Detail předmětu

Výroba elektrické energie

FEKT-BPC-VEEAk. rok: 2022/2023

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 „osoby poučené“, 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)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-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

Ing. Martin Vojtek, Ph.D.
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

Ing. Martin Vojtek, Ph.D.
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.
Ing. Jan Morávek, Ph.D.
Ing. Michal Vrána, Ph.D.

Osnova

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

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz