Detail předmětu

Výroba elektrické energie

FEKT-BKC-VEEAk. rok: 2019/2020

Předmět seznamuje studenty s problematikou přeměny různých forem energie z přírodních zdrojů na energii elektrickou a tepelnou. V průběhu kurzu se studenti seznámí s jednotlivými druhy energie v přírodě a především s technologickými procesy její přeměny na elektrickou a tepelnou energii v elektrárnách tepelných, jaderných a vodních. Součástí předmětu je i krátký exkurz do problematiky funkce a využití obnovitelných zdrojů energie.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektroenergetiky (UEEN)

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),
- provádět komplexní výpočty tepelných elektráren,
- vysvětlit princip jaderných reakcí,
- provádět základní výpočty tepelných okruhů jaderných elektráren a aplikovat základy fyziky reaktorů,
- 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.

Jsou požadovány praktické zkušenosti s prací s i-s a T-s diagramem vody a páry.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka poučeného“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

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 laboratorní úlohy definované dle Vyhlášky garanta pro aktuální semestr. Plánována je jedna odborná exkurze.

Způsob a kritéria hodnocení

Bodové hodnocení písemné a ústní zkoušky podle pravidel FEKT.
V průběhu semestru posluchači absolvují 3 kontrolní písemné testy a dobrovolné samostatné úkoly. Součástí hodnocení je povinné absolvování laboratorních úloh . Podmínkou pro udělení zápočtu je získání minimálně 20-ti bodů ze 40-ti možných a zároveň nesmí být žádná z povinných aktivit (laboratoře) hodnocena 0 body.
Závěrečná zkouška je hodnocena max. 60-ti body a je rozdělena na písemnou (příklady - 30 bodů) a ústní část (30 bodů). Podmínkou absolvování ZK je zisk minimálně 15-ti bodů z písemné části a 10-ti bodů z ústní části zkoušky.

Osnovy výuky

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

Učební cíle

Cílem předmětu je rozšířit vědomosti budoucích energetiků o znalost výroby elektrické energie z primárních zdrojů, ukázat základní postupy pro výpočet tepelných oběhů tepelných a jaderných elektráren a jejich provozních parametrů. Část předmětu je věnována základním hydroenergetickým výpočtům a provozním vlastnostem vodních elektráren a obnovitelných zdrojů energie.

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)
Mastný, P., Morávek, J.: Výroba elektrické energie (Základ pro numerická cvičení – tepelné oběhy), online (CS)
Matoušek,A.: Výroba elektrické energie. Brno 2007 (CS)

Doporučená literatura

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

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BKC-SEE bakalářský 2 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

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

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Osnova

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

Laboratorní cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Osnova

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