|
Vyučující
|
-
Bělík Milan, Ing. Ph.D.
-
Richter Lukáš, Ing.
|
|
Obsah předmětu
|
Evropská unie si v souladu s plánem REPowerEU stanovila cíl v podobě dosažení podílu obnovitelných zdrojů na hrubé konečné spotřebě energie Unie nejméně 42,5 % v roce 2030 oproti podílu 23 % v roce 2022. REPowerEU dále stanovuje, že pro naplnění tohoto cíle bude upřednostňována především větrná a solární energie. Takto expandující trh s technologiemi slunečních a větrných elektráren je ideální příležitost pro nastupující generace inženýrů. Účinné a udržitelné nasazení obnovitelných zdrojů je však podmíněno vývojem technologií pro chytré řízení elektroenergetické soustavy a pro uchování mimošpičkové energie, čímž se do jisté míry eliminuje intermitentní charakter větrných a slunečních zdrojů. Tento předmět v širších souvislostech seznamuje posluchače s technologiemi využívání solární a větrné energie včetně návrhu, konstrukce, provozu a vyřazování jednotlivých technických zařízeních, dále s principy integrace těchto zdrojů do energetické soustavy a v neposlední řadě i s opatřeními na straně spotřeby ve smyslu energetické náročnosti budov. Témata přednášek: 1. Úvod do obnovitelných zdrojů - energetický systém, typy zdrojů, diagram zatížení, energetický mix v ČR a ve světě, klimatické změny, mapy potenciálu využití solární a větrné energie, energetická politika. 2. Solární energie - termonukleární fúze, p-p cyklus, fyzikální parametry Slunce, sluneční spektrum, fyzika záření, záření absolutně černého tělesa, solární konstanta, průchod záření zemskou atmosférou a jeho dopad na horizontální plochu povrchu. 3. Pasivní solární systémy - solární architektura, energetická náročnost budov, nízkoenergetický a pasivní standard budov, součinitel prostupu tepla, tepelné mosty atd. 4. Solární tepelné systémy - fototermické systémy, vytápění budov, ohřev TUV, technologie solárních tepelných kolektorů, tepelná bilance a ztráty kolektoru, solární soustavy, tepelné zásobníky. 5. Technologie fotovoltaických panelů - úvod do polovodičů, fotoelektrický efekt, materiály pro FV, výroba FV panelů, VA charakteristika a provozní ukazatele, FV panely nových generací. 6. Koncentrovaná solární energie (CSP) - lineární a bodové soustředění, koncentrační optika, účinnost a ztráty systému CSP, parkové CSP elektrárny, věžové CSP elektrárny, lineární Fresnelův reflektor, parabolické disky, tepelná akumulace pro CSP účely a vhodné termodynamické cykly. 7. Využití energie větru na Zemi - vznik větru a vzdušná planetární cirkulace, Beaufortova stupnice a měření větru, vliv lokality, rozdělení větrných motorů, stanovení výkonu větrného motoru a odvození výkonového součinitele, rychloběžnost větrných motorů, vznik vztlaku, aerodynamika lopatek větrných elektráren. 8. Provozní charakteristiky větrné elektrárny - řídící a bezpečnostní systém větrné elektrárny, výkonová křivka, regulace výkonu, orientace rotoru, otáčení rotoru a vznik gyroskopického zatížení, řízení otáček rotoru, vliv větrné elektrárny na životní prostředí. 9. Konstrukce větrné elektrárny - betonové základy, konstrukce a výroba tubusu, konstrukce a výroba rotorových listů, konstrukce a výroba náboje elektrárny, konstrukce nosného rámu a strojovny elektrárny včetně vnitřních komponent. 10. Větrné farmy - onshore versus offshore systémy, wake efekt, layout větrné farmy, podloží pro offshore parky, působení okolních vlivů, náklady, materiály, údržba, konstrukce offshore větrné elektrárny, offshore základové konstrukce pro fixní i plavoucí aplikace. 11. Integrace větrných a solárních zdrojů do energetické soustavy - Smart Grids, chytré města a regiony, decentralizované lokální distribuční soustavy. 12. Akumulace energie - systémy pro skladování energie dostupné v současnosti nebo v blízké budoucnosti, přečerpávací elektrárny, bateriové systémy, akumulace tepelné energie, atd. 13. Akumulace energie - budoucí systémy pro skladování energie, pokročilejší baterie, CAES systémy, P2G technologie, vysokorychlostní setrvačníky, superkapacitory, atd.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednáška s diskusí, Přednáška s praktickými aplikacemi, Výuka podporovaná multimédii
- Příprava na souhrnný test [6-30]
- 30 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 20 hodin za semestr
- Praktická výuka [vyjádření počtem hodin]
- 10 hodin za semestr
