Mikrogeneracja energii elektrycznej i ciepła w budynkach

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu
ELEKTROTECHNIKA
(Nazwa kierunku studiów)
Przedmiot: Mikrogeneracja energii elektrycznej i ciepła
w budynkach
Typ przedmiotu/modułu:
Rok: trzeci
Kod przedmiotu: E29/1_D
obowiązkowy
obieralny
X
Semestr: piąty
Nazwa specjalności: Odnawialne źródła energii
Studia stacjonarne
X
Rodzaj zajęć:
Wykład
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Liczba punktów ECTS:
Studia niestacjonarne
Liczba godzin:
30
30
4
C5
C6
Cel przedmiotu
Opanowanie podstaw teoretycznych i praktycznych skojarzonego wytwarzania energii
elektrycznej i ciepła.
Poznanie pierwotnych nośników energii.
Poznanie różnych sposób konwersji energii pierwotnej na energię elektryczną i cieplną.
Zapoznanie z zagadnieniami prawnymi i ekonomicznymi w mikrokogeneracji energii
elektrycznej i cieplnej w budynkach.
Zapoznanie z zagadnieniami trójgeneracji energii elektrycznej, ciepła oraz chłodu użytkowego.
Wykształcenie umiejętności posługiwania się wiedzą teoretyczną w praktyce inżynierskiej.
1
2
3
Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji
Podstawowa wiedza z zakresu funkcjonowania systemów energetycznych.
Podstawowa wiedza z zakresu odnawialnych źródeł energii.
Podstawowa znajomość obsługi komputera.
C1
C2
C3
C4
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK6
EK7
Efekty kształcenia
W zakresie wiedzy:
Zna elementy składowe układów kogeneracyjnych i trójgeneracyjnych, potrafi je wyróżnić
i sklasyfikować. Zna zalety skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu.
Posiada wiedzę w zakresie pierwotnych nośników energii, potrafi je wymienić
i scharakteryzować. Odróżnia odnawialne nośniki energii.
Rozumie funkcjonowanie silnika Stirlinga i zna przykłady jego wykorzystania w układach
mikrokogeneracyjnych. Potrafi sklasyfikować i scharakteryzować różne ogniwa paliwowe.
Rozumie zagadnienia prawne i ekonomiczne w mikrokogeneracji energii elektrycznej i cieplnej
w budynkach
W zakresie umiejętności:
Umiejętność wyznaczenia podstawowych parametrów
elementów i układów
mikrogeneracyjnych.
Umiejętność modelowania procesów cieplnych.
W zakresie kompetencji społecznych:
Rozumie znaczenie wykorzystywania źródeł energii odnawialnej we współczesnej energetyce.
Rozumie potencjał stosowania energooszczędnych technologii.
EK8
W1
W2
W3
W4
W5
W6
W7
W8
W9
W10
W11
W12
W13
W14
W15
Potrafi współpracować w grupie.
Treści programowe przedmiotu
Forma zajęć – wykłady
Treści programowe:
Podstawowe pojęcia mikrokogeneracji.
Elementy składowe układów mikrokogeneracyjnych.
Przegląd i klasyfikacja układów mikrokogeneracji.
Postaci energii pierwotnej w mikrokogeneracji.
Silnik Strirlinga podstawowym napędem w układach mikrokogeneracyjnych
wykorzystujących biomasę i biogaz
Biogazownie rolnicze
Wytwarzanie energii elektrycznej i ciepła w ogniwach paliwowych
Podstawowe typy ogniw paliwowych stosowanych w układach
mikrokogeneracyjnych, parametry, efektywność
Energia słoneczna w kogeneracji ogniw fotowoltaicznych i kolektorów
cieplnych (PV + KC)
Efektywność konwersji energii słonecznej w energię elektryczną i cieplną,
zagadnienia ekonomiczne
Zagadnienia prawne i ekonomiczne w mikrokogeneracji energii elektrycznej
i cieplnej w budynkach
Trójgeneracja ze źródeł odnawialnych.
Energia słońca- ogniwa fotowoltaiczne
Energia geotermalna- przegląd stosowanych technologii i możliwości rozwoju
w Polsce.
