Dissertations (KEE)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Optimisation of Renewable and SMR Energy Mix(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Abushamah, Hussein Abdulkareem Sale; Král Vladimír, Doc. Ing. Ph.D.; Mastný Petr, Doc. Ing. Ph.D.The air conditioning sector is one of the major contributors to electricity consumption and carbon emissions in many regions over the world. For example, in hot climate regions such as the Gulf Cooperation Council (GCC), about half of the annual generated electricity is for air-conditioning, leading to significant carbon emissions. The widely adopted scenario is burning the fuel to produce heat, converting the heat to electricity, transporting the electricity through HV/MV/LV grids to supply electric-driven cooling systems. Proceeding in this manner puts pressure on power grids, raises investments for expanding the electrical infrastructure, drives up carbon emissions, and leads to more energy losses due to unwanted energy conversions and transmissions. This study presents a carbon-free thermally driven district cooling system to overcome these issues of the electric-driven cooling scenario. The proposed system here employs a nuclear heat-only reactor called Teplator as a carbon-free primary heat source driving absorption chillers. This idea is techno-economically evaluated from two different perspectives, namely, the energy policy viewpoint and the investor's point of view. First, from an energy policy viewpoint, adopting the proposed system is compared to the electric scenario based on levelized values for cooling demand, costs, and energy consumption without dealing with details of a specific case-based design or operation. From an investor's viewpoint, a detailed method is developed to optimize the proposed system's design and operation, including the heat transmission system and a centralized cooling plant, for supplying an hourly-based demand model. A competition-based optimization process is performed by including several alternative units, such as thermal energy storage, gas boilers, and compression chillers, which simultaneously also checks the electric-driven option. The developed models are coded in MATLAB and simulated. The results confirm the proposed system's superiority in cost, electricity, and carbon emission saving compared with fossil fuel-based electrically driven district cooling systems. However, the performed sensitivity analyses show that this superiority could be limited as the electricity price decreases and heat transmission pipeline length increases.
Item Optimalizace skladování vyhořelého jaderného paliva(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Závorka, Jiří; Čechák Tomáš, Prof. Ing. CSc.; Kurwitz Cable, Prof.; Škarohlíd Jan, Ing. Ph.D.Legislativní a bezpečnostní limity jsou v současné době dosahovány pomocí neutronového absorbátoru umístěného v obalových souborech. Díky svým mechanickým, chemickým a hlavně neutronickým vlastnostem je používána směs oceli a neutronového absorbátoru v podobě bóru. Výsledná slitina je používána pro transportní i skladovací komponenty. Bór je možné přidávat přímo do obalových souborů nebo zvlášť do plátů mezi trubky. Nicméně, se zvyšujícím se obohacením paliva je stále složitější bór ve slitině mechanicky zpracovávat, zároveň však dochází ke zmenšování bezpečnostních rezerv. Představené unikátní řešení je založeno na speciálních fixních neutronových absorbátorech vložených přímo do palivového souboru. Neutronový absorbátor je trvale spojen ve speciálně navržených pouzdrech. Prezentované řešení efektivněji snižuje reaktivitu systému než standardně používané absorbční pláty vložené mezi soubory i s použitím neutronové pasti. Nový přístup umožňuje výrazně změnit konstrukci obalových souborů (kontejnerů na vyhořelé palivo). Například snížením obsahu bóru ve slitině nebo zmenšením rozteče mezi palivovými soubory, což umožňuje snížit tloušťku materiálu kontejneru a tím i jeho celkovou hmotnost. Navíc je možné použít absorbátory i na zvětšení kapacity bazénu použitého paliva. Absorbátory umožňují výrobu kompaktnější mříže skladování s větší kapacitou.Item Chování taveniny při tavení kovových a nekovových materiálů elektromagnetickou indukcí ve studeném kelímku(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Hrbek, Jan; Doležel Ivo, Prof. Ing. CSc.; Medveď Dušan, Doc. Ing. PhD.; Tyrpekl Václav, RNDr. Ph.D.Předložená dizertační práce se věnuje návrhu a testování metod měření vlastností materiálů při teplotách vyšších něž 2000 °C. Jedná se o metody určování teploty likvidu a hustoty. Testování navržených metod spočívá v porovnání naměřených a referenčních dat uváděných v literatuře při použití různých směsí obsahujících Al2O3 a ZrO2. Dále je v práci stanoven tepelný tok z taveniny směsi ZrO2 a Fe2O3 do kalorimetru a studována závislost tloušťky skull vrstvy na teplotě při indukčním tavení oxidů ve studeném kelímku. Práce rovněž obsahuje návrh experimentů, který je nezbytný pro jejich následnou úspěšnou realizaci. Motivací k volbě této problematiky je nutnost znalosti vlastností a chování materiálů při vysokých teplotách pro zvyšování spolehlivosti zařízení a pokrok techniky. Konvenčně používané metody však vykazují nevýhody, proto je vhodné hledat postupy jiné, které budou mít nevýhody odlišné a budou se tak navzájem doplňovat. Disertační práce je rozdělena do deseti kapitol. První kapitola se zaměřuje na vysvětlení motivace ke zpracování tématu a na definování cílů práce. Druhá část stručně popisuje konvenčně používané metody pro určování hustoty a teploty likvidu materiálů. Následuje kapitola 3 zabývající se indukčním tavení ve studeném kelímku a jednotlivými fázemi celého procesu tavení. V této kapitole je proveden i přibližný výpočet množství startovacího materiálu potřebného pro úspěšnou startovací fázi plánovaných experimentů. Navrhované metody pro měření vlastností taveniny a použité přístroje jsou popsány ve 4. kapitole. Kapitoly 5 a 6 se věnují návrhu experimentů - první z nich se zabývá stanovením výkonu dodávaného do taveniny potřebného pro dosažení požadovaných parametrů, a druhá pak matematickým modelem respektujícím elektromagnetické pole. Výstupem z matematického modelu je geometrie indukčního systému zabezpečující dosažení výkonu stanoveného v předchozím kroku. Dále je proveden popis uskutečněných experimentů v kapitole 7. V kapitole 8 jsou uvedeny výsledky chemických analýz vzorků získaných během experimentů. Následuje kapitola 9 obsahující vyhodnocení určovaných veličin z experimentů. Na závěr jsou shrnuty výsledky práce, a naznačen směr budoucího výzkumu. Navržené metody se ukázaly být použitelné pro stanovování požadovaných parametrů s dostatečnou přesností. Rovněž byla identifikována možná vylepšení metody měření hustoty, která by vedla ke snížení nejistoty měření a zvýšila jeho přesnost.Item Efektivní řízení TZB a obnovitelných zdrojů energie pro bytové a komerční objekty(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Jiřinec, Jakub; Kotlan Václav, Doc. Ing. Ph.D.; Kyncl Jan, Doc. Dr. Ing.; Medveď Dušan, Doc. Ing. PhD.Disertační práce se zabývá efektivním řízením vybraných technických zařízení budov v kombinaci s fotovoltaickou elektrárnou. První část je věnována problematice rekuperačních jednotek, pro které byly navrženy a vytvořeny měřicí a řídicí systémy. Provoz těchto systémů byl následně zhodnocen a byla navržena vhodná rozšíření. Další část práce je zaměřena na možnosti optimalizace chodu tepelného čerpadla dle předpovědi venkovní teploty a výroby fotovoltaické elektrárny (FVE). V této části byly navíc uvedeny další možnosti optimalizace přebytků z FVE, například pomocí plynulého řízení odporové zátěže či řízeného nabíjení elektromobilu. V poslední části práce je řešena problematika adaptivního osvětlení s důrazem na jeho hospodárný provoz. Veškeré vytvořené měřící a řídicí systémy byly otestovány v reálném provozu.Item Inovativní energetické koncepce kombinované výroby elektřiny a tepla(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Hromádka, Aleš; Gurecký Jiří, Doc. Dr. Ing.; Kolcun Michal, Prof. Ing. Ph.D.