- Vypracování seminární práce v bakalářském studijním programu [5-40]
- 40 hodin za semestr
- Nácvik dovedností [3/10]
- 4 hodiny za semestr
|
| Předpoklady |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| orientovat se v možnostech výroby elektrické energie |
| Odborné dovednosti |
|---|
| provádět základní matematické operace |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: prezentuje vhodným způsobem svou práci i sám sebe před známým i neznámým publikem, |
| bc. studium: efektivně využívá různé strategie učení k získání a zpracování poznatků a informací, hledá a rozvíjí účinné postupy ve svém učení, |
| bc. studium: efektivně využívá moderní informační technologie, |
| bc. studium: své učení a pracovní činnost si sám plánuje a organizuje, |
| Výsledky učení |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| popsat na vyšší úrovni energetické zdroje využívající solární a větrnou energii |
| Odborné dovednosti |
|---|
| provést základní návrh konkrétních energetických systémů, solárního nebo větrného charakteru, s ohledem na podmínky konkrétní lokality |
| navrhnout udržitelnou integraci solárních a větrných zdrojů do energetické soustavy |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| bc. studium: srozumitelně a přesvědčivě sdělují odborníkům i laikům informace o povaze odborných problémů a vlastním názoru na jejich řešení, |
| bc. studium: samostatně získávají další odborné znalosti, dovednosti a způsobilosti na základě především praktické zkušenosti a jejího vyhodnocení, ale také samostatným studiem teoretických poznatků oboru, |
| bc. studium: samostatně a odpovědně se na základě rámcového zadání rozhodují v souvislostech jen částečně známých, |
| Vyučovací metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Přednáška s diskusí, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Výuka podporovaná multimédii, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Přednáška s diskusí, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Výuka podporovaná multimédii, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Přednáška založená na výkladu, |
| Přednáška s diskusí, |
| Cvičení (praktické činnosti), |
| Výuka podporovaná multimédii, |
| Hodnotící metody |
|---|
| Odborné znalosti |
|---|
| Test, |
| Seminární práce, |
| Odborné dovednosti |
|---|
| Test, |
| Seminární práce, |
| Obecné způsobilosti |
|---|
| Test, |
| Seminární práce, |
|
Doporučená literatura
|
-
Benda, Vítězslav. Obnovitelné zdroje energie. Profi Press, 2012. ISBN 9788086726489.
-
Beranovský J., Murtinger K., Tomeš M. Fotovoltaika. 2009. ISBN 978-8-08733301-3.
-
Colin Anderson. Wind Turbines, Theory and Practice. Cambridge University Press, 2020. ISBN 9781108478328.
-
G. N. Tiwari, Arvind Tiwari, Shyam. Handbook of Solar Energy. Springer Science+Business Media Singapore 2016, 2016. ISBN 978-981-10-0805-4.
-
Haselhuhn, Ralf. Fotovoltaika : budovy jako zdroj proudu. 1. české vyd. Ostrava : HEL, 2011. ISBN 978-80-86167-33-6.
-
Haselhuhn, Ralf; Maule, Petr. Fotovoltaické systémy : energetická příručka : pro elektrikáře, techniky, instalatéry, projektanty, architekty, inženýry, energetiky, manažery, stavitele, studenty, učitele, ostatní odborné a profesní soukromé nebo veřejné instituce a zájemce o fotovoltaický obor a energetickou nezávislost. 1. české vydání, rev. 1. 2017. ISBN 978-80-906281-5-1.
-
Jiří Škorpík. Zdroje a transformace energie. Brno : Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., 2021. ISBN 978-80-214-5929-8.
-
Mastný, Petr; Drápela, Jiří; Mišák, Stanislav; Macháček, Jan; Ptáček, Michal; Radil, Lukáš; Bartošík, Tomáš; Pavelka, Tomáš. Obnovitelné zdroje elektrické energie. Praha, 2011. ISBN 978-80-01-04937-2.
-
Matuška, Tomáš. Solární zařízení v příkladech. 1. vyd. Praha : Grada, 2013. ISBN 978-80-247-3525-2.
-
Murtinger, Karel; Truxa, Jan. Solární energie pro váš dům. 1. vydání. 2010. ISBN 978-80-251-3241-8.
-
Nick Jenkins, Janaka Ekanayake. Renewable Energy Engineering. Cambridge University Press, 2024. ISBN 9781009295789.
-
Patel, Mukund R. Wind and solar power systems : design, analysis, and operation. 2nd ed. Boca Raton ; CRC Press, 2006. ISBN 0-8493-1570-0.
-
Quaschning, Volker. Obnovitelné zdroje energií. 1. vyd. Praha : Grada Publishing, 2010. ISBN 978-80-247-3250-3.
-
Tywoniak, Jan. Nízkoenergetické domy 3 : nulové, pasivní a další. 1. vyd. Praha : Grada, 2012. ISBN 978-80-247-3832-1.
|