Alternativní zdroje elektrické energie pro pr mysl komer ní bezpe nosti

Transkript

1 Alternativní zdroje elektrické energie pro prmysl komerní bezpenosti Alternative sources of electricity for the comercial security industry Bc. Ludvík Písek Diplomová práce 2009

2

3

4 ABSTRAKT Tato diplomová práce je v poátku zamena na získání základního pehledu o alternativních zdrojích elektrické energie. V další ásti se zamuje na rozdlení požadavk na píkon pro vybrané poplachové systémy a na obecné požadavky pro návrh alternativního zdroje s výbrem zdroje pro zabezpeovací systémy. V závru zmíníme trendy v oblasti výroby elektrické energie pomocí alternativních zdroj. Klíová slova: alternativní zdroje, zabezpeovací systémy, zdroje elektrické energie, ABSTRACT This thesis is focused on acquiring early basic overview of alternative sources of electricity. In the next section focuses on the distribution of power requirements for the selected alarm systems and the general requirements for the design of an alternative source with the selection of resources for security systems. In conclusion, mention trends in the production of electricity using alternative sources. Keywords: alternative sources, security systems, power supplies,

5 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Zde bych rád podkoval mému otci a pátelm za velkou psychickou pomoc a rady. Dále bych rád podkoval panu Ing Jiímu Kindlovi za poskytnuté materiály a panu doc. Ing Františku Hruškovi za pomoc pi praktickém mení. Prohlašuji, že jsem na diplomové práci pracoval samostatn a použitou literaturu jsem citoval. V pípad publikace výsledk, je-li to uvolnno na základ licenní smlouvy, budu uveden jako spoluautor. Ve Zlín. Podpis diplomanta

6 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, OBSAH ÚVOD EHLED ALTERNATIVNÍCH ZDROJ ELEKTRICKÉ ENERGIE Metody získání el. energie z alternativních zdroj neobnovitelných Metody získání el. energie z alternativních zdroj obnovitelných METODY ZÍSKÁNÍ EL. ENERGIE Z NEOBNOVITELNÝCH ALTERNATIVNÍCH ZDROJ Spalovací motory Baterie, akumulátory a akumulátorové baterie METODY ZÍSKÁNÍ EL. ENERGIE Z OBNOVITELNÝCH ALTERNATIVNÍCH ZDROJ Slunení kolektory Vodní elektrárny Vtrné elektrárny Energie biomasy Tepelná erpadla Geotermální energie OBECNÉ ZÁSADY NÁVRHU ALTERNATIVNÍHO ZDROJE VÝBR SPOTEBI Spotebie Doba použití DLEŽITÉ VYSVTLIVKY Píkon Maximální píkon Celkový maximální píkon Celková denní spoteba NASTAVENÍ ZPSOBU PROVOZOVÁNÍ SYSTÉMU Doba provozu - roní Doba provozu - víkendová VÝBR ALTERNATIVNÍCH ZDROJ PRO POPLACHOVÉ SYSTÉMY POTENCIÁL ESKÉ REPUBLIKY K VÝROB ELEKTRICKÉ ENERGIE Z OBNOVITELNÝCH ZDROJ SHRNUTÍ VÝHOD A NEVÝHOD JEDNOTLIVÝCH SYSTÉM A ZAÍZENÍ Fotovoltaické systémy Mikro a malé vodní elektrárny Malé vtrné elektrárny Baterie, akumulátory a akumulátorové baterie Generátory se spalovacími motory (fosilní paliva, bionafta) VHODNÉ EŠENÍ ENÍ SOLÁRNÍHO PANELU POPIS MÍCÍHO ZAÍZENÍ Nosná konstrukce... 32

7 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Solární panel STR / Regulátor naptí PHOCOS CX Rozvad Ovládaci a zobrazovací zaízení Mící pístroje Akumulátorová baterie Použitý software POPIS MENÍ Zapení systému Výbr umístní Instalace systému Zprovoznní a aktivace systému Vlastní mení Výsledky mení POŽADAVKY A VÝPOET PÍKONU PRO VYBRANÉ POPLACHOVÉ SYSTÉMY POŽADAVKY NA EZS DLE ENERGETICKÝCH NÁROK NÁVRH SYSTÉMU Popis objektu Ochrana objektu Mechanická ochrana Elektronické zabezpeení NÁVRH ELEKTRONICKÉHO ZABEZPEOVACÍHO SYSTÉMU Sestavení komponent zabezpeovacího systému Ústedna JA-82K Detektory otevení dveí GSM komunikátor JA-80Y Rádiový modul JA-82R Bezdrátový PIR detektor pohybu JA-80P Bezdrátová klávesnice JA-80F Klíenka RC Siréna OS-365A Spoteba elektrické energie VÝSLEDKY PRAKTICKÉ ÁSTI ZÁVRENÉ SHRNUTÍ PRAKTICKÉHO MENÍ NÁVRH REÁLNÉHO ZABEZPEENÍ NÁVRH REÁLNÉHO SYSTÉMU Fotovoltaický lánek Regulátor naptí Akumulátor Zabezpeovací systém VÝVOJOVÉ TRENDY V OBLASTI ALTERNATIVNÍCH ZDROJ... 58

8 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, VODÍK JAKO PALIVO BUDOUCNOSTI BUDOUCNOST VTRNÝCH ELEKTRÁREN VÝVOJ SOLÁRNÍCH PANEL Solární energie z vesmíru Tvarové aplikace na materiály PIEZOELEKTRICKÁ ZAÍZENÍ VÝVOJ BATERIÍ Dobíjení baterií vzduchem ZÁVR ZÁVR V ANGLITIN SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOL A ZNAEK SEZNAM OBRÁZK SEZNAM TABULEK SEZNAM PÍLOH... 70

9 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, ÚVOD Energie získaná z alternativních zdroj elektrické energie byla díve spíše okrajovou záležitostí. Bylo to pochopitelné, protože energie získaná z tchto zdroj byla velmi malá s malou úinností. S postupným vývojem získávání elektrické energie z jiných zdroj, než jsou primární, se tohle odvtví stalo zajímavou volbou pi návrhu napájení elektrických spotebi. Velkou mrou k tomu pispl také vývoj samotných spotebi, kdy stále klesají jejich vlastní energetické nároky a tím pádem jsou více využitelné pi návrhu a používání mén výkonných zdroj elektrické energie. Díky tmto zmnám a vývoji vznikly nové široké možnosti využití pro celou adu pípad napájení, kdy to této doby bylo poteba ešit situaci složitým a nákladnjším zpsobem. i konkrétním zamení na zabezpeovací systémy to znamenalo nový smr v možnostech návrhu bezpenostních systém. Díky použití napájení pomocí alternativních zdroj se rozšíily možnosti zabezpeení odlehlých, i mén používaných objekt. V práci bude postupn zmínn základní pehled možných alternativních zdroj elektrické energie použitelných pro návrh bezpenostního systému. V práci je uvedeno obecné stanovisko návrhu alternativního zdroje pro poplachové systémy a v závru práce budou zpehlednny nové trendy v oblasti alternativních zdroj.

10 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, I. TEORETICKÁ ÁST

11 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, EHLED ALTERNATIVNÍCH ZDROJ ELEKTRICKÉ ENERGIE Mezi alternativní zdroje elektrické energie mohou být obecn zahrnuty všechny zdroje, které mohou plnit funkci napájení spotebie jinak, než pipojením na sí centrálního nebo regionálního dodavatele elektrické energie. Lze tak uvažovat z nkolika základních hledisek pro volbu tohoto druhu napájení. Omezená možnost pipojení k distribuní síti Nezávislost na distribuní síti Finanní rentabilita Alternativní zdroje elektrické energie se dají dlit na základní skupiny. Pod první skupinu spadají alternativní zdroje neobnovitelné. Druhá skupina pod sebe pak zahrnuje alternativní zdroje obnovitelné, chápany jako obnovitelné, šetrné k pírod a teoreticky nevyerpatelné. Další kategorií jsou alternativní zdroje neobnovitelné. Tedy ostatní zdroje elektrické energie vyjma pipojení k distribuní síti elektiny Metody získání el. energie z alternativních zdroj neobnovitelných spalovací motory baterie, akumulátory a akumulátorové baterie Metody získání el. energie z alternativních zdroj obnovitelných Slunení kolektory vodní elektrárny trné elektrárny energie biomasy tepelná erpadla geotermální energie Získávání el. energie z jednotlivých alternativních zdroj má v nkterých pípadech velmi složitý postup. Pro úely práce však postaí pouze struný popis využívaných metod.

12 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Metody získání el. energie z neobnovitelných alternativních zdroj Spalovací motory U spalovacích motor se využívá jejich základní princip pemny energie získané z hoení pohonné hmoty(benzín, nafta), která se mní pomocí pístu spojeného na ojnici zejména na toivý pohyb. Spojením s hídelí elektrického generátoru(alternátory, dynama) vzniká elektrická energie. Další možností využití spalování paliva, je lineární spalovací motor, kde byla snaha o jednodušší a hlavn úinnjší zpsob pemny na elektrickou energii. Tento typ motoru nemá žádný mechanický výstupní hídel, výstupem je pímo elektrická energie. Princip spoívá v pímém spojení dvou protibžných píst bez použití klikového mechanizmu. Na spojovací tyi jsou umístny silné magnety, které se pohybují v magnetickém poli cívek a kmitavý pohyb píst je pevádn na elektrickou energii na základ tzv. Faradayova zákona. Obecn se ale lovk daleko astji setká s klasickým rotaním generátorem (resp. motorem), ale pokud bychom tento stroj rozvinuli do plochého tvaru, vznikne práv lineární elektrický motor (i generátor). Jedná se tedy o již známou vc. Podobný princip se využívá také nap. k pohonu známého magnetického rychlovlaku. Spalovací motory nejsou pedureny k trvalému 24 hodinovému provozu, proto se motorgenerátor (elektrocentrály apod.) využívá nejastji jako záložních, v kombinaci s ostatními alternativními zdroji. [1] Baterie, akumulátory a akumulátorové baterie Základem dnešních prmyslov vyrábných baterií, akumulátor a akumulátorových bateriích je galvanický lánek. Jedná se o chemický zdroj elektrického naptí. Galvanické lánky dostaly svj název podle italského lékae a pírodovdce Luigiho Galvaniho. Vznikem elektrického naptí mezi dvma kovy vodiv propojenými elektrolytem se získává nebo ukládá el. energie v podob chemické reakce. Tyto reakce mohou být nevratné - naptí lánku se po vybití nedá obnovit, nebo vratné - lánek se dá znovu nabít.

13 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Složením (paraleln, i sériov) dvou a více primárních lánk vzniká baterie, složením dvou a více sekundárních lánk vznikne akumulátorová baterie. Primární lánky: suchý - salmiakový lánek (Leclanchev lánek) alkalický lánek zinko-stíbrný lánek lithiový lánek Sekundární lánky: olovný akumulátor alkalický akumulátor Obrázek 1 - Princip olovného lánku Akumulátorové baterie se pevážn kombinují s jinými alternativními zdroji, kdy v pípad jejich nedostateného výkonu nebo výpadku pebírají funkci zdroje el. energie. Systémy jsou navrženy tak, že hlavní zdroj trvale dobíjí akumulátorovou baterii, z které je odebírána el. energie ke spoteb. Tento systém zálohovaného napájení využívají i poplachové systémy se zdrojem typu A dle SN EN Baterie a akumulátory jsou využity v poplachových systémech hlavn u bezdrátových komponent, což vyplývá z podstaty jejich bezdrátového pipojení a nutnosti využití

14 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, napájení pímo v daném komponentu (jednotlivé komponenty bezdrátových elektronických zabezpeovacích systém(ezs), pagery atd.). Baterie, akumulátory a akumulátorové baterie jsou urené pro napájení v mén nároných aplikacích z hlediska odbru a pro mobilní objekty.[2] 1.3 Metody získání el. energie z obnovitelných alternativních zdroj Slunení kolektory Získávání elektrické energie z energie sluneního záení se nazývá fotovoltaika. V dnešní dob je nejrychleji rostoucím odvtvím na sv. V pípad R je vtší využití slunení energie stále v pozadí se západními státy, kdy nejrozšíenjší využití pipadá na jižní státy, kde je svit slunce vtší. Nejrozsáhlejší rozvoj však zaznamenává Nmecko. V naší zemi je to pouze záležitostí ostrovních systém pro nezávislé napájení objekt a zaízení v lokalitách bez pipojení k distribuní síti elektiny, teprve v posledních letech je zaznamenáván vtší rozvoj solárních elektráren [2] Elektrickou energii lze získat ze slunení energie pímo i nepímo. Pímá pemna využívá fotovoltaického jevu (objevil Alexandre Edmond Becquerel v roce 1839), pi kterém se v urité látce psobením svtla (pohlcováním foton) uvolují elektrony. Tento jev mže nastat v nkterých polovodiích (nap. v kemíku, germaniu, sirníku kadmia aj.). Fotovoltaický lánek je tvoen tenkou destikou z monokrystalu kemíku, použít lze i polykrystalický materiál. Fotovoltaické lánky z polykrystalického kemíku jsou dnes nejbžnji používaný typ lánku. Tyto lánky se vyrábjí odléváním istého kemíku do vhodných forem a ezáním vzniklých ingot na tenké plátky. Odlévání je podstatn jednodušší metoda, než tažení monokrystalu a lze také pipravit bloky se tvercovým nebo obdélníkovým prezem. Takto vyrobené lánky mají trochu horší elektrické vlastnosti, protože na styku jednotlivých krystalových zrn(ády milimetr) je vtší odpor. Zásadní výhodou je ale to, že výchozí surovina je levnjší a lze je vyrábt ve vtších rozmrech a s obdélníkovým nebo tvercovým tvarem. [7]

15 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Fotovoltaické lánky z amorfního kemíku mají oproti výše popsaným typ výhodu v tom, že spotebují podstatn mén materiálu a ve výsledku jsou tedy pi velkosériové výrob znateln levnjší. Proces výroby je založen na rozkladu vhodných slouenin kemíku ve vodíkové atmosfée. Tímto zpsobem se dají pipravit velmi tenké vrtsvy kemíku na sklenné, nerezové nebo plastové podložce. Takto nanesená vrstva je amorfní, tj, nemá pravidelnou krystalickou strukturu a obsahuje urité množství vodíku. Díky vtší absorpci sluneního záení mže být podstatn tení. Takto lze pipravovat velmi tenké a ohebné fotovoltaické lánky a moduly, které se dají používat jako krycí fólie na stechy nebo našít na obleení. [7] Tento materiál má ovšem oproti krystalickému kemíku daleko mén pravidelnou strukturu s velkým množstvím poruch. Nkteré atomy kemíku nemají kolem sebe potebné sousedy, se kterými by mohly vytvoit vazbu, a jsou na nich tedy visící vazby. Na tchto místech že docházet k rekombinaci náboj a tím snižuje proud a úinnost. áste je tento problém odstrann navázáním vodíku na tyto volné vazby. Dalším problémem je nestabilita, ásti zpsobena práv pítomností vodíku(struktura je narušována nap. oxidací vzdušným kyslíkem). Výkon tchto lánk proto zpoátku klesá a teprve asem se ustaví zhruba na 80% pvodní hodnoty. [7] Destika je z jedné strany obohacena atomy trojmocného prvku (nap. bóru), z druhé strany atomy ptimocného prvku (nap. arzenu). Když na destiku dopadnou fotony, záporné elektrony se uvolují a sbírají kladn nabité "díry". Piložíme-li na ob strany destiky elektrody a spojíme je drátem, zane protékat elektrický proud. Slunení lánky se zapojují bud' za sebou, abychom dosáhli potebného naptí (na jednom lánku je 0,5 V), nebo vedle sebe tak, abychom získali vtší proud. Spojením mnoha lánk vedle sebe a za sebou vzniká slunení panel. Tato technologie získání elektrické energie ze sluneního záení je v dnešní dob nejrozšíenjší. Také pro instalaci a využívání v malých objektech se jeví jako nejvhodnjší metoda získávání elektrické energie z energie slunení. Tabulka 1 Obvyklé a maximální úinnosti rzných typ kemíkových solárních lánk Typ Obvyklá úinnost (%) Úinnost dosažena v laboratoi (%) Monokrystalický kemík Polykrystalický kemík

16 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Amorfní kemík Obrázek 2 - Princip fotovoltaického jevu Nepímá pemna je založena na získání tepla pomocí sluneních sbra. V ohnisku sbra umístíme termolánky, které mní teplo v elektinu. Termoelektrická pemna spoívá na tzv. Seebeckov jevu (v obvodu ze dvou rzných drát vzniká elektrický proud, pokud jejich spoje mají rznou teplotu). Jednoduché zaízení ze dvou rzných drát spojených na koncích se nazývá termoelektrický lánek. Jeho úinnost závisí na vlastnostech obou kov, z nichž jsou dráty vyrobeny, a na rozdílu teplot mezi teplým a studeným spojem. tší množství termoelektrických lánk vhodn spojených se nazývá termoelektrický generátor. [2] Elektinu lze získávat ze sluneního záení také za využití technologie palivových lánk. Tedy prostednictvím energie chemické tak, že pomocí sluneního záení rozložíme vodu na vodík a kyslík. Tím se pvodní energie záení uskladní jako energie chemická do obou plyn. Pi sluování obou plyn, tj. pi okysliování vodíku, vzniká opt voda. Nahromadná energie se pitom uvolní bu jako teplo (pi hoení), nebo v palivovém lánku jako elektrický proud. Palivový lánek je mni, ve kterém se energie chemická mní v energii elektrickou. [2] Palivové lánky budou pravdpodobn - podobn jako jaderné palivo - dležitým zdrojem elektrické energie v budoucnosti. Pedstavují uskladnnou slunení energii a lze je získávat teoreticky v neomezeném množství. Úinnost palivových lánk je vysoká (až 90 %), generátory elektráren na fosilní paliva dosahují pouze cca 35% úinnosti. [2]

17 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Poslední metodou je využití tzv. sluneních tepelných elektráren. Ve slunení tepelné elektrárn se slunení záení mní na elektrickou energii ve velkém mítku. V principu jde o tepelnou elektrárnu, která potebné teplo získává pímo ze sluneního záení. Kotel (absorbér) slunení elektrárny je umístn na vži v ohnisku velkého fokusaního (ohniskového) sbrae. Slunení záení se na nj soustuje pomocí mnoha otáivých rovinných zrcadel - tzv. heliostat. V kotli se ohívá nap. olej, ve výmníku se získává horká pára, která pak pohání turbínu, turbína pohání generátor a ten vyrábí elektrický proud. Pedpokládané soustední tchto technologií je však spíše do svtových pouští a jedná se o kolosální projekty pro které nenacházím využití jako zdroj elektrické energie v malých objektech. [2] Obrázek 3 - Ukázka instalace fotovoltaických lánk na budovu Vodní elektrárny Pro získání el. energie z energie vody slouží tzv. vodní elektrárny. V malých objektech jsou využívány tzv. mikroelektrárny (do 35 kw) a drobné nebo minielektrárny (výkony od 35 do 100 kw), tedy obecn elektrárny s výkonností turbíny v ádech jednotek až desítek kw, v pípad tch nejmenších jsou to desítky W. Mikroelektrárny jsou zaízení na výrobu nejastji stejnosmrného proudu pi naptí 12 V nebo 24 V, takto získaná elektrická energie se akumuluje do baterií. Ve vodní elektrárn voda roztáí turbínu, ta je na spolené hídeli s elektrickým generátorem. Mechanická energie proudící vody se tak mní na energii elektrickou, která se transformuje píp. akumuluje a následn odvádí do míst spoteby.

18 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Umístní a druh vlastní elektrárny mže být rzný podle tvaru terénu, výškových a spádových možností, podle množství vody apod. Existují elektrárny zabudované pímo do lesa hráze, jinde je elektrárna vystavna hluboko v podzemí. Voda se k ní pivádí tlakovým potrubím a odvádí se podzemním kanálem.[2] trné elektrárny Na území R se vtrná energie využívala v minulosti ve vtrných mlýnech. První vtrné elektrárny vznikaly koncem 80. let minulého století. Jejich rozkvt probhl v letech , od té doby stagnuje. V souasné dob vtrné elektrárny pracují na desítce lokalit v R, jejich výrobci jsou jak eské firmy, tak dodavatelé ze zahranií. sobením sil na listy rotoru pevádí vtrná turbína umístná na stožáru energii vtru na rotaní energii mechanickou. Ta je poté prostednictvím generátoru zdrojem elektrické energie. Podél rotorových list vznikají aerodynamické síly; listy proto musejí mít speciáln tvarovaný profil, velmi podobný profilu kídel letadla. Se vzrstající rychlostí vzdušného proudu rostou vztlakové síly s druhou mocninou rychlosti vtru a energie vyprodukovaná generátorem s tetí mocninou. Je proto teba zajistit efektivní a rychle pracující regulaci výkonu rotoru tak, aby se zabránilo mechanickému a elektrickému petížení vtrné elektrárny. Obsluha vtrné elektrárny je automatická. [2] V eské republice jsou možnosti využití energie vtru, vzhledem k pírodním podmínkám, dosti omezené. Vhodné lokality pro využití vtrné energie jsou vtšinou ve vyšších nadmoských výškách, kde vítr dosahuje vyšších rychlostí (nad 5 m/s). Podle vtrného atlasu R, vytvoeného Ústavem fyziky atmosféry Akademie vd R na základ podklad eského hydrometeorologického ústavu, je celoroní prrná rychlost vtru pes 4 m/s (ve výšce 10 m nad zemským povrchem) a pes 5,3 m/s (ve výšce 30 m nad zemským povrchem).

19 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Obrázek 4 - Vtrný atlas eské republiky Malé vtrné elektrárny mají turbíny s výkonem menším než 40 kw. Ukazuje se, že využití malých vtrných elektráren s výkonem kw, které mají prry rotoru od 4 do 8 m a staví se na stožárech s výškou m, je rentabilní jako hlavní zdroj elektrické energie (i pro rodinné i rekreaní domy) pi prrné roní rychlosti vtru v 10ti metrech kolem 4,5 m/s a rychlostech vyšších. Malé vtrné elektrárny jsou zaízení na výrobu nejastji stejnosmrného proudu pi naptí 12 V nebo 24 V. Otáky generátoru jsou závislé na rychlosti vtru. Elektrická energie se nejastji akumuluje do baterií, odkud se odebírá ke spoteb. Obrázek 5 - Ukázka vtrné elektrárny

20 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Energie biomasy Biomasa je hmota organického pvodu. V souvislosti s energetikou jde nejastji o devo a evní odpad, slámu a jiné zemlské zbytky vetn exkrement užitkových zvíat. Suchá biomasa devo Mokrá biomasa tekuté a pevné výkaly hospodáských zvíat Základní technologie zpracování se dlí na suché procesy (termochemická pemna) jako je spalování, zplyování a pyrolýza a procesy mokré (biochemická pemna), které zahrnují anaerobní vyhnívání (metanové kvašení), lihové kvašení a výrobu biovodíku. Zvláštní podskupinu potom tvoí lisování olej a jejich následná úprava, což je v podstat mechanicko-chemická pemna (nap. výroba bionafty a pírodních maziv). [2] Vhodných technologií pro výrobu tepla a elektiny z biomasy je tedy mnoho. Spalování a zplyování biomasy je nejjednodušší metodou. Produktem je tepelná energie, která se následn využije pro vytápní, technologické procesy nebo pro výrobu práv elektrické energie. Zde dojde k vytvoení tzv. parního systému. Pro výrobu elektiny se využívá parní turbína, u menších výkon lze použít také parní stroj. [3] Další metody: zplyování biomasy, fermentace roztok cukr a lisování olej. Takto získané oleje lze pak využít k výrob maziv a paliv pro spalovací motory k výrob elektrické energie.[3] Tepelná erpadla V zemi, vod i ve vzduchu je obsaženo nesmírné množství tepla, jeho nízká teplotní hladina však neumožuje pímé energetické využití. Tepelná erpadla jsou zaízení, která umožují odnímat teplo okolnímu prostedí, pevádt je na vyšší teplotní hladinu a pedávat ho cílen pro poteby vytápní nebo pro ohev teplé užitkové vody. Tepelné erpadlo dokáže odebrat teplo z okolního vzduchu, odpadního vzduchu, povrchových vod, pdy, vrt i z podzemní vody. Využitelným zdrojem je i odpadní teplo technologických proces. Tyto typy tepelných erpadel je nutno napájet, ovšem využívá se zde pomru vyprodukovaného množství tepla a vynaložené "hnací" energie (tzv. topného faktoru). [2] Technologie tepelných erpadel se tedy primárn využívá k vytápní objekt i ohevu vody, což nemá z hlediska napájení poplachových systém žádné využití. Existují však již

21 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, projekty jako nap. elektrárna OTEC. Ta využívá tepelnou energii moí a oceán pímo k výrob elektrické energie. V podstat jde o využití teplotního rozdílu mezi teplou vodou i hladin a chladnou vodou moských hlubin. Tato metoda je však v tuzemsku nepoužitelná z dvodu absence moí i oceán, ovšem komerní využití tepelných erpadel obecn pro výrobu elektrické energie v R v budoucnu není nereálné. Rozhodujícím faktorem bude opt cena a rentabilnost systému pracujícího s danou metodou. [2] Geotermální energie Geotermální elektrárny využívají k výrob elektiny tepelnou energii z nitra Zem - na kterých místech je teplotní spád více než 55 stup Celsia na 1 km hloubky. Geotermální elektrárny se staví zejména ve vulkanicky aktivních oblastech, kde využívají k pohonu turbín horkou páru stoupající pod tlakem z gejzír a horkých pramen, nebo teplonosné médium, které se vtlauje do vrt, v hloubi zem se ohívá a oháté vyvádí na povrch. [2] Jejich nevýhodou tedy je, že jsou dostupné pouze na minimu míst zemského povrchu. Mezi takové oblasti patí nap. Island, kde z geotermálních zdroj pochází vtšina elektrické energie, a kde jsou tyto zdroje využívány i k vytápní dom, ohevu vody atd. Dále je tento zdroj významn využíván v Itálii v oblastech s aktivní sopenou inností. eská republika mezi takové oblasti nepatí, nelze tedy tento zdroj energie v našich podmínkách využívat.

22 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, OBECNÉ ZÁSADY NÁVRHU ALTERNATIVNÍHO ZDROJE Kapitola bude zamena na zodpovzení základních otázek, které si je teba položit pi návrhu alternativního zdroje. Nebude se zamovat pouze na použití pro poplachové systémy, ale na celkový náhled a varianty. 2.1 Výbr spotebi Spotebie V dalším kroku je poteba posoudit výbr spotebi a jejich spoteby[w]. Pokud zde není možnost zjištní spoteby jednotlivých spotebi, je nutné bu vyhledat odbornou pomoc a nebo použít program na výpoet takových soustav. Do výpotu se adí nejen standardn používané spotebie (lednika, TV, rádio,kuchyské spotebie), ale i zahradní systémy a náadí. Ze všech takto zvolených spotebi vznikne tabulka Doba použití Pokud je již vytvoen seznam z pedchozího bodu, je nutné zvážit, jak asto a jak dlouho jsou jednotlivé spotebie využívány. Z takto zjištných hodnot píkonu spotebi [W] a doby použítí [t] lze jednoduchým vzorcem vypoítat celkovou náronost soustavy spotebi na zdrojovou soustavu. 2.2 ležité vysvtlivky íkon Prrný píkon spotebie. U nkterých spotebi je píkon ve skutenosti velmi variabilní - píkon rozhlasového pijímae napíklad bude siln záviset na nastavené hlasitosti.

