Bachelor's Thesis

Generators for renewable energy

Final Thesis 3.31 MB

Author of thesis: Ing. Jan Prokop

Acad. year: 2012/2013

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

Reviewer: Ing. Jan Macháček, Ph.D.

Abstract:

The bachelor thesis deals with the topic of generators, which will use alternative sources of energy instead of fossil fuels. The work is focusing on mechanical energy conversion. Introductory part of the text summarizes the requirements on the generator, properties and parameters of appliances, which will be connected to the generator, and finally the selection of suitable alternative fuels. Main part describes the process of a prototype realization. Individual parts of the device have been manufactured from a simplified technical documentation and sketches in the machine shops of the Secondary School of Electrotechnical Engineering on Trnkova street, and from these parts a functional generator prototype has been assembled. This prototype consists of two separate parts:  a propulsion unit and an alternator with accessories, including appliances. On this prototype an efficiency measurement has also been carried out. Furthermore, the  work includes animations of device functions created in modeling program SolidWorks 2012. Prototypes are based on a known principle of a steam engine and, at the request of the above-mentioned school, have been adapter into a visual teaching aid. The advantage of those prototypes lies in their inexpensive and simple construction, which utilizes commonly available materials. The device works on maintenance-free principle, there is only the necessity of occasional greasing for a fluent running. In conclusion are briefly reviewed the investment and operating costs of the generator.

Keywords:

generator; alternative sources of energy

Date of defence

20.06.2013

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval svoji bakalářskou práci a v jejím závěru popsal a demonstroval funkci vytvořeného modelu. Otázky z posudků odpověděl. Doktor Macháček se zeptal: „Jaká je výhoda použití plochých deskových solárních kolektorů v letním období?“. Student neodpověděl na tento dotaz přesně. Doc. Kyncl položil následující otázky: „V čem je Váš model ekologický? Počítal jste účinnost vlastního modelu? Jak jste postupoval?“ Zkoušený na tyto otázky odpověděl pouze z části. Některé principy vysvětlit nedokázal.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EECC Bc.)

Field of study

Power Electrical and Electronic Engineering (B-SEE)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Karel Katovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jiří Holoubek (člen)
doc. Dr. Ing. Jan Kyncl (člen)
Ing. Jan Macháček, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Paar, Ph.D. (člen)

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

Student měl za úkol vypracovat diplomovou práci, kde rozebere možnosti výroby a provozu elektrocentrály poháněné obnovitelným zdrojem energie. Po zvážení možností bylo rozhodnuto, že se zaměří na konstrukci motorů poháněných stlačeným vzduchem, které budou fungovat jako prototypové modely pro případný přechod na pohon párou. Student během studia aktivně konzultoval a prezentoval dílčí výsledky a postupoval systematicky při tvorbě práce. Sepsal základní teoretickou část a na ni následně navázal praktickou částí, kde se zabývá návrhem. Od jednoduchých modelů z papíru, přes počítačový návrh se dopracoval až k funkčním modelům. Zde hodnotím velice pozitivně precizní provedení a funkčnost modelů. I když se jedná pouze o demonstrační vzorky, lze na jejich základě tvořit další konstrukce. Práce tak splnila zadání a hodnotím ji jednoznačně jako výbornou. Doporučuji ji k obhajobě u státní závěrečné zkoušky. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

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

1. Odpovídá diplomová práce uvedenému zadání v plném rozsahu?
Ano odpovídá, práce řeší zadanou problematiku. V rámci práce vzniklo několik návrhů a prototypů modelů pohonů.

2. Jak hodnotíte předloženou diplomovou práci z hlediska struktury a návaznosti jednotlivých částí práce, případně jejich úplnosti?
Struktura práce je v rámci možností racionální a čtenáři v konečném důsledku může dávat smysl. Dílčí kapitoly a oddíly na sebe ale ne zcela logicky navazují. Jednotlivé kapitoly jsou spíše myšlenkové skoky a není úplně zřetelný záměr autora.

