Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Renewable energy sources
Course of study:
2014/2015
Code:
IET-1-708-s
Faculty of:
Computer Science, Electronics and Telecommunications
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Electronics and Telecommunications
Semester:
7
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
prof. dr hab. Stapiński Tomasz (stap@agh.edu.pl)
Academic teachers:
prof. dr hab. Stapiński Tomasz (stap@agh.edu.pl)
dr inż. Swatowska Barbara (swatow@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł zapoznaje Studenta ze specyfiką odnawialnych źródeł energii, ich wydajnością, złożonością instalacji oraz warunkami ich eksploatacji w Polsce i na świecie.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych ET1A_K01 Test,
Presentation
M_K002 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania ET1A_K04 Activity during classes,
Oral answer
M_K003 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje ET1A_K02 Activity during classes,
Oral answer
M_K004 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów i kultur ET1A_K03 Oral answer,
Presentation
Skills
M_U001 Student potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania a także potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację poświęconą wynikom realizacji zadania inżynierskiego ET1A_U03, ET1A_U04 Oral answer,
Presentation
M_U002 Student potrafi zaplanować i przeprowadzić symulację oraz pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także ekstrakcję podstawowych parametrów charakteryzujących materiały, elementy oraz analogowe i cyfrowe układy elektroniczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski ET1A_U12 Project
M_U003 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski ET1A_U01 Oral answer
Knowledge
M_W001 Student dysponuje ogólna wiedzą w zakresie konwersji energii cieplnej, energii wiatrowej, pomp ciepła, biomasy i biogazu ora ogniw paliwowych ET1A_W02, ET1A_W01 Oral answer
M_W002 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie fotowoltaiki, obejmującą: podstawy budowy ogniw słonecznych i ich zasadę działania, metody zwiększania wydajności ogniw, systemy sterowania i dystrybucji energii ET1A_K02, ET1A_K05 Test,
Report
M_W003 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie podłoża rozwoju odnawialnych źródeł energii ET1A_W21, ET1A_W25, ET1A_W01 Test
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Social competence
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych + - + + - - - - - - -
M_K002 Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania + - + + - - - - - - -
M_K003 Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera – elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje + - + + - - - - - - -
M_K004 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów i kultur + - + + - - - - - - -
Skills
M_U001 Student potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania a także potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację poświęconą wynikom realizacji zadania inżynierskiego + - + + - - - - - - -
M_U002 Student potrafi zaplanować i przeprowadzić symulację oraz pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także ekstrakcję podstawowych parametrów charakteryzujących materiały, elementy oraz analogowe i cyfrowe układy elektroniczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski + - + + - - - - - - -
M_U003 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski + - + + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student dysponuje ogólna wiedzą w zakresie konwersji energii cieplnej, energii wiatrowej, pomp ciepła, biomasy i biogazu ora ogniw paliwowych + - + + - - - - - - -
M_W002 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie fotowoltaiki, obejmującą: podstawy budowy ogniw słonecznych i ich zasadę działania, metody zwiększania wydajności ogniw, systemy sterowania i dystrybucji energii + - + + - - - - - - -
M_W003 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie podłoża rozwoju odnawialnych źródeł energii + - - - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Zajęcia w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu oraz ćwiczeń laboratoryjnych .

Wykłady

1. Podłoże rozwoju odnawialnych źródeł energii
Ekonomiczne i ekologiczne uzasadnienie rozwoju odnawialnych źródeł energii. Dyrektywy unijne, akty prawne

2. Fotowoltaika
Fizyczne podstawy działania i budowy urządzeń z obszaru odnawialnych źródeł energii. Budowa, rodzaje i konstrukcje ogniw słonecznych, modele teoretyczne. Metody zwiększania wydajności ogniw. Systemy sterowania i konwersji energii. Korelacje z systemami elektroenergetycznymi.

3. Inne formy „zielonej energii”
Konwersja energii cieplnej, systemy domowe. Energia wiatrowa. Pompy ciepła. Biomasa i biogaz. Wodór jako paliwo przyszłości

Laboratory classes:

