Detail předmětu
Malé zdroje elektrické energie
FEKT-MMZEAk. rok: 2016/2017
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 tepelná čerpadla nebo Stirlingův motor.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- diskutovat výhody a nevýhody OZE
- navrhnout fotovoltaickou elektrárnu
- provádět základní návrhy energetických systémů s OZE
- diskutovat a objasnit vlivy OZE na elektrizační soustavu
- odborně posoudit vlastnosti hybridních energetických systémů
Prerekvizity
Studenti musí být schopni vysvětlit a objasnit následující problematiku:
- struktura a rozdělení elektrizační soustavy
- základní energetické názvosloví
- princip výroby elektrické energie
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
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
- laboratorní úlohy max. 30b.
- závěrečná zkouška max. 50b.
Podmínkou udělení zápočtu je získání minimálně 30 bodů za hodnocené aktivity.
Osnovy výuky
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
4. Základy EMC, podmínky a důsledky připojování malých zdrojů s invertory a regulátory
5. Sluneční tepelné elektrárny, akumulace elektrické a tepelné energie
6. Větrné elektrárny - větrné podmínky Evropy a ČR (energetický potenciál větru na našem území), typy větrných elektráren, provozní a elektrické parametry
7. Větrné elektrárny - regulace větrných motorů, vlivy VTE na provoz elektrizační soustavy, integrace VTE do elektrizační soustavy, ekonomika provozu
8. Tepelná čerpadla – princip funkce, topný faktor, začlenění do tepelných soustav, provozní režimy
9. Kogenerace - používaná soustrojí KJ, konstrukce, připojení do napájecí sítě, rozbor startovního cyklu a provozních vlastností
10. Malé vodní elektrárny - energetický potenciál vodních toků na území ČR, základní rozdělení MVE, základní hydrologické výpočty
11. Malé vodní elektrárny - provozní a elektrické parametry, začlenění MVE do elektrizační soustavy
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:
- Měření vlastností fotovoltaického měniče
- Měření vlastností Peltierova termoelektrického článku
- Měření větrného motoru se Savoniovým rotorem
- Skladování elektrické energie pomocí LiFePO4 a Pb akumulátoru
- Energetický topný faktor tepelného čerpadla
- Energetická bilance hybridního energetického systému
- Exkurze na FVE a VtE
- Exkurze na MVE
POČÍTAČOVÁ CVIČENÍ:
- Software pro návrh fotovoltaického systému
- Modelování provozních stavů VtE
- Semestrální projekt I a II
- Semestrální projekt III
Učební cíle
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Doporučená literatura
Krbek,J. Polesný,B.: Malé kogenerační jednotky v komunální a průmyslové energetice, PC-DIR, 1999 (CS)
Rychetník,V., Pavelka,J., Janoušek,J.:Větrné motory a elektrárny, ČVUT 1997 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program EEKR-M1 magisterský navazující
obor M1-EVM , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový
obor M1-EEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový - Program EEKR-M magisterský navazující
obor M-EEN , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
obor M-EVM , 2 ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový - Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Malé vodní elektrárny - energetický potenciál vodních toků na území ČR, základní rozdělení MVE, základní hydrologické výpočty
3. Malé vodní elektrárny - provozní a elektrické parametry, začlenění MVE do elektrizační soustavy. Zadání semestrálního projektu
4. Větrné elektrárny - větrné podmínky Evropy a ČR (energetický potenciál větru na našem území), typy větrných elektráren, provozní a elektrické parametry
5. Větrné elektrárny - regulace větrných motorů, vlivy VTE na provoz elektrizační soustavy, integrace VTE do elektrizační soustavy, ekonomika provozu
6. Sluneční energie - úvod do helioenergetiky, přednosti a nedostatky sluneční energie, fotovoltaická přeměna
7. Fotovoltaické elektrárny - konstrukce slunečních elektráren, začlenění slunečních elektráren do elektrizační soustavy. Zadání semestrálního projektu
8. Kogenerační jednotky (KJ) malého výkonu, používaná soustrojí KJ, konstrukce zařízení
9. Kogenerační jednotky - připojení do napájecí sítě, rozbor startovního cyklu a provozních vlastností
10. Biomasa - využití biopaliv pro malé elektrárny, zdroje biomasy, kombinované spalování biomasy, ekonomické posouzení systémů
11. Palivové články - princip činnosti, možnosti využití palivových článků, vodíkové hospodářství
12. Tepelná čerpadla - princip funkce tepelných čerpadel, možnosti jejich využití, určení energetického topného faktoru
13. Další technologie použitelné u malých elektráren, Stirlingův motor, termočlánky, ekonomické posouzení systémů
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Energetické výpočty na PC.
Harmonická analýza a posouzení vlivu připojení malé elektrárny do sítě.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
- zatěžovací charakteristiky FV panelů
- vlastnosti palivových článků
- provozní stavy a charakteristiky tepelného čerpadla