Zmodernizowane Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej umożliwia prowadzenie badań nad funkcjonowaniem sieci elektroenergetycznych z udziałem odnawialnych źródeł energii, magazynów energii oraz infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych.
Zmodernizowane Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej to unikalne stanowisko do badania nowoczesnych mikrosieci elektroenergetycznych.
– Laboratorium wyposażone w najnowocześniejsze rozwiązania techniczne z zakresu energetyki pozwala testować nowe rozwiązania tej branży – podkreśla dr hab. inż. Bogusław Butryło, prof. PB, Dziekan Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. – Rozwój mikrosieci, budowa niewielkich elementów składowych, które przełożą się na odpowiednio dużą sieć energetyczną złożoną z prosumentów to niedaleka przyszłość. Sieć, która zapewni nam odpowiednią wytrzymałość, odporność. oszczędność energii, te wszystkie zagadnienia, poznają tu studenci Wydziału Elektrycznego.
Nowe stanowisko umożliwia prowadzenie badań nad funkcjonowaniem sieci elektroenergetycznych z udziałem odnawialnych źródeł energii, magazynów energii oraz infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych.
– Jest to stanowisko, które łączy ze sobą wiele różnych źródeł i odbiorów, szczególnie z OZE i daje możliwość studentom i pracownikom naukowym Politechniki Białostockiej na zbadanie różnych sytuacji, które spotykają się w sieci – wyjaśnia Maciej Krajewski, prezes APS S.A., która przygotowała koncepcję funkcjonowania laboratorium.
Infrastruktura laboratoryjna obejmuje również elementy pozwalające na analizę nowoczesnych układów zasilania i odbioru energii w warunkach przemysłowych, w tym zestawy obciążeń: liniowych, nieliniowych, indukcyjnych i pojemnościowych, a także aktywny kompensator mocy biernej oraz filtr wyższych harmonicznych.
– Kończąc uczelnię studenci poznają urządzenia i problemy, z którymi spotykamy się w prawdziwym życiu – potwierdza Grzegorz Sasinowski, Lider Projektu ds. Systemów Automatyki Przemysłowej i Energetyki APS S.A. – Mamy też ładowarkę do samochodów elektrycznych, która ładuje pojazdy poprzez złącze DC. Możemy je skonfigurować i pokazać jak ono działa. Mamy też urządzenia, które poprawiają jakość energii elektrycznej, czyli aktywny kompensator mocy biernej. W tej chwili w sieci elektroenergetycznej pracuje bardzo dużo urządzeń energoelektronicznych, które tak naprawdę tę sieć na swój sposób psują. Studenci nauczą się konfigurować urządzenia polepszające sieć i sprawdzać je w praktyce. Cały system pracuje pod nadzorem SKADY. To jest system do wizualizowania i pobierania różnego rodzaju parametrów, które charakteryzują urządzenia pobierające prąd i sieć. Zaprogramowany przez APS S.A. system gromadzi prawie 5500 danych. Dla porównania – średniej wielkości elektrociepłownia średniej wielkości miasta ma system, który obejmuje około 3000 danych. Chcieliśmy maksymalnie wykorzystać możliwości późniejszej analizy danych, by w różnych wariantach konfigurować urządzenia i weryfikować ich pracę.
Wielkie wiatraki czy farmy fotowoltaiczne to OZE, których działanie będzie symulowało wirtualne centrum dowodzenia. Wszystko dobrze widoczne na wielkim monitorze. Ale to dopiero początek zajęć praktycznych.
– Możemy zasymulować wytwarzanie energii z panelu fotowoltaicznego, gromadzić w magazynie, wprowadzać do sieci – objaśnia dr inż. Zbigniew Sołjan, adiunkt z Katedry Elektrotechniki, Energoelektroniki i Elektroenergetyki na Wydziale Elektrycznym. – To już od nas zależy, co uruchomimy, co zablokujemy. Mamy też dostępność elementów pojemnościowych bądź indukcyjnych. Dzięki temu możemy symulować niezrównoważenie, energię bierną i potem to kompensować urządzeniami do kompensacji, aby na wyjściu, czyli z punktu widzenia sieci, energia, którą tam wprowadzamy bądź pobieramy była w wartościach optymalnych. To znaczy, że nie przeciążamy poszczególnych elementów, przewodów, aparatów, czy urządzeń.
W Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych jest też magazyn energii.
– Kiedy mamy niską cenę, a chcielibyśmy zamiast wykorzystywać energię, sprzedawać ją do sieci, wówczas możemy zmagazynować w krótkim okresie czasu i oddać w czasie optymalnym – opowiada dalej dr Sołjan. – Dzięki falownikowi możemy wytwarzać energię, możemy ją przesyłać do magazynu energii bądź bezpośrednio do sieci elektroenergetycznej.
W Laboratorium jest także wielka szafa sterownicza.
– Dzięki połączeniom, także analizie i podglądowi jesteśmy w stanie zasymulować pewne elementy pracy sieci – liniowe bądź nieliniowe i odpowiednie elementy włączać bądź wyłączać zarówno manualnie w tym miejscu, jak i zdalnie poprzez system monitoringu – kontynuuje dr Sołjan. – Mamy obciążenie pojemnościowe indukcyjne, czyli dławiki i kondensatory. Obok mamy obciążenia rezystancyjne. W zależności od połączenia jesteśmy w stanie wygenerować większą bądź mniejszą wartość prądu, który potem się przełoży nam na moc i na energię. Możemy też zasymulować pracę ładowarki samochodowej – jakby to wpływało na sieć i nie zakłócało pracy innych odbiorników.
Dla kogo jest zmodernizowane Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych?
– Z tego laboratorium skorzystają praktycznie studenci wszystkich kierunków studiów na Wydziale Elektrycznym – mówi dr hab. inż. Bogusław Butryło, prof. PB, Dziekan Wydziału Elektrycznego. – Mamy tutaj miks różnych technologii, poczynając od zagadnień związanych z przetwarzaniem energii elektrycznej w zakresie wysokich napięć, co jest istotne dla studentów kierunków elektrotechnika, elektrotechnika dualna poprzez systemy automatyki, systemy cyfrowe, które są w obszarze zainteresowań studentów elektroniki telekomunikacji, czy cyfryzacji przemysłu. Całe rozwiązanie techniczne idealnie odpowiada studentom kierunku ekoenergetyka.
To wszystko jest na wyciągnięcie ręki studentów Wydziału Elektrycznego.
– Tutaj możemy dowiedzieć się jak działają źródła odnawialnej energii – entuzjazmuje się Julia Kędzierska, studentka trzeciego roku ekoenergetyki na Wydziale Elektrycznym Politechniki Białostockiej. – Możemy też przeprowadzić symulację w zależności od natężenia słońca i magazynować energię, co jest bardzo przyszłościowe dla naszego kierunku. To przyda się nam do pisania prac inżynierskich, prac magisterskich, ale też później w pracy zawodowej.
– Żadna książka nie zastąpi nam wiedzy, jaką zdobędziemy w laboratorium – dodaje Grzegorz Szydłowski, student drugiego semestru elektrotechniki studiów dualnych. – W tej branży praktyka jest ważniejsza niż czytanie książek i jeżeli czegoś dotkniemy na laboratoriach, można nawet umieścić to w CV czy podczas rozmowy o pracy. Dzięki studiom dualnym mamy możliwość praktyk w firmach, które się tym zajmują – możliwość odnalezienia się w branży jest znacznie łatwiejsza.
Politechnika Białostocka dysponuje własnymi odnawialnymi źródłami energii działającymi w warunkach laboratoryjnych, ale zajęcia są wówczas uzależnione od warunków atmosferycznych.
– Tu nie musimy czekać ani na Słońce, ani na wiatr, ponieważ to stanowisko ma spełniać zasady mikrosieci elektrycznej, gdzie możemy w pewnych przedziałach czasu pozyskiwać energię, natomiast w innych przedziałach czasu sprzedawać – przypomina Dziekan Wydziału Elektrycznego. – Każdy tryb pracy będzie mógł być przetestowany przez studentów w dowolnych okolicznościach, nawet w nocy.
Laboratorium Urządzeń Wielkoprądowych na Wydziale Elektrycznym zostało uruchomione w ramach projektu „PB 5.0 – dostosowanie oferty dydaktycznej Politechniki Białostockiej do potrzeb nowoczesnej gospodarki oraz zielonej i cyfrowej transformacji”.
– Chodzi nam o to, żeby wydać środki pozyskane z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju na jak najlepsze przygotowanie studentów do tego, co czeka ich w przysłowiowym dorosłym życiu – sumuje dr hab. inż. Mirosław Świercz, prof. PB, Prorektor ds. Rozwoju Politechniki Białostockiej. – Studenci dzięki takim stanowiskom, symulowanym w naturalnym środowisku, poznają problemy, z jakimi spotkają się w swojej praktyce inżynierskiej.
Laboratorium urządzeń wielkoprądowych przystosowane jest także do wymuszania w elementach torów prądowych (szyn zbiorczych, przewodów, kabli, połączeń szyn i aparatów) dużych wartości prądów (do 5400 A) w warunkach występowania odkształceń (harmoniczne i interharmoniczne) oraz warunkach zasilania odmiennych od znamionowych (asymetria, zapady, podskoki i wahania napięcia).
Oferta badawczo-usługowa:
- badania wyzwalaczy i przekaźników nadprądowych, bezpieczników topikowych, przekładników prądowych, rozdzielnic oraz przewodów i kabli;
- badania strat mocy i energii oraz obciążalności prądowej wybranych elementów układów elektroenergetycznych (szyn zbiorczych, przewodów, kabli, połączeń szyn i aparatów);
- badania stanów pracy urządzeń elektrycznych przy zasilaniu napięciem odkształconym (harmoniczne i interharmoniczne);
- badania odporności urządzeń elektrycznych na zakłócenia występujące w sieci zasilającej (odkształcenia, asymetria, zapady, podskoki i wahania napięcia).
Autor: Jerzy Doroszkiewicz