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Centrální teplárny jsou provozovány již desítky let s původní technologií. Určitá část těchto centrálních tepláren má instalovány protitlakové turbíny. Protitlakové turbíny nejsou v současnosti provozně udržitelné. Důvodem jejich neudržitelnosti je nemožnost provozu při nedostatečném tepelném požadavku a nedostatečná flexibilita výroby. Kondenzační turbíny obebně dosahují nižší kogenerační účinnosti, nicméně jsou provozně flexibilnější. Proto jsou preferovány pro současné teplárenské provozy. Kondenzační turbíny jsou schopny pracovat s libovolným tepelným požadavkem. Tato práce je zaměřena na inovace vedoucí k trvalé udržitelnosti a lepší flexibilitě protitlakových turbín. Hlavní inovační technologie je představen a zkoumán subkritický organický Rankinův cyklus a jeho možnost implementace do současného protitlakového cyklu. Implementace organického Rankinova cyklu umožňuje v případě nedostatečného tepelného požadavku generovat dodatečnou elektrickou energii a dodává protitlakové turbíně větší výrobní flexibility kogenerační výroby, což by mohlo být opravdu výhodné. To znamená, že provozní problémy protitlakových turbín mohou být odstraněny pomocí vhodné implementace organického Rankinova cyklu.Item Rozvoj a provoz distribučních sítí se zaměřením na zabezpečení a kvalitu dodávek elektrické energie(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Vykuka, Roman; Sadecký Bohumil, RNDr. CSc.; Doležel Ivo, Prof. Ing. CSc.; Goňo Radomír, Prof. Ing. Ph.D.Disertační práce se zabývá změnou koncepce rozvoje sítí vn z hlediska topologie a způsobu provozování při zachování trendu zvyšování spolehlivosti dodávek elektrické energie. Práce shrnuje trendy, které formují odvětví energetiky jako celku, a dále popisuje opatření, kterými provozovatelé distribučních soustav reagují na zvyšující se dynamiku okolního světa. Stěžejní část práce se věnuje propojování vývodů vn jakožto prostředku pro zvyšování spolehlivosti dodávek elektrické energie. Podrobně je rozebrána problematika spínání vývodů napájených z různých částí nadřazené soustavy z hlediska rozdílového úhlu napětí, vyrovnávacího proudu a vlivu produkce rozptýlených zdrojů. Je představen a verifikován vlastní výpočetní model, pomocí něhož jsou provedeny rozsáhlé analýzy propojených vývodů vn. Výsledky simulací jsou vyhodnoceny s ohledem na výkonové a proudové zatížení kmenových linek a vypínací schopnost úsekových odpínačů bez zhášecí komory, pro které jsou stanoveny oblasti rizikového spínání. Pro reálnou síť je dále provedena analýza trvalého paralelního provozu vývodů vn napájených ze společného transformátoru a provedeno porovnání se stávajícím radiálním provozem vývodů, mimo jiné z hlediska připojitelného výkonu zdrojů. V tomto ohledu přináší práce nový pohled na posuzování připojitelnosti rozptýlených zdrojů začleněných do systému regulace napětí. Z hlediska budoucího rozvoje zkruhované sítě vn práce představuje metodiku analýzy topologických dat pro účely identifikace kmenů a odboček vhodných k zakruhování.Item Nestandardní případy vypínání zkratů - interakce elektrických a mechanických dějů(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Vajnar, Vladimír; Karban Pavel, Prof. Ing. Ph.D.; Mindl Pavel, Doc. Ing. CSc.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Tato disertační práce je zaměřena na problematiku mimořádných spínacích operací vysokonapěťových výkonových vypínačů s důrazem kladeným na případy vypínání zkratů s nesymetrickým průběhem a rizikem výskytu oddálené proudové nuly. Klíčovým aspektem práce je posouzení vypínací schopnosti vypínačů umístěných v různých místech elektrizační soustavy. V první polovině práce je uveden důsledný popis vypínačů pro distribuční a přenosové sítě včetně popisů fyzikálních jevů a analýzy mezinárodní standardizace této oblasti. Druhá polovina práce obsahuje vlastní výzkum zaměřený na průběhy zkratových proudů, namáhání vypínače při generátorových zkratech, nebezpečí oddálené proudové nuly a propojení pasivních parametrů soustavy s rizikem selhání vypínače vlivem nedostatečné vypínací schopnosti.Item Optimalizace spotřeby energie včetně netradičních přeměn energie(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Mužík, Václav; Doležel Ivo, Prof. Ing. CSc.; Mindl Pavel, Doc. Ing. CSc.