POB6.4 Odnawialne i alternatywne źródła energii oraz energetyka prosumencka
Koordynatorzy
Dr Marek Szindler RMT, Dr Marcin Fice RE
Marek.Szindler@polsl.pl
Tel.: +48 32 237 2936
Marcin.Fice@polsl.pl
Tel.: +48 32 237 1258
Realizowane w ramach podobszaru 6.4 badania, łącząc ze sobą wiedzę z dziedzin fizyki (mechanika, optoelektronika), chemii, matematyki, inżynierii materiałowej i technologii produkcyjnych, ukierunkowane są przede wszystkim na poprawę jakości i stylu życia przez efektywną produkcję i wykorzystanie energii elektrycznej z uwzględnieniem wymagań ochrony środowiska. Badania te mają charakter interdyscyplinarny i w ich realizację zaangażowane są wszystkie Wydziały Politechniki Śląskiej.
Od lat nieprzerwanie prowadzone są badania związane z fotowoltaiką, o czym świadczą liczne publikacje i realizowane projekty badawcze.Na szeroką skalę poszukiwane są nietoksyczne materiały przewodzące prąd elektryczny, w szczególności materiały polimerowe, które mogą być stosowane w układach optoelektrycznych i fotowoltaicznych. Wykorzystując techniki światłowodowe i optykę zintegrowanąbadane są właściwości fizykochemiczne materiałów inżynierskich potencjalnie stosowanych w nowoczesnej energetyce. Stale rozwijana jest wiedza na temat polimerów skoniugowanych i domieszkowania materiałów polimerowych, heterostruktur półprzewodnikowych w kontekście zastosowania ich w organicznych ogniwach fotowoltaicznych, koncentratorach promieniowania słonecznego, czujnikach i urządzeniach optoelektrycznych. Aktualnie trwające badania obejmują ogniwa fotowoltaiczne I, II i III generacji. Szczególną uwagę zwrócono na ogniwa słoneczne krzemowe z laserową teksturą i nanowarstwami antyrefleksyjnymi naniesionymi metodą atomowego osadzania warstw (ALD), barwnikowe ogniwa słoneczne z nanomateriałami (nanorurki, grafen, nanodruty i nanocząstki oraz polielektrolityw postaci stałej) oraz ogniwa polimerowe z nowo opracowanymi materiałami polimerowymi przewodzącymi prąd. Badania nad ogniwami fotowoltaicznymi rozwijane są w kierunku podniesienia sprawności ogniw i obniżenia kosztów produkcji, a także rozszerzenia możliwości aplikacji przez ich integrację z budownictwem lub opracowanie wersji elastycznych. Postęp realizowany jest przez doskonalenie złączy, kontaktów i cech geometrycznych ogniw, metod obróbki ich powierzchni oraz stosowanie nowych materiałów inżynierskicho unikatowych własnościach. Stąd stałe poszukiwanie nowych materiałów i rozwiązań technologicznych, które pozwolą wytworzyć wysokowydajne ogniwo fotowoltaiczne.
W PŚ prowadzone są także prace dotyczące turbin wiatrowych jak i hydroelektrycznych, gdzie m.in. optymalizuje się cechy geometryczne łopat turbin w celu minimalizacji ich drgań. W obszarze zainteresowań Pracowników PŚ znajdują się również hybrydowe solarno-wiatrowe mikroelektrownie przeznaczone do zasilania instalacji elektrycznej domów jednorodzinnych. Realizowane badania dotyczą przekształtników energoelektronicznych stosowanych w energetyce wiatrowej i fotowoltaicznej oraz algorytmów ich sterowania, m.in. algorytmu poszukiwania punktu maksymalnej mocy. W tym zakresie opracowywane są nowe rozwiązania do przekształtników energoelektronicznych współpracujących z odnawialnymi źródłami energii i zasobnikami energii, pozwalające na dobór optymalnej mocy do potrzeb energetycznych odbiorcy.
W przypadku rozwiązań energoelektronicznych największy nacisk kładziony jest na zapewnienie jak najwyższej sprawności rozwiązań oraz realizację jak najszerszej funkcjonalności. Opracowano zatem układy współpracujące z pojedynczymi panelami PV tworzące na wyjściach łańcuch pozwalający na współpracę z przekształtnikiem sieciowym. Opracowano także układy ładowania akumulatorów z paneli fotowoltaicznych z 2 niezależnymi wejściami do współpracy z panelami fotowoltaicznymi lub przekształtniki dla instalacji prosumenckich pozwalające na ładowanie/rozładowanie magazynu energii, zarządzanie pracą odbiorników, ograniczanie przepływów mocy z siecią, integrację odnawialnych źródeł energii czy nawet ograniczanie wpływu odbiorników domowych na sieć. Prace związane z doborem optymalnej mocy (w oparciu o profile mocy w punkcie przyłączenia do sieci) mają na celu minimalizację kosztów instalacji i maksymalne skrócenie czasu zwrotu inwestycji.
