Kadra naukowa Zakładu Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej Wydziału Automatyki, Robotyki i Elektrotechniki prowadzi od wielu lat badania w obszarze szeroko rozumianej inżynierii elektrycznej. Zdecydowana większość prowadzonych obecnie badań dotyczy modelowania, analiz, symulacji i optymalizacji w zakresie: magazynów energii elektrycznej, odnawialnych źródeł energii i systemów hybrydowych, elektromobilności, elektrotechniki i elektroniki w motoryzacji oraz kompatybilności elektromagnetycznej i jakości energii elektrycznej.
Badania prowadzone są przez kilka ściśle współpracujących ze sobą zespołów badawczych.
Zespół 1 prowadzi badania obejmujące zagadnienia niezawodności dostaw energii elektrycznej z systemów generacyjnych wykorzystujących OŹE do systemu elektroenergetycznego oraz do odbiorników lokalnych o znanych charakterystykach obciążenia. Prace badawcze koncentrują się często na zagadnieniach optymalizacyjnych, szczególnie w zakresie struktury układów hybrydowych z OZE i magazynami energii. Prowadzane są także prace nad wielokryterialną analizą pracy systemu elektroenergetycznego o dużej penetracji niestabilnymi źródłami wytwórczymi (turbiny wiatrowe i generatory fotowoltaiczne), których efektem będzie algorytm rozmieszczania magazynów w węzłach, ustalenia ich optymalnej pojemności energetycznej oraz strategii wykorzystania (planowane w tym obszarze jest wykorzystanie elementów sztucznej inteligencji). Jednym z najnowszych kierunków badan w tym zakresie jest rozwój metody HELM obliczania rozpływu mocy.
Ponadto prowadzone są badania instalacji fotowoltaicznych dachowych (paneli, fotodachówek), naziemnych i zintegrowanych z budynkami (BIPV) oraz badania nad zwiększeniem wydajności energetycznej turbin wiatrowych o poziomej osi obrotu poprzez zastosowanie wielokształtnych kopuł umieszczanych współśrodkowo do osi obrotu, stanowiących przedni element wirnika turbiny wiatrowej. Przewiduje się opracowanie modelu numerycznego, przeprowadzenie symulacji oraz pomiarów rzeczywistej czaszy wirnika.
Zespół 2 powadzi badania polegające na modelowaniu ogniw elektrochemicznych oraz superkondensatorów przeznaczonych do współpracy z odbiornikami charakteryzującymi się dynamicznie zmiennym obciążeniem, ze szczególnym uwzględnieniem magazynów energii zasilających pojazdy elektryczne oraz współpracujących z źródłami odnawialnymi (systemy fotowoltaiczne i turbiny wiatrowe). Modele te umożliwiają wyznaczenie parametrów cieplnych (temperatury, rezystancji i pojemności cieplnej), elektrycznych (prądu i napięcia) oraz eksploatacyjnych (stanu naładowania, pojemności użytecznej czy zdolności do oddawania mocy) ogniw w różnych warunkach pracy.
Analizowany jest również proces zużycia ogniw litowo-jonowych w zależności od parametrów pracy (podczas ładowania i rozładowania). Dodatkowo badany jest wpływ temperatury, wartości prądów ładowania i rozładowania oraz głębokość rozładowania na procesy starzeniowe. Podczas badań rozpatrywany jest także średni stan naładowania oraz aktualny stan zużycia ogniwa. W obszarze wspomnianej powyżej tematyki opracowano rozmyty model procesu zużycia się ogniwa, umożliwiający wyznaczenie liczby cykli jakie ogniwo może w danych warunkach wykonać z zadawalającą dokładnością.
W obszarze badań elektrochemicznych magazynów energii od kilku lat rozbudowywane jest stanowisko pomiarowe wykorzystujące komorę temperaturową, miernik wielokanałowy do długoterminowych rejestracji wielkości elektrycznych, przeznaczony do badania akumulatorów elektrochemicznych, zestaw testerów akumulatorów i superkondensatorów oraz wielofunkcyjne obciążenie elektroniczne. W ramach współpracy zespołów 1 i 2 podjęto ostatnio nową tematykę badań związaną z symulacją układów generacyjnych wykorzystujących termiczne systemy solarne (w tym kolektory paraboliczne) oraz magazyny typu termicznego współpracujące z turbinami parowymi małych mocy. Projektowanie i dobór magazynów termicznych do hybrydowych systemów generacyjnych oraz optymalizacja struktury tego typu układów mogą doprowadzić do szerszego zainteresowania tego typu rozwiązaniami na terenie Europy środkowo-wschodniej jako systemów wspomagających klasyczne systemy słoneczno-wiatrowe zasilające obiekty komunalne i przemysłowe.