23 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Maximální píkon které spotebie mívají pi zapnutí nkolik okamžik mnohem vtší píkon, než je píkon udaný v technických údajích výrobku. Typickým píkladem mohou být teba motory. nie musí být na takový odbr dostate dimenzované Celkový maximální píkon Jako maximální píkon se uvažuje píkon všech spotebi zapnutých najednou nebo nejvyšší maximální píkon jednoho spotebie. Jako maximální píkon se uvažuje nejvyšší z chto hodnot. Podle maximálního píkonu se dimenzuje mni systému Celková denní spoteba Celkové množství spotebované elektrické energie spotebi za celý den. Podle celkové denní spoteby se dimenzuje potebný výkon dodávacího systému a pípadn kapacita akumulátoru. 2.3 Nastavení zpsobu provozování systému Doba provozu - roní Systémy provozované celý rok musí mít vtší výkon, protože v zim je kratší celková doba sluneního svitu(u fotovoltaických systém). [6] Doba provozu - víkendová Systémy provozované pouze o víkendu mohou vyrábt a akumulovat energii celý týden a výkon panel mže být nižší, než pi každodenním provozu. [6]

24 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, VÝBR ALTERNATIVNÍCH ZDROJ PRO POPLACHOVÉ SYSTÉMY 3.1 Potenciál eské republiky k výrob elektrické energie z obnovitelných zdroj Obnovitelné zdroje jsou v dlouhodobém asovém horizontu nevyerpatelné, jedná se opt o emnou formu solární energie. Vyerpají se až s koncem života slunce. K obnovitelným zdrojm energie patí vlastní síla a síla výat, vodní, vtrná, solární energie, dále energie akumulovaná v biomase a vodíku, energie geotermální a energie moských proud. Evropská unie v roce 2001 iniciovala pijetí zákon o minimálních podílech obnovitelných zdroj energie na celkové výrob elektiny. Od platí i eské Republice zákon o obnovitelných zdrojích energie. Podle tohoto zákona má být v R do roku % energie vyrábno z obnovitelných zdroj. Krom etných pozitivních dopad, mají obnovitelné zdroje i svá negativa. Tato energie je dražší, nebo malovýroba je vždy dražší než velkovýroba. Velké pehrady porušují ekologickou rovnováhu a zatopují území, vtrné elektrárny mní ráz krajiny, odtžují hlukem atd., kotle na biomasu mají mnohdy exhalace nebezpejší než uhlí. Faktem však zstává, že 1 kwh energie vyrobená z jaderných nebo obnovitelných zdroj ušetí zatížení atmosféry 5g prachu, 27g SO2, 4g NOx a v pípad pouze obnovitelných zdroj navíc 2kWh odpadního tepla. Z obnovitelných zdroj energie by v eské republice bylo možno vyrobit 49,8 TWh elektiny. Jde o dostupný potenciál, jehož erpání bude nabíhat postupn nkolik desetiletí. edpokladem je, že bude pokraovat rychlý technologický vývoj zaízení pro využití obnovitelných zdroj, zejména fotovoltaických materiál a systém skladování energií, dosavadním tempem, a rovnž že se podaí osvojit si využívání hlubinné geotermální energie aplikacemi HDR (energie horkých suchých hornin). V kratším horizontu do roku 2030 je dostupný potenciál pro výrobu elektiny z obnovitelných zdroj v eské republice 22,5 TWh. Vtšinu z tohoto množství je možné získat díky biomase v bioplynových stanicích a istému spalování i spoluspalování v teplárnách. Výraznjší nárst navazující na dnešní trendy lze oekávat ve fotovoltaických a vtrných elektrárnách. Nov by pak mly být zprovoznny první geotermální zdroje. (Zpráva Nezávislé odborné komise, 2008, str 32)

25 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Z výše popsaných metod získávání el. energie z obnovitelných i neobnovitelných alternativních zdroj, lze využít následující systémy nebo zaízení jako zdroj elektrické energie v malých, i odlehlých objektech nebo zaízeních fotovoltaické systémy mikro a malé vodní elektrárny malé vtrné elektrárny generátory pohánné zaízeními i systémy, které využívají rzné zpracování biomasy baterie, akumulátory a akumulátorové baterie generátory se spalovacími motory (fosilní paliva) kombinace jednotlivých systém a zaízení Které systémy budou využity, bude záležet pouze na tom, v jaké lokalit a jaké možnosti napájení jsou k dispozici, a už se jedná o možnost stálého pipojení na distributora el. energie a alternativní systém napájení by sloužil pouze jako sekundární ešení pi výpadku el. proudu nebo se bude uvažovat alternativní zdroj jako jediná možnost dodávky proudu. Fotovoltaické systémy se jeví z hlediska univerzálnosti využití a údržby jako nejvhodnjší. Ty jsou na rozdíl od malých vodních a vtrných elektráren mén závislé na lokalit objektu (z hlediska zajištní potebné obnovitelné energie). Také je možné je snadno rozšíit dle poteb majitele a zvyšovat tak jejich výkon. S generátory pohánnými energií biomasy se poítá pouze u objekt, které se zabývají zpracováním biomasy nebo ji již jinak využívají nap. k vytápní. Z alternativních neobnovitelných systém a zaízení jsou nejvyužitelnjší jednozna baterie, akumulátory a akumulátorové baterie. Jejich použití je široké, bohužel jen u objekt s minimálními požadavky na výkonnost zdroje, plánovaného odbru použitých zaízení i systém a tím i jejich možné doby provozu. Generátory se spalovacími motory jsou ideální pro max. nkolikahodinové provozy nap. dobití akumulátorových baterií a jako záložní systém. Samozejm jednotlivé systémy a zaízení je možné kombinovat, a tím docílit nap. vyšší výkonnosti zdroje po delší asové období.

26 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Tabulka 2 Podíly výroby elektrické energie z alternativních zdroj 3.2 Shrnutí výhod a nevýhod jednotlivých systém a zaízení Jednotlivé systémy mají své klady i zápory. Ty je poteba brát ve zetel pi návrhu a plánování napájení Fotovoltaické systémy Klady cena (z obnovitelných zdroj el. energie jde zpravidla o nejlevnjší ešení; pi dlouhodobém využívání i rentabilita systému) minimální náklady na provoz a údržbu nejastji se používá 12 V, zálohovaný systém, tzn. že je možné tento zdroj využít jako zdroj typu A dle SN EN (je zde nutný signál o nízké kapacit akumulátorových baterií) možnost rozšíení systému bezobslužnost systému i použití vhodn velikostn zvolených solárních panel => možno využít i u mobilních objekt Zápory o v pípad vtších odb je nutné silné naddimenzování systému zvlášt pro zimní síce => rozmry solárních panel, kapacita akumulátorových baterií => cena o závislost výkonnosti systému na zvolené lokalit o estetika

27 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Mikro a malé vodní elektrárny Klady oproti fotovoltaickým systémm a malým vtrným elektrárnám mají vyšší výkon a obecn se jedná o stabilnjší zdroj z hlediska jeho výkonnosti v asovém období (podle velikosti vodního toku) z pedešlého vyplývá, že u nkterých aplikací lze použít klasické poplachové systémy bez nutnosti kladení speciálních požadavk na minimální odbr nejastji se používá 12 V, zálohovaný systém, tzn. že je možné tento zdroj využít jako zdroj typu A dle SN EN (je zde nutný signál o nízké kapacit akumulátorových baterií) minimální náklady na provoz a údržbu bezobslužnost systému Zápory o lze využít pouze v lokalitách s optimálním vodním tokem (prtok, spád atd.), lze jej tedy využít pouze pro nízké procento malých objekt o u více výkonných zaízení cena (složitá výstavba, samotné zaízení) Malé vtrné elektrárny Klady jednoduchost systému nejastji se používá 12 V, zálohovaný systém, tzn. že je možné tento zdroj využít jako zdroj typu A dle SN EN (je zde nutný signál o nízké kapacit akumulátorových baterií) minimální náklady na provoz a údržbu bezobslužnost systému Zápory

28 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, o lze využít pouze v lokalitách s optimálními vtrnými podmínkami a možnostmi instalace o u více výkonných zaízení cena (stožár, listy rotoru atd.) o estetika, akustický projev rotoru Baterie, akumulátory a akumulátorové baterie Klady finanní nenáronost ideální pro mobilní objekty rozmry (u menších kapacit) jednoduchost systému Zápory o nutnost výmny a dobíjení v potebných intervalech o omezený výkon a doba provozu Generátory se spalovacími motory (fosilní paliva, bionafta) Klady výkonný zdroj => lze použít klasické poplachové systémy bez nutnosti kladení speciálních požadavk na minimální odbr Zápory o akustický projev zaízení, nešetrnost k životnímu prostedí o cena provozu (palivo) o obsluha o nerealizovatelnost tyiadvaceti-hodinového celoroního provozu => nutnost kombinace s výkonnými akumulátorovými bateriemi (denní provoz - motorgenerátoru, noní provoz akumulátorové baterie)

29 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Vhodné ešení i zvážení výhod a nevýhod zmínných systém se nejépe jeví využití akumulátorových baterií jako sekundárního zdroje, který bude plnit roli záložního zdroje a bude napájen bu ze sít, pokud to je možné a nebo dobíjen pomocí alternativního zdroje, který zvolíme. i výpadku primárního zdroje nebo poklesu pivádného naptí do sít, se zane chybjící energie odebírat z baterie. Po nabhnutí primárního zdroje dochází k pepnutí odbru energie z primárního zdroje a dobíjení záložní baterie. Další varianta je spotebovávání energie z baterie, která dodává stabilní naptí a je zptn dobíjena ze zdroje. Tato varianta je výhodnjší z hlediska, že pi perušení dodávky není obvod ohrožen poklesem naptí. Akumulátor je chránn regulátorem proti peptí.

30 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, II. PRAKTICKÁ ÁST

31 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, ENÍ SOLÁRNÍHO PANELU V diplomové práci se setkáváme s rznými zdroji elektrické energie. Pro daný pípad napájení zabezpeovacího zaízení se v podmínkách R hodí využít solárního panelu. Pro tuto volbu bylo proto provedeno zkušební mení. Aby bylo mení co nejvíce objektivní, bylo potebné vytvoit podmínky reálné instalace solárního panelu. 4.1 Popis mícího zaízení Pro mení byla z fakulty aplikované informatiky univerzity Tomáše Bati zapena sestava solárního panelu s ovládacím zaízením. Celá sestava se skládá z tchto prvk: Nosná konstrukce Solární panel Regulátor naptí Rozvad s prvky automatizace a informatiky Ovládací zaízení Zobrazovací jednotka ící pístroje Akumulátorová baterie Použitý software

32 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Obrázek 6 - schéma zapojení systému Nosná konstrukce Nosná konstrukce je jedním ze základních prvk celé sestavy. Základem je, aby tato konstrukce byla dostate robustní a pevná, aby mohla odolávat vlivm vtru, který pi umístní na stechu pirozen hrozí. V daném pípad bylo zvoleno doasné ešení umístní fotovoltaického panelu se servomotory na ocelovou ty s polohovatelným držákem, ke kterému bylo celé zaízení itáhnuto dvma šrouby. Základna byla vytvoena z ocelového závaží, které voln leželo na ploché steše a bylo dostate tžké proti odvátí vtrem. Celá konstrukce byla dodate zavtrována pomocí tveice ocelových lan pevn pipevnných ke konstrukci domu.

33 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Obrázek 7 Zatížení panelu na steše Solární panel STR / 12 Solární panel byl poízen od spolenosti SOLARTEC Rožnov pod Radhoštm. Obrázek 8- Fotovoltaický panel STR / 12

34 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Tabulka 3 - Mechanické vlastnosti Délka Šíka tlouška Hmotnost Propojovací box ední sklo Solární lánky Zapouzdení lánk Zadní strana Rám 991mm 451mm 34mm 5,5kg Propojovací box SOLARTEC 3mm 36ks, monokrystalický Si ( 102,5 x 102,5mm - pseudosquare ) EVA ( Ethyl Vinyl Acetát) Tedlar Eloxovaný hliník Tabulka 4 - Elektrické parametry Výkonová tída / max. výkon Pmax (±5%) 55,0 Wp Optimální naptí Umpp Naptí naprázdno Uoc Proud nakrátko Isc Optimální proud Impp Max. systémové naptí 17,6 V 21,6 V 3,42 A 3,13 A 750 V Elektrické parametry jsou vztažené ke slunenímu záení 1000 W/m 2, spektrum AM 1,5G, teplota 25 C (standardní testovací podmínky - STP) Panely této ady mohou bezproblémov pracovat v rozsahu teplot od -35 do +85 C. Pro odvedení energie je doporuený prez vodie: 4 mm 2 /12 V; 2,5 mm 2 /24 V.

