Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Alternatywne źródła energii
Tok studiów:
2014/2015
Kod:
IET-1-708-s
Wydział:
Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Elektronika i Telekomunikacja
Semestr:
7
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Osoba odpowiedzialna:
prof. dr hab. Stapiński Tomasz (stap@agh.edu.pl)
Osoby prowadzące:
prof. dr hab. Stapiński Tomasz (stap@agh.edu.pl)
dr inż. Swatowska Barbara (swatow@agh.edu.pl)
Krótka charakterystyka modułu

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

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
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 Odpowiedź ustna
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 Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W003 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie podłoża rozwoju odnawialnych źródeł energii ET1A_W21, ET1A_W25, ET1A_W01 Kolokwium
Umiejętności
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 Odpowiedź ustna,
Prezentacja
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 Projekt
M_U003 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski ET1A_U01 Odpowiedź ustna
Kompetencje społeczne
M_K001 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych ET1A_K01 Kolokwium,
Prezentacja
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 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna
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 Aktywność na zajęciach,
Odpowiedź ustna
M_K004 Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów i kultur ET1A_K03 Odpowiedź ustna,
Prezentacja
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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 + - - - - - - - - - -
Umiejętności
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 + - + + - - - - - - -
Kompetencje społeczne
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 + - + + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:

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

Ćwiczenia laboratoryjne:

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 .

Ćwiczenia projektowe:

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

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 81 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 24 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 12 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 20 godz
Przygotowanie do zajęć 10 godz
Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

• 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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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/

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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.

Informacje dodatkowe:

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