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Disertační práce je výstupem mého dosavadního doktorského studia. Definuje Ostrovní provoz jako komplexní problematiku a analyzuje, jakým způsobem k určení možnosti přechodu do ostrovního provozu přistupovat. Pojednává o frekvenční stabilitě v okamžiku přechodu elektroenergetického systému do ostrovního provozu. Jako příklad bylo vybráno město Plzeň. Nejdříve je diskutován teoretický základ v podobě rozboru stability a řízení elektroenergetického systému. Jako vhodné hodnotící kritérium je vybrána frekvenční stabilita a poté je provedena analýza stavu na základě reálných dat z roku 2014 ve výpočetním prostředí MATLAB a Simulink. Výsledkem jsou průběhy primárního regulačního děje soustavy při přechodu do ostrovního provozu a procentuální zhodnocení, kdy bylo město Plzeň schopno přejít do ostrovního provozu v roce 2014 bez rizika frekvenčního kolapsu nebo odstavení. Výpočty jsou doplněny zatěžovacími charakteristikami jednotlivých bloků pracujících do ostrova. Závěrem je diskutována problematika ostrovního provozu jako podpůrné služby a také překážky v podobě současného nastavení systémového frekvenčního odlehčování zátěže.Item Působení bleskového proudu a přepětí na osoby a na elektrická a elektronická zařízení uvnitř budov s návrhem možných ochranných opatření s ohledem na tyto vlivy(Západočeská univerzita v Plzni, 2018) Kutáč, Jiří; Kolcun Michal, Prof. Ing. Ph.D.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.; Sokanský Karel, Prof. Ing. Ph.D.Předložená disertační práce se zabývá otázkou působení bleskového výboje na vnitřní instalace v objektech. Studuje volbu vhodného matematického modelu, který je implementovatelný pro inženýrskou praxi. V úvodní části je popsán princip vzniku bleskového výboje od fyzikální fenomenologie až po extrakci použitelnou v inženýrské praxi. S ohledem na náročnost vzniklého modelu při akceptování většiny fyzikálních souvislostí bylo hledáno řešení, které je dostatečně přesné, robustní a přináší v praxi použitelné řešení, avšak na druhou stranu je počítačově zpracovatelné. Byl tak vytvořen příspěvek k matematickému modelování interakce svodu bleskového výboje a vnitřní instalace s důrazem na alternativní prostředí (dřevostavby). Teoretické předpoklady a matematický model byly validovány při reálném měření v laboratoři vysokých napětí na VUT v Brně. Další poznatky byly získány v Laboratoři environmentální elektrotechniky a ekonomiky FEL ČVUT v Praze.Item Analýza ovlivňování blízkých produktovodů elektrickými venkovními vedeními a kabely(Západočeská univerzita v Plzni, 2018) Janda, Zbyněk; Barták Jiří, Ing. CSc.; Ivánek Lubomír, Doc. Ing. CSc.; Orságová Jaroslava, Doc. Ing. Ph.D.Předkládaná disertační práce je zaměřena na analýzu nežádoucích účinků venkovních vedení a kabelů na ocelová izolovaná potrubí. Práce se podrobně zabývá rozložením elektromagnetického pole v okolí ovlivněných potrubí s respektováním blízkých omezujících vodičů a způsobem zakomponování jejich účinků do numerického výpočtu indukovaných napětí v potrubí. Další část řeší způsob výpočtu a vyhodnocení indukovaných napětí v potrubí při provozním stavu vedení a s tím souvisejícího vlivu na korozi potrubí střídavými proudy. Zjištěné výsledky byly ověřeny praktickým měřením. Předmětná práce dále řeší analýzu vlivu venkovních vedení na kvalitu svařování potrubí. Pro problematiku nebezpečných vlivů kabelových vedení vvn a zvn na blízké potrubní systémy jsou zpracovány a vyhodnoceny výpočty indukovaných napětí pro různé varianty souběhů. Elektromagnetická pole jsou řešena s využitím výpočetního nástroje COMSOL Multiphysics 4.3.Item Vysokoteplotní tavení nekovových materiálů elektromagnetickou indukcí ve studeném kelímku(Západočeská univerzita v Plzni, 2018) Jiřinec, Stanislav; Kyncl Jan, Doc. Dr. Ing.; Benešová Zdeňka, Prof. Ing. CSc.; Podhrázský Antonín, Ing. Ph.D.Disertační práce je zaměřena na problematiku vysokoteplotního tavení elektromagnetickou indukcí ve studeném kelímku. V první části je stručně popsána problematika studeného kelímku (kompaktní a segmentové provedení studeného kelímku) se zaměřením především na startovací fázi při tavbě elektricky nevodivého materiálu. Další část práce je zaměřena na tvorbu numerických modelů startovací fáze pro jednotlivá konstrukční uspořádání a vlivu polohy a tvaru startovacího materiálu uvnitř vsázky. Dále je práce věnována především optimalizaci tvaru segmentového kelímku, pro který je řešen vliv tvaru a počtu chladících elementů na ztráty. K ověření numerických modelů byl vytvořen měřicí systém. Rozsáhlá měření a numerické simulace umožnily provést výzkum vlivu jednotlivých komponentů studeného kelímku vedoucí k optimalizaci tvaru studeného kelímku. V rámci práce je uvedena celá řada funkčních vzorků segmentového studeného kelímku včetně návrhu kelímku pro zařízení HFG160.Item Obnovitelné zdroje v elektroenergetice(Západočeská univerzita v Plzni, 2017) Raková, Lenka; Škorpil Jan, Prof. Ing. CSc.; Kolcun Michal, Prof. Ing. Ph.D.; Sadecký Bohumil, RNDr. CSc.