35 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Panel má aktivní plochu 3744cm 2 0,0147W/cm 2.. Pi špikovém výkonu 55W pipadá zhruba Intenzita sluneního svitu pro stední Evropu odpovídá zhruba 0,1 W/cm 2. Z výpotu úinnosti: Intenzita sluneního svitu / výkon panelu na cm 2 = 0,0147/0,1 * 100 = 14,7% Regulátor naptí PHOCOS CX-10 Regulátory slouží pro ízené dobíjení a ochranu akumulátor proti pebíjení proudem z fotovoltaických solárních panel. Jsou srdcem solárních fotovoltaických systém, kde se používají spole se solárními panely, akumulátory, elektrospotebii a se stídai. Vhodný regulátor volíme podle pracovního (nominálního) naptí v systému, podle typu akumulátoru, promnlivosti teploty v okolí akumulátoru, podle proudového výkonu panel, celkového píkonu elektrospotebi a podle nároku na automatizaci obsluhy a sledování funkce fotovoltaického systému. Dále mohou zajišovat adu funkcí, které ochraují akumulátory. ochrana proti pebíjení ochrana ped hlubokým vybitím pipojenými elektrospotebii nadproudová ochrana ochrana ped trvalým petížením výstupním proudem ochrana ped pepólováním akumulátoru optimalizují innost fotovoltaického systému ochrana proti vybíjení akumulátoru pes solární panel za nepíznivých svtelných podmínek Použitý regulátor naptí byl poízen taktéž z nabídky spolenosti SOLARTEC. V dané sestav byl použit typ PHOCOS CX-10.

36 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Obrázek 9 - regulátor naptí PHOCOS CX-10 Tabulka 5 - Technické parametry regulátoru PHOCOS CX-10 Max. proud z panelu Max. proud zátže Systémové naptí Vlastní spoteba Rozmry 10A 10A 12V i 24V < 4mA 89 x 90 x 39 mm Krytí IP 20 Akustická signalizace Ochrana proti pevrácení polarity Typ akumulátoru LCD displej Získávání dat, programování pomocí PC Ano Ano Olovný Ano Ano Rozvad Rozvad je navržen pro umístní venku s krytím IP 65. V daném pípad byl ale umístn uvnit budovy a pouze byly vyvedeny vývody mimo budovu k solárnímu zaízení pro provádní mení.

37 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Rozvad obsahuje: A1 Datalab PC A2 DATALAB IO4 zdroj 230/24V/+/-15V-0,2A 150W A3.1 až A3.6 pevodníky X1 svorkovnice 230V/L+PE+N s ochranou transient a prchodkou X2 svorkovnice pro kabely WC1, WC2, s ochranou transient a prchodky (prr 10,2mm) Prchodka pro kabel WC3 propojení baterie s regulátorem Prchodka pro kabel WC4 pro LAN a transientní ochranou Prchodka pro kabel WC5 pro klávesnici Prchodka pro kabel WC4 pro myš Ovládaci a zobrazovací zaízení K nastavování a ovládání systému bylo potebné ovládací a zobrazovací zaízení. K rozvadi bylo možné pipojit myš a klávesnici na ovládání a k zobrazování prhu a pržných výsledk byl použit LCD monitor. Obrázek 10 - Použité zobrazovací a ovládací zaízení

38 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, ící pístroje Pro potebu mení stejnosmrného naptí a proudu byly použity dva digitální multimetry RE830D. Svým rozsahem funkcí a mících rozsahem byly dostaující. Obrázek 11 - mící pístroj RE830D Tabulka 6 - Technické parametry pístroje RE830D Displej DC V 1999, výška 13mm 0, V AC V V DC A Odpor Testy Generátor obd. signálu esnost Rozmry, váha mA-10A 200-2k-20k-200k-2M diod, tranzistor výstup 50Hz 3V šš 0.5-2% ss; 1.2% st 150x70x24mm, 150g Akumulátorová baterie Celý systém vetn regulátoru naptí byl nastaven tak, aby dobíjel akumulátorovou baterii o naptí 12V.

39 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Použitý software Softwarové vybavení bylo již peinstalováno. Dalo by se rozdlit na: ást pro Datalab PC, která ovládala a komunikovala s poítaem umístným v rozvadi ást pro napojení na internet - server LABI Obásti jsou založené na bázi ControlWEB. ást Datalab PC mže plnit funkce: archivní automatické natáení podle slunce manuální nastavení polohy krokování, azimut, elevace enesení a zobrazení údaj na displej azimut, elevace, naptí lánku 4.2 Popis mení Pro provedení mení bylo poteba rozdlit celý proces na nkolik podúkol. Zapení systému Výbr umístní Instalace a uchycení systému Zprovoznní, aktivace, seízení Vlastní mení Vyhodnocení a zpracování výsledk Zapení systému Systém a potebné komponenty byly zapeny z ústavu elektroniky a mení fakulty aplikované informatiky univerzity Tomáše Bati ve Zlín.

40 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Výbr umístní i výbru umístní bylo poteba brát zetel na nkolik dležitých na nkolik dležitých aspekt. Protože se jednalo pouze o doasné umístní systému, nebylo možné uvažovat a zásahu do stechy, i systém umístit na slunné místo, ale bez možnosti hlídání a následné možnosti odcizení systému. Aby bylo navíc dosaženo výsledk v reálné situaci, byla proto vybrána plochá stecha rodinného domu ve Zlín Instalace systému Základna byla vytvoena z ocelového závaží, které voln leželo na ploché steše a bylo dostate tžké proti odvátí vtrem. Celá konstrukce byla dodate zavtrována pomocí tveice ocelových lan pevn pipevnných ke konstrukci domu. Poté byl pimontován solární panel k ocelovému ramenu vedoucímu od servomotoru. Tím byla zabezpeena základní konstrukce a dležitý požadavek, aby byla pevná. Celá konstrukce má základní bod, který musí být nasmrován na jih. Druhým bodem instalace bylo umístní me ozáení. Ten byl umístn na konstrukci fotovoltaického panelu ve stejném smru, jako panel. Dalším bodem bylo protažení kabeláže tak, aby dosáhla až dovnit budovy, kde byl bezpe uložen rozvad s monitorem a mícím zaízením Zprovoznní a aktivace systému Zapojení kabeláže probhlo podle schématu

41 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Obrázek 12 - schéma zapojení Softwarové vybavení již bylo pipraveno a nainstalováno. Poíta Datalab PC, pro autonomní provoz byl zprovoznn bez potíží. Další ást server LABI pro napojení na internet se nezapojoval, protože pro náš experiment to nebylo zásadní. Po spuštní hlavního jistie se automaticky spustí celý systém.ten aktivuje program, který ovládá senzory i servomotory. Ty se nejprve nastaví do základní polohy a poté se orientují podle hodin nastavených ve windows. Dle denního asu se nastaví do pednastavené polohy azimutu a elevace. Pi pohledu na obrazovku automaticky spouštný program zobrazuje azimut a elevaci, svtelné záení, venkovní a vnitní teplotu a vlhkost Vlastní mení Vlastní samostatné mení probíhalo systémem zapisování hodnot z obrazovky a mením pomocí multimetru.

42 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Zapisované veliiny: Azimut, elevace, venkovní a vnitní teplota, vlhkost, svtelné záení, naptí na vstupních a výstupních svorkách regulátoru, proud tekoucí do baterie ení probíhalo po dobu 5 dn od 28.ervence do 1.srpna Po celou dobu mení nepršelo a bylo obasn oblano. Mení probíhalo dle denních možností. Snaha byla ale o to, aby mení probíhalo co v nejpravidelnjších intervalech kvli každodennímu srovnání. Všechny veliiny se postupn zapisovaly do pedem vytvoené tabulky, ze které se pro další ehlednost vytvoil graf. Zapsané výsledky mohou posloužit k základním poznatkm a poloze panelu, svtelných a teplotních podmínkách, naptí a tekoucího proudu. Pro píklad je zobrazen zápis a graf ze dne Zápisy výsledk mení jednotlivých dní jsou v píloze.

43 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Tabulka 7 - zápis získaných hodnot as 8:00 9:01 10:23 11:17 12:09 13:36 14:19 15:25 pole - azimuth( ) 0,1 12,4 32,2 48,8 68,9 107,6 125,4 147,4 - altitude ( ) 23, ,8 52,3 56,8 57,3 54,1 46 light (lx) Temp. Out ( C ) 20 21,3 23,8 26,4 28,9 31,1 32,9 31,2 RH (%) 55 55,3 50, ,5 34, ,1 Temp. In ( C ) 25,6 26,3 26,6 26,8 27,3 28,3 28,1 28,7 U out (V) 20 19,61 18,93 19,1 18,65 18,35 19,51 19,43 U baterie (V) 12,8 13,09 12,98 12,99 13,01 13,14 13,22 13,22 I (ma) as 16:31 17:56 19:09 pole - azimuth( ) 163, altitude ( ) 36,4 22,8 10,8 light (lx) Temp. Out ( C ) 33, ,2 RH (%) 30,2 39,8 33,8 Temp. In ( C ) 29 28,9 29 U out (V) 19,18 18,8 17,8 U baterie (V) 13,1 13,29 13,3 I (ma) , y :00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 cas Azimuth ( ) Natoení ( ) Teplota venkovní ( C) Vlhkost (%) Teplota vnitní ( C) U out (V) U bat (V) I prr I min I max Obrázek 13 - graf namených hodnot ze dne

44 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Tyto hodnoty nejsou výsledným cílem tohoto mení. Cílem mení bylo pomocí tchto hodnot zjistit reálnou úinnost panelu a jeho výkon v reálných podmínkách na Zlínsku oproti teoretické úinnosti udávané výrobcem a z toho také následn provést opatení dostateného nadimenzování fotovoltaického systému pro naše úely napájení Výsledky mení Z namených výsledk mení byly vybrány potebné hodnoty pro další výpoet prrných hodnot naptí a proudu, z kterých pak byl vypoítán prrný výkon. Elektrický výkon vypoteme podle vzorce: P = U * I Tabulka 8 - hodnoty výkon jednotlivých dn U(V) 12,4 12,7 12,9 12,9 13,1 I(mA) P ( mw ) Vypotená prrná hodnota výkonu: P = 421 mw Pro výpoet hodinového zisku elektrické energie se využije vzorce pro výpoet práce: W = P * t = 0,42 * 3600 = 1512 J Z tabulkové rovnice 1Wh = 3600 J lze pak jednoduše odvodit, že: 1512 J = 0,42 Wh Vypotenou energii, kterou zdroj dodal do dané soustavy je teba usmrnit podle aktivní doby svitu slunce na plochu panelu. Doba bude stanovena na 8 hodin. Tím získáme denní hodnotu elektrické energie, kterou panel dodá. W C = 8 * 0,42 = 3,36 Wh

45 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, POŽADAVKY A VÝPOET PÍKONU PRO VYBRANÉ POPLACHOVÉ SYSTÉMY V odborné specifikaci jsou známy tyi základní druhy ochran: klasická, fyzická, technická a režimová. Poplachové systémy se adí do skupiny technické ochrany objektu. Technická ochrana, realizována EZS, je navrhována pro zjištní narušení steženého objektu nebo prostoru ípadným pachatelem (píp. skupinou pachatel). Je nutné si uvdomit, že EZS ani ostatní poplachové systémy nezabrání pachateli v násilné innosti. Systém EZS tedy pouze detekuje a indikuje pítomnost, vstup nebo pokus o vstup pachatele do stežených objekt. Návrh EZS musí být pizpsoben tomu, kam se bude penášet poplachový signál, kdo a hlavn za jak dlouho bude schopen na tyto poplachové informace reagovat. Rozsah zabezpeení musíme zvolit dle doporuení výrobce nebo zkušenosti projektanta. 5.1 Požadavky na EZS dle energetických nárok Požadavek energetické nenáronosti navrhovaného EZS se odvíjí od výkonnosti použitého alternativního zdroje nebo kombinace alternativních zdroj el. energie v objektu. Tento problém nastává hlavn pi ešení složitjších, le malých objekt (chaty, rodinné domky atd.), kde vzniká poteba použití rozsáhlejšího zabezpeovacího systému. Dále u mobilních objekt (karavany; pívsy atd.) u kterých je alternativním zdrojem zdroj elektrochemický v kombinaci se solárním napájením umístným na steše, které však pi pesunu nemže podávat takový výkon, jak v ideálním nastavení. Proto je vhodné pro dané aplikace využití prvk pracujících v klidu ve spánkovém režimu (spoteba ádova) a v pípad jejich aktivace, tedy vyvolání poplachu, nepesáhne jejich spoteba ádov desítky, max. stovky ma. V našem pípad se budeme zamovat pedevším na energetickou nenáronost celého systému a použití základních prvk, resp. vytvoení základního zabezpeovacího systému.

46 UTB ve Zlín, Fakulta aplikované informatiky, Návrh systému Obecný návrh systému by byl velice složitý a vznikalo by nepeberné množství variant a možností návrhu, pi kterých bychom se mohli nekone odkazovat na velikost a rozsah zabezpeované oblasti, i objektu. Bude proto vhodné vytvoit reálnou situaci a navrhnout variantu zabezpeovacího systému pro konkrétn popsaný objekt Popis objektu Diplomová práce je cílen míena k návrhu zabezpeení pomocí alternativního zdroje. Z toho vyplývá, že zabezpeovaný objekt nebude možné napájet ze sít 230V. Systém bude navržen pro možné využití v rekreaních oblastech na zabezpeení rekreaní chaty, i ochranu odlehlých skladiš, i rodinného domu. Napájení zabezpeovacího systému bude ešeno ze vhodn dimenzované záložní baterie o naptí 12V, která bude dobíjena zvoleným Ochrana objektu Ochrana objektu se dá rozdlit na dv podskupiny. První je tvoena mechanickými zabezpeovacími prvky a druhá elektronickou ochranou Mechanická ochrana Mechanická ochrana objektu bude tvoena základními prvky a bude sloužit odrazujícím inkem a jako základní zabezpeovací prvek proti pípadnému pachateli. Jako základní zabezpeení se dá použít visací zámek nebo petlice na vstupní vrata. Mechanická ochrana zde bude zmínna pouze takto okrajov, nebo není hlavním lánkem této práce Elektronické zabezpeení. Pro daný výše popsaný pípad bude krom mechanického zabezpeení tedy nutné pidat také elektronický bezpenostní systém pro celkové zvýšení ochrany objektu a zejména uschovaných pedm uvnit.