Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Wykorzystanie w OZE energii płynów - energetyka wodna i wiatrowa
Course of study:
2015/2016
Code:
BIS-1-617-s
Faculty of:
Geology, Geophysics and Environmental Protection
Study level:
First-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Environmental Engineering
Semester:
6
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Odziewa Bronisława (odziewa@imir.agh.edu.pl)
Academic teachers:
Module summary

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)
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę w zakresie technologii i typów turbin stosowanych energetyce wodnej i wiatrowej oraz ich kosztów IS1A_W19, IS1A_W23, IS1A_W12, IS1A_W20 Project
M_W002 Student potrafi korzystać ze specjalistycznego oprogramowania do celów energetyki wiatrowej oraz wodnej IS1A_U16, IS1A_U07, IS1A_U17, IS1A_U19 Execution of laboratory classes
M_W003 Student zna zasadę działania turbiny wiatrowej i wodnej oraz potrafi rozważać ich zastosowanie w zróżnicowanych warunkach klimatycznych IS1A_U14, IS1A_W07, IS1A_W12 Examination
M_W004 Student zna podstawowe pojęcia z energetyki wiatrowej i wodnej IS1A_W07, IS1A_W12 Examination
M_W005 Student potrafi zinterpretować wyniki pomiarów parametrów wiatru , jak również potrafi wykonać obliczenia związane ze stratami przepływu oraz parametrami pracy elektrowni wodnej IS1A_U10, IS1A_U07, IS1A_U11, IS1A_U19 Project
M_W006 Student ma wiedzę na temat aspektów środowiskowych wykorzystania energii wiatru i wody IS1A_W07, IS1A_W12 Project
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
Knowledge
M_W001 Student ma wiedzę w zakresie technologii i typów turbin stosowanych energetyce wodnej i wiatrowej oraz ich kosztów + + + - - - - - - - -
M_W002 Student potrafi korzystać ze specjalistycznego oprogramowania do celów energetyki wiatrowej oraz wodnej - + - - - - - - - - -
M_W003 Student zna zasadę działania turbiny wiatrowej i wodnej oraz potrafi rozważać ich zastosowanie w zróżnicowanych warunkach klimatycznych + + + - - - - - - - -
M_W004 Student zna podstawowe pojęcia z energetyki wiatrowej i wodnej + - - - - - - - - - -
M_W005 Student potrafi zinterpretować wyniki pomiarów parametrów wiatru , jak również potrafi wykonać obliczenia związane ze stratami przepływu oraz parametrami pracy elektrowni wodnej + + + - - - - - - - -
M_W006 Student ma wiedzę na temat aspektów środowiskowych wykorzystania energii wiatru i wody + + + - - - - - - - -
Module content
Lectures:

Wykład będzie składał się z dwóch oddzielnych modułów: 1. Energetyka wiatrowa, 2. Energetyka wodna

1. Energetyka wiatrowa
Podstawowe pojęcia dotyczące wiatru i jego wykorzystania. Energetyczne aspekty wiatru- prędkość wiatru, charakterystyka kierunku wiatru, moc wiatru, energia wiatru; Pomiar wiatru, systemy pomiarowe; Konstrukcja siłowni wiatrowej; Rodzaje turbin wiatrowych; Charakterystyka przemiany energii wiatru. Sposoby i strategie sterowania siłownią wiatrową; Małe elektrownie wiatrowe; Morskie elektrownie wiatrowe; Ekologiczne aspekty wykorzystania energii wiatru; Charakterystyka warunków wiatrowych istniejących na świecie; Charakterystyka warunków wiatrowych istniejących w Polsce – zasoby wiatru, stan wykorzystania energii wiatrowej w Polsce; Istniejące w Polsce elektrownie wiatrowe, efektywność wykorzystania energii wiatrowej w Polsce;

2. Energetyka wodna

Podstawowe zagadnienia z zakresu energetyki wodnej: Zasoby wodne świata i kraju. Podział i zasada działania elektrowni wodnych. Pojęcia podstawowe. Spad, przełyk, moc i sprawność turbiny. Podstawowe równanie turbin wodnych. Zasada modelowania, kryteria podobieństwa. Wyróżnik szybkobieżności.

Zagadnienia związane z turbinami wodnymi: Podstawy obliczeń turbin Francisa, Kaplana, Deriaza, Banki, Peltona. Regulacja turbin. Problemy eksploatacji, kawitacja.

Małe elektrownie wodne: Zasady projektowania małych elektrowni wodnych. Określenie warunków hydrologicznych rzek. Przepływy charakterystyczne. Hydrotechniczne rozwiązania małych elektrowni wodnych. Dobór turbin. Regulacja obrotów i mocy turbiny.

Osprzęt stosowany w elektrowniach wodnych: Prądnice elektryczne asynchroniczne i synchroniczne. Współpraca elektrowni z siecią energetyczną.

Elektrownie szczytowo pompowe: Specyfika pracy. Rozwiązania pompoturbin. Wyznaczenie parametrów pracy elektrowni wodnych.

Efekt ekologiczny i ekonomiczny elektrowni wodnych: Korzyści ekonomiczne i ekologiczne budowy małych elektrowni wodnych.

Auditorium classes:

Student przeprowadza ocenę zasobów wiatru na danym terenie. Dokonuje rozkładu prędkości wiatru dla różnych przedziałów prędkości. Dla określonych warunków wiatrowych student dokonuje wyboru odpowiedniej elektrowni wiatrowej. Student dokonuje obliczeń mocy i wydajności energetycznej wybranej siłowni wiatrowej na danym terenie. Przeprowadza analizę ekonomiczną i ekologiczną dla wybranej turbiny wiatrowej.

Student wykonuje podstawowe obliczenia związane z:
• Wyznaczaniem strat przepływu
• Podstawowych parametrów pracy elektrowni wodnych
• Wyznaczeniem korzyści ekonomicznych i stopy zwrotu inwestycji

Laboratory classes:

Zapoznanie studenta z zastosowaniem technik przetwarzania numerycznego w energetyce wiatrowej. Student dokonuje doboru optymalnego miejsca lokalizacji elektrowni wiatrowej przy zastosowaniu specjalistycznego oprogramowania Wasp – oblicza efekty energetyczne instalacji wiatrowej, tworzy mapy zasobowe, wydziela strefy oddziaływania zabudowań na pracę turbiny wiatrowej, wskazuje najlepsze i najgorsze miejsca dla lokalizacji elektrowni wiatrowej.

Student podczas ćwiczeń laboratoryjnych zapozna się także z metodami pomiarowymi parametrów charakteryzujących rzeki, takimi jak prędkość przepływu rzeki, objętość wody przepływającej w jednostce itp. W trakcie zajęć student dokona samodzielnie 3 pomiary różnych cieków, na podstawie których określi możliwość wybudowania elektrowni wodnej.

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 116 h
Module ECTS credits 4 ECTS
Participation in lectures 35 h
Participation in auditorium classes 21 h
Participation in laboratory classes 21 h
Realization of independently performed tasks 25 h
Examination or Final test 4 h
Preparation for classes 10 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Ocena końcowa = 0.6*ocena z egzaminu + 0,2 * ocena z projektu+ 0,2* ocena z ćwiczeń laboratoryjnych

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowa wiedza z meteorologii, statystyki, mechaniki płynów, matematyki, fizyki, maszyn przepływowych

Recommended literature and teaching resources:

Soliński I., Soliński B., Ostrowski J., 2010 – Energia wiatru. Komputerowy system monitoringu
Sathyajith Mathew, Geeta Susan Philip, 2011 – Advances in Wind Energy Conversion Technology, Springer
Rudnicki M.S., 2004 – Budowa małych elektrowni wiatrowych
Soliński I., 1999 -Energetyczne i ekonomiczne aspekty wykorzystania energii wiatrowej
Szumanowska M., Szumanowski A. –Fotoogniwa i turbiny wiatrowe w systemach energetycznych
Gumuła S. i in, 2006 – Energetyka wiatrowa, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne
Andrzej Flaga , 2008 – Inżynieria Wiatrowa. Podstawy i Zastosowania

Raporty:
Wizja rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce
Energetyka wiatrowa w Polsce, Europie i na świecie
Studia rozwoju energetyki wiatrowej w poszczególnych regionach
Akty prawne, rozporządzenie, wytyczne
Publikacje konferencyjne

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

Wykorzystanie siły wiatru jako źródła energii — [Utilization of the wind power as a source of energy] / Anna SOWIŻDŻAŁ // W: Problems of the utilization of geothermal waters and energy in China and in Poland : investigation of geothermal, hydrogeological and drilling technology and equipment ; Scientific seminars at the Department of Fossil Fuels – abstracts of lecture delivered between November 7th, 2003 and April 1th, 2005 = Seminaria naukowe Zakładu Surowców Energetycznych AGH – streszczenia referatów wygłoszonych w okresie 7. 11. 2003 r. – 1. 04. 2005 r. / eds. Wojciech Górecki, Anna Sowiżdżał ; AGH – University of Science and Technology. Faculty of Geology, Geophysics and Environment Protection. Department of Fossil Fuels. — Kraków : AGH UST, 2005. — S. 127–129. — Bibliogr. s. 129

Samso-Duńska Wyspa Energii Odnawialnych — Samso-Danish Island of Renewable Energy / Anna SOWIŻDŻAŁ // GlobEnergy. — 2005 R. 4 nr 01–02 s. 35-37. — Bibliogr. s. 37

Energetyka wiatrowa w liczbach : stan rozwoju w Polsce i innych krajach UE — Wind energy in numbers / Wojciech LUBOŃ, Grzegorz PEŁKA, Anna SOWIŻDZAŁ // GLOBEnergia ; ISSN 1897-1288. — 2011 nr 2, s. 21–23. — Bibliogr. s. 23. — Dod. afiliacja autorów: GLOBEnergia

Additional information:

None