Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Fotowoltaiczne systemy konwersji energii
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-330-SM-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Inżynieria Zrównoważonych Systemów Energetycznych
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
3
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Michalak Piotr (pmichal@agh.edu.pl)
Module summary

Przedmiot obejmuje tematykę podstaw fizycznych konwersji fotowoltaicznej oraz projektowania systemów fotowoltaicznych, także z wykorzystaniem dostępnych komputerowych narzędzi projektowych.

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)
Skills: he can
M_U001 Dla zadanej lokalizacji oraz typu paneli PV student umie obliczyć roczną produkcję energii elektrycznej z projektowanej instalacji. MBM2A_U05, MBM2A_U09, MBM2A_U17 Report
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Student zna metody określania natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na powierzchnię o znanej orientacji i lokalizacji. MBM2A_W02 Activity during classes
M_W002 Student zna podstawy fizyczne konwersji fotowoltaicznej. Zna podstawowe parametry techniczne ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz sposoby i zasady ich łączenia. MBM2A_W14
M_W003 W oparciu o informacje katalogowe oraz obliczoną produkcję energii elektrycznej student potrafi ocenić efektywność ekonomiczną zaprojektowanej instalacji fotowoltaicznej. MBM2A_W02
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
28 14 0 0 14 0 0 0 0 0 0 0
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
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Skills
M_U001 Dla zadanej lokalizacji oraz typu paneli PV student umie obliczyć roczną produkcję energii elektrycznej z projektowanej instalacji. - - - - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna metody określania natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na powierzchnię o znanej orientacji i lokalizacji. + - - + - - - - - - -
M_W002 Student zna podstawy fizyczne konwersji fotowoltaicznej. Zna podstawowe parametry techniczne ogniw i modułów fotowoltaicznych oraz sposoby i zasady ich łączenia. + - - + - - - - - - -
M_W003 W oparciu o informacje katalogowe oraz obliczoną produkcję energii elektrycznej student potrafi ocenić efektywność ekonomiczną zaprojektowanej instalacji fotowoltaicznej. + - - + - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 50 h
Module ECTS credits 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 28 h
Preparation for classes 4 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 14 h
Realization of independently performed tasks 2 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (14h):
Tematyka wykładów.

1. Słońce jako źródło energii. Charakterystyka fizyczna, stała słoneczna, zmienność natężenia promieniowania słonecznego na zewnętrznej warstwie atmosfery ziemskiej.
2. Widmo promieniowania słonecznego, rozpraszanie promieniowania w atmosferze ziemskiej.
3. Składowe promieniowania słonecznego (bezpośrednia, rozproszona i odbita)
4. Pomiary aktynometryczne promieniowania słonecznego. Przyrządy i metody pomiarowe, sieć aktynometryczna w Polsce. Terminologia związana z energetyką słoneczną – norma PN-EN ISO 9488.
5. Geometria słoneczna: deklinacja słoneczna, azymut, zenit, kąt godzinny.
6. Modele izotropowe i anizotropowe promieniowania słonecznego na dowolnie zorientowaną powierzchnię pochyloną. Obliczanie natężenia godzinowego promieniowania słonecznego dla danej lokalizacji i orientacji.
7. Podstawy fizyczne konwersji fotowoltaicznej. Budowa i zasada działania ogniwa fotowoltaicznego. Charakterystyki elektryczne ogniw fotowoltaicznych. Punkt mocy maksymalnej.
8. Ogniwo PV a panel PV. Łączenie ogniw i paneli.
9. Parametry techniczne paneli PV. Charakterystyki katalogowe. Wpływ temperatury i natężenia promieniowania słonecznego na zmiany charakterystyk i sprawność paneli fotowoltaicznych.
10. Elementy składowe instalacji PV. Instalacje autonomiczne (off-grid) oraz sieciowe (on-grid). Przyłączanie isntalacji PV do sieci.
11. Eksploatacja paneli PV: trwałość, starzenie, spadek sprawności, wpływ zabrudzenia, itp.
12. Obliczanie rocznej wydajności instalacji PV.
13. Ocena ekonomiczna projektów fotowoltaicznych.
14. Podsumowanie, zaliczenie przedmiotu.

Project classes (14h):
Tematyka zajęć projektowych

Tematyka zajęć projektowych pokrywa się z wykładem. Studenci w oparciu o wiadomości z wykładu wykonują ćwiczenia obliczeniowe, które są podstawą do realizacji samodzielnego zadania projektowego. Jest to projekt instalacji fotowoltaicznej o danej lokalizacji i wymaganiach określonych przez odbiorcę (np. dom jednorodzinny, zakład rzemieślniczy, itp.).

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Project classes: Studenci wykonują zadany projekt samodzielnie, bez większej ingerencji prowadzącego. Ma to wykształcić poczucie odpowiedzialności za pracę w grupie oraz odpowiedzialności za podejmowane decyzje.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Dopuszczenie do egzaminu po zaliczeniu projektu przed rozpoczęciem sesji (termin ustalany i podawany na wykładzie przez osobę prowadzącą).

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Project classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują prace praktyczne mające na celu uzyskanie kompetencji zakładanych przez syllabus. Ocenie podlega sposób wykonania projektu oraz efekt końcowy.
Method of calculating the final grade:

Średnia ważona z ocen cząstkowych (0,4) i z projektu (0,6).

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W porozumieniu z prowadzącym wykład.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość podstaw fizyki (promieniowanie) i elektrotechniki.

Recommended literature and teaching resources:

1. J. Zimny, Odnawialne źródła energii w budownictwie niskoenergetycznym. 2010
2. E. Klugmann, E. Klugmann-Radziemska, Alternatywne źródła energii : energetyka fotowoltaiczna, Białystok, Wydawnictwo Ekonomia i Środowisko, 1999.
3. E. Klugmann-Radziemska, E. Klugmann, Systemy słonecznego ogrzewania i zasilania elektrycznego budynków, Białystok, Wydaw. Ekonomia i Środowisko, 2002.
4. M. Sibiński, Katarzyna Znajdek, Przyrządy i instalacje fotowoltaiczne, Warszawa, PWN, 2016.
5. Dorota Chwieduk, Energetyka słoneczna budynku, Warszawa, Wydawnictwo Arkady, 2011.
6. G. Jastrzębska, Ogniwa słoneczne: budowa, technologia i zastosowanie, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, 2014.

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

P. Michalak, Obliczanie natężenia promieniowania słonecznego całkowitego padającego na dowolnie zorientowane powierzchnie pochylone według nowej normy PN-EN ISO 52010-1:2017, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 2018, R. 49 nr 7, s. 280–287.

P. Michalak, Sezonowa zmienność promieniowania słonecznego i prędkości wiatru w aspekcie ich wykorzystania na potrzeby grzewcze w budynku jednorodzinnym, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 2010, t. 41 nr 9, s. 306–308.

P. Michalak, Współczynnik przezroczystości atmosfery na wybranych stacjach południowej i wschodniej części Polski, Polska Energetyka Słoneczna, 2011 nr 2–4, s. 23–26.

P. Michalak, Zapotrzebowanie na energię elektryczną w budynku jednorodzinnym a zmienność sezonowa energii ze źródeł odnawialnych, Elektrotechnika i Elektronika: półrocznik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie, 2010 [wyd. 2011] t. 29 z. 1–2, s. 8–13.
http://journals.bg.agh.edu.pl/ELEKTROTECHNIKA/29-1-2/Elektro_1-2-2010_02.pdf

Additional information:

None