Скачать 264.26 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ (ИПЭЭФ) ___________________________________________________________________________________________________________ Направление подготовки: 141100 Теплоэнергетика и теплотехника Магистерская программа: Автономные энергетические системы. Водородная и электрохимическая энергетика. Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "АВТОНОМНЫЕ ЭНЕРГОУСТАНОВКИ И СИСТЕМЫ»
Москва - 2011 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Магистр в соответствии целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС ВПО по направлению 140100 – «Теплоэнергетика и теплотехника» должен обладать следующими компетенциями: а) общекультурными (ОК):
Задачами дисциплины являются:
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2.8 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю «Автономные энергетические системы» направления 141100 «Теплоэнергетика и теплотехника» Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Водородная энергетика», «Теоретические основы химических источников тока», Водородные накопители энергии. Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной квалификационной работы магистра, также программы магистерской подготовки «Водородная и электрохимическая энергетика», для подготовки к поступлению в аспирантуру. 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования: Знать:
Уметь:
и выбор Экономический аспект автономного энергоснабжения. проводить исследования объектов электрохимических технологий и принимать решения в рамках своей профессиональной деятельности для решения поставленной задачи (ОК-7);
Владеть:
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единицы, 216 часов.
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции: 1. Вводная лекция. Определения. Классификация энергоустановок. Энергоустановки на органическом топливе. Энергоустановки возобновляемых источниках энергии. Электрохимические энергоустановки. Классификация автономных энергетических систем. Оценка потенциала и выбор возобновляемых источников энергии. Экономический и экологический аспект автономного энергоснабжения. 2. Автономные энергосистемы. Классификация потребителей. Место автономных энергетических систем в энергосистеме региона и страны. Графики потребления тепловой и электрической энергии в зависимости от типа потребителя и региона. Характеристика основных потребителей тепловой и электрической энергии. Суточный и годовой график потребления в зависимости от региона и времени года. Аккумулирование энергии. Возможности энергосбережения. 3. Элементы автономных энергетических систем. Энергоустановки. Их классификация. Основные характеристики. Преимущества и недостатки. Критерии выбора энергоустановки для автономного энергоснабжения. Электрохимические энергоустановки. Классификация. Аккумуляторные батареи. 4. Элементы автономных энергетических систем. Вспомогательные элементы. Контроллеры согласования и управления. Зарядные устройства. Инверторы. Гидробаки. Насосы. Теплообменники. Бойлеры. Нагреватели. Котлы. Арматура 5. Энергоустановки на органическом топливе. Идеальный термодинамический цикл (цикл Карно). Теоремы Карно Зависимость к.п.д. от мощности. Энергоустановки на основе внутреннего сгорания топлива. Бензогенераторы (БГ). Рабочий цикл. Индикаторная диаграмма. Дизельгенераторы (ДГ). Газопоршненые агрегеты (ГПА) на природном газе, биогазе и синтезгазе. 6. Микротурбины (МТ) и тепловые насосы. Микротурбины на природном и синтезируемом газе. Технологическая схема, основные элементы, параметры работы и характеристики. Схемы тепло-электроснабжения. Тепловые насосы (ТН). Технологическая схема, основные элементы, параметры работы и характеристики. Схемы тепло-электроснабжения. 7. Топлива для автономных энергетических систем. Классификация и основные характеристики топлив. Способы переработки и использования различных видов топлив для автономного энергоснабжения. Системы хранения топлива. 8. Возобновляемые источники энергии. Использование возобновляемых источников энергии для энергоснабжения автономных потребителей. Распределение сумм солнечной радиации и скорости ветра в течение года для различных регионов. Оценка потенциала возобновляемых источников энергии для различных регионов. 9. Солнечные батареи и модули (СМ) Принцип работы и основные характеристики СМ. Методы расчета СМ. Солнечные вакуумные коллекторы (СВК). Принцип работы и основные характеристики 10. Ветрогенераторы (ВГ). Основные конструкции и характеристики. Особенности применения. Методы расчета ВГ 11. Электрохимические энергоустановки на топливных элементах. Классификация типов топливных элементов. Основные закономерности работы и характеристики. Системы хранения реагентов. Водородные накопители энергии. Вспомогательные элементы. Сравнительные характеристики. Экономический аспект. 12. Электрохимические энергоустановки. Методы расчета и оптимизации применительно к системам автономного энергоснабжения. 13. Энергоснабжение автономных объектов на основе технологии твердооксидных топливных элементов Схемы тепло-электроснабжения автономного объекта с использованием газового котла и твердооксидного топливного элемента. Графики нагрузки в зависимости от времени года и климатических условий региона. Особенности использования привозного или получаемого на месте потребления газа. 14. Аккумуляторные батареи (АБ). Типы АБ. Основные закономерности работы и характеристики. Особенности их использования для автономного энергоснабжения. Вспомогательные элементы. Сравнительные характеристики. Экономический аспект. 15. Автономные электростанции на органическом топливе. Автономные электростанции и системы теплоснабжения на основе энергоустановок, использующих органическое топливо: дизельные, бензиновые, газотурбинные, газодизельные, газопоршневые, парогазовые. Схемы энергоснабжения. Сравнительные характеристики. Экономический аспект. 