Systém kompenzace přebytků a nedostatků jako studentský projekt vytvořený díky společnosti NOARK Electric, který se zaměřuje na stabilizaci distribuční sítě pomocí inteligentního řízení výroby a spotřeby elektrické energie.
O škole a soutěžním týmu
Střední průmyslová škola elektrotechnická Žatec se dlouhodobě zaměřuje na elektrotechniku, automatizaci, energetiku a moderní řídicí systémy.
Díky kombinaci odborných učeben, měřicí techniky a praxe ve firmách je vhodným prostředím pro skutečné technické projekty, kde se propojuje teorie s aplikovanou elektrotechnikou.
Náš soutěžní tým tvoří studenti 2., 3. a 4. ročníků oboru Elektrotechnik.
Každý z nás má jasně vymezenou roli:
- programování a logika řídicího systému,
- elektroinstalace, zapojování a měření,
- konstrukční návrh a dokumentace,
- vizualizace, tvorba plošného spoje, programování Arduina,
- modelování, tisk a kompletace 3D modelu.
Naším cílem bylo vytvořit profesionální, stabilní a edukativní systém, který předvede naše odborné znalosti i schopnost týmové práce.
Problém, který projekt řeší
Současné distribuční sítě stále častěji čelí výkonovým odchylkám, které vznikají především kvůli kolísající výrobě z obnovitelných zdrojů (zejména fotovoltaik) a proměnlivému zatížení spotřebičů. Výsledkem jsou přebytky výkonu, kdy energie není kam odvádět, nebo naopak nedostatky výkonu, kdy okamžitá spotřeba převyšuje výrobu.
Tyto stavy je nutné sledovat, vyhodnocovat a aktivně kompenzovat, jinak může docházet k přetěžování vedení, poklesům napětí, zhoršené kvalitě energie nebo výpadkům části sítě.
Celý systém pracuje na principu „měření → vyhodnocení → akce“.
- Měříme okamžitý výkon v uzlu.
- Porovnáváme jej s normativním výkonem a hysterezí.
- Řídicí logika rozhoduje o aktivaci či deaktivaci zátěží nebo zdrojů.
3D model nádrže
Model tvoří tři na sebe navazující části: horní akumulační nádrž, středový tubus pro potrubí a spodní akumulační nádrž. Horní nádrž slouží jako hlavní zásobník média, ze kterého je obsah veden dolů do spodní části.
Důležité je přesné souosé uspořádání všech částí a správné napojení potrubí, aby model odpovídal reálné konstrukci i výrobě.
Ve 3D náhedu si můžete detailně prohlédnou rozložený model a nebo ho vložit do prostoru ve velikosti 1:1 díky AR.
Hlavní komponenty systému
Hlavní rozvaděč
je centrálním prvkem dohledu, který pomocí PLC koordinuje komunikaci řídicích jednotek a veškerou signalizaci. Systém zajišťuje hlavní měření výkonu a automaticky ovládá spínání silové části veřejného osvětlení i záložního dieselového generátoru pro případy výpadku v distribuční síti.
Ovládací panel
slouží k demonstraci a manuální simulaci provozních situací mimo přímé řízení elektrárny. Umožňuje demonstrativní nastavení výkonu, které v reálném provozu zajišťuje měřicí transformátor, a podporuje dálkové řízení. Uživatel zde může manipulovat s normativní hodnotou a sledovat reakce systému v modelových stavech.
Vedlejší rozvaděč
je zodpovědný za hlavní řízení přečerpávací elektrárny. Zajišťuje kompletní provoz čerpadla, proces přifázování generátoru a přesné řízení ventilů. Systém kontinuálně sleduje hladinu v nádržích a garantuje kritické bezpečnostní funkce, zejména ochranu proti přeplnění nádrže nebo přetížení motoru.
Získané zkušenosti v oblasti elektrotechniky, automatizace i týmové spolupráce pro nás mají mimořádnou hodnotu. Velmi si vážíme příležitosti, kterou nám společnost NOARK Electric poskytla, a možnosti účastnit se soutěže, v jejímž rámci jsme mohli představit naše řešení propojující školní výuku s reálnou praxí moderní energetiky.
Vývoj projektu
Výběr
V rámci soutěže jsme vybírali ze tří témat a rozhodli jsme se pro Akumulaci a stabilitu sítě. Na prvotním návrhu se podílela celá škola, přičemž samotnou práci následně začal tvořit tým žáků, kteří o projekt měli největší zájem. Úkoly jsme si mezi sebou rozdělili tak, aby se každý mohl věnovat tomu, v čem vyniká.
Plánování
Před stavbou bylo potřeba všechno promyslet. Formou brainstormingu jsme dávali dohromady nápady, kreslili technická schémata a připravovali dokumentaci. Bylo nutné realizovat studii proveditelnosti a mít jasný plán, jak budou jednotlivé části projektu propojené a jak přesně bude vypadat logika řízení.
Realizace
V této části jsme se pustili do stavby. Třídily jsme součástky, zapojovali jednotlivé komponenty a tiskli komponenty na 3D tiskárně. Hlavní řízení celého systému jsme postavili na PLC, zatímco Arduino jsme využili specificky pro simulaci vody u vodní nádrže.
Zpětná vazba
Na závěr jsme se zaměřili na testování a zpětnou vazbu. Hledali jsme možné chyby nebo slabá místa a snažili se je hned vyřešit, aby vše běželo spolehlivě. Po finálním doladění jsme projekt dokončili a natočili o něm video.
Budoucnost našeho systému
Energie, která nevypadne
V budoucnu nebudeme závislí jen na velkých elektrárnách. Náš systém ukazuje, jak si obec nebo firma může sama pohlídat dodávku elektřiny a pomocí záložních zdrojů zvládnout výpadek sítě bez jediného problému.
Konec plýtvání zelenou energií
Slunce a vítr vyrábějí nárazově. Náš projekt je základem pro svět, kde se čistá energie nezahazuje, když je jí moc, ale chytře se uloží na později. Tím pomůžeme přírodě i stabilitě celé sítě.
Digitální a chytrá síť
Budoucnost je v digitálním řízení.
Díky našemu systému bude distribuce, výroba a spotřeba fungovat autonomně tak, aby celý systém běžel co nejlevněji a bez poruch.