Główną tematyką podejmowaną przez zespół 3 są zagadnienia związane z prądami błądzącymi i powodowaną przez nie korozją elektrochemiczną podziemnych instalacji. W przypadku zjawiska prądów błądzących implementowane są algorytmy stochastyczne do analizy ich rozpływu w złożonych układach trakcja-rurociąg podziemny. Badania obejmują wpływ liczby pojazdów i sposobu zasilania sieci na przebieg tego zjawiska oraz proces korozji elektrochemicznej. Analizowane są również rozkłady pola elektromagnetycznego w otoczeniu elektroenergetycznych linii NN oraz jego wpływ na pobliskie rurociągi. Do optymalizacji konstrukcji linii (minimalizacja wartości pola elektromagnetycznego w jej otoczeniu) wprowadza się algorytmy ewolucyjne. Podejmuje się również rozważania nad sposobami modelowania sprzężeń z metalowymi instalacjami podziemnymi. W przypadku metod analizy pola elektromagnetycznego rozważa się zbadanie przydatności Metody Elementów Skończonych do przeprowadzania obliczeń w wyżej wymienionych przypadkach. Dodatkowo wykonywane są prace badawcze w zakresie modelowania i analizy funkcjonowania elementów instalacji stacjonarnych zaburzanych udarem napięciowym „surge” 1,2/50 μs. Jako efekt badań opracowano algorytmy obliczeniowe pozwalające symulować pracę istniejących instalacji elektrycznych w momencie wystąpienia zaburzenia. Planowane prace badawcze obejmują wykonanie modeli symulacyjnych innych źródeł zaburzeń elektromagnetycznych, w tym generatora szybkich elektrycznych stanów przejściowych „EFT/Burst”.
Zespół 4 prowadzi badania i ocenę jakości energii elektrycznej w instalacjach elektrycznych (również oświetleniowych) budynków użyteczności publicznej, mieszkalnych oraz w zakładach przemysłowych. Analizowane są przyczyny powstawania zakłóceń elektromagnetycznych oraz poziom wpływu tych zakłóceń na prawidłową pracę instalacji oraz urządzeń do niej podłączonych. Opracowywane są skuteczne sposoby pozwalające na poprawienie wskaźników jakości energii elektrycznej w rozpatrywanych instalacjach przy jednoczesnym poprawieniu efektywności energetycznej oraz zmniejszeniu kosztów eksploatacyjnych budynków. Prowadzone badania skupiają się szczególnie nad obniżeniem wyższych harmonicznych napięcia i prądu generowanych przez nowoczesne oświetlenie elektroluminescencyjne. W wyniku tych badań opracowano urządzenie pozwalające na ograniczenie przeniesienia powstałych w instalacjach oświetleniowych zakłóceń do sieci elektroenergetycznej.
Inne badania prowadzone są pod kątem identyfikacji nieprawidłowości w zakresie jakości energii, bilansu mocy czy efektywności energetycznej, występujących w instalacjach elektrycznych budynków oraz wskazania sposobów pozwalających te nieprawidłowości usunąć, bądź znacząco je zniwelować.
Zespół 5 działania badawcze koncentruje nad sposobami efektywnego ładowania pojazdów elektrycznych. Rozwijany jest model sieci elektroenergetycznej zasilającej stacje ładowania pojazdów oraz opracowywany jest algorytm optymalizacji struktury systemu zasilania autobusów elektrycznych. Prowadzone prace pozwolą na zminimalizowanie kosztów budowy i eksploatacji sieci komunikacji zbiorowej wyposażonej w autobusy elektryczne.
Prowadzone są także badania układów zasilania bezprzewodowego w aspekcie zastosowania ich pojazdach samochodowych. Docelowo określone zostaną optymalne parametry układów do bezprzewodowego przesyłu energii elektrycznej w systemach zasilania pojazdów elektrycznych. Jako cel stawia się zaprojektowanie i zbudowanie układu pozwalającego uzyskać wysoką sprawność w przesyłaniu energii elektrycznej przy jednoczesnym zwiększeniu odległości pomiędzy nadajnikiem i odbiornikiem.
Ponadto w zespole prowadzone są badania nad wykorzystaniem dyskretnej transformacji falkowej i metod sztucznej inteligencji do identyfikacji i oceny stanu uszkodzenia metalowych elementów urządzeń elektrycznych. Badane są zmiany w strukturze materiałów dielektrycznych stosowanych jako elementy izolacyjne urządzeń elektrycznych. Prowadzone prace pozwolą na udoskonalenie nieinwazyjnych metod oceny stanu struktury wewnętrznej elementów metalowych jak również dielektryków.