Zasoby energetyczne biomasy, ich rozmieszczenie i kierunki wykorzystania.
Procesy technologiczne. Biogazownie w Polsce
Suma godzin:
Forma zajęć – laboratorium
Treści programowe:
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
L10
L11
Szkolenie BHP
Modelowanie procesów cieplnych na modelu elektrycznym RC Beukena.
Wyznaczanie rozkładu temperatury w wybranych obiektach przy
wykorzystaniu narzędzi modelowania numerycznego (QuickField, FEMM)
Badanie układu mikrokogeneracyjnego funkcjonującego w oparciu o ogniwo
paliwowe.
Badanie silnika Stirlinga – budowa, zasada działania, wyznaczenie sprawności
elektrycznej i cieplnej.
Wyznaczenie ciepła spalania paliw stałych za pomocą kalorymetru.
Badanie wymiennika ciepła.
Badanie układów kogeneracyjnych wyposażonych w elektryczny generator
z dodatkowym wymiennikiem ciepła. Badanie parametrów elektrycznych.
Badanie układów kogeneracyjnych wyposażonych w elektryczny generator
z dodatkowym wymiennikiem ciepła. Badanie parametrów cieplnych.
Badanie układów kogeneracyjnych wyposażonych w elektryczny generator
z dodatkowym wymiennikiem ciepła. Dobór parametrów. Wyznaczenie
sprawności.
Numeryczne
badanie
modeli
układów
mikrokogeneracyjnych
i trójgeneracyjnych.
Liczba godzin:
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
30
Liczba godzin
1
2
2
2
4
2
2
4
4
4
2
L12
Podsumowanie zajęć, zaliczenie.
Suma godzin:
1
30
Narzędzia dydaktyczne
1
Wykład konwencjonalny z wykorzystaniem metod multimedialnych
2
Ćwiczenia laboratoryjne z wykorzystaniem aplikacji komputerowych
3
Ćwiczenia laboratoryjne - badanie parametrów wybranych odnawialnych źródeł energii
F1
F2
F3
F4
P1
P2
Sposoby oceny
Ocena formująca:
Krótkie pytania sprawdzające podczas zajęć
Dyskusja uzyskanych wyników
Ocena przygotowania i postępów w realizacji zadań
Przedłużona obserwacja
Ocena podsumowująca:
Egzamin z wykładu
Średnia z ocen cząstkowych za wykonanie poszczególnych zadań
Obciążenie pracą studenta
Forma aktywności
Średnia liczba godzin na realizowanie aktywności
Godziny kontaktowe z wykładowcą, realizowane
w formie zajęć dydaktycznych – łączna liczba
60
godzin w semestrze
Godziny kontaktowe z wykładowcą realizowane
w formie np. konsultacji – łączna liczba godzin w
5
semestrze
Przygotowanie się do laboratorium – łączna
10
liczba godzin w semestrze
Opracowanie sprawozdania z laboratorium
15
Przygotowanie do egzaminu
Suma
Sumaryczna liczba punktów ECTS dla przedmiotu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
10
100
4
Literatura podstawowa i uzupełniająca
Lewandowski W.: Proekologiczne odnawialne źródła energii, WNT 2006
Jastrzębska G.: Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, WNT 2009
Bocian P., Golec T., Rakowski J.: Nowoczesne technologie pozyskiwania i energetycznego
wykorzystywania biomasy, Instytut Energetyki, 2010
Paska J.: Wytwarzanie rozproszone energii elektrycznej i ciepła, Oficyna Wydawnicza Politechniki
Warszawskiej, 2010
Gumuła S., Guła A., Knap T. i inni: Odnawialne i niekonwencjonalne źródła energii. Poradnik.