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Decentralizovaná výroba elektrické energie z fotovoltaických elektráren má vliv na provoz a regulaci elektrizační soustavy České republiky. Cílem disertační práce je zhodnocení možnosti regulace frekvence a napětí v ostrovních mikrosítích pomocí fotovoltaických elektráren. Úvodní část práce se zabývá stručným popisem současného využití fotovoltaických elektráren v České republice, charakteristikou mikrosítí a principem napěťových střídačů. Dále je zde vysvětlena primární a sekundární regulace frekvence a napětí pomocí klasických statických charakteristik a virtuálních metod. Ve druhé části práce jsou vytvořeny matematické modely regulačního obvodu střídače pro obě diskutované virtuální metody. Vhodnost použitých metod je ověřena simulacemi v programu MATLAB Simulink. Nejdůležitějším přínosem práce je modifikace a analýza metody virtuální frekvence a napětí a její porovnání s metodou virtuálních výkonů. Třetí část je věnována regulaci napětí pomocí více fotovoltaických systémů v mikrosítích napájených vedením ze dvou stran nebo z jedné strany dvěma paralelními zdroji. Následně je navržena úprava regulačního obvodu střídače. V závěrečné části disertační práce jsou shrnuty teoretické a praktické přínosy, vyhodnocení výsledků simulací, zhodnocení porovnání virtuálních metod a ověření hypotéz.Item Zvyšování účinnosti jaderného paliva použitím vyhořívajících absorbátorů(Západočeská univerzita v Plzni, 2017) Lovecký, Martin; Vostracký Zdeněk, Prof. Ing. DrSc., dr. h. c.; Dostál Václav, Doc. Ing. Ph.D.; Katovský Karel, Ing. PhD.; Kott Josef, Prof. Ing. DrSc.Práce popisuje vývoj, validaci a použití výpočetního kódu UWB1, určeného pro rychlý výpočet vyhořívání jaderného paliva v oblasti výzkumu vyhořívajících absorbátorů. Míra účinnosti vyhořívajících absorbátorů ve formě prvků přírodního složení, nuklidů a jejich kombinace v palivu nebo jeho pokrytí je srovnána podle materiálové metriky oceňující vlastnosti vyhořívajících absorbátorů, především schopnost kompenzovat počáteční přebytek reaktivity, minimalizovat zbytkovou otravu a ovlivňovat reaktivitu paliva i pro vyšší vyhoření paliva. Závěrečná diskuze se zaměřuje na materiály vhodné pro vyhořívající absorbátory, z nichž lze kromě doposud studovaných materiálů B a vzácných zemin jmenovat především Li, Pa, Ir, In a Re. V případě Li je doporučeno jeho obohacování izotopem Li-6. Výsledky výzkumu jsou použitelné pro další technicko-ekonomické analýzy výběru příměsí materiálů jaderného paliva pro zvýšení jeho využití a bezpečnosti.Item Stanovení hygienických podmínek pro efektivní užití sálavého vytápění(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Vaněk, Josef; Kyncl Jan, Doc. Dr. Ing.; Škorpil Jan, Prof. Ing. CSc.; Novák Pavel, Doc. Ing. CSc.V dnešní době pokračuje vývoj a zdokonalování různých technik pro vytápění rodinných domů a bytů. Vytápění elektřinou se jeví jako nejpohodlnější, má také řadu nesporných výhod. Její hlavní výhodou je, že ji lze snadno rozvést do všech místností v domě a je možné snadno regulovat topný výkon a rychlost náběhu vytápěcího systému. Topení pomocí sálavých panelů má obrovskou výhodu v tom, že v místnosti jsou ohřívány osoby a předměty a ne vzduch jako při klasickém vytápění pomocí přímotopů a akumulačních kamen. V mé disertační práci se zabývám přesnějším určením dovolené intenzity měrného osálání v oblasti temene hlavy. Použitá výpočtová metoda vychází ze vztahu pro výpočet tepelného toku sáláním z plochy S2 na plochu S1. Výhodou této metody je, že je možné spočítat intenzitu osálání v libovolném bodě v prostoru. V úvodu práce je předložena teoretická část, kde jsou uvedeny zákony pro šíření tepelné energie. V kapitole 7 jsou uvedeny aktuální možnosti výpočtu měrného sálavého výkonu. V další části práce se věnuji tepelnému výkonu člověka a tepelné pohodě. Dále následují měření k určení sálavé účinnosti a měrného sálavého výkonu pro různé výšky zavěšení sálavých panelů. Další kapitola je zaměřena na subjektivní vnímání intenzity osálání. Po této kapitole se věnuji popisu navržených programů v Excelu. Závěr práce je věnován shrnutí výsledků práce spolu s výhodami a nevýhodami použité metody.Item Nové trendy v oblasti solárních systémů(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Benešová, Hana; Jerhot Jaroslav, Prof. Ing. DrSc.; Benda Vítězslav, Prof. Ing. CSc.; Toušek Jiří, Doc. RNDr. CSc.V souvislosti s celosvětově rostoucí poptávkou po energiích, zmenšujícími se zásobami "tradičních" neobnovitelných zdrojů energie a rostoucím znečištěním životního prostředí nabývají v energetice stále významnějšího postavení obnovitelné zdroje energie (ve zkratce OZE), zejména oblast fotovoltaických (FV) článků. V posledních několika letech je tato v celosvětovém měřítku jedním z nejprogresivněji se rozvíjejících oborů a je pokládána za nejdůležitější technologii 21. století. Roční nárůst instalovaného výkonu FV systémů se celosvětově pohybuje okolo 30 %. Na konci roku 2012 přesáhl celkový instalovaný výkon neuvěřitelných 100 GWp, tj. 100 krát více než roku 1999. Například v roce 2008 to přitom bylo "jen" 14 GWp, z toho v Evropě 9 GWp. Důvodů pro tento stoupající trend je hned několik. Zejména se však jedná o ekologické a ekonomické hledisko. Při provozu FV elektráren nevznikají žádné emise, odpadní vody, radioaktivní látky, ani hluk. Nemusíme se ani obávat účtů za využívání sluneční energie. Příznivá je v současnosti i energetická návratnost výroby FV článků a jejich životnost. Největší nevýhodou energie Slunce je naopak, podobně jako u ostatních OZE, její silná závislost na místně-časových podmínkách, i počasí. Produkce elektrické energie z FV článků je přímo závislá na délce a intenzitě slunečního svitu, míře znečištění ovzduší, atd. Diagram výroby elektrické energie pomocí FV systémů se proto nekryje s průběhem její roční spotřeby. Nejvyšší výroba elektrické energie je v letních měsících, kdy je nejnižší spotřeba. Naopak v zimním období, kdy je spotřeba nejvyšší, je produkce minimální. Přesto lze s ohledem na již zmíněnou rostoucí poptávku po energiích předpokládat, že význam FV ve světové energetice nebude klesat. Spíše naopak. Do budoucna ji lze chápat jako technologii s neomezeným růstovým potenciálem a časově neomezenou možností výroby elektrické energie. Nejedná se však jen o zajímavou technologii, ale i o vyspělé průmyslové odvětví, které pozitivně ovlivňuje nejen obchodní aktivity, ale i zaměstnanost a kvalifikaci vědeckých pracovníků. Cestou jak udržet FV v popředí světové energetiky je a bude výzkum a vývoj nových technologií a materiálů vhodných k výrobě FV článků. V současné době se zaměřuje pozornost v této oblasti zejména na tenkovrstvé (TF) FV články, jimž se podrobněji zabývá tato práce. Její první část ve stručnosti popisuje vývoj spotřeby energií, elektromagnetické záření Slunce a jeho možné využití. Druhá část je úvodem do oblasti FV. Kromě jiného je zde objasněn princip FV jevu, krátce zmíněna historie vývoje FV článků, vysvětlena pásová teorie polovodičů a princip p-n přechodu, který tvoří základ FV článků I. generace. Největší část je věnována TF článkům III. generace, konkrétně článkům tandemovým, a to jak teorii spjaté s touto problematikou, tak především celé řadě experimentů, které byly v rámci disertační práce provedeny. Pokud jde o teoretickou část, tato obsahuje informace o principu tandemových článků p-i-n přechodu, jejich struktuře, materiálech a základních parametrech. Co se týká experimentální části, lze ji rozdělit do dvou částí. První z těchto zahrnuje přípravu křemíkových TF vrstev depoziční metodou PECVD, druhá pak analýzu 26 vlastností těchto vrstev s ohledem na jejich aplikace v oblasti tandemových FV článků. Každá z těchto dvou částí přitom obsahuje nejen celou řadu teoretických informací týkající se použitých experimentálních technik a metod, ale i stručnou charakteristiku přístrojového i softwarového vybavení, popis provedených experimentů, jejich vyhodnocení i zpracování analyzovaných dat formou grafů a tabulek. V závěru disertační práce je pak uvedeno shrnutí analyzovaných vlastností TF, zmíněny hlavní přínosy práce a nastíněny další směry ve výzkumu a vývoji tandemových článků, a to včetně důvodů pro jeho pokračování.Item Dynamická proudová zatížitelnost vodičů přenosové soustavy(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Šnajdr, Jaroslav; Barták Jiří, Ing. CSc.; Kožený Jiří, Prof. Ing. CSc.; Müller Zdeněk, Doc. Ing. PhD.Předložená disertační práce se zabývá řešením vlivu špičkových výkonových toků na linky přenosové soustavy, které je dosaženou aplikací metod dynamického proudového zatěžování do systému operátorského řízení. Téma je velmi aktuální a reaguje na mimořádné události, které nastaly v souvislosti s liberalizací trhu s elektřinou a rozvojem podílu obnovitelných zdrojů energie. Práce je rozdělena do tří hlavních částí. První část práce je svým obsahem nejrozsáhlejší a zevrubně popisuje model dynamického zatěžování vodičů. Druhá část navazuje na předchozí a zhodnocuje vliv použití technologie na lanové přípojnice v rozvodnách. Poslední část je zaměřena na proudovou zatížitelnost systému lanových spojek trubkových přípojnic. Všechny metody a výsledky, které jsou v práci obsaženy, byly oponovány na pravidelných setkáních pracovních skupin pod vedením společnosti ČEPS, a.s. a případně aplikovány do praxe. Z tohoto důvodu jsou popsaná řešení vypracována na míru podmínkám české přenosové soustavy - současného vybavení dotčených linek a rozvoden. Hlavní přínos práce je zaměřen především na zvýšení bezpečnosti dodávky energie v rámci ČR, nicméně výsledky jsou obecně aplikovatelné.Item Optimalizace řízení elektrotepelných zařízení s nepřímým ohřevem(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Lucák, Jiří; Kyncl Jan, Doc. Dr. Ing.; Poznyak Igor, Doc. Ing. CSc.; Rada Petr, Ing. CSc.Předložená disertační práce se zabývá problematikou elektrických odporových ohřevů, které představují univerzální řešení pro různé aplikace tepelného zpracování v průmyslových pro-vozech. Je obsahově zaměřená především na inovační prvky v návrhu elektrotepelných odporových zařízení. Toto téma je v současné době velmi aktuální, a to s ohledem na vývoj trhu s různými druhy energie. Práce je rozdělena do tří hlavních částí. První část je teoretickým úvodem do uvedené problematiky, druhá část je svým obsahem nejrozsáhlejší a zabývá se řešením elektrických odporových pecí pomocí matematicko-fyzikálního modelu. Třetí část navazuje na problematiku řízení elektrických odporových pecí a je věnována chování topného systému při moderních způsobech řízení. Hlavní přínos této práce spočívá v komplexnosti zpracování problematiky chování elektrotepelných zařízení s nepřímým odporovým ohřevem v závislosti na proměnnosti jejich elektrických parametrů. Tento ucelený soubor poznatků napomáhá zefektivnit návrh a konstrukci moderních elektrotepelných odporových zařízení splňujících kritéria na úsporný provoz. Výsledky práce považuji za obecně aplikovatelné v technické praxi.Item Tvorba modelovacích analytických nástrojů v oboru elektroenergetiky s důrazem na oblast spolehlivosti a provozu venkovních vedení(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Síťař, Vladislav; Noháč Karel, Doc. Ing. Ph.D.; Mach Veleslav, Doc. Dr. Ing.; Mann Heřman, Doc. Ing. DrSc.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Tato práce se zabývá modelováním vybraných částí a prvků elektrizačních soustav a jejich aplikací v rámci reálných výzkumných činností. Jsou zde popsány základní úvahy pro způsoby modelování jednotlivých vybraných elementů elektrizační soustavy. Pro ně jsou v simulačním softwaru DYNAST vytvořeny jejich modely, jejichž chování je ověřeno matematickými metodami, porovnáním výstupů s obdobně definovanými modely, které jsou implementovány do jiných softwarů využívaných v elektroenergetice, popřípadě zhodnocením s výstupy reálných měření či ilustrativních příkladů. Toto ověření je ve většině případů založeno na porovnání grafických výstupů získaných ze simulací. U všech modelů jsou detailně definovány jejich vnitřní struktury, implementace vstupních parametrů a jejich výpočet. Pro vybrané modely, do kterých nelze implementovat ani standardní ani alternativní výpočetní algoritmy, je navržena originální metodika řešení. Tato navržená metodika je ověřena jejím použitím v konkrétních modelech.Item Energetická bilance a optimalizace řízení toků energie(Západočeská univerzita v Plzni, 2016) Krutina, Aleš; Hanuš Radek, Ing. Ph.D.; Müller Zdeněk, Doc. Ing. PhD.; Toman Petr, Doc. Ing. Ph.D.Práce je zaměřena na problematiku toků energie, na způsoby jejich řízení v distribuční síti prostřednictvím komunikačních sítí a na progresivní technologie v odvětví energetika s jeho specifickými požadavky v oblasti komunikací. Jádro práce se zaměřuje na komunikace po silových vedeních, a to na úrovních nízkého i vysokého napětí. Dále je v práci představen nový systémový koncept komunikace v rámci chytré sítě a možnosti začlenění diverzních technologií; bezdrátový způsob komunikace. Práce se také zabývá legislativním rámcem a dopadem norem, které se silně dotýkají řešeného tématu. V závěru práce je řešen návrh neintruzivního vazebního prvku v planárním uspořádání na principu rogowskiho cívky a jeho začlenění do komunikačního řetězce.Item Možnost využití turbogenerátorů při přechdu částsi ES do ostrovního provozu(Západočeská univerzita v Plzni, 2015) Laštovka, Ladislav; Kyncl, Jan; Sadecký, Bohumil; Toman, PetrTato práce se zabývá problematikou přechodu parních elektrárenských bloků do os-trovního provozu (OP). Zmíněné bloky pracují na principu přeměny tepla na elektřinu pomocí turbogenerátorů využívajících jako tepelný motor parní turbínu. Udržení požadovaného výkonu na svorkách generátoru je základním úkolem těchto systémů, protože se podílejí na pokrytí požadované hodnoty spotřeby elektřiny v elektrizační síti, která musí být zajištěna s kvalitativními parametry. Ve střídavé elektrizační síti jsou těmito parametry napětí a frekvence, jejichž změna oproti jmenovitým hodnotám indikuje narušení výkonové rovnováhy v síti. Pro zabránění překročení jejich mezních hodnot je nutno provádět v síti výkonová opatření. Tato opatření jsou specifikována frekvenčním plánem, který stanovuje, jaké opatření se přijímá na jednotlivých hodnotách. Při překročení mezní hodnoty frekvence přecházejí turbogenerátory do OP tak, aby po odstranění výkonové nerovnováhy v síti mohly být v co nejkratší době opět schopny pokrývat spotřebu. Udržení turbogenerátoru v provozu na nízkých výkonových hladinách je tedy důležitou úlohou. Práce řeší problematiku a způsoby regulace páry vstupující do turbíny, čímž se udržuje výkonová bilance turbosoustrojí. Dynamika tohoto procesu je především určena schopnostmi mechanických prvků zajišťujících změnu výkonu, což jsou regu-lační ventilová zařízení umožňující změnu hmotnostních toků páry procházejících přes turbínu. Regulace je vyšetřována na základě sestaveného modelu turbíny v programu Matlab Simuling. Tento model je aplikován na reálný případ turbosoustrojí. Klíčovým prvkem pro dynamické snížení výkonu v tomto modelu je záchytný ventil (ZV), jehož dynamické schopnosti při zavírání limitují přechod turbosoustrojí do OP. Další část práce se zaobírá vysokotlakou hydraulickou (VTH) regulací a následně vytvořením modelu tohoto typu regulace jako regulace skupinové. Tento model je aplikován v modelu turbogenerátoru zapojeného do elektrizační sítě, následně je tento turbogenerátor přepnut do OP. Výstupní dynamické charakteristiky turbogenerátoru zobrazující přechod do OP jsou verifikovány na reálných parametrech. Pro další fázi výzkumu je pro vyšetřovaný turbogenerátor se stejnými parametry vytvořen model nízkotlaké hydraulické (NTH) regulace. Tento turbogenerátor je přepnut za stejných podmínek jako při VTH regulaci do OP tak, aby bylo možné porovnat rozdíly v jednotlivých typech těchto vyšetřovaných regulací při přechodu na vlastní spotřebu bloku. V závěrečné části práce jsou vyhodnoceny získané výstupy z VTH a NTH regulace z hlediska dynamiky přechodu do OP. Dále jsou stanovena kritéria a hodnotící parametry pro přechod bloku na vlastní spotřebu, jenž je nejmenším OP. Tento přechod je při provozu bloku nejvíce dynamicky náročný na regulaci, a proto tedy nejlépe prověří regulační vlastnosti turbogenerátoru
