Smart city - photovoltaic (solar) cell

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F26916622%3A_____%2F22%3AN0000006" target="_blank" >RIV/26916622:_____/22:N0000006 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Smart city - fotovoltaický (solární) článek

Original language description

Cílem projektu příjemce byl výzkum a vývoj inteligentního osvětlení dopravního značení a zároveň výzkum a vývoj v oblasti sběru a vyhodnocení dopravních dat za účelem zvyšování bezpečnosti na silnicích. Na projektu pracoval příjemce s partnerem projektu APL Expert s.r.o. Projekt byl zaměřen na využití nejmodernějších ICT řešení v souladu s aktuálním trendem budování konceptu Smart Cities. Výsledkem je inteligentní osvětlení, které umí na základě vyhodnocení situace použít různé tóny barev a další funkce (např. blikání či podsvícení okolí). Osvětlení může být použito u dopravních značek, zastávek autobusů, tramvají, trolejbusů a jejich jízdních řádů či u informačních ploch. Systém je schopen informovat řidiče a generovat aktuální informace o dopravě, data je možné exportovat pro účely tzv. telemetrie. Sběr a vyhodnocování dat o dopravních podmínkách a provozu je realizován centrálně na vzdáleném serveru, kam jsou data zasílána. Přístup k datům je umožněn městům, dopravním společnostem, dopravním podnikům, společnostem řízených státem s dohledem nad dopravní infrastrukturou. Uživatelé mají k dispozici data v reálném čase, a to nejen o stavu dopravy a pohybu chodců, ale také o okolních podmínkách (teplota, vlhkost, okolní jas). Inteligentní dopravní značka posílá zároveň provozní data o sobě samé (např. stav baterií, využití fotovoltaiky, stav komunikace). Výstup projektu tvoří 1 prototyp softwaru (řídící a obslužný software) a 6 prototypů hardwaru – prototyp LED osvětlení, prototyp bateriového úložiště, prototyp fotovoltaického článku, prototyp řídící elektroniky, prototyp komunikačních modulů a prototyp technického provedení (tvarové konstrukce). Kombinací těchto prvků vzniklo unikátní inteligentní osvětlení, které nejenže zefektivňuje viditelnost dopravních značek a důležitých dopravních sdělení, ale díky zabudování senzorů v HW prvku jsou značky schopny samy vyhodnocovat okolní prostředí. Fotovoltaický článek přeměňuje sluneční energii na elektrickou a zejména v letních měsících je schopen dodat dostatečnou energii na provoz dopravní značky. V zimních měsících je pro osvětlení dopravní značky nutno používat systém externí bateriové soustavy. Po zohlednění všech požadavků byly zanalyzovány a sestaveny dva polykrystalické fotovoltaické panely s výstupem 12 V v zapojení do série k dosažení 24V systému, a to o výkonu 2 x 50Wp. V návaznosti na technické řešení prototypu solárního článku byl vyvinut elektronický prvek nazývaný fotovoltaický regulátor. Tento prvek slouží ke zpracování elektrické energie z fotovoltaických panelů, a to při co nejvyšší účinnosti. Regulátor řídí nabíjení akumulátoru, chrání ho proti přebití a zároveň proti hlubokému vybíjení, které by mohlo akumulátor nenávratně poškodit. Finální řešení fotovoltaického regulátoru vychází z využití metody Perturb & Observe rozšířené o fuzzy logiku pro dosažení lepších výsledků. Samotná metoda regulace „vychyl a vyhodnoť“ je algoritmus, který periodicky vychyluje pracovní napětí panelu známým směrem (napětí snižuje a zvyšuje).

Czech name

Smart city - fotovoltaický (solární) článek

Czech description

—

Type

G_prot - Prototype

CEP classification

—

OECD FORD branch

20201 - Electrical and electronic engineering

Project

<a href="/en/project/EG17_176%2F0014615" target="_blank" >EG17_176/0014615: Intelligent lighting of traffic signs</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

Smart city - fotovoltaický (solární) článek

Numerical identification

—

Technical parameters

Fotovoltaický článek přeměňuje sluneční energii na elektrickou a zejména v letních měsících je schopen dodat dostatečnou energii na provoz dopravní značky. Po zohlednění všech požadavků byly zanalyzovány a sestaveny dva polykrystalické fotovoltaické panely s výstupem 12 V v zapojení do série k dosažení 24V systému, a to o výkonu 2 x 50Wp. V návaznosti na technické řešení prototypu solárního článku byl vyvinut fotovoltaický regulátor. Regulátor řídí nabíjení akumulátoru, chrání ho proti přebití a zároveň proti hlubokému vybíjení, které by mohlo akumulátor nenávratně poškodit. Řešení fotovoltaického regulátoru vychází z využití metody Perturb & Observe rozšířené o fuzzy logiku pro dosažení lepších výsledků. Metoda regulace „vychyl a vyhodnoť“ (Perturb & Observe) periodicky vychyluje pracovní napětí panelu známým směrem (napětí snižuje a zvyšuje). Poté je vyhodnocena derivace výkonu podle napětí a podle toho se určuje následující směr dalšího vychýlení. Pokud derivace probíhá kladným směrem, je vyhodnocena jako správná a pokračuje dál. V případě, že je derivace vyhodnocena záporným směrem, následně bude pokračovat opačným směrem. Pomocí tohoto algoritmu je nalezena maximální hodnota výkonu fotovoltaického panelu. Metoda je rozšířená o fuzzy logiku. Fuzzyfikace je přepočet vstupní hodnoty každého vstupu na váhové hodnoty jednotlivých fuzzy hodnot. Dále jsou určena pravidla, na základě kterých se určuje chování fuzzy metody. Počet pravidel je dán součtem všech fuzzy hodnot pro jednotlivé proměnné. Výsledek je pak zprůměrován a následně pomocí převodní funkce defuzzyfikován na výstup, pomocí kterého je regulováno pracovní napětí fotovoltaického panelu. Fyzická realizace napájecího měniče je založena na principu snižujícího step-down měniče, využívající přímé řízení z mikrokontroléru. Tato architektura dosahuje velice nízkých ztrát a vysoké efektivity. Tato elektronická část je z funkčních důvodů přímo umístěna na prototypu řídící elektroniky.

Economical parameters

Kompletní řešení bude nabízeno ve výběrových řízeních dopravním podnikům, státním organizacím či obcím. Vzhledem k inovacím a modernizaci řešení se předpokládá velký zájem u dopravních podniků v ČR a SR a vzhledem ke konkurenceschopné nabízené ceně i na zahraničních trzích v Evropě. Podpůrnými marketingovými nástroji bude prezentace na stránkách www.iisign.cz, zveřejňování pozitivních referencí z úspěšně realizovaných projektů ve městech, oslovení obcí a dopravních podniků v ČR s možností zlepšit dopravní informovanost na vozovkách, účast na veletrzích či prezentace řešení v zahraničí dle předem zjištěných nejvhodnějších marketingových postupů dle dané ekonomiky a pravidel dané země pro soutěžení podobných veřejných zakázek. Přínosy je posunutí činností příjemce do kategorie s vyšší technologickou úrovní, rozšíření portfolia, upevnění pozice na trhu, udržení konkurenceschopnosti, zvýšení tržeb a obratu, rozvoj spolupráce v oblasti VaV s vědeckovýzkumnými organizacemi či spolupráce s BESIP a Policií ČR.

Application category by cost

—

Owner IČO

26916622

Owner name

Compactive, s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—