Detail předmětu

Low power electrical sources

FEKT-NMZEAk. rok: 2019/2020

Náplní předmětu je problematika využití malých zdrojů elektrické energie v podmínkách udržitelného rozvoje. Jsou specifikovány možnosti využití slunečních, větrných a vodních výroben na našem území s ohledem na platnou legislativu. Dále je objasněna problematika provozu kogeneračních jednotek malých výkonů a možnosti využití dalších alternativních zdrojů energie, jako jsou tepelná čerpadla, Stirlingův motor a palivové články.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Nabízen zahradničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- diskutovat výhody a nevýhody OZE
- navrhnout fotovoltaickou elektrárnu
- navrhnout malou vodní elektrárnu
- provádět základní návrhy energetických systémů s OZE
- diskutovat a objasnit vlivy OZE na elektrizační soustavu
- odborně posoudit vlastnosti hybridních energetických systémů

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Studenti musí být schopni vysvětlit a objasnit následující problematiku:
- struktura a rozdělení elektrizační soustavy
- základní energetické názvosloví
- princip výroby elektrické energie

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.
Vyučování probíhá formou přednášek, cvičení na počítači a laboratoří. Komunikační platforma kurzu probíhá na e-learningu. Studenti odevzdávají tři samostatné projekty a absolvují pět laboratorních úloh. Součástí předmětu jsou i dvě odborné exkurze.

Způsob a kritéria hodnocení

- tři semestrální projekty - 3 x max. 10b. (30b.)
- laboratorní úlohy max. 20b.
- závěrečná zkouška max. 50b.

Podmínkou udělení zápočtu je získání minimálně 25 bodů za hodnocené aktivity.

Osnovy výuky

PŘEDNÁŠKY:
1. Úvod do problematiky malých zdrojů, výkonové bilance, energetický potenciál, Fotovoltaické systémy- současnost a budoucnost
2. Návrh fotovoltaických systémů
3. Výkonnost FVE, legislativa a předpisy, sluneční elektrárny
4. Akumulace elektrické a tepelné energie
5. Malé vodní elektrárny - energetický potenciál vodních toků na území ČR, základní rozdělení MVE, základní hydrologické výpočty
6. Malé vodní elektrárny - provozní a elektrické parametry, začlenění MVE do elektrizační soustavy
7. Větrné elektrárny - větrné podmínky Evropy a ČR (energetický potenciál větru na našem území), typy větrných elektráren, provozní a elektrické parametry
8. Větrné elektrárny - regulace větrných motorů, vlivy VTE na provoz elektrizační soustavy, integrace VTE do elektrizační soustavy, ekonomika provozu
9. Kogenerační jednotky (KJ) malého výkonu, používaná soustrojí KJ, konstrukce zařízení
10. Kogenerační jednotky - připojení do napájecí sítě, rozbor startovního cyklu a provozních vlastností
11. Biomasa - využití biopaliv pro malé elektrárny, zdroje biomasy, kombinované spalování biomasy, ekonomické posouzení systémů
12. Vodík jako alternativní energetický nosič, palivové články - princip činnosti, energetické využití
13. Energetické systémy pro nízkoenergetické stavby - tepelná čerpadla, hybridní energetické systémy


LABORATORNÍ VÝUKA:
- Měření vlastností fotovoltaického měniče
- Měření vlastností Peltierova termoelektrického článku
- Měření větrného motoru se Savoniovým rotorem
- Skladování elektrické energie pomocí LiFePO4 a Pb akumulátoru
- Energetický topný faktor tepelného čerpadla
- Energetická bilance hybridního energetického systému
- Exkurze na FVE a VtE
- Exkurze na MVE

POČÍTAČOVÁ CVIČENÍ:
- Software pro návrh fotovoltaického systému
- Modelování provozních stavů VtE
- Semestrální projekt I a II
- Semestrální projekt III

Učební cíle

Seznámení studentů s možnostmi a potenciálem využití malých zdrojů elektrické energie jako jsou fotovoltaické, větrné, vodní a kogenerační systémy v podmínkách udržitelného rozvoje. Objasnit problematiku začlenění těchto zdrojů do elektrizačních soustav a popsat jejich vliv na provoz elektrizační soustavy.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Renewable Energy Focus Handbook, Team of authors, Elevier 2009, ISBN: 978-0-12-374705-1 (EN)

Doporučená literatura

Renewable Energy in Power Systems, Freis, L., Infield, D., Wiley 2008, ISBN: 978-0-470-01749-4 (EN)
Renewable Energy, Sörensen, B., Academic Press 2011, ISBN:978-0-12-375025-9 (EN)

eLearning

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-EEN , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor MN-EVM , 2. ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Úvod do problematiky malých zdrojů, výkonové bilance malých zdrojů, energetický potenciál na uzemí ČR
Kogenerační jednotky (KJ) malého výkonu, používaná soustrojí KJ, konstrukce zařízení
Elektrická výbava rozvaděče KJ, základní zapojení ovládací a silové části
Elektrické a technologické ochrany KJ, nastavení ochran
Připojení KJ do napájecí sítě, rozbor startovního cyklu a provozních vlastností
Rozbor napěťových, proudových a výkonových parametrů různých KJ, kompenzace jalového výkonu.
Využití energie KJ a optimalizace denního, týdenního a sezónního provozu KJ
Ekonomické posouzení výhodnosti nasazení KJ v malopodnikové sféře, veřejných budovách a domácnostech
Záložní zdroje elektrické energie, akumulátorové, motor-generátorové
Malé vodní elektrárny, využití, energetický potenciál, provozní a elektrické parametry
Větrné a sluneční elektrárny, využití, energetický potenciál, provozní a elektrické parametry
Nízkoenergetické stavby s vlastním zdrojem energie, využití biopaliv pro malé elektrárny
Další technologie použitelné u malých elektráren, Stirlingův motor, palivové články, termočlánky

Cvičení na počítači

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Simulace chodu asynchronního generátoru na PC
Energetické výpočty na PC.
Harmonická analýza a posouzení vlivu připojení malé elektrárny do sítě.

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

eLearning