Wydawnictwo Tarbonus Sp. z o.o., 2008
Klugmann-Radziemska E.: Fotowoltaika w teorii i praktyce, Wydawnictwo BTC, 2010
Głaszczka A., Wardal W.J., Romaniuk W., Domasiewicz T.: Biogazownie rolnicze, Wydawnictwo
Multico, 2011
Żmudzki S.: Silnik Stirlinga, WNT, 1993
Radzuemska E.: Odnawialne źródła energii – przykłady obliczeniowe, Wydawnictwo Politechniki
Gdańskiej, 2006
Wójcik W.: Nowoczesne technologie paliw i spalania, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, 2011
Efekt
kształcenia
Macierz efektów kształcenia
Odniesienie
danego efektu
kształcenia do
efektów
zdefiniowanych
dla całego
programu (PEK)
EK 1
EK 2
EK 3
EK 4
E1A_W20
E1A_W22
E1A_W23
E1A_W24
E1A_W25
E1A_W20
E1A_W22
E1A_W24
E1A_W25
E1A_W20
E1A_W22
E1A_W24
E1A_W25+
E1A_W08
E1A_W20
E1A_W26
EK
5U
E1A_U06
EK 6
E1A_U04
E1A_U06
E1A_U08
EK 7
E1A_K02
EK 8
E1A_K03
Stopień w jakim
efekty
kształcenia
związane są
z przedmiotem
++
++
++
+++
++
++
++
+++
++
++
++
+++
+
++
++
++
++
++
++
++
++
++
Cele
przedmiotu
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposoby oceny
C1, C2, C3, C5
W1, W2, W3,
W12,
L2, L8, L9, L10,
L11
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
C1, C2
W4, L6,
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
C1, C2, C3, C6
W5, W7, W8,
L4, L5, L7
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
C4, C6
W10, W11
1
F1, P1
C3, C4, C6
W10, W11, L3
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
C3, C4, C6
W9, W10,
W11, L10
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
1, 2, 3
F1F4, P1, P2
2, 3
F2F4, P2
C2, C3, C4, C6
C6
W1, W11,
L3, L12
L1L12
Formy oceny - szczegóły
EK1
EK2
EK3
Na ocenę
2 (ndst)
EK4
EK5
EK6
EK7
EK8
EK1
Na ocenę
3 (dst)
EK2
EK3
Nie zna elementów składowych układów kogeneracyjnych i trójkogenracyjnych. Nie potrafi
wskazać zalet skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
Nie posiada wiedzy z zakresu pierwotnych nośników energii, nie potrafi ich wymienić
i scharakteryzować.
Nie rozumie funkcjonowania silnika Stirlinga. Nie potrafi wymienić rodzajów ogniw
paliwowych.
Nie rozumie podstawowych zagadnień prawnych i ekonomicznych w mikrokogeneracji
energii elektrycznej i cieplnej w budynkach.
Nie potrafi wyznaczyć żadnych parametrów elementów czy układów mikrogeneracyjnych
Nie potrafi modelować procesów cieplnych
Nie rozumie znaczenia źródeł energii odnawialnej we współczesnej energetyce. Nie posiada
świadomości konieczności racjonalnego wykorzystywania energii elektrycznej i ciepła
w budownictwie.
Nie potrafi współpracować w grupie
Zna niektóre elementy składowe układów kogeneracyjnych i potrafi je wyróżnić. Potrafi
wskazać zalety skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
Posiada wiedzę w zakresie pierwotnych nośników energii, potrafi wymienić niektóre z nich.
Odróżnia odnawialne nośniki energii.
Rozumie zasadę działania silnika Stirlinga. Potrafi wymienić wszystkie fazy. Zna niektóre
rodzaje ogniw paliwowych.
EK4
EK5
EK6
EK7
Na ocenę
3+ (dst+)
EK8
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK6
EK7
EK8
EK1
EK2
EK3
Na ocenę
4 (db)
EK4
EK5
EK6
EK7
Na ocenę
4+ (db+)
EK8
EK1
EK2
EK3
EK4
EK5
EK6
EK7
EK8
EK1
EK2
Na ocenę
5 (bdb)
EK3
Posiada świadomość problematyki prawnej i ekonomicznej w mikrokogeneracji energii
elektrycznej i cieplnej w budynkach.
Potrafi wyznaczyć parametry elementów czy układów mikrogeneracyjnych zgodnie z podaną
instrukcją
Potrafi modelować procesy cieplne zgodnie z podaną instrukcją
Rozumie znaczenie źródeł energii odnawialnej we współczesnej energetyce. Posiada
świadomość konieczności racjonalnego wykorzystywania energii elektrycznej i ciepła w
budownictwie.
