Metodika využití trakční baterie elektromobilu jako akumulační jednotky rodinného domu Kristýna Friedrischková Bohumil Horák
Proč? Přednosti elektromobilu (ekologie, uživatelská přívětivost, nízké náklady, studie (denní nájezd 50km) Alternativa, soběstačnost, udržitelnost. Využití technologie, studie (denní využití OA 45min.) Rozvoj dostupnosti technologií distribuovaných, ostrovních a síťových zdrojů. Nabíjení vlastním energetickým zdrojem (FV, VE, TEG, KGJ), spotřeba 10kWh/100km (35/85Kč)
Cíle práce Experimentální sestavení soustavy (VEJ SVMC Trianon, Český Těšín) Vývoj metodiky řízení energetického subsystému rodinného domu s integrací fotovoltaického systému a elektromobilu do energetické bilance RD. Základem této metodiky je definování vstupních a výstupních proměnných specifikujících energetické požadavky rodinného domu, možnosti lokální výroby elektrické energie z fotovoltaického systému a využití akumulační kapacity elektromobilu. Konečným cílem by měla být optimalizace a minimalizace spotřeby energie z vnějších zdrojů a zejména pak minimalizace/ eliminace odběru vysokém tarifu z veřejné rozvodné sítě s využití řídicích přístupů UI, strojového učení a expertního řízení.
Definice vstup/výstupních parametrů
Spotřeba RD Ohřev vody 20 % Audio a video 11 % Technika 13,8 % Osvětlení 16,6 % Vytápění 63 % Spotřeba elektřiny 17 % Příprava pokrmů 20,7 % Ostatní 6,9 % Myčka 7,8 % Pračka 5,2 % Chlazení 18,0 %
0:00 0:30 1:00 1:30 2:00 2:30 3:00 3:30 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 13:30 14:00 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 21:30 22:00 22:30 23:00 23:30 Spotřeba (Wh) Ukázka časového průběhu spotřeby elektrické energie čtyřčlenné domácnosti 80 70 60 50 40 30 20 10 0 časová osa (hh:min) Celková spotřeba (Wh) Fáze 2(Wh) Fáze 3(Wh) Fáze 1(Wh)
Čas 4:00 4:30 5:00 5:30 6:00 6:30 7:00 7:30 14:30 15:00 15:30 16:00 16:30 17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 Úkol Noční režim venčení psa vstávání do práce, odchod do práce_1 práce doma práce doma práce doma odchod do práce_2 Práce Práce Příchod z práce_2 Domácí práce Příchod z práce_1, domací práce Domácí práce Domácí práce Domácí práce Domácí práce Domácí práce Odpočinkové práce Odpočinkové práce Odpočinkové práce Noční režim Časový harmonogram
Spotřeba (kwh) Spotřeba RD ve dnech v týdnu v jednotlivých měsících 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pondělí Úterý Středa Čtvrtek Pátek Sobota Neděle Únor Březen Duben Květen
Fotovoltaický systém Teplota Intenzita slunečního záření Rychlost větru Typ panelu Uložení panelů Orientace Natočení Úhel náklonu Účinnost měničů
Vyrobená energie FV systémem (kwh) FV systém o ploše 176m 2 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0 Měsíce v roce Průměrná denní produkce elektřiny Západní FV elektrárny (kwh) Průměrná denní produkce elektřiny Východní FV elektrárny (kwh)
Elektromobily Typy trakčních baterií LiFePo Li-Ion Kapacita baterií Energie uložená v bateriích 15kWh Kaipan K1 30kWh Kaipan K2 17kWh Peugeot I-on 85kWh - Tesla
Testované elektromobily Tazzari Zero Smart Electric Peugeot Ion el.spotřeba na 100km (kw) el.spotřeba na 100km (kw) el.spotřeba na 100km (kw) 18,52 10,3 7,8
Energie (kwh) Teplotní závislost trakčních baterií 14 12 10 8 6 4 2 0 10 20 30 40 50 Dojezdový rozsah (km) Teplota ( C) 5 10 15 20 25 Max. E elektromobilu
FTS RS2 C1 NTZ FVS RS3+N1 S-BAT M-BAT (Elektromobil) N/V-S RS1 (globální řídicí systém) EL.ENERGIE ZEMNÍ PLYN CHLADICÍ VZDUCH MER1 RS4 TC E V 1 V T C M2 KGJ PROCESNÍ VZDUCH ODVOD SPALIN C2 C3 MER2 EOH1 NTZ C4 VTZ EOH2 MER3? ODVOD TEPLÉHO VZDUCHU DO BUDOVY C5 PŘÍVOD/ODVOD TUV DO BUDOVY
FTS RS2 C1 NTZ FVS RS3+N1 S-BAT M-BAT (Elektromobil) N/V-S RS1 (globální řídicí systém) EL.ENERGIE ZEMNÍ PLYN CHLADICÍ VZDUCH MER1 RS4 TC E V 1 V T C M2 KGJ PROCESNÍ VZDUCH ODVOD SPALIN C2 C3 MER2 EOH1 NTZ C4 VTZ EOH2 MER3? ODVOD TEPLÉHO VZDUCHU DO BUDOVY C5 PŘÍVOD/ODVOD TUV DO BUDOVY
Modul MZE s připojovacím kabelem nabíjení/vybíjení elektromobilu s koncovkou CHAdeMo Yazaki 400V/125A (2015)
Závěr Byl sestaven experimentální systém s využitím technologií OAZE a možností jejich kombinací díky expertnímu řízení. Systém vybaven malou stacionární baterií. Byl sestaven nabíjecí/vybíjecí systém pracující se standardem CHaDeMo s nabíjecími/vybíjecími proudy až 125A při napětí 400V. Byl upraven elektromobil pro spolupráci s experimentální soustavou. Byl ověřen přenos energie do ostrovní i veřejné elektrické sítě. Lze omezit vliv vnějších sítí na provoz RD se čtyřčlennou rodinou na 87%. Ověřuje se v SVMC Trianon (exkurse možné). Nutné komplexnější propojení databází/schedulerů elektromobilu a expertního systému RD a strategické řízení.
Děkuji za pozornost Kristýna Friedrischková VŠB TU Ostrava, FEI, KAT 450 17.listopadu 15 708 33 Fri127@vsb.cz