táto elektráreň je umiestnená na južnej strane šikmej strechy našej budovy na Technickej 5, má 80 panelov s celkovým inštalovaným výkonom 20kWp.
Bioplynová stanica s kogeneračnou jednotkou: umiestnené na LVN Technická 5, BA, Svojho času prvá bioplynová stanica na báze suchej fermentácie na Slovensku. Fermentačný proces prebieha v dvoch fermentoroch s objemom po 30m³, odkiaľ produkovaný bioplyn postupuje do vakového zásobníka s objemom 28m³. Bioplyn je následne stláčaný dúchadlom na požadovaný tlak, vysušený, vyčistený, odmeraná je jeho kvalita a produkovaný objem a následne použitý v kogeneračnej jednotke s elektrickým výkonom 20kW a tepelným výkonom 45kW, alebo spálený vo fakli.
Solárny koncentrátor: Koncentrátor sa skladá zo 6 parabolických zrkadiel s ohniskovou vzdialenosťou 3m a aktívnou plochou každého z nich 1 m². Nominálny výkon koncentrovaného slnečného žiarenia v zväzku s priemerom cca 100mm je približne 6kWp. Systém obsahuje autonómny elektronický riadiaci systém natáčania koncentrátora za slnkom, s integrovaným snímačom na sledovanie reálnej polohy Slnka na oblohe s možnosťou manuálneho riadenia. Riadiaci systém pomocou elektrických pohonov v dvoch osiach natáča oceľovú nosnú konštrukciu so zrkadlovým systémom. Jednou z možností využitia koncentrovaného slnečného žiarenia je ohrievanie primárneho tepelného výmenníka Stirlingovho motora, ktorý je možné umiestniť na konzolu koncentrátora.

Projekty:

Projekt KEGA 3/7248/09 Začlenenie laboratória OZE do vzdelávacieho procesu formou multimediálneho interaktívneho webového rozhrania: Projekt bol zameraný na vývoj a integráciu vzdelávacích modulov s možnosťami, ktoré poskytuje laboratórium obnoviteľných zdrojov energie - pristupovať k systémom laboratória aj prostredníctvom vzdialeného rozhrania cez Internet, zatiaľ realizované pre bioplynovú stanicu.
Projekt ŠF EÚ Národné centrum pre výskum a aplikácie OZE a Dobudovanie Národného centra pre výskum a aplikácie OZE: v rámci projektu boli zakúpené viaceré prístroje nachádzajúce sa v laboratóriu.

Publikácie:

Kubica, J., Pípa, M., Janíček, F.: Laboratórium obnoviteľných zdrojov energie a jeho využitie v pedagogickej a výskumnej praxi. In: EPE2009. Kouty nad Desnou, Czech Republic, 12. ‐ 14.5.2009. ISBN 978‐80‐248‐1947‐1
Pípa, M., Kubica, J.: Výroba bioplynu metódou suchej fermentácie biomasy. In.: 8. Celoštátna konferencia s medzinárodnou účasťou. EEE 2009. Nový Smokovec. 27. ‐ 29.5.2009. ISBN 978‐80‐89402‐08‐3.
Jahnátek, Ľ., Janíček, F., Smitková, M., Kubica, J.: Research Infrastructure For Renewables In Slovakia. In.: 8. Celoštátna konferencia s medzinárodnou účasťou. EEE 2009. Nový Smokovec. 27. ‐ 29. 5. 2009. ISBN 978‐80‐89402‐08‐3.
Kubica, J., Pípa, M., Janíček, F.: Laboratórium OZE na FEI STU v Bratislave. In: EPE 2010. ISBN 978‐80‐214‐4094‐4. CD‐Rom.
Kubica, J., Pípa, M., Janíček, F.: Laboratory for education of renewable energy source on FEI STU in Bratislava. In: International conference Renewable energy sources 2010. ISBN: 978‐80‐89402‐24‐3. CD‐Rom
Kubica, J., Pípa, M., Janíček, F.: Laboratory for education of renewable energy sources on FEI STU in Bratislava. In: International conference Renewable energy sources 2010. ISBN: 978‐80‐89402‐21‐2.
Kment, A., Pípa, M., Janíček F.: BIOGAS STATION OF RENEWABLE ENERGY SOURCES LABORATORY. In: Renewable Energy Sources 2013 : 4th International Scientific Conference OZE 2013. Tatranské Matliare, Slovakia, May 21-23, 2013. ISBN 978-80-89402-64-9.

Fotografie:

Obr. 1: Prečerpávacia vodná elektráreň