3. Jiné poznatky, kritické připomínky.
Práce jako celek je na poměrně dobré úrovni a odpovídá pracím tohoto typu (bakalářská práce), ale v úvodu práce mi chybí hlubší rešerše současného stavu na trhu s elektrocentrálami. Jaké elektrocentrály jsou dnes k dispozici, jakých výkonů, jestli jsou k dispozici elektrocentrály na alternativní paliva atd. V počátku práce je zřejmé, že diplomant chce jako alternativní zdroj energie využívat páru a následně bez diskutovaných důvodů přejde ke stlačenému vzduchu. Velice kladně hodnotím provedené návrhy a konstrukce prototypů pohonů elektrocentrál, ale opět mi chybí hlubší rešerše a diskutování problematiky, které by měla práce obsahovat. To znamená, proč byly zvoleny tyto konstrukce, z čeho se při návrhu vycházelo atd. Informační zdroje a především internet obsahují desítky takových modelů a mělo se asi vycházet z nějaké zkušenosti. Kladně hodnotím provedená měření a zručnost autora. Autor měl za úkol řešit také provozní náklady elektrocentrály na alternativní paliva, ale v práci se omezil jenom na konstatování, že provozní náklady nebudou velké.

4. Zda, a v kterých částech přináší diplomová práce nové poznatky?
Práce vychází ze známých principů, fyzikálních zákonů a poznatků, takže v tomto smyslu žádné nové poznatky nepřináší. V práci je však řešena poměrně zajímavá a netradiční problematika napájení elektrocentrál alternativními palivy, kterou však diplomant nijak nediskutuje, nerozebírá a uvádí jen kusé informace.

5. Jaká je charakteristika výběru a využití studijních pramenů?
S literaturou diplomant pracoval v dostatečné míře. Seznam použité literatury odpovídá normativním požadavkům, jednotlivé položky jsou v práci řádně citovány.

6. Hodnocení formální stránky (jazyková stránka, formální zpracování).
Po formální stránce je práce na průměrné úrovni a nijak se nevymyká průměru dnešních prací tohoto typů. Drobné prohřešky, kterých se diplomant dopustil, nijak výrazně nezhoršují kvalitu práce. V práci se občas vykytují kostrbaté slovní obraty a formulace. Seznam symbolů a zkratek je neúplný u veličin chybí jednotky. Několik kapitol v práci obsahuje text o jedné větě.  Hlavní kapitoly 8 a 9 jsou extrémně stručné a nabízí se otázka, jestli by měly být hlavními kapitolami. Minimálně by bylo vhodné je rozpracovat. Obrázky papírových modelů, papírové modely a průběhy měření z osciloskopu jsou pro publikování v technickém dokumentu nevhodné. 

7. Jaký je způsob využití práce (publikace, praktické využití)?
Práce má především praktický a demonstrační význam. Vzniklé modely budou využity při výuce a demonstraci základních fyzikálních zákonů na střední škole.

8. Doporučujete práci k obhajobě či nikoliv?
Práce je poměrně dobrým dílem, ve kterém je zřetelná zručnost a angažovanost diplomanta, který nepochybně odvedl mnoho vlastní práce. V příštím studiu a projektech diplomanta doporučuji více aplikovat bakalářský potažmo inženýrský přístup.

Ano práci doporučuji k obhajobě, v rámci které by měl autor pro upřesnění zodpovědět uvedené otázky. Topics for thesis defence:
  1. Na straně 16 uvádíte, že kapacitní spotřebiče jsou nevhodné jako spotřebič pro elektrocentrálu. Z jakého důvodu tak soudíte?
  2. Na straně 19 uvádíte účinnost solárních kolektorů 35 %. Proč uvažujete s tak malou účinností? Dnešní kolektory dosahují běžně účinnosti přes 85 %.
  3. Na straně 19 uvádíte, že pro elektrocentrálu jsou vhodnější ploché deskové kolektory. Z jakého důvodu?
  4. V úvodu práce uvádíte, že jako alternativního zdroje pro elektrocentrálu uvažujete jenom zdroje, které dokáží produkovat páru. V další části práce a v návrhu prototypů ale uvažujete se stlačeným vzduchem. Proč jste během řešení práce upustil od původní myšlenky.
  5. Na internetu je prezentováno mnoho podobných modelů a konstrukcí. Nechal se jimi autor nějak inspirovat?
  6. Jak vidíte reálnost provedení a fungování elektrocentrály na alternativní paliva. Jaké budou provozní náklady nějakého takového stroje či soustrojí? Jak by byla celá soustava řízena a regulována i v souvislosti s tím, že by elektrocentrála měla tvořit (automatický) záskok za jiný alternativní zdroj.
  7. Mate představu, jak by se takový stroj dimenzoval, nebo jak by vypadal (velikost, výkony, hmotnost, spotřeba paliva a ostatní parametry), pokud by měl napájet objekt typu chata, malý rodinný dům apod.
Points proposed by reviewer: 80
Display more

Grade proposed by reviewer: B