Ćwiczenia laboratoryjne

1. Analiza roli parametrów bazy i emitera dla sprawności ogniw fotowoltaicznych – symulacja PC1D.
Przyjmując jako stałe, parametry określające warunki pracy ogniw (oświetlenie, temperatura) wyznaczamy charakterystykę I-V dla przykładowej struktury ogniwa.
Analizujemy wpływ parametrów bazy na parametry pracy ogniwa.
Analizujemy wpływ parametrów emitera na parametry pracy ogniwa, ze szczególnym zwróceniem uwagi na optymalizację jego konstrukcji, na określonym podłożu.
2. Pomiary sprawności ogniw słonecznych w zmiennym oświetleniu oraz przy zmiennej temperaturze – praca z urządzeniem I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification.
Wykonywane są pomiary sprawności krzemowych ogniw słonecznych na bazie krzemu mono- i multi-krystalicznego. Na podstawie uzyskanych parametrów elektrycznych, studenci określają jakość ogniwa. Pomiary wykonywane są w warunkach STC, a także przy zmiennej temperaturze oraz zmiennym stopniu zacienienia.
3. Badanie modułu fotowoltaicznego.
W ćwiczeniu mierzy się wybrane parametry elektryczne pojedynczych ogniw, a także charakterystyka prądowo – napięciowa modułu, z uwzględnieniem dwóch wariantów połączenia składowych ogniw (szeregowe i równolegle).
4. Pomiary fotoczułości napięciowej ogniw .

Project classes:

Wykonanie projektu ogniwa słonecznego o jak najwyższej sprawności – symulacja komputerowa.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 81 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 24 h
Realization of independently performed tasks 12 h
Participation in laboratory classes 20 h
Preparation for classes 10 h
Preparation of a report, presentation, written work, etc. 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

1. Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium oraz kolokwium zaliczeniowego z wykładu.
2. Obliczamy średnią ważoną z ocen z laboratorium (65%) i wykładów (35%) uzyskanych we wszystkich terminach.
3. Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności:
if sr>4.75 then OK:=5.0 else
if sr>4.25 then OK:=4.5 else
if sr>3.75 then OK:=4.0 else
if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3
4. Jeżeli pozytywną ocenę z laboratorium i zaliczenia wykładu uzyskano w pierwszym terminie i dodatkowo student był aktywny na wykładach, to ocena końcowa jest podnoszona o 0.5.

Prerequisites and additional requirements:

• Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej i wielu zmiennych
• Znajomość elementów fizyki ciała stałego (z naciskiem na istotę zjawiska fotoelektrycznego)
• Znajomość teorii obwodów w zakresie analizy układów elektrycznych
• Umiejętność tworzenia modeli obwodowych

Recommended literature and teaching resources:

1. S. Smoliński, Fotowoltaiczne Zródła Energii, Wyd. SGGW, W-wa 1998
2. T. Markvart, L. Castner, Solar Cells, Elsevier 2005
3. E. Klugmann, E Klugmann-Radziemska, Alternatywne Źródła Energii, Wyd. Ekonomia i Środowisko, Białystok 1999
4. G. Wiśniewski, Kolektory słoneczne, COIB PP W-wa 2006
5. K. Brodowicz, Pompy Ciepła, PWN, W-wa 1999
6. PV Status Report 2013. Joint Research Centre 2013
7. http://home.agh.edu.pl/~swatow/

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

1) Barbara Swatowska, T. Stapiński, „Amorphous hydrogenated silicon-nitride films for applications in solar cells”, Vacuum, 82 (2008) 942-946
2) Barbara Swatowska, W. Maziarz, Ł. Więckowski, „Parametry i zastosowanie modułu słonecznego na bazie krzemowych ogniw multikrystalicznych” (Parameters and application of PV module on base multicrystalline silicon solar cells), Elektronika, Nr 5 (2010) 29-31
3) Barbara Swatowska, T. Stapiński, K. Drabczyk, P. Panek „The role of antireflective coatings in silicon solar cells – influence on their electrical parameters”, Optica Applicata, Nr 2 Vol. 41 (2011), 487-492
4) Barbara Swatowska, S. Kluska, G. Lewińska, J. Golańska, T. Stapiński, “a-SiCxNy:H thin films for applications in solar cells as passivation and antireflective coatings”, Proc. SPIE / The International Society for Optical Engineering, 10175 (2016) 101751C-1 do 101751C-7
5) red. Tomasz STAPIŃSKI, "Materiały i metody optymalizacji budowy ogniw i paneli fotowoltaicznych — [Materials and optimalization methods for solar cells and PV panels construction] / ; aut. Tomasz STAPIŃSKI, M. Godlewski, M. Jakubowska, K. MARSZAŁEK, R. Pietruszka, P. Panek, B. SOLIŃSKI, I. SOLIŃSKI, K. TUROŃ, G. Wróblewski. — Kraków ; Włocławek : Agencja Reklamowa TOP – Drukarnia Cyfrowa, 2014. — 126, 2 s.. — Bibliogr. s. 124–126. — ISBN: 978-83-63179-17-5.
6) Barbara Swatowska, P. Panek, “The impact of shading on solar cell electrical parameters”, Optica Applicata, Nr 2 Vol. 47 (2017) 319-323.

Additional information:

Zastosowane oprogramowanie oraz urządzenia pomiarowe:
- program PC1D, producent: University of New South Wales
- urządzenie do badania charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw: I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification