Hybrydowe systemy energetyczne - Wydział Inżynierii Produkcji

Opis modułu kształcenia / przedmiotu (sylabus)
Rok akademicki:
Grupa przedmiotów: podstawowych
2013/2014
Nazwa przedmiotu1):
Numer katalogowy:
Hybrydowe systemy energetyczne
3)
Tłumaczenie nazwy na jęz. angielski :
4)
Kierunek studiów :
TEO/II/SS/14
ECTS 2) 2
Hybrid energy systems
Technologie Energii Odnawialnej
5)
Koordynator przedmiotu :
6)
Dr hab. inż. Paweł Obstawski
Prowadzący zajęcia :
Dr hab. inż. Paweł Obstawski
Jednostka realizująca7):
Wydział Inżynierii Produkcji, Katedra Podstaw Inżynierii, Zakład Gospodarki Energetycznej
Wydział, dla którego przedmiot jest
realizowany8):
Status przedmiotu9):
10)
Cykl dydaktyczny :
Założenia i cele przedmiotu12):
Formy dydaktyczne, liczba godzin13):
a) przedmiot podstawowy
Semestr letni
b) stopień II rok I
c) stacjonarne
11)
Jęz. wykładowy : Polski
Celem przedmiotu jest ocena oraz analiza możliwości współpracy wybranych źródeł energii odnawialnej ze
źródłami konwencjonalnymi w tzw. hybrydowym systemie zasilania; przedmiot swoim obszarem obejmuje:
przegląd metod umożliwiających przetworzenie dostępnych zasobów energii odnawialnej na inną
użyteczną formę energii pod kątem współpracy w hybrydowym systemie zasilania, możliwości budowania
hybrydowych systemów zasilania w skali mikro i w skali makro, metody optymalizacji pracy wybranych
systemów hybrydowych.
a)
Wykład…….. ……………………………………………………………………; liczba godzin ..30.....;
b)
……………………………………………………………………………………; liczba godzin ......;
c)
……………………………………………………………………………………; liczba godzin .......;
d)
……………………………………………………………………………………; liczba godzin .......;
Metody dydaktyczne14):
Pełny opis przedmiotu15):
Celem przedmiotu jest ocena oraz analiza możliwości współpracy wybranych źródeł energii odnawialnej ze
źródłami konwencjonalnymi w tzw. hybrydowym systemie zasilania; przedmiot swoim obszarem obejmuje:
1. Definicja układu hybrydowego. Podział układów hybrydowych na układy w skali mikro i makro.
Podział nośników energii kontekście ich przetworzenia (spalenia) na inna użyteczną formę
energii (ciepło) ze zwróceniem szczególnej uwagi na ich właściwości fizykochemiczne.
2. Spalanie jako metoda przetwarzania paliw stałych, ciekłych i gazowych. Spalanie zupełne i
niezupełne. Szczegółowa analiza produktów spalania: ilości spalin suchych wilgotnych , pary
wodnej dwutlenku węgla. Analiza wykresów Rosin’a-Fehling’a oraz Ostwalda.
3. Konwertery nośników energii konwencjonalnej :kotły gazowe i olejowe (tradycyjne,
kondensacyjne, stojące, wiszące, jednofunkcyjne, dwufunkcyjne), kotły na paliwo stałe (drewno i
biomasa, ekogroszek), kominek, turbo kominek jako segment w hybrydowym systemie zasilania
w skali mikro. Bloki energetyczne BHKW.
4. Konwertery energii odnawialnej ze zwróceniem szczególnej uwagi na: stawy słoneczne, kominy
słoneczne, elektrociepłownie ORC, systemy OTEC, systemy wspomagające – silnik Stirlinga,
silnik Ericssona, jako źródła energii w sieci smart grid.
5. Zintegrowane sposoby współpracy konwerterów OZE w hybrydowych systemach zasilania
budowanych na świecie i w Polsce. Analiza schematów blokowych wybranych istniejących
hybrydowych systemów energetycznych w skali mikro i makro.
6. Hybrydowy system energetyczny wytwarzający energię elektryczną w gospodarstwie rolniczym
pracujący na sieć wydzieloną – system w skali makro. Uwarunkowania prawne budowy
hybrydowego systemu zasilania gospodarstwie rolniczym, problemy eksploatacyjne, które mogą
wystąpić w takim systemie, koszty inwestycji, przewidywana produkcja energii elektrycznej przez
system, możliwość pracy systemu w sieci smart grid.
7. Autonomiczny hybrydowy układ zasilania produkujący energię elektryczną omówiony na
przykładzie współpracy segmentu fotowoltaicznego i turbiny wiatrowej – system w skali mikro.
8. Hybrydowe systemy pokrywające zapotrzebowanie na C.W.U i C.O budynku. Omówienie
podstawowych elementów składowych systemu (zawory trójdrogowe i czterodrogowe, grupy
pompowe, rozdzielcze) oraz ich rola w systemie. Technika regulacyjna - regulatory, możliwości
techniczne oraz algorytmy stosowane do regulacji pracy hybrydowych systemów
energetycznych. Zagadnienie omówione na podstawie możliwości technicznych oraz
algorytmach regulacji zaimplementowanych w wybranych regulatorach dostępnych na rynku.
9. Słoneczna instalacja grzewcza w hybrydowym systemie zasilania (pokrycie zapotrzebowania na
C.W.U., wspomaganie C.O.). Budowa segmentu, algorytmy regulacji pracą segmentu, analiza
schematów hydraulicznych instalacji C.O. i C.W.U bazujących na współpracy słonecznej
instalacji grzewczej z innymi konwerterami energii (kotły gazowe, olejowe, na paliwo stałe).
10. Pompa ciepła w hybrydowym systemie zasilania. (pokrycie zapotrzebowania na C.W.U. i C.O.).
Tryby eksploatacji pompy ciepła, analiza schematów hydraulicznych instalacji C.O. i C.W.U.
bazujących na współpracy pompy ciepła z innymi konwerterami energii (kotły gazowe, olejowe,
na paliwo stałe). algorytmy regulacji pracą instalacji.
1
11. Rekuperator jako segment hybrydowego systemu zasilającego w C.W.U. i C.O. budynek
jednorodzinny. Przegląd metod odzysku ciepła: rekuperatory, wymienniki ciepła z użyciem
czynnika pośredniczącego, wymienniki ciepła z rurami cieplnymi, obrotowe wymienniki ciepła,
sorpcyjne wymienniki ciepła pompa ciepła,
12. Zastosowanie analogii termoelektrycznej do modelowania wybranego segmentu hybrydowego
systemu energetycznego. Metoda omówiona z wykorzystaniem metody sieci cieplnej.
13. Identyfikacja parametryczna jako metoda diagnostyki segmentów hybrydowego systemu
zasilania. Metoda omówiona na przykładzie diagnostyki słonecznej instalacji grzewczej z
wykorzystaniem biblioteki System Identyfication Toolbox pakietu Matlab.
14. Optymalizacja pracy hybrydowego systemu zasilania na przykładzie słonecznej instalacji
grzewczej.
15. Zastosowanie nowoczesnych narzędzi do projektowania układów automatycznej regulacji
wybranych segmentów hybrydowego systemu zasilania. Zagadnienie omówione z
wykorzystaniem biblioteki Simulink PLC Coder pakietu Matlab.
16. Kolowium
Wymagania formalne (przedmioty
wprowadzające)16):
Elektrotechnika, Automatyka i Podstawy Sterowania, Urządzenia Pomiarowe w Automatyce, Technika
Cieplna, Energetyka Słoneczna, Pompy Ciepła, Energetyka Wiatrowa, Energetyczne Wykorzystanie
Biomasy
Założenia wstępne17):
Podstawowa wiedza z zakresu przedmiotów wprowadzających
01 - Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z wybranych
działów matematyki, fizyki, chemii, biologii i nauk o
ziemi oraz ekonometrii w zakresie potrzebnym do
opisywania zjawisk i procesów związanych z
technologiami
pozyskiwania,
przetwarzania
i
użytkowania energii.
Efekty kształcenia18):
Sposób weryfikacji efektów kształcenia19):
02 - Zna zasady i metody integrowania
konwencjonalnych
nośników
i
mediów
energetycznych
z
technologiami
wykorzystującymi odnawialne źródła energii
03 - Potrafi zaprojektować w infrastrukturze
energetycznej
obiektu
budowlanego
wykorzystanie odnawialnych źródeł energii
tworząc systemy hybrydowe.
01, 02, 03 - kolokwium - zaprojektowanie hybrydowego systemu zasilania
Forma dokumentacji osiągniętych efektów
Złożony projekt
kształcenia 20):
Elementy i wagi mające wpływ na ocenę
Dobór oraz liczba segmentów systemu hybrydowego – 50%, funkcjonalność systemu hybrydowego -30%,
końcową21):
zastosowany algorytm sterowania 20%,
Miejsce realizacji zajęć22):
Sala dydaktyczna
23)
Literatura podstawowa i uzupełniająca :
1. Lewandowski W.: proekologiczne odnawialne źródła energii. WNT Warszawa 2007
2.Tytko R.: Odnawialne źródła energii. OWG Warszawa 2010
3.Klugmann-Radziemska E., Odnawialne źródła energii, Przykłady obliczeniowe. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2006
4. Praca zbiorowa pod kierunkiem Zawadzkiego M., Kolektory słoneczne, pompy ciepła, Polska Ekologia, Warszawa, 2003
UWAGI24):
Wskaźniki ilościowe charakteryzujące moduł/przedmiot 25) :
Szacunkowa sumaryczna liczba godzin pracy studenta (kontaktowych i pracy własnej) niezbędna dla osiągnięcia zakładanych efektów
kształcenia18) - na tej podstawie należy wypełnić pole ECTS2:
Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Łączna liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym, takich jak zajęcia laboratoryjne,
projektowe, itp.:
Tabela zgodności kierunkowych efektów kształcenia efektami przedmiotu
Nr /symbol
efektu
01
02
03
……50…. h
…1,6….
ECTS
…0..….
ECTS
26)
Wymienione w wierszu efekty kształcenia:
Ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z wybranych działów matematyki, fizyki, chemii,
biologii i nauk o ziemi oraz ekonometrii w zakresie potrzebnym do opisywania zjawisk i
procesów związanych z technologiami pozyskiwania, przetwarzania i użytkowania energii.
Zna zasady i metody integrowania konwencjonalnych nośników i mediów energetycznych
z technologiami wykorzystującymi odnawialne źródła energii
Potrafi zaprojektować w infrastrukturze energetycznej obiektu budowlanego wykorzystanie
odnawialnych źródeł energii tworząc systemy hybrydowe
Odniesienie do efektów dla programu
kształcenia na kierunku
K_W01
K_W05
K_U03
2