Egyenáramú villamos energiaelosztás lehetőségeinek vizsgálata
A dolgozatomon belül 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 - váltakozó és egyenáramú villamos hálózat is megtalálható a létesítményen belül - energiaelosztással is találkozhatunk adatközpontokban, ahol általában 380 V egyenfeszültséget használnak. Léteznek tanulmányok, melyek azzal foglalkoznak, hogyan lehet ezt a hibrid rendszert egy családi ház esetén hatékonyan felhasználni, ezekben a 24 V DC és 230 V AC 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 vizsgálatom 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 meg tudjam becsülni. A vezetékek keresztmetszete illetve az aktuális feszültségszintek segítségével a fogyasztókat kis-, közép- és nagyteljesítményű fogyasztói kategóriákba soroltam. A különböző eszközökre megbecsültem, 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 reális 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.
szerző
-
Szalai Milán
Villamosmérnöki szak, mesterképzés
mesterképzés (MA/MSc)
