Karta przedmiotu Energia Słoneczna i Cieplna Biosfery

POLITECHNIKA RZESZOWSKA im. I. Łukasiewicza
WYDZIAŁ
Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa
KIERUNEK
Mechanika i Budowa Maszyn
SPECJALNOŚĆ
Termomodernizacja i Alternatywne Źródła Energii
FORMA I STOPIEŃ STUDIÓW
Studia Niestacjonalne Podyplomowe
KARTA PRZEDMIOTU
NAZWA PRZEDMIOTU
Energia Słoneczna i Cieplna Biosfery
Nauczyciel odpowiedzialny za przedmiot:
dr inŜ. Mariusz Szewczyk
Kontakt dla studentów: tel. 178651242; 602470861
e-mail: [email protected]
Nauczyciel/e prowadzący: dr inŜ. Mariusz Szewczyk
Katedra/Zakład/Studium Katedra Termodynamiki
Semestr
całkowita
liczba
godzin
W
C
I
15
10
5
L
P (S)
ECTS
PRZEDMIOTY POPRZEDZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI
Matematyka - poziom maturalny; Fizyka - zakres szkoły średniej; Astronomia - zakres szkoły średniej;
Termodynamika techniczna - poziom studiów technicznych pierwszego stopnia.
TREŚCI KSZTAŁCENIA WG PROWADZONYCH RODZAJÓW ZAJĘĆ
Wykład:
1. Pojęcia podstawowe: energia pierwotna - nośniki energii - energia bezpośrednia - energia
uŜytkowa, źródła energii pierwotnej - energia pierwotna – nośnik - energii pierwotne źródła
energii, pierwotne i wtórne źródła energii, energia - anergia - egzergia.
2. Promieniowanie słoneczne: budowa Słońca, reakcje termojądrowe, widmo emisyjne Słońca –
powstawanie, statystyka Maxwella-Boltzmana, prawo Plancka, stała słoneczna, aktywność
słoneczna i jej zmiany, prawo Stefana-Boltzmana, temperatura efektywna Słońca, prawo Wiena.
3. Promieniowanie elektromagnetyczne: rodzaje promieniowania elektromagnetycznego, energia
wewnętrzna - składniki, promieniowanie cieplne - mechanizmy generacji i pochłaniana,
właściwości promieniowania cieplnego gazów oraz ciał stałych i cieczy, poszerzenie linii
widmowych, oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z ośrodkiem, emisyjność absorpcyjność, ciało szare.
4. Oddziaływanie promieniowania słonecznego z atmosferą: składniki podstawowe i śladowe
atmosfery, procesy generacji i usuwania, ośrodek mętny - rozpraszanie, rozpraszanie - rodzaje,
rozpraszanie Ramanowskie, Rayleigha, Mie, geometryczne, absorpcja – pasma absorpcyjne
składników, prawo Bouguera-Lamberta, masa optyczna atmosfery, współczynnik
przeźroczystości atmosfery, silna absorpcja w niejednolitym ośrodku, widmo promieniowania
rozproszonego, widmo promieniowania słonecznego - wpływ masy optycznej, promieniowanie
LICZBA
GODZIN
0,5
1
1,5
1,5
zwrotne Ziemi - promieniowanie powierzchni i atmosfery, okna atmosferyczne.
5. Bilans energetyczny Ziemi: składniki bilansu, albedo – właściwości, temperatura efektywna
Ziemi, efekt cieplarniany – gazy cieplarniane, współczynnik czułości klimatycznej.
6. Parametry ruchu orbitalnego Ziemi - wpływ na właściwości promieniowania słonecznego:
kształt orbity, ekscentryczność, aphelium i peryhelium, pochylenie osi obrotu Ziemi, punkty
równonocy i przesilenia, precesja osi ziemskiej, precesja orbity Ziemi, bezpośredni wpływ
parametrów ruchu orbitalnego na promieniowanie słoneczne, zmienność bilansu energetycznego
Ziemi, głobalna cyrkulacja atmosferyczna i oceaniczna, klimat i jego wpływ na promieniowanie
słoneczne.
7. Energia słoneczna - właściwości: nasłonecznienie i usłonecznienie, pomiar promieniowania
słonecznego, czas słoneczny - czas strefowy, równanie czasu, droga Słońca po nieboskłonie,
wschód i zachód Słońca dla płaszczyzny pochylonej, wykres pozycji Słońca, parametry i
składowe promieniowania słonecznego, współczynnik przejrzystości atmosfery, podział
promieniowania całkowitego na bezpośrednie i rozproszone, opromieniowanie powierzchni
absorbującej, modele promieniowania słonecznego - Liu-Jordana i model anizotropowy,
współczynniki korekcyjne, pochylenie optymalne odbiornika.
8. Zasoby energii słonecznej: zasoby energii słonecznej w Polsce i na Podkarpaciu, sezonowa
zmienność warunków solarnych, przebiegi dobowe nasłonecznienia, zmienność klimatyczna
warunków solarnych, zasoby techniczne energii słonecznej.
9. Energia geotermalna: mechanizm generacji, natura źródeł geotermalnych, polskie zasoby
geotermalne, organizacja odbioru ciepła, charakterystyka nośnika ciepła, elektrownie i
ciepłownie geotermalne.
10. Energia termiczna otoczenia: charakterystyka zasobów, wykorzystanie jako źródła ciepła,
realizacja techniczna konwersji na energię elektryczną.
Ćwiczenia:
1. Kolokwium. Parametry ruchu Słońca po nieboskłonie. Wykres pozycji Słońca. Składowe
promieniowania słonecznego, nasłonecznienie.
2. Parametry promieniowania słonecznego na powierzchni dowolnie usytuowanej.
1
1,5
1,5
1
1
0,5
3
2
DyŜury dydaktyczne (konsultacje): w terminach podanych w harmonogramie pracy jednostki
EFEKTY KSZTAŁCENIA - UMIEJĘTNOŚCI KSZTAŁCENIA
Podstawowe zrozumienie zagadniń: przekształceń i oddziaływań energetycznych w biosferze, odziaływania
promieniowania słonecznego z materią, natury i sposobów wykorzystania energii termicznej otoczenia, natury
źródeł geotermalnych i sposobów jej wykorzystania. Opanowanie wiedzy na temat zasobów energii
promieniowania słonecznego oraz umiejetności ich obliczania.
FORMA I WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU (RODZAJU ZAJĘĆ)
Obecność na wykładach moŜe być sprawdzana. Opanowanie wiedzy teoretycznej sprawdzane jest w formie
kolokwium. Podstwą zliczenia części teoretycznej przedmiotu jest uzyskanie co najmniej połowy punktów na
kolokwium. Kolokwium poprawkowe jest przeprowadzane poza czasem przeznaczonym na przedmiot w
terminie uzgodnionym z nauczycielem prowadzacym.
Do ćwiczeń student jest zobowiązany przygotować się z materiału, którego zakres określa tytuł ćwiczenia
podany w karcie. Przygotowanie do ćwiczeń moŜe być sprawdzone przed ćwiczeniem w formie
kilkuminutowego sprawdzianu . Sprawdzian jest oceniamy. Cwiczenia tablicowe wykonywane są przy tablicy
przez studentów/studentki wyznaczonych przez prowadzącego. Umiejetności prezentowane przez
studentów/studentki podczas ćwiczeń rachunkowych są oceniane. Opanowanie zagadnień rachunkowych
potwierdzane jest samodzielnym wykonaniem obliczeń zleconych przez nauczyciela prowadzacego w formie
zadania domowego. Zadanie domowe przyjmowane jest tylko w formie pisanej ręcznie z ręcznie wykonanymi
rysunkami i wykresami.
Zaliczenie przedmiotu wymaga uzyskania oceny pozytywnej z kolokwium oraz uzyskania oceny pozytywnej z
ćwiczeń (praca domowa oraz wiedza prezentowana podczas cwiczeń). Ocena końcowa jest ich średnią
WYKAZ LITERATURY PODSTAWOWEJ
1. Pudlik W.; Termodynamika, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej Gdańsk, 1998.
2. Madany A.; Fizyka atmosfery: wybrane zagadnienia; Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej;
Warszawa, 1996.
3. Pluta Z.; Podstawy teoretyczne fototermicznej konwersji energii słonecznej; Ofic. Wyd. Polit. Warsz.;
Warszawa, 2000.
4. Nowak W., Kabat M., Sobański R.; Jak pozyskać ciepło z ziemi; Warszawa, 2000.
5. Markowicz K., Szewczyk M.; Analiza zasobów energii promieniowania słonecznego na terenie Podkarpacia;
www.baza-oze.pl, 2008.
WYKAZ LITERATURY UZUPEŁNIAJĄCEJ
1. Boeker E., Grondelle Van R.; Fizyka środowiska; Wyd. Naukowe PWN; Warszawa, 2002.
2. Weiner J.; śycie i ewolucja biosfery; Wyd. Naukowe PWN; Warszawa, 1999.
3. Seinfeld J, H., Pandis S. N.; Atmospheric chemistry and physics: from air pollution to climate change; John
Wiley & Sons Inc; New York, 1998.
4. Lockwood J. G.; Procesy klimatotwórcze; PWN; Warszawa, 1984.
5. Smolec W.; Fototermiczna konwersja energii słonecznej; Warszawa, 2001.
6. Kotarska K., Kotarski Z.; Ogrzewanie energią słoneczną: systemy pasywne Warszawa, 1989.
7. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J.; Hydrologia stosowana; PWN; Warszawa, 1994.
8. Kostowski E.; Promieniowanie cieplne; Wyd. Naukowe PWN; Warszawa, 1993.
9. Wiśniewski G., Gołębiowski S., Gryciuk M.; Kolektory słoneczne; Warszawa, 2001.
10. Plewa S.; Rozkład parametrów geotermalnych na obszarze Polski; Wyd. CPPGSMiE PAN; Kraków, 1994.
11. Stanley S. M.; Historia Ziemi; Wyd. Naukowe PWN; Warszawa, 2002.
12. Zalewski W.; Pompy ciepła spręŜarkowe sorpcyjne i termoelektryczne: podstawy teoretyczne i przykłady
zastosowań: skrypt dla wyŜszych szkół technicznych; IPPU MASTA; Gdańsk, 2001.
13. Szewczyk M., śmuda L.; Analiza dostępnych na rynku technologii z zakresu energetyki słonecznej,
www.baza-oze.pl, 2008.
14. Szargut J., Ziębik A.; Podstawy energetyki cieplnej; Wyd. PWN; Warszawa, 1998.
Podpis nauczyciela odpowiedzialnego
za przedmiot
Podpis
kierownika
(zakładu/studium)
katedry
Data i podpis dziekana właściwego
wydziału