Współpracuje w grupie
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom umiejętności pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom umiejętności pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom postaw pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Poziom postaw pośredni między wymaganymi na oceny 3 i 4
Zna elementy składowe układów kogeneracyjnych i trójkogeneracyjnych, potrafi je wyróżnić
i sklasyfikować. Potrafi wskazać zalety skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i ciepła.
Posiada wiedzę w zakresie pierwotnych nośników energii, potrafi je wymienić
i scharakteryzować. Odróżnia odnawialne nośniki energii.
Rozumie funkcjonowanie silnika Stirlinga. Potrafi wskazać konkretne przykłady wykorzystania
silnika Stirlinga w układach mikrokogeneracyjnych. Potrafi sklasyfikować i scharakteryzować
różne ogniwa paliwowe.
Rozumie zagadnienia prawne i ekonomiczne w mikrokogeneracji energii elektrycznej
i cieplnej w budynkach. Orientuje się w problematyce prawa budowlanego i regulacji
energetycznych z zakresu wykorzystania energii odnawialnej i układów kogeneracyjnych.
Potrafi samodzielnie wyznaczyć większość parametrów elementów czy układów
mikrogeneracyjnych
Potrafi samodzielnie modelować procesy cieplne
Rozumie znaczenie wykorzystywania źródeł energii odnawialnej we współczesnej
energetyce. Potrafi wskazać konkretny przykłady oraz ocenić ich wpływ na środowisko.
Posiada świadomość konieczności racjonalnego wykorzystywania energii elektrycznej i ciepła
w budownictwie. Rozumie potencjał stosowania energooszczędnych technologii.
Nie sprawdza się w roli lidera grupy
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom wiadomości pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom umiejętności pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom umiejętności pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom postaw pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Poziom postaw pośredni między wymaganymi na oceny 4 i 5
Potrafi wyczerpująco odpowiedzieć na problemowe pytanie z zakresu układów skojarzonego
wytwarzania energii elektrycznej, ciepła i chłodu użytkowego.
Biegle zna pierwotne nośników energii, potrafi je wymienić i scharakteryzować. Potrafi
wskazać wady i zalety poszczególnych nośników energii oraz ocenić możliwości ich
wykorzystania w układach kogeneracyjnych.
Rozumie funkcjonowanie silnika Stirlinga. Potrafi wskazać przykłady wykorzystania silnika
Stirlinga w układach kogeneracyjnych. Potrafi wyznaczyć sprawność układu. Potrafi
sklasyfikować i scharakteryzować różne ogniwa paliwowe. Potrafi omówić budowę
poszczególnych rodzajów ogniw paliwowych, wymienić stosowane w nich elementy, wskazać
wady i zalety poszczególnych technologii.
EK4
EK5
EK6
EK7
EK8
Rozumie zagadnienia prawne i ekonomiczne w mikrokogeneracji energii elektrycznej
i cieplnej w budynkach. Biegle zna elementy prawa budowlanego i energetycznego oraz norm
z zakresu wykorzystania energii odnawialnej i układów kogeneracyjnych.
Potrafi samodzielnie wyznaczyć parametry elementów czy układów mikrogeneracyjnych
Potrafi samodzielnie modelować procesy cieplne uwzględniając niestandardowe przypadki
Rozumie znaczenie wykorzystywania źródeł energii odnawialnej we współczesnej
energetyce. Potrafi wskazać konkretny przykłady oraz ocenić ich wpływ na środowisko.
Potrafi wskazać długoterminowe skutki stosowania różnych źródeł energii pierwotnej.
Posiada świadomość konieczności racjonalnego wykorzystywania energii elektrycznej i ciepła
w budownictwie. Rozumie potencjał stosowania energooszczędnych technologii. Potrafi
wskazać przyszłościowe tendencje w tym zakresie.
Współpracuje w grupie przyjmując w niej różne role
Prowadzący zajęcia:
Jednostka organizacyjna:
Mariusz Holuk
Instytut Nauk Technicznych i Lotnictwa
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Chełmie