Egyenáramú villamos energiaelosztás lehetőségeinek vizsgálata

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Raisz Dávid Márk
Villamos Energetika Tanszék

A munkám során vizsgálatokat végeztem a teljes egészében, vagy részben egyenáramú (egyenfeszültségű) energiaelosztás előnyeinek meghatározására egy családi ház, illetve egy lakópark esetén.

Irodalomkutatásom során kétféle egyenáramú elosztással találkoztam.

Az épületen belüli egyenáramú energiaelosztással leggyakrabban olyan létesítményekben találkozhatunk, ahol a villamos energia termelése napelemek segítségével történik, és az épület vagy épületrész sziget üzemben működik. Ennek a rendszernek az előnye, hogy elkerüljük a „fölösleges” AC/DC illetve DC/AC átalakításokat, ezáltal csökken a veszteség.

A hibrid energiaelosztással is – ahol váltakozó és egyenáramú villamos hálózat is megtalálható a létesítményen belül – találkozhatunk adatközpontokban, ahol általában +380V egyenfeszültséget használnak. Léteznek tanulmányok, melyek azzal foglalkoznak, hogyan lehet ezt a hibrid rendszert egy családi ház esetén hatékonyan felhasználni, ezekben a +24 VDC és 230VAC rendszer kerül kiépítésre.

A célom az volt, hogy egy olyan rendszer tervét alkossam meg, amelyik hatékonyabb a mostani váltakozó áramú elosztásnál, valamint az előbb említett DC illetve hibrid rendszernél. A munkám során négy különböző elrendezést vizsgáltam eltérő feszültségszintekkel.

A vizsgálataim elején meghatározom az egyes háztartási berendezések áramfelvételének tulajdonágait, hogy később a vezetékek veszteségeit, illetve az eszközök teljesítményfelvételének változásait (különböző ellátási rendszerek mellett) meg tudjam becsülni. A vezetékek keresztmetszete, illetve az aktuális feszültségszintek segítségével a berendezéseket kis-, közép- és nagyteljesítményű fogyasztói kategóriákba soroltam. A különböző eszközökre megbecsültem azt, hogy az egyes évszakokban a nap mely időpontjaiban működnek és mennyi ideig. Ezt követően megállapítottam, hogy az egyes berendezések hatékonysága mennyivel javulhat egyenáramú táplálás esetén, illetve mennyivel csökkenthető az áruk egy esetleges tömeggyártás esetén.

A vezetékek veszteségeinek meghatározásánál figyelembe vettem a fogyasztói berendezések nemlinearitását, valamint a teljesítménytényezőit, illetve, hogy a berendezések az egyes vezetékek különböző pontjaihoz csatlakoznak, és hogy egy aljzathoz akár több berendezés is csatlakoztatható.

A számítások elvégzése után 50 évre meghatároztam a beruházási költségeket, éves bontásban a hálózati és berendezésekben keletkező veszteségeket. Ezáltal jól összehasonlíthatóvá vált az egyes elosztási megoldások összes költsége, és az új megoldások megtérülési ideje. A vizsgálatok során figyelembe vettem az egyes berendezések várható élettartamát is.

A családi ház vizsgálata során szerzett ismeretek segítségével megterveztem egy lakópark villamos energiahálózatának különböző variációit (AC, hibrid ellátás) is. A vizsgálatok során 600 lakás negyedórás fogyasztási adatait használtam fel a lakások fogyasztási jellemzőinek meghatározásához, ezáltal valóság képet kaptam a lakópark veszteségeiről.

A lakóparkra vonatkozó vizsgálataim alapján szintén összehasonlíthatóvá vált az egyes elosztási rendszerek (AC, hibrid megoldások) teljes üzemeltetési élettartamra vonatkozó költsége.

Az egyenfeszültségek(DC) és berendezések átalakítása a lakossági épületek esetében biztató eredményt hoztak. Ez alapján kiterjesztettem ennek a módszernek a vizsgálatát egy fűrészüzemre (wood-mill) és a közvilágításra is.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.