Detail předmětu

Výroba elektrické energie

FEKT-BVEEAk. rok: 2017/2018

Předmět seznamuje studenty s problematikou přeměny různých forem energie z přírodních zdrojů na energii elektrickou. V průběhu kurzu se studenti seznámí s jednotlivými druhy energie v přírodě a především s technologickými procesy její přeměny na elektrickou energii v elektrárnách tepelných, jaderných a vodních.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- diskutovat výhody a nevýhody energetických zdrojů
- definovat a vysvětlit základní energetické pojmy
- popsat kompletní technologii tepelných elektráren (kondenzační, plynové, teplárny, paroplynové, kogenerační jednotky)
- vysvětlit princip jaderných reakcí
- diskutovat výhody a nevýhody jednotlivých typů jaderných reaktorů
- vysvětlit princip výroby ve vodních elektrárnách
- definovat principy funkce elektrických generátorů

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a záklaní znalosti Termomechaniky.
Studenti musí být schopni vysvětlit a objasnit následující problematiku:
- základní tepelné děje
- tepelný oběh plynové turbíny
- zákony termodynamiky
- termodynamické vlastnosti plynů

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, numerických cvičení a laboratoří. Komunikační platforma kurzu probíhá na e-learningu. Studenti absolvují pět laboratorních úloh. Plánována je jedna odborná exkurze.

Způsob a kritéria hodnocení

Bodové hodnocení písemné a ústní zkoušky podle pravidel FEKT.
V průběhu semestru mají posluchači povinnost absolvovat 4 kontrolní písemné testy, laboratorní úlohy a dobrovolné samostatné úkoly. Podmínkou pro udělení zápočtu je získání minimálně 20-ti bodů ze 40-ti možných a zároveň nesmí být žádná z povinných aktivit (testy, laboratoře) hodnocena 0 body.
Závěrečná zkouška je hodnocena max. 60-ti body a je rozdělena na písemnou (příklady - 20 bodů) a ústní část (40 bodů). Podmínkou absolvování ZK je zisk minimálně 12-ti bodů z písemné části a 20-ti bodů z ústní části zkoušky.

Osnovy výuky

Přednášky:

1. Zdroje energie, výroba elektrické energie v ČR, základní energetické názvosloví a pojmy
2. Kondenzační elektrárny, tepelný oběh, technologické okruhy a zařízení - výpočty tepelných oběhů
3. Zvyšování účinnosti u tepelných elektráren (přihřívání, přehřívání, regenerace)
4. Kombinovaná výroba elektrické energie, elektrárny se spalovací turbínou
5. Vliv tepelných elektráren na životní prostředí
6. Možnosti uvolňování jaderné energie, základní pojmy - elementární výpočty jaderných reakcí
7. Druhy jaderných reaktorů, technologické schéma jaderných elektráren - provozní výpočty jaderných elektráren
8. Jaderná bezpečnost, cyklus paliva, vliv jaderných elektráren na životní prostředí
9. Energetická bilance a využití energie vodních toků - základní hydroenergetické výpočty
10. Rozdělení a uspořádání vodních elektráren, řešení hydroenergetického díla - provozní výpočty vodních elektráren
11. Elektrické schéma elektráren, vlastní spotřeba elektráren
12. Alternátory v tepelných a jaderných a vodních elektrárnách
13. Budící soustavy synchronních generátorů, nové technologie v oblasti výroby elektrické e tepelné energie

Cvičení odborného základu:

1. Diagram zatížení - ukazatele průběhu zatížení, čára trvání zatížení, integrální čára
2. Základní výpočty tepelného oběhu s kondenzační a protitlakou turbínou
3. Tepelná bilance oběhu s kondenzační odběrovou turbínou, přihřívání a přehřívání páry
4. Výpočet regeneračního tepelného oběhu
5. Základní výpočty jaderných reakcí
6. Energetické výpočty vodních elektráren

Laboratorní cvičení:

1. Analýza závislosti činného a jalového výkonu na změnách frekvence u synchronního stroje v izolované síti
2. Provozní vlastnosti synchronního generátoru při práci do tvrdé sítě
3. Simulace provozních vlastností větrné elektrárny s asynchronním generátorem
4. Provozní vlastnosti synchronního stroje při práci do izolované sítě
5. Měření parametrů synchronního stroje (stavy nakrátko a naprázdno)
6. Analýza provozních stavů kogenerační jednotky
7. Exkurze na tepelnou elektrárnu (seznámení s technologickým okruhem)

Učební cíle

Cílem předmětu je rozšířit vědomosti budoucích energetiků o znalost výroby elektrické energie z primárních zdrojů.

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

Doležal, J., Jaderné a klasické elektrárny, Praha : České vysoké učení technické v Praze, 2011, ISBN: 978-80-01-04936-5 (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)
Matoušek,A.: Výroba elektrické energie. Brno 2007 (CS)

Doporučená literatura

Ibler a kol.: Energetika. BEN Praha 1984 (CS)
Štoll,Č. a kol:Využití vodní energie,SNTL Praha 1987 (CS)
Kadrnožka,J.:Tepelné elektrárny a teplárny.SNTL Praha 1988 (CS)
MATOUŠEK, A. Elektrárny 1. 2002. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-SEE , 2. ročník, letní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Hlavní technologické okruhy a technologická zařízení tepelné elektrárny
Provoz technologického zařízení,provozní charakteristiky
Základy regulace parních kotlů a turbín
Vliv elektráren na životní prostředí
Druhy jaderných elektráren a jaderných reaktorů
Jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory - hlavní technologická zařízení primárního okruhu
Jaderné elektrárny s tlakovodními reaktory - pomocné systémy a sekundární okruh
Bezpečnost jaderných elektráren a její zajištění
Vodní elektrárny
Elektrárny se spalovacími turbínami,paroplynové elektrárny,kogenerační jednotky, elektrárny s termojaderným reaktorem,elektrárny s MHD generátory,elektrochemické palivové články
Hlavní elektrická schémata elektráren , návrh a provoz, způsoby řazení alternátorů elektráren, vazba alternátorů s blokovými transformátory, uspořádání vývodů z alternátoru
Vlastní spotřeba elektráren, napájecí zdroje pro vlastní spotřebu (VS), provozní stavy elektráren a jejich zajištění napájecími zdroji, dimenzování napájecích zdrojů, odbočky od alternátorů
Budící soustavy alternátorů, regulace buzení alternátorů, odbuzovací zařízení alternátorů, odbuzení v obvodech s řízenými usměrňovači, provozní stavy alternátoru, synchronizace a fázování alternátoru

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Výpočet tepelné bilance tepelného schéma kondenzační elektrárny
Základní výpočty z teorie jaderných reaktorů,stanovení výkonu reaktoru,základní hydrologické výpočty

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

provozní vlastnosti synchronního stroje,
fázování synchronního generátoru, regulace kmitočtu na modelu turbosoustrojí,
synchronizace synchronního generátoru,
kompenzace účiníku u asynchronních generátorů