Detail předmětu

Malé zdroje elektrické energie

FEKT-MKC-MZEAk. rok: 2020/2021

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 např. tepelná čerpadla.

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 Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Doporučená nebo povinná literatura

Mastný, P.; Morávek, J.; Pitron, J.; Malé zdroje elektrické energie, Skriptum, VUT v Brně FEKT UEEN, 2015 (CS)
MASTNÝ, P.; DRÁPELA, J.; MACHÁČEK, J.; PTÁČEK, M.; RADIL, L.; BARTOŠÍK, T.; PAVELKA, T.; MIŠÁK, S. Obnovitelné zdroje elektrické energie. EFEKT. Praha, České vysoké učení technické v Praze. 2011. 256 p. ISBN 978-80-01-04937-2. (CS)
Krbek,J. Polesný,B.: Malé kogenerační jednotky v komunální a průmyslové energetice, PC-DIR, 1999 (CS)
Gabriel,P., Kučerová,J.:Navrhování vodních elektráren, ČVUT Praha 2000 (CS)
Rychetník,V., Pavelka,J., Janoušek,J.:Větrné motory a elektrárny, ČVUT 1997 (CS)
Kadrnožka J., Energie a globální oteplování, VUT v Brně 2006, ISBN: 80-241-2919-4 (CS)
Dvorský E., Hejtmánková P. Kombinovaná výroba elektrické energie a tepelné energie, Nakladatelství BEN, Praha 2005, ISBN: 80-7300-118-7 (CS)
Bacher P. Energie pro 21. století, Éditions Nucléon, Paris 2000, ISBN: 80-902403-7-2 (EN)
Renewable Energy Focus Handbook, Team of authors, Elevier 2009, ISBN: 978-0-12-374705-1 (EN)
The direct conversion of solar energy to electricity, New York United Nations 1992, Department of economic and social development (EN)

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

jeden semestrální projekt – 15b.
jeden samostatný úkol – Matlab – 5b.

šest laboratorních úloh – 30b.
– vstupní test 6x1b. (každé úloze předchází vstupní test, bez úspěšného absolvování není možno provést měření – min. 0,5b.)
– zpracování protokolu 6x4b.

závěrečná zkouška 50b.
– praktická část 20b. (zapojení a zprovoznění vylosované úlohy)
– ústní část 30b.

Podmínkou udělení zápočtu je zisk minimálně 30 bodů za hodnocené aktivity.
Žádná z aktivit nesmí být hodnocena 0 b.
Podmínkou získání zkoušky je zisk minimálně 10 bodů z praktické části a 10 bodů z ústní části.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

PŘEDNÁŠKY:
1. Úvod do problematiky malých zdrojů, výkonové bilance, energetický potenciál, fotovoltaické systémy – vývoj, návrh FV systémů
2. Výkonnost FVE, hybridní energetické systémy
3. Regulátory a invertory, vnitřní zapojení, možnosti řízení a komunikace
4. Základy EMC, podmínky a důsledky připojování malých zdrojů s invertory a regulátory
5. Akumulace elektrické energie - typy baterií, principy funkce, balanční systémy, komunikace a řízení
6. Sluneční tepelné elektrárny, akumulace tepelné energie
7. Tepelná čerpadla – princip funkce, topný faktor, začlenění do tepelných soustav, provozní režimy
8. Větrné elektrárny - větrné podmínky Evropy a ČR (energetický potenciál větru na našem území), typy větrných elektráren, provozní a elektrické parametry
9. Větrné elektrárny - regulace větrných motorů, vlivy VTE na provoz elektrizační soustavy, integrace VTE do elektrizační soustavy, ekonomika provozu
10. Malé vodní elektrárny - provozní a elektrické parametry, začlenění MVE do elektrizační soustavy, energetický potenciál vodních toků na území ČR, základní rozdělení MVE, základní hydrologické výpočty
11. Kogenerace - používaná soustrojí KJ, konstrukce, připojení do napájecí sítě, rozbor startovního cyklu a provozních vlastností
12. Biomasa - využití biopaliv pro malé elektrárny, zdroje biomasy, kombinované spalování biomasy, ekonomické posouzení systémů
13. Energetické systémy pro moderní výstavbu, dimenzování energetických zdrojů, další vývoj

LABORATORNÍ VÝUKA:
1. Analýza hybridního systému
2. Provozní měření FVE
3. Ověření vlastností Savoniova rotoru
4. Měření provozních parametrů TČ
5. Provozní vlastnosti regulátorů toku výkonu
6. Provozní vlastnosti střídačů
7. Exkurze na FVE a VtE nebo MVE

POČÍTAČOVÁ CVIČENÍ:
- postupy při analýze a zpracování datových souborů, programy SMA, Fronius
- příklad realizace FVE, hybridní systém FVE + VtE
- GUI v Matlabu, tvorba grafických výstupů
- Semestrální projekt

Cíl

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.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EEN magisterský navazující, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný
  • Program MKC-EVM magisterský navazující, 2. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor