Magyar nyelvű rövid összefoglaló a projektről

A villamos energia rendszerek alapvető feladata a fogyasztók hatásos teljesítményének kielégítése. A villamos energia rendszerek két fontos sajátossága, hogy nincsenek közvetlen, villamos energia formájában tároló berendezéseik és hogy váltakozó áramú rendszerek.

Mivel mind a termelői oldal, mind a fogyasztó oldal teljesítménye folyamatosan változik, ezért az egyensúly dinamikusan alakul ki. A villamos energia rendszerekben a fogyasztói teljesítményigény változási sebessége a különböző időszakokban eltérő, vannak időszakok, amikor a rendszerszintű terhelés erőteljesen változik, s vannak viszonylag stabil terhelési időszakok is. A legsúlyosabb gond, hogy éjszaka nincs akkora kereslet, mint amennyit a folyamatos üzemre tervezett alaperőművek termelnek. Az alacsony éjszakai fogyasztás mellett a másik probléma a napi csúcsigények kielégítése a megfelelő biztonság i tartalékok fenntartásával. A termelői és a fogyasztói üzemek és igények összehangolására, szabályozására primer és szekunder szabályozások léteznek. Léteznek még teherelosztó gázerőművek, melyek nagyobb költségen, de jobban szabályozható teljesítményleadásra képesek. A szabályozás végső módja az import, mely növeli az energia kitettségünket.

Nagyvállalati környezetben jellemző megoldás, hogy hálózatból vételezett villamos energia igényüket esetleges áramkimaradás esetére jelentős kapacitású akkumulátorparkokkal biztosítják.  Ezek elsősorban szünetmentes tápegységek láncolatát jelentik, amelyeket a legtöbb esetben  közel teljes töltöttségen tartanak. Az optimális töltési eljárások kifejlesztésére és alkalmazására nem vagy alig fordítanak figyelmet, a környezeti és az akkumulátor belső paraméterek pedig nem kapnak szerepet a töltési eljárások meghatározásában . A nagyvállalatok ezeket az akkumulátor parkokat rendszeres időközönként cserélik, a cserére leginkább akkor kerül sor, ha töltésükkor kapacitásuk 80%-át már nem vagy csak rövid időre érik el.

Számos vállalat használ nagyobb kapacitású, ún. meghajtó akkumulátorokat villamos járművekben (jellemzően elektromos hajtású emelőgépekben). Ezeket az akkumulátorokat a járművek felügyeletét végző személy döntése alapján töltik fel, a töltésvezérlés a legtöbb esetben nincs vagy csupán egy a jelenlegi kereskedelmi forgalomban kapható, ún. „intelligens töltő”, mely az akkumulátor töltöttségi szintjét vizsgálja. A felhasználók ezen meghajtó munkaakkumulátorokat előzetes vizsgálataink szerint jellemzően akkor cserélik le amikor azok a 75%-os kapacitásszint alá esnek, így a tervezett emelési műveletet velük már nem vagy magas kockázattal lehet ellátni.

Előzetes elemzéseinkből nyilvánvaló, hogy mind a szünetmentes tápakkumulátorok, mind a meghajtó akkumulátorok (nevezzük ezeket együttesen „munkaakkumulátornak”) használati élettartama az akkumulátorgyártók által meghatározott névleges élettartamtól (ciklusidőben kifejezve) jelentősen elmarad, sok esetben ez a névleges élettartam fele.

In site tesztjeink és labortesztjeink bebizonyították, hogy az akkumulátorok élettartamát elsődlegesen azok üzemeltetési és töltési körülményei befolyásolják. Az is nyilvánvalóvá vált, hogy sem a szünetmentes sem pedig a munka akkumulátorokat alkalmazó vállalatok nem fordítanak kellő figyelmet sem az akkumulátorok külső környezetére, sem töltés közbeni belső állapotára, sem az akkumulátorok üzemeltetési körülményeire (az eseti felhasználói szándékos rongálások számossága is jelentős).

Ezen hiányosságok miatt - méréseink szerint- az akkumulátorokkal működési idejük alatt  2 említésre méltó, főbb probléma jelentkezik, jelentkezhet:

• a nem megfelelő töltési karakterisztika, a nem megfelelő pufferfeszültség miatt az akkumulátorok szulfatálódása és karbonizációja felgyorsul(hat), mai az akkumulátor idő előtti teljesítményvesztését jelenti
• a nem megfelelő üzemeltetési környezetből eredően az akkumulátorok kiszáradnak (méréseink szerint a hőmérsékletnövekedés katalizátorként viselkedik, és az akkumulátor a hőmérséklet növekedésével exponenciálisan veszíti el a vizet). A zárt rendszerű akkumulátoroknál, mint a szünetmentes és a munkaakkumulátorok, a víz pótlása gyakorlatilag lehetetlen.

 
További probléma, hogy mind a szünetmentes akkumulátorok, mind a meghajtó akkumulátorok kapacitásvesztése még nem jelenti azok teljes tönkremenetelét, mégis ki kell azokat cserélni, mert eredeti funkciójukat már nem töltik be megfelelően.

Így ha a fenti problémákra fejlesztésünk révén megfelelő eljárást és eszközrendszert dolgozunk ki, akkor a munkaakkumulátorok élettartamát akár évekkel ki tudjuk tolni, így a kötelező cseréjükkel együttjáró környezeti terhelést jelentősen csökkenteni tudjuk (pl egy öt évre tervezett akkumulátor 3,5 éves ciklusban elhasználódik. Ha mi ezt 4 évre tudjuk emelni, csupán fél éves élettartam-hosszabbítás is 15%-os javulás. Mi ennél magasabb, legalább 20%-os eredményt szeretnénk elérni)

Mindebből eredően fejlesztési célunk a szünetmentes és a meghajtó akkumulátorokat használó   vállalatok számára egy olyan akkumulátor monitoring és mikromenenedzsment szabályozási rendszer (Battery Monitoring and Micromanagement Rule-BMMR)  kialakítása, és prototípusának legyártására, mely felügyelő és szabályozási eljárásrenden alapulva képes mind az akkumulátor töltés vezérlésére, mind pedig az üzemeltetés felügyeletére. Azaz a mikromenedzsment rendszer képes az akkumulátor felhasználásában és annak üzemelési környezetében és körülményeiben egyaránt közvetlen és közvetett módon (közvetett módon, pl riasztás formájában, amikor majd a felhasználó dönti el a szabályozás szükségességét) szabályozni, vagy akár direkt (azaz közvetlen) beavatkozásokat eszközölni.

A monitoring és mikromenedzsment szabályozási rendszer elemei:

• minimum 4- maximum 8 paraméter alkalmazásával folyamatos adatelemzés
• CANBUS – kommunikációs protokollon történő folyamatos kommunikáció – naplózás
• az akkumulátorból beérkező adatokból visszaküldött utasítás a töltésre és a környezetre vonatkozóan
• az akkumulátorkapacitások kivett kapacitását és a töltéskor bevitt kapacitását monitorozzuk. Ha a két adat hányadosaként meghatározható akkumulátor állapot eléri a 80%-ot a töltési karakterisztikán változtatva regeneráljuk az akkumulátort, így növelhető az akkumulátor kapacitív élettartama, és a valóságos élettartam közelíthető a gyártók által meghatározott névleges élettartamhoz. a távfelügyelet biztosítja a naprakész információkat
• a feldolgozott adatokból a felhasználó számára egyértelmű és naprakész információ az esetleges riasztásról vagy  akkumulátor állapotáról, amellyel időben tervezhető az akkumulátor cseréje (ezzel idő- és jelentős költségcsökkentést eredményezve az akkumulátort használó vállalatoknak)

Amennyiben eljárásunk és eszközrendszerünk segítségével a már ideálishoz közeli állapotban üzemeltetett akkumulátor később mégis eléri a 75-80%-os kapacitási szintet és cserére szorul, egy megfelelő töltési karakterisztikával újra tudjuk regenerálni az akkumulátort oly módon, hogy az még egy ideig képes legyen a szükséges teljesítményt leadni, így az akkumulátor még egy előre kalkulálható ideig tovább tud működni.

Azaz akkumulátorokra és az akkumulátor környezetét folyamatosan ellenőrző távfelügyleten alapuló BMMR metodika és eszközrendszer valamint a regenerációs töltési karakterisztika együttesen lehetővé teszi, hogy az akkumulátor valóságos élettartama közelítsen a névleges élettartamhoz. A BMMR-nek köszönhetően az akkumulátor eddigi reális élettartamát megnövelve,  68%-os teljesítményvesztésnél fogjuk az akkumulátorokat cserére javasolni.

A projekt számos műszaki és technológiai újítást tartalmaz, amelyek egy része már korábbi alkalmazott kutatásaink eredményeképpen deszkamodell formájában rendelkezésre állnak, ezek prototípussá történő továbbfejlesztése és egy új rendszerbe történő integrálása történik a projekt keretében.