Projekti / Programi
Vodenje elektromehanskih sistemov
01. januar 2015
- 31. december 2019
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.12.00 |
Tehnika |
Električne naprave |
|
| 2.03.00 |
Tehnika |
Energetika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T190 |
Tehnološke vede |
Elektriško inženirstvo |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Električne naprave, elektromagnetni pretvorniki, energetske pretvorbe, izmenični elektromotorni pogoni, DC-DC pretvorniki, stikalne naprave, elektroenergetski sistem, sistemske raziskave, vodenje, regulacija moči in frekvence, stabilnost, zaščita, obnovljivi viri energije, pametna omrežja
Raziskovalci (24)
Organizacije (1)
Povzetek
Načrtovani raziskovalni program Vodenje elektromehanskih sistemov predstavlja nadaljevanje obstoječega in je sestavljen iz dveh delov, ki ju povezujejo skupni elementi v obliki električnih naprav in potrebe po izboljšanju tehničnih specifikacij v smisli povečane dinamike odzivov, povečane obratovalne zanesljivosti, znižanja proizvodnih stroškov ter povečanje energetske učinkovitosti. Zadnja zahteva po načrtovanju električnih naprav, kompleksnih sistemov sestavljenih iz številnih električnih naprav ter sistemov vodenja v najširšem smislu z izboljšanimi izkoristki neposredno izhaja iz zahtev evropske direktive o energetski učinkovitosti, ki zahteva 20% zmanjšanje porabljene energije do leta 2020. V zvezi z obvezujočo zahtevo je treba upoštevati dejstvo, da je na primer pri razvoju povsem novega transformatorja za uporovno točkovno vajenje (UTV) ciljna stopnja povečanja izkoristka okrog 10% izreden napredek, ker je že izkoristek obstoječe naprave preko 80%. Ciljna stopnja povečanja izkoristka sestavljenega sistema za UTV s prigrajenim vhodnim inverterjem in izhodnim usmernikom pa je postavlena precej nad 25%, kar predstavlja enormno zmanjšanje izgub ob hkratnemu velikemu zmanjšanju količine potrebnega materiala. Z uporabo optimizacijskih metod in načrtovanimi analitičnimi izračuni bo opravljeno načrtovanje sistema za UTV, ki bo deloval na višjih frekvencah.
Z razvojem in uveljavitvijo naprednejšega vodenja v smislu regulacije moči in frekvence v elektroenergetskem sistemu (EES) je mogoče doseči enormne finančne prihranke, glede povečanja izkoristkov ali zmanjšanja izgub pa je prihranek v smislu evropske direktive o energetski učinkovitosti številčno nemogoče opredeliti. Sprememba sistema vodenja EES bo zagotovo povečala obratovalno zanesljivost EES, kar danes postaja prevladujoča zahteva. V nasprotju s tem lahko uvajanje vključevanja alternativnih in obnovljivih virov energije v postopek pridobivanja električne energije veliko prispeva k zmanjšanju porabe klasičnih goriv. Predmet raziskave bo razvoj novih načinov vključevanja alternativnih izvorov električne energije v omrežja, ki jih zaradi prisotnosti potrebnega vodenja imenujemo pametna omrežja. Z raziskovalnim delom na osnovnih elementih pametnih omrežij nameravamo odpraviti težave, ki jih ima danes večina evropskih držav z velikim deležem alternativnih izvorov, vezanih na sonce in veter. V skladu s podrobnejšimi opisi v nadaljevanju gre pri tem za razvoj mikro pretvornikov in sistema vodenja, ki bodo omogočali neposredno vključevanje porazdeljenih izvorov v distribucijsko omrežje, pri tem pa ne bodo imeli povratnih vplivov na primarni prenosni EES. Reševanje omenjenega problema predstavlja velik izziv v svetovnem merilu.
Na področju razvoja naprednih načinov vodenja električnih pogonov sicer ne gre pričakovati tako velikih energetskih prihrankov, kot v predhodno navedenih primerih, vendar je to področje izrednega pomena za domačo izvozno usmerjeno kovinsko predelovalno industrijo.
Pomen za razvoj znanosti
Programska skupina se ukvarja z reševanjem stvarnih problemov, s katerimi se podjetja v elektrokovinski industriji in upravljalci EES srečujejo vsakodnevno. Problemi, s katerimi se v podjetjih srečujejo pri razvoju novih proizvodov in pri vodenju EES na mejah zmogljivosti so pogosto tako zahtevni, da jih je mogoče razrešiti le z uporabo znanstvenih raziskovalnih metod. Tak način dela obvladajo le kvalificirani raziskovalci z dobrim teoretičnim znanjem in praktičnimi izkušnjami, teh pa je na tematskem področju, ki ga bo pokrivala načrtovana raziskovalna skupina, malo in ne dosegajo kritičnega obsega potrebnih znanj. Zato je vzpostavljeno sodelovanje vseh vrst, predvsem pa mednarodno, toliko bolj pomembno za vsestranski prenos in izmenjavo znanstvenih spoznanj, kar je pomembno za razvoj znanost doma in v svetu. Podobnega mnenja so raziskovalci v številnih evropskih državah, s katerimi smo se uspeli povezati tako, da je sodelovanje obojestransko. Tudi drugod v svetu, zlasti pa v Evropi, teme s področja elektrotehnike niso v prvih razvojnih prioritetah, zato nekatere evropske države že sedaj uvažajo raziskovalce.
