diplomová práce

Mobilní zdroje elektrické energie

Text práce 2.65 MB Příloha 3.75 MB

Autor práce: Ing. Karel Kvasnička

Ak. rok: 2019/2020

Vedoucí: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Oponent: Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Abstrakt:

Nabíjecí stanice; FV panel; akumulátor; baterie; lithium; LiFePO4; Arduino

Klíčová slova:

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací nové generace nabíjecí stanice s cílem vytvořit přenosné zařízení kompaktních rozměrů.  Zařízení je umístěno v nářaďovém boxu o rozměrech 396 x 296 x 187 mm a nosností 20 kg. Baterii LiFePO4 s kapacitou 512 Wh je možné nabíjet ze sítě nebo až pěti fotovoltaickými panely připojenými přes spojovací box. Informace o aktuálním stavu jsou zobrazovány na LCD displeji pomocí tlačítek. Na obou stranách jsou umístěné výstupní zásuvky, konkrétně USB-A, USB-C, 12 V a 230 V. Celé zařízení je zkonstruované jako voděodolné se stupněm krytí IP 54 a má aktivní vzduchové chlazení. Výsledkem této práce je funkční nabíjecí stanice, která snese srovnání s výrobky prodávanými na trhu. Práce zároveň ukazuje, že zhotovit podobný výrobek není nijak technologicky náročné a může sloužit jako návod, pokud by si někdo chtěl podobné zařízení postavit.

Termín obhajoby

16.06.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student seznámil komisi se svojí diplomovou prací na téma: Mobilní zdroje elektrické energie. Student odpověděl na otázky oponenta práce. Doplňující otázku na kapacitu systému položil doc. Baxant. Student dotaz zodpověděl. Dr. Topolánek se zajímal o plánované využití systému, což student uvedl. Doc. Toman položil doplňující otázku, na kterou student neodpověděl zcela správně. Doc. Lázničková měla poznámky ke zpracování diplomové práce.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektrotechnika, elektronika, komunikační a řídicí technika (EEKR-M1)

Studijní obor

Elektroenergetika (M1-EEN)

Složení komise

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Student Bc. Karel Kvasnička ve své diplomové práci řeší problematiku mobilních zdrojů elektrické energie, které se díky rozšiřování akumulačních kapacit baterií a dostupnosti fotovoltaických panelů stávají zajímavou alternativou proti klasickým elektrocentrálám a větším power bankám. Cílem práce bylo vyhodnotit nedostatky předchozí verze malé FVE, kterou vyráběl rovněž student v rámci diplomové práce. Ukázalo se však, že konstrukce má řadu nedostatků, jejichž vlivem se stala elektrárna nefunkční. Student Karel Kvasnička si s diagnostikou problematických míst dobře poradil a našel způsob, jak mobilní zdroj posunout na vyšší technickou úroveň. Ve své práci sepisuje rešerši existujících zařízení a pro svou konstrukci provedl kompletní návrh všech komponent a to včetně obslužného programu malého řídícího systému postaveném na platformě Arduino. Elektrárnu vestavěl do robustnéího systaineru s vyvedením dostatečného množství zásuvek a podařilo se mu dosáhnout velmi kompaktní konstrukce s budoucím možným rozšiřováním pomocí stohovatelné architektury.
Student během semestru vyvíjel nadprůměrnou aktivitu zejména v praktické části a i přes omezený přístup k dílně ústavu během karantény se mu podařilo elektrárnu včas dokončit. Jedná se o studenta samostatně pracujícího a s velmi dobrými praktickým dovednostmi. Určité nedostatky lze najít pouze v oblasti programování a konstrukci řídící jednotky, ale to je vzhledem k zaměření studia nepodstatné. Práci doporučuji k obhajobě u státní závěreční zkoušky. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 95

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Diplomová práce Bc. Karla Kvasničky se zabývá problematikou mobilních zdrojů energie. Úvodní rešeršní část se zabývá mobilními zdroji napříč výkonovým spektrem od malých elektrocentrál až po kontejnerová bateriová úložiště. Tato rešeršní část by zasloužila systematičtější a podrobnější zpracování. Následuje teoretický popis sluneční energie, princip FV článku a základní rozdělení akumulátorů včetně jejich srovnání.
Praktická část navazuje na diplomovou práci obdobného tématu zpracované jiným studentem a popisuje stávající prototyp mobilní stanice a shrnuje jeho nevýhody. Následně je proveden inovovaný návrh s alternativními komponentami včetně výpočtů souvisejících s dimenzováním průřezu kabelů. Opakující se výpočty působí v diplomové práci poněkud zbytečně, vhodnější by byla tabulka s uvedeným příkladem výpočtu a následnými variacemi jednotlivých vstupních parametrů a odpovídajících výsledků. Výsledné konstrukční řešení je následně realizováno a v rámci posledního bodu zadání doplněno o monitorovací systém na platformě Arduino. Tento bod musím vyzdvihnout, protože se dle mého názoru jedná o nejvýznamnější přínos autora. Programu lze vytknout pouze textové zobrazení veličin, kdy nemusí být zcela zřejmý jejich význam (např. proměnná spotřebováno), protože není jasné, v které části instalace je veličina monitorována. S touto skutečností souvisí i nepřehlednost výsledného schématu. Rozdělení do jednotlivých funkčních bloků by bylo přehlednější.
Celkově je práce srozumitelná bez větších gramatických nedostatků. Konstrukční část práce náročností a způsobem zpracování odpovídá spíše bakalářské práci, než diplomové práci. Postrádám větší diskusi nad zvoleným řešením a jeho alternativami, avšak výsledek se jeví jako funkční a dostatečně robustní pro zadaný účel. Práce splňuje zadání, doporučuji ji k obhajobě a hodnotím 85 b. Otázky k obhajobě:
  1. Jakým způsobem je zajištěna ochrana před úrazem elektrickým proudem u výstupních zásuvek 230V?
  2. Proč nejsou ve schématu uvedeny parametry jednotlivých prvků? Stejně tak značení jističů a stykačů neodpovídá dokumentaci pro realizaci.
  3. Jaká látka tvoří tekutý elektrolyt u LiFePO článků, jak je znázorněno Obr. 10-2?
  4. Jaká je vlastní spotřeba celého systému?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 85

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová