Institutional Project FESB

O projektu

SURFER

Sustavi za upravljanje radom fotonaponskih elektrana

Projekt je usmjeren na optimizaciju proizvodnje električne energije i povećanja energetske učinkovitosti u fotonaponskim elektranama kroz razvoj naprednih nadzornih i upravljačkih sustava. U prvoj godini planirane su simulacije različitih topologija energetskih pretvarača s integriranim sustavima pohrane te razvoj pripadajućih upravljačkih algoritama. Istodobno će se provoditi opsežna mjerenja električnih, toplinskih i mehaničkih parametara fotonaponskih modula, uz prikupljanje meteoroloških podataka te informacija o zasjenjenju i zaprljanosti putem nadzornih kamera. Na temelju dobivenih podataka, u drugoj godini razvijat će se prototipovi nadzornih uređaja i središnji sustav za prikupljanje i obradu podataka. Cilj je identificirati minimalni skup ključnih parametara nužnih za procjenu stanja elektrane, smanjiti broj nepotrebnih mjerenja i optimizirati komunikacijske zahtjeve unutar sustava. Istražit će se mogućnosti upravljanja detekcijom i isključivanjem neispravnih modula te prilagodbe točke maksimalne snage. U trećoj godini planirana je primjena algoritama strojnog učenja za automatsku klasifikaciju stanja modula temeljem slikovnih podataka s nadzornih kamera, kao i izrada tehničkih prototipova nadzornih jedinica. U četvrtoj godini slijedi eksperimentalna validacija razvijenih sustava u stvarnim radnim uvjetima, uključujući testiranje učinkovitosti u slučaju djelomičnog zasjenjenja, zaprljanosti, kao i primjene pasivne tehnike hlađenja s fazno promjenjivim materijalima za povećanje učinkovitosti.

Ciljevi

Ciljevi projekta

C1. Unaprijediti metode nadzora parametara fotonaponskih elektrana

Ovaj cilj je povezan s programskim pokazateljima PP1 i PP2, jer će:

- Dobiveni rezultati biti objavljeni u znanstvenom radu u Scopus i WoS bazama

- Na aktivnostima u sklopu ovog cilja sudjelovati jedan znanstvenik zaposlen na teret namjenskih/vlastitih sredstava

C2. Izraditi prototip uređaja za upravljanje radom fotonaponskih elektrana

Ovaj cilj je povezan s programskim pokazateljima PP4 i PP5, jer će:

- S ciljem razvoja navedenog uređaja biti prijavljen projekt primijenjenih istraživanja

- Biti pokrenut projekt transfera tehnologije i znanja

C3. Razviti algoritme strojnog učenja za klasifikaciju stanja fotonaponskih elektrana

Ovaj cilj je povezan s programskim pokazateljima PP1 i PP6, jer će:

- Dobiveni rezultati biti objavljeni u znanstvenom radu u Scopus i WoS bazama

- Istraživanja biti predstavljena na znanstveno-popularnom predavanju

C4. Izraditi prototip poluvodičkog energetskog pretvarača s integriranim sustavom pohrane

Ovaj cilj je povezan s programskim pokazateljima PP1 i PP5, jer će:

- Dobiveni rezultati biti objavljeni u znanstvenom radu u Scopus i WoS bazama

- Biti pokrenut projekt transfera tehnologije i znanja

C5. Razviti pasivne tehnike hlađenja fotonaponskih modula korištenjem fazno promjenjivih materijala

Ovaj cilj je povezan s programskim pokazateljima PP1 i PP3, jer će:

- Dobiveni rezultati biti objavljeni u znanstvenom radu u Scopus i WoS bazama

- S ciljem razvoja navedenog uređaja biti prijavljen interdisciplinarni znanstveni projekt

Radni paketi

WP1

Istraživanje gubitaka u fotonaponskim sustavima

Zaprljanje modula jedan je od ključnih čimbenika koji negativno utječu na učinkovitost pretvorbe solarne energije u električnu. Cilj ovog radnog paketa je kvantificirati utjecaj različitih oblika zaprljanja (prašina, pelud, ptičji izmet, industrijski aerosoli) na performanse FN modula u stvarnim uvjetima, čime se mogu unaprijediti metode nadzora parametara fotonaponskih elektrana (cilj C1). Provodit će se terenska mjerenja i laboratorijska testiranja, kao i razvoj modela koji povezuju intenzitet zaprljanja s padom izlazne snage. Rezultati će poslužiti za definiranje optimalnih strategija čišćenja i praćenja stanja površina modula.

WP2

Razvoj naprednih sustava za upravljanje radom FN elektrana

Cilj ovog radnog paketa je osmisliti i razviti cjelovit sustav za upravljanje radom FN elektrane koji integrira podatke o proizvodnji, okolišnim uvjetima i stanju sustava u realnom vremenu (cilj C2). Sustav će koristiti senzorske mreže, komunikacijske module i centraliziranu platformu za prikupljanje i obradu podataka. Poseban fokus bit će stavljen na automatizirano donošenje odluka vezanih uz optimizaciju proizvodnje, detekciju kvarova i reakciju na mrežne uvjete. Očekuje se razvoj skalabilnog rješenja koje se može prilagoditi različitim veličinama i konfiguracijama fotonaponskih sustava.

WP3

Razvoj algoritama strojnog učenja za upravljanje radom FN elektrana

Upravljanje kompleksnim sustavima kao što su FN elektrane zahtijeva primjenu inteligentnih algoritama koji mogu prepoznati obrasce ponašanja, predvidjeti promjene u proizvodnji i pravodobno reagirati na poremećaje. U ovom radnom paketu razvijat će se algoritmi strojnog učenja temeljeni na prikupljenim podacima iz prethodnih paketa (cilj C3). Poseban naglasak bit će na razvoju prediktivnih modela proizvodnje energije, detekciji anomalija i optimizaciji rada sustava u uvjetima promjenjive osunčanosti i opterećenja mreže.

WP4

Razvoj poluvodičkog energetskog pretvarača s integriranim sustavom pohrane

Za stabilan i pouzdan rad FN elektrane ključna je pretvorba istosmjernog u izmjenični napon te sposobnost privremenog pohranjivanja energije radi uravnoteženja kratkotrajnih odstupanja između proizvodnje i potrošnje. U okviru ovog paketa razvijat će se visokoučinkoviti energetski pretvarač s mogućnošću integracije sustava za pohranu energije (cilj C4). Fokus će biti na dizajnu energetski učinkovitih komponenti, te razvoju upravljačkih algoritama.

WP5

Razvoj pasivnih tehnika hlađenja fotonaponskih modula

Ovaj radni paket posvećen je razvoju pasivnih tehnika hlađenja fotonaponskih modula s ciljem povećanja učinkovitosti pretvorbe energije. Poseban naglasak stavlja se na primjenu fazno promjenjivih materijala (PCM), koji mogu akumulirati toplinu tijekom dana i postupno je otpuštati, čime se smanjuje radna temperatura modula i ublažava negativan toplinski utjecaj na njihov rad. Aktivnosti uključuju odabir prikladnih PCM materijala, eksperimentalno ispitivanje različitih konfiguracija pasivnog hlađenja te analizu njihove učinkovitosti u realnim radnim uvjetima, uključujući varijacije u ozračenju, temperaturi okoliša, zasjenjenju i zaprljanosti modula. Cilj je razviti jednostavno, učinkovito i energetski neovisno rješenje koje bi se moglo integrirati u postojeće ili nove fotonaponske sustave bez dodatne potrošnje energije ili složenih tehničkih zahvata (cilj C5).

Projektni tim

Voditelj projekta: izv. prof. dr. sc. Duje Čoko

Duje Čoko

Voditelj projekta

Mateo Bašić

Istraživač

Tihomir Betti

Istraživač

Spomenka Bovan

Istraživačica

Ivan Čorić

Istraživač

Tea Erceg

Istraživačica

Ivan Grgić

Istraživač

Sebastian Karl Mladen Haupt

Istraživač

Ante Kristić

Istraživač

Ivan Marasović

Istraživač

Sandro Nižetić

Istraživač

Vesna Pekić

Istraživač

Marina Prvan

Istraživač

Dinko Vukadinović

Istraživač

Antonio Vuletić

Istraživač

Kontakt

Za sve upite vezane uz projekt SURFER, molimo kontaktirajte voditelja projekta:

izv. prof. dr. sc. Duje Čoko Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilište u Splitu Ruđera Boškovića 32, 21000 Split, Hrvatska

E-pošta: Duje.Coko@fesb.hr