Detail předmětu

Malé zdroje elektrické energie

FEKT-MKC-MZEAk. rok: 2024/2025

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 např. tepelná čerpadla.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav elektroenergetiky (UEEN)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
Studenti musí být schopni vysvětlit a objasnit následující problematiku:
- struktura a rozdělení elektrizační soustavy
- základní energetické názvosloví
- princip výroby elektrické energie. Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby znalé pro samostatnou činnost“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

jeden semestrální projekt – 15b.
jeden samostatný úkol – Matlab – 5b.

šest laboratorních úloh – 30b.
– vstupní test 6x1b. (každé úloze předchází vstupní test, bez úspěšného absolvování není možno provést měření – min. 0,5b.)
– zpracování protokolu 6x4b.

závěrečná zkouška 50b.
– praktická část 20b. (zapojení a zprovoznění vylosované úlohy)
– ústní část 30b.

Podmínkou udělení zápočtu je zisk minimálně 30 bodů za hodnocené aktivity.
Žádná z aktivit nesmí být hodnocena 0 b.
Podmínkou získání zkoušky je zisk minimálně 10 bodů z praktické části a 10 bodů z ústní části.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Seznámení studentů s možnostmi a potenciálem využití malých zdrojů elektrické energie jako jsou fotovoltaické, větrné, vodní a kogenerační systémy v podmínkách udržitelného rozvoje. Objasnit problematiku začlenění těchto zdrojů do elektrizačních soustav a popsat jejich vliv na provoz elektrizační soustavy.
Absolvent předmětu je schopen:
- diskutovat výhody a nevýhody OZE
- navrhnout fotovoltaickou elektrárnu
- navrhnout malou vodní elektrárnu
- provádět základní návrhy energetických systémů s OZE
- diskutovat a objasnit vlivy OZE na elektrizační soustavu
- odborně posoudit vlastnosti hybridních energetických systémů

Základní literatura

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.; Pitron, J.; Malé zdroje elektrické energie, Skriptum, VUT v Brně FEKT UEEN, 2015 (CS)

Doporučená literatura

Gabriel,P., Kučerová,J.:Navrhování vodních elektráren, ČVUT Praha 2000 (CS)
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 MKC-EEN magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
  • Program MKC-EVM magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do problematiky malých zdrojů, výkonové bilance malých zdrojů, energetický potenciál na území ČR
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

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Osnova

Simulace chodu asynchronního generátoru na PC
Energetické výpočty na PC.
Harmonická analýza a posouzení vlivu připojení malé elektrárny do sítě.

Laboratorní cvičení

20 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.

Osnova

- měření provozních charakteristik VE
- zatěžovací charakteristiky FV panelů
- vlastnosti palivových článků
- provozní stavy a charakteristiky tepelného čerpadla