Sodelavci raziskovalne skupine so vzpostavili dobro raziskovalno sodelovanje z raziskovalci iz preostalih raziskovalnih institucij v Sloveniji, Hrvaški, Avstriji, Nemčiji, Belgiji, Franciji, Finski, Poljski, Češki, Slovaški, Grčiji in ZDA. Kakovostno raven sodelovanja potrjujejo skupne objave, katerih število z leti narašča. Število objav v kvalitetnih revijah narašča, kar zagotovo kaže na to, da so rezultati zanimivi tudi za širšo mednarodno javnost. Vse objave v kvalitetnih tujih revijah so temeljile na izvirnih inovativnih rešitvah in so bile za mednarodno raziskovalno okolje pomembne, drugače jih nebi sprejeli v objavo. Povečan odmev na objave v obliki navedb nedvoumno kaže na izvirnost, inovativnost in naprednost predlaganih rešitev, kar je eden od pomembnih ciljev zastavljenega raziskovalnega programa.
Člani programske skupine so permanentni sodelavci številnih uveljavljenih raziskovalnih skupin v tujini, kjer aktivno delajo kot gostujoči raziskovalci in profesorji. Večina članov raziskovalne skupine je dalj časa preživela na raziskovalnem delu v tujini, kar je razvidno iz razpoložljive bibliografije. Projekti so bili zelo različni, koristi sodelovanja pa so vsestranske. Največjo korist ima posameznik, ki mu sodelovanje v raziskovalni skupini v mednarodnem raziskovalnem okolju omogoča znanstveno rast s pomočjo novo osvojenih znanj. Posredno korist ima mednarodna strokovna sredina, neposredno pa domača podjetja, ki s posredovanjem raziskovalcev v okviru programske skupine vzpostavljajo stike s tujimi raziskovalci in s tem koristijo njihove dragocene znanstvene izkušnje in drago raziskovalno infrastrukturo.
Pomen za razvoj Slovenije
Domača elektrokovinska industrija je zaradi pretežne izvozne usmerjenosti pomembna za družbeno-ekonomski razvoj Slovenije. Obstoj mnogih podjetij, s katerimi sodelujemo, je odvisen od inovativnosti in kvalitete predlaganih rešitev pri načrtovanju novih naprav in sistemov. Težnja uspešnih podjetij je vodenja lastnega razvoja bodočih proizvodov, v katerega vključujejo kompetentne raziskovalce, domače in tuje, kakor tudi infrastrukturni potencial, s katerim ti raziskovalci razpolagajo. To je vzorec za učinkovit razvoj novih programov, kjer raziskovalci iz podjetja sodelujejo z raziskovalci, ki so sofinancirani v okviru nacionalnega raziskovalnega programa, v delo pa vključijo tudi kompetentne tuje raziskovalce. Podoben vzorec je bil uspešno uporabljen tudi pri delu z upravljalci EES. EES predstavlja osnovno infrastrukturo za mnoge druge dejavnosti, njegovo nemoteno obratovanje v okviru predpisanih specifikacij pa je predpogoj za kakršen koli razvoj, gospodarski in družbeni. Pri vprašanju kvalitete obratovanja EES pa so pomembni prav vsi načini pridobivanja energije od klasičnih do alternativnih.
Predlagan raziskovalni program je povezan z razvojnimi cilji Slovenije na področjih razvoja visokega šolstva in raziskovalne dejavnosti, na področju uvajanja novih tehnološko visoko zahtevnih proizvodov, na področju racionalne proizvodnje in rabe električne energije (varovanje okolja) in na področju znanosti. Uspešnost pristopa je bila potrjena pri razvoju naprednega vodenja sistema za UTV (sklenjena pogodba o dolgoročnem sodelovanju, prodaja patentnih prijav), razvoju sistema nelinearnega vodenja izmeničnih strojev in razvoju novih naprav v primarnem ter sekundarnem delu EES. V samo šestih letih je bilo sodelavcem programske skupine podeljenih skupno 7 patentov (4x tuji, 3x domači), vloženih pa je bilo 14 patentnih prijav (12x tujina, 2x doma). To pove vse o inovativnosti in uporabnosti najdenih rešitev. Sodelavci programske skupine so ustanovili podjetje s petimi zaposlenimi strokovnjaki (ICEM), ki razpolaga z edinim tovrstnim preizkuševališčem v Sloveniji. Podoben vzorec dela namerava raziskovalna skupina ohranila tudi v bodoče.
Učinkovit tehnološki razvoj na področju posameznih panog v elektrokovinski industriji pa zahteva tudi vlaganja v razvoj človeških potencialov in opremo. Kritični obseg raziskovalcev in opreme kot predpogoj za razvojno delo številna podjetja v Sloveniji zagotavljajo v sodelovanju z našo raziskovalno skupino. S pomočjo sodelovanja s tujimi raziskovalci prihajajo v Slovenijo po najkrajši poti specifična tehnološka znanja, ki jih pri nas ne rezvijamo. Raziskovalci v okviru izmenjave koristijo drago laboratorijsko in programsko opremo v tujini. Korist je vsestranska, kar potrjuje interes vseh udeležencev.
Izvedba visoko zastavljenih tehnoloških ciljev je predpogoj za povečanje proizvodnje in odprtje novih delovnih mest v domači elektroindustriji, ki z ustvarjeno dodano vrednostjo zagotavlja potreben družbeno-ekonomski razvoj.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
vmesno poročilo,
zaključno poročilo
