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 %
Spotřeba elektřiny 17 % Vytápění 63 %
Audio a video 11 %
Technika 13,8 % Osvětlení 16,6 %
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)
venčení psa vstávání do práce, odchod do práce_1 práce doma práce doma práce doma odchod do práce_2 Práce
4:30
6:00
6:30 7:00 7:30
Příchod z práce_2 Domácí práce Příchod z práce_1, domací práce
15:00 15:30 16:00
Domácí práce Domácí práce Domácí práce Domácí práce
Domácí práce Odpočinkové práce Odpočinkové práce Odpočinkové práce Noční režim
17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00
16:30
Práce
14:30
5:30
…
Noční režim
4:00
5:00
Úkol
Čas
Časový harmonogram
Spotřeba RD ve dnech v týdnu v jednotlivých měsících 20 18
Spotřeba (kWh)
16 14 12 10 8 6 4 2 0 Pondělí
Úterý
Středa
Únor
Čtvrtek
Březen
Duben
Pátek
Květen
Sobota
Neděle
Fotovoltaický systém • Teplota • Intenzita slunečního záření • Rychlost větru • • • • •
Typ panelu Uložení panelů Orientace Natočení Úhel náklonu
• Účinnost měničů
FV systém o ploše 176m2 Vyrobená energie FV systémem (kWh)
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
el.spotřeba na 100km
el.spotřeba na 100km
(kW)
(kW)
(kW)
18,52
10,3
7,8
Teplotní závislost trakčních baterií 14 12
Energie (kWh)
10 8 6 4 2
0 10 Teplota (°C)
20 5
10
30 Dojezdový rozsah (km) 15 20
40 25
50 Max. E elektromobilu
C1 FTS
RS2
FVS
RS3+N1
NTZ
M-BAT (Elektromobil)
S-BAT
N/V-S
RS1 (globální řídicí systém)
EL.ENERGIE ZEMNÍ PLYN
CHLADICÍ VZDUCH
MER1
E V V T 1 C
RS4
M2
TC
PROCESNÍ VZDUCH
KGJ
C2
C3
MER2 MER3 ?
C4 EOH1
NTZ
ODVOD SPALIN
VTZ
ODVOD TEPLÉHO VZDUCHU DO BUDOVY
EOH2
PŘÍVOD/ODVOD TUV DO BUDOVY
C5
C1 FTS
RS2
FVS
RS3+N1
NTZ
M-BAT (Elektromobil)
S-BAT
N/V-S
RS1 (globální řídicí systém)
EL.ENERGIE ZEMNÍ PLYN
CHLADICÍ VZDUCH
MER1
E V V T 1 C
RS4
M2
TC
PROCESNÍ VZDUCH
KGJ
C2
C3
MER2 MER3 ?
C4 EOH1
NTZ
ODVOD SPALIN
VTZ
ODVOD TEPLÉHO VZDUCHU DO BUDOVY
EOH2
PŘÍVOD/ODVOD TUV DO BUDOVY
C5
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
[email protected]