16. Автономные электростанции и системы на базе альтернативных источников энергии Автономные энергосистемы на базе ветряных, солнечных, геотермальных установок и мини–ГЭС (малые гидротурбины). Схемы энергоснабжения. Сравнительные характеристики. Экономический аспект. 17. Электростанции и системы теплоснабжения на основе энергоустановок на топливных элементах. Схемы энергоснабжения на основе традиционных энергоустановок и возобновляемых источников энергии. Сравнительные характеристики. 18. Автономные электростанции на основе аккумуляторных батарей. Схемы энергоснабжения на основе традиционных энергоустановок и возобновляемых источников энергии. Сравнительные характеристики. 19. Автономные энергоустановки для автомобильного и транспорта. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические и экономические характеристики. 20. Автономные энергоустановки для мобильных средств связи и портативной техники. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические и экономические характеристики. 21. Автономные энергоустановки для авиации и космоса. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические и экономические характеристики. 22. Автономные энергоустановки на железнодорожном транспорте. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические и экономические характеристики. 23. Автономные энергоустановки спецназначения. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические и экономические характеристики. 24.Автономные энергоустановки для спецназначения. Основные элементы и схемы энергоснабжения. Энергетические характеристики. 25. Устройства и системы для резервного энергоснабжения Классификация потребителей устройств и систем для резервного энергоснабжения. Основные требования к надежности и техническим характеристикам. 4.2.2. Практические занятия 10 семестр Освоение лекционного материала методами периодического тестирования и выполнение расчетных заданий по основным системам автономного энергоснабжения. Изучение материалов основан на изучении базы интернет ресурсов по тематике курса, а также данных зарубежных научных журналов с использованием портала http://www.sciencedirect.com.. Использование оборудования Центра коллективного пользования «Водородная и электрохимические технологии» для наглядной демонстрации работы электрохимических устройств. 4.3. Лабораторные работы Не предусмотрены 4.4. Расчетные задания 1. Расчет автономной системы энергоснабжения на основе солнечных батарей и использования электрохимических накопителей энергии 2. Расчет схемы автономного энергоснабжения с использованием энергоустановок, использующих аккумуляторные батареи 3. Расчет и оптимизация электрохимической энергоустановки 4. Расчет автомобиля на водород-воздушных топливных элементах и электромобиля 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовые проекты и курсовые работы планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество материалов, иллюстрирующих основные положения лекционного курса и изучаемых методов физико-химических исследований. Лекция сопровождается демонстрацией реальных образцов аналитического, исследовательского и тестового оборудования, входящего в приборный парк Центра коллективного пользования «Водородная и электрохимические технологии» Практические занятия сопровождаются демонстрацией реальных устройств и макетов для автономного энергоснабжения, расчетом схем энергоснабжения различных объектов. Производится расчеты:
Проводятся тесты:
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и лабораторным работам, также подготовку к зачету и экзамену. Самостоятельная работа студента включает проведение по заданию преподавателя самостоятельного информационного поиска в среде ведущих научных журналов, интернет ресурсов по тематике курса. По специальности «Автономные энергоустановки и системы» можно рекомендовать следующие научные журналы на английском языке и интернет порталы : International Journal of Hydrogen Energy Journal of Power Sources http://www.portalnano.ru/ базы данных зарубежных научных журналов с использованием портала http://www.sciencedirect.com. Сайт Центра коллективного пользования «Водородная и электрохимические технологии» http://h2-center.ru/ Сайт Международного Симпозиума «Водородная и электрохимические технологии» http://h2-symposium.ru/ При работе с информационными ресурсами студент знакомится с терминологией и основными выражениями на английском языке, приобретает навык работы со специализированными зарубежными научными журналами и интернет-ресурсами по тематике курса. 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются тесты, контрольные вопросы для защиты лабораторных работ, устное обсуждение и выбор темы курсовой работы Аттестация по дисциплине – зачет или экзамен. Оценка за освоение дисциплины, определяется как: 0,3 (оценка за выполнение расчетных заданий) + 0,7 (оценка на экзамене) В приложение к диплому вносится последняя оценка за 9 семестр 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература: а) основная литература:
7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы: базы данных зарубежных научных журналов с использованием портала http://www.sciencedirect.com. Сайт Центра коллективного пользования «Водородная и электрохимические технологии» http://h2-center.ru/ Сайт Международного Симпозиума «Водородная и электрохимические технологии» http://h2-symposium.ru/ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для лекций и презентаций : Проектор NEC NP50, Ноутбук Samsung Q40, экран проекционный на треноге Consul) Для проведения практических занятий используется приборный парк Центра коллективного пользования «Водородная и электрохимические технологии»: Стенд Instructor Complete для обучения и тренинга водородным технологиям . Тестовая станция топливных элементов FCATS G40 Test Station Стенд New Energy Lab Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 141100 «Теплоэнергетика и теплотехника» и профилю подготовки «Автономные энергетические системы». ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ: д.т.н., профессор Нефедкин С..И. "УТВЕРЖДАЮ": Зав. кафедрой д.т.н., профессор Кулешов Н.В. |