МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
ИНСТИТУТ ТЕПЛОВОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИТАЭ)
___________________________________________________________________________________________________________
Направление подготовки: 140700 Ядерная энергетика и теплофизика
Магистерская программа: Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
"Физические основы водородной и других видов
альтернативной энергетики"
Цикл:
|
профессиональный
|
|
Часть цикла:
|
по выбору
|
|
№ дисциплины по учебному плану:
|
М.2.8.2
|
|
Часов (всего) по учебному плану:
|
288
|
|
Трудоемкость в зачетных единицах:
|
8
|
1 семестр – 4;
2 семестр - 4
|
Лекции
|
72 часа
|
1семестр – 36;
2 семестр - 36
|
Практические занятия
|
18 часов
|
1 семестр
|
Лабораторные работы
|
18 часов
|
2 семестр
|
Расчетные задания, рефераты
|
|
|
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
|
180 час
|
|
Экзамены
|
|
2 семестр
|
Курсовые проекты (работы)
|
нет
|
|
Москва - 2011
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение физико-технических основ использования водорода как энергоносителя в традиционной и альтернативной энергетике.
По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК- 2);
использовать знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-7);
использовать представление о методологических основах научного познания и творчества, роли научной информации в развитии науки (ОК-8);
вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ОК-9);
использовать углубленные знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);
анализировать естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности (ПК-5);
использовать современные достижения науки и техники в соответствующей области, специальную литературу и другие информационные данные для решения профессиональных задач, отечественный и зарубежный опыт, современные компьютерные информационные технологии, методы анализа, синтеза и оптимизации в научно-исследовательских работах (ПК-16);
владеть расчетно-теоретическими и экспериментальными методами исследования теплогидравлических процессов, использовать принципы организации научно-исследовательской работы, выполнять экспериментальные исследования и проводить обработку, анализ и обобщение полученных результатов (ПК-17).
Задачами дисциплины являются
познакомить обучающихся с задачами и целями водородной энергетики;
дать информацию о современном состоянии и перспективах развития водородной и альтернативной энергетики;
познакомить обучающихся с циклом производства, транспортировки, хранения и утилизации водорода в энергетике;
познакомить обучающихся с основными физическими принципами и техническими решениями, лежащими в основе водородной и альтернативной энергетики;
научить принимать и обосновывать применение конкретных технических решений в области водородной и альтернативной энергетики на практике.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО
Дисциплина относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла М.2 программы подготовки магистров «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез» направления 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика».
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Техническая термодинамика, Тепломассообмен в оборудовании АЭС.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:
Знать:
основные источники научно-технической информации по водородной и альтернативной энергетике;
основы технологии производства, транспортировки, хранения и утилизации водорода в энергетике;
физико-технические основы альтернативной энергетики;
источники научно-технической информации (научные журналы) по технологиям водородной и альтернативной энергетики.
Уметь:
самостоятельно разбираться в физических принципах действия энергоустановок водородной и альтернативной энергетики, методиках их расчета и применять их для решения поставленной задачи;
осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию и выбирать необходимые энергетические технологии и материалы;
анализировать информацию о новых технологиях получения энергии.
Владеть:
навыками дискуссии по профессиональной тематике;
терминологией в области водородной и альтернативной энергетики;
навыками поиска информации о технологиях водородной и альтернативной энергетики;
информацией о технических параметрах оборудования для использования при конструировании;
навыками применения полученной информации при проектировании энергоустановок водородной и альтернативной энергетики.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Структура дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.
№
п/п
|
Раздел дисциплины.
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
|
Всего часов на раздел
|
Семестр
|
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
|
Формы текущего контроля успеваемости
(по разделам)
|
лк
|
пр
|
лаб
|
сам.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
1
|
Введение в водородную энергетику
|
16
|
1
|
4
|
2
|
--
|
10
|
Тест на знание терминологии
|
2
|
Производство водорода
|
32
|
1
|
8
|
4
|
--
|
20
|
Тест: производство водорода
|
3
|
Хранение и транспортировка водорода
|
36
|
1
|
10
|
6
|
--
|
20
|
Тест: хранение и транспортировка водорода
