Master's Thesis

Use of solar energy for electromobility

Final Thesis 2.55 MB

Author of thesis: Ing. Miroslav Harant

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Reviewers: Ing. Jaromír Marušinec, Ph.D., MBA, Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the use of solar energy for electromobility. First, the potential of electromobility on the current market is theoretically discussed. This issue includes mainly the producers of electrically powered vehicles, the issue of electric energy storage and the real applications of fast charging and photovoltaic charging stations. The second part of the diploma thesis deals with the measurement of electric car consumption and the evaluation of measurement results. In the next part, electric cars are analyzed, which use solar energy for their function and their efficiency is compared with the effiency of combustion engines. The main part of this thesis is the design of photovoltaic charging station for electric vehicles. The final part deals with the economic evaluation of the proposed charging station.

Keywords:

electric vehicle; solar electric vehicle; electric energy storage; electric engine; charging systems for electric cars; off-grid photovoltaic charging system

Date of defence

16.06.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaEznamka

Grading

E

Process of defence

Student seznámil komisi se svojí diplomovou prací na téma: Využití solární energie pro elektromobilitu. Student odpověděl na otázky oponentů práce. Doplňující otázku položil doc. Mastný. Ke studentovu vysvětlení měl doc. Mastný připomínky. Doc. Toman požádal studenta o upřesnění toho, co student za dobu od své poslední obhajoby v práci upravil, což student objasnil. Doc. Mastný měl doplňující otázky k návratnosti investice, na což student reagoval ne zcela uspokojivě. Doc. Baxant se zeptal na neaktuálnost údajů v práci. Student odpověděl, že vycházel z jednoho zdroje, který v době zpracování diplomové práce aktuální údaje neměl, k čemuž měla komise výtky.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Power Electrical Engineering (M-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ilona Lázničková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Radil, Ph.D. (člen)
doc. Ing. David Topolánek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D.

Student Bc. Miroslav Harant vypracoval svou diplomovou práci na téma využití solární elektrické energie pro elektromobilitu. Tato práce shrnuje současné poznatky v oblasti elektromobilů a jejich stavu jak technického, tak ekonomického a se zaměřením na potenciální spojení se solární energií a to buď v přímém použití v elektromobilu a nebo jako solární dobíjecí stanice. Celosvětově se tomuto tématu věnují jen omezené skupiny techniků a to jak ve výzkumných, tak komerčních úrovních. Projekty Light Year, Sono Motors, World Solar Chalenge jsou v práci zmíněny jako výchozí poznatky vědy a techniky. Student měl v rámci práce zhodnotit potenciál pro malý elektromobil, dobíjení ze solární elektrárny, navrhnout koncept elektrárny, popř. vyrobit funkční vzorek. S praktické části však bylo nakonec upuštěno vzhledem ke komplikovaným vládním opatřením a karanténě. Z praktického hlediska student provedl vyhodnocení měření spotřeby dvou elektromobilů provozovaných v různých režimech jízdy z dat, která byla poskytnuta palubním počítačem elektromobilu a měření v distribuční síti provozovatele dobíjecí stanice u obchodního centra v Brně Ivanovicích. I když je toto hodnocení zjednodušené a né příliš výstižné ve smyslu právě využití obnovitelných zdrojů - bez návaznosti na možné napájení např. z FVE, lze jej považovat za dílčí praktickou aktivitu a přínos studenta.
Během semestru byl student spíše neaktivní a pracoval z mého pohledu vedoucího pouze ve velmi časově omezených intervalech a nárazově. Neúčastnil se online jednání, nepodával pravidelný přehled činnosti. Konzultace byly velmi skromné a občasné. Z hlediska zadání práce splňuje body osnovy a mohu ji doporučit k obhajobě. Points proposed by supervisor: 60
Display more

Grade proposed by supervisor: D

Student Bc. Miroslav Harant se ve své diplomové práci zabývá problematikou elektromobilů poháněných sluneční energií. Vzhledem k předloženým faktům a zpracované rešerši je zřejmé, že se nejedná pouze o utopické téma, ale že se na tomto tématu celosvětově pracuje na více rovinách a v budoucnosti to bude nejběžnější energie pro všechnu dopravu. Student přináší souhrn informací z této oblasti a ukazuje na koncepčním návrhu solární dobíjecí stanice, jak lze využít sluneční energii pro pohon elektrického vozidla. Ukazuje i projekty, které se snaží o praktickou realizaci s umístěním FVE přímo na vozidlo. Pokud student bude v tomto oboru pracovat, musí počítat s tím, že decentralizovaná nová energetika i elektromobilita má vlivné ideové odpůrce, na straně klasické spalovací dopravy a centralizované energetiky.

   Mohu konstatovat tyto dílčí závěry posudku:
   1) Práce odpovídá  uvedenému zadání v plném rozsahu.
   2) Strukturu práce hodnotím jako logickou. Začíná od základů problematiky, ke komplikovanějším částem a končí praktickým návrhem pro realizaci.
   3) Mezi jiné poznatky a kritické připomínky bych uvedl skutečnost, že přečerpávací vodní elektrárny neslouží jako zdroj elektrické energie, ale pouze jako akumulace již vyrobené energie s výjimkou elektráren, které mají určitý přírodní přítok.
   4) Co se týká nových poznatků, tak práce ukazuje možnosti, jak konkrétně sestavit malou dobíjecí stanici pro elektromobil s využitím solární energie. Podle návrhu je možné zařízení sestavit a pravděpodobně i úspěšně provozovat.
   5) Výběr studijních pramenů je dostatečný a v rámci možností daného tématu.
   6) Formální stránka práce je dostatečná.
   7) Využití práce spatřuji v blízké budoucnosti při realizaci pilotních projektů solárně napájených a nebo nabíjených elektromobilů.
   8) Práci doporučuji k obhajobě u SZZ. Topics for thesis defence:
  1. Kolik přibližně km navíc ujede elektromobil Tesla model S v ČR, s průměrnou spotřebou 18kWh/100km, za 14 letních slunečních dnů, díky vodorovnému solárnímu panelu 10m2 s účinností 21%. (popř. až 47%)? Regulátor MPPT, cesty a parkování jsou bez stínu. Nejde o to to spočítat přesně, ale najít způsob, jak to spočítat, a odhadnout kde jsou možné nepřesnosti mající vliv na výsledek.
Points proposed by reviewer: 95
Display more

Grade proposed by reviewer: A

Reviewer’s report
Ing. Jan Morávek, Ph.D.

Viz přiložený posudek v PDF. Points proposed by reviewer: 50

Grade proposed by reviewer: E

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 226,46 kB