Kacper Borucki zwyciężył w konkursie na najlepszą pracę dyplomową poruszającą tematykę elektromobilności organizowanym przez Wydział Elektryczny i Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych.

Różnego rodzaju konkursy na najlepsze prace dyplomowe są na Wydziale Elektrycznym organizowane od wielu lat, ale po raz pierwszy ogłoszono laureata najlepszej pracy z zakresu elektromobilności. Został nim Kacper Borucki, absolwent kierunku elektrotechnika na specjalności Elektrotechnika przemysłowa.

Jury nagrodziło jego pracę magisterską „Napęd łodzi elektrycznej z silnikiem BLDC”, której promotorem był dr hab. inż. Mateusz Dybkowski, prof. uczelni z Katedry Maszyn, Napędów i Pomiarów Elektrycznych, specjalista w dziedzinie napędów elektrycznych. To właśnie za jego namową przyszły laureat zgłosił się do konkursu PSPA.

Praca magisterska dotyczyła napędu do wyścigowej łodzi solarnej budowanej przez koło naukowe PWr Solar Boat Team. Chodziło przede wszystkim o wybór typu i parametrów silnika oraz opracowanie metody sterowania takim napędem.

– W projekcie uwzględniłem też posiadane już przez koło źródła zasilania – instalację fotowoltaiczną i baterie, a także przygotowałem koncepcje przekształtników energoelektronicznych. Następnie stworzyłem model tak zaprojektowanego układu w środowisku Simulink i wykonałem badania symulacyjne. Początkowo miałem zrobić też badania laboratoryjne, ale – niestety – zabrakło na to czasu – mówi Kacper Borucki. – Koncepcja okazała się znacznie bardziej złożona, niż mógłbym przypuszczać na początku. W ramach swojej pracy musiałem zapoznać się z wieloma różnymi tematami – dodaje.

Nasz absolwent najpierw sprawdził trendy i możliwości rozwoju elektromobilności w kontekście transportu morskiego. Dzięki temu wiedział, jakich rozwiązań szukać. Następnie przeszedł do doboru poszczególnych komponentów, a to z kolei zrodziło wiele nowych pytań, na które musiał znaleźć odpowiedź. Na przykład okazało się, że dobór parametrów silnika wymaga określenia co najmniej wymiarów śruby napędowej.

– Śrubę napędową dobiera się m.in. do masy i gabarytów łodzi. Żeby to zrobić, musiałem poszukać metod doboru śruby napędowej w literaturze związanej z projektowaniem okrętów. Fascynująca dziedzina nauki, choć tak naprawdę ledwie jej dotknąłem. Przecież trzeba było zamodelować jeszcze akumulatory oraz instalację fotowoltaiczną, a do tego przemyśleć przekształtniki energoelektroniczne do zasilania silnika i sterowania przepływem energii elektrycznej w napędzie. Mnóstwo pracy i mnóstwo tematów do przeanalizowania – podkreśla Kacper Borucki.

Pomysł z koła naukowego

Pomysł na zajęcie się akurat takim tematem związany był z zaangażowaniem naszego absolwenta w działalność zespołu PWr Solar Boat, w którym pojawiła się koncepcja budowy nowej łodzi elektrycznej lub przeprojektowania już istniejącej konstrukcji Solaris I.

– Oznaczało to również ponowne przemyślenie rozwiązań napędu elektrycznego. Gdy dowiedziałem się, że swoją pracę magisterską mogę wykonać na potrzeby tego koła naukowego, nie trzeba mnie było namawiać. Wcześniej, w ramach swojej pracy inżynierskiej, zbadałem laboratoryjnie silnik elektryczny zastosowany w napędzie pierwszej łodzi. W pewnym sensie, moja praca magisterska była więc kontynuacją mojej pracy inżynierskiej – wyjaśnia laureat.

Sporym wyzwaniem w trakcie pisania pracy było m.in. opracowanie metody sterowania silnikiem BLDC (bezszczotkowy silnik prądu stałego). Zakładała ona możliwość wymuszenia obrotów silnika w dwóch kierunkach oraz możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania. Okazało się, że te dwie cechy są w przypadku układów sterowania silnikami BLDC są dość trudno osiągalne.

– Wiele godzin spędziłem na tym, żeby opracować metodę sterowania pozwalającą na jedno i drugie, a przy tym oferującą dobre przyspieszenia silnika i jednocześnie zabezpieczenie go przed przeciążeniami. Przez pewien czas miałem poważne wątpliwości, czy w ogóle zdążę skończyć pracę w terminie. Na szczęście udało się, choć wymagało to trochę głowienia się – przyznaje Kacper Borucki.

Obecnie nasz absolwent pracuje już zawodowo, ale nie wyklucza, że w przyszłości będzie kontynuował naukę na studiach doktoranckich. – Zwłaszcza, że poszerzanie wiedzy oraz metoda naukowa są mi bliskie nie tylko w dziedzinach stricte naukowych, a karierę naukową od dawna miałem gdzieś z tyłu głowy – zaznacza.

mic