Elkraftsystem, elnät och energilagring
Forskning och utveckling inom elnätsfrågor kommer att vara en viktig del i den pågående energiomställningen. Vårt elsystem står inför en rad förändringar och dess funktion kommer att spela en nyckelroll för att skapa ett hållbart samhälle.
Avdelningen för elektricitetslära jobbar med en rad olika forskningsprojekt som i många fall ske i nära samarbete med industri, samhälle och andra aktörer. Vår ambition är att utbilda doktorander som kan bidra med spetskompetens inom ett avgränsat område och som samtidigt har goda övergripande kunskaper om elsystemet.
Elektrisk energilagring
För att ett elnät med en stor andel förnybara energikällor ska vara stabilt krävs system för reglerteknik och energilagring. Moderna svänghjul är en energilagringsmetod som har tillämpning i exempelvis elbilar eller som frekvensreglerare i elnätet.
Kinetiska energilager (KESS) har identifierats som en lovande tillämpning för att underlätta introduktionen av eldrivna fordon och/eller integrationen av intermittenta energikällor i nätet. Vår forskning utnyttjar sentida framsteg inom magnetlagerteknik, design av elektriska maskiner samt kompositmaterial. Våra huvudsakliga forskningsinriktningar är:
- Magnetlager: Komplexa system som är beroende av höghastighetskontroll och kraftelektronik. De har stor potential att minska förlusterna i snabba elektriska maskiner.
- Design av elektriska maskiner: Den elektriska maskinens topologi och funktion påverkar starkt huvudegenskaperna hos ett KESS.
- Elektrisk drivlina: Kombinationen av ett KESS med ett traditionellt batterilager öppnar upp nya och spännande möjligheter att optimera ett elektriskt framdrivningssystem.
- Kol- och glasfiberkomposit: Dessa material har potential att signifikant höja den specifika energin hos ett KESS, tack vare hög draghållfasthet och låg densitet.
Forskargruppen arbetar både teoretiskt och praktiskt. Ett flertal prototyper har konstruerats för att demonstrera fördelarna med:
- Olika topologier hos elektriska maskiner, såsom PMSM och reluktansmaskiner med axiellt flöde.
- Reduktion av förluster m.h.a. magnetlager
- En komplett nyskapande elektrisk drivlina
- Rotorkonstruktion med en mix av kol- och glasfibermaterial.
För mer information om elektrisk energilagring, vänligen kontakta Hans Bernhoff: hans.bernhoff@angstrom.uu.se.
Smarta laddningslösningar på lokal nivå
I den gröna omställningen behövs forskning som tryggar morgondagens energiförsörjning. I takt med att andelen elbilar ökar och behovet av att ställa om till fossilfria drivmedel växer måste vi hitta lösningar för att minska riskerna med att kapacitetsbrist på elnätet uppstår. Vid avdelningen för elektricitetslära forskas det på nya tekniker och system för att möjliggöra elbilsladdning i stor kapacitet samtidigt som elnätet avlastas.
Dansmästaren är den största parkeringsanläggningen i Uppsala och fungerar samtidigt som en testbädd för att ta fram, testköra och utvärdera algoritmer för lastberäkning och smart laddning. Anläggningen har försetts med en stor solcellspark och en avancerad batterianläggning som möjliggör för lagring av egenproducerad el som kan användas för att avlasta elnätet när flera bilar laddas samtidigt.
Forskningsprojektet, som är ett samarbete med Uppsala Parkerings AB, resulterar i många lärdomar om smart energisystemstyrning som också kommer att implementeras i bolagets nuvarande och framtida anläggningar. Förhoppningen är också att de framtagna lösningarna ska kunna exporteras till andra länder och stärka upp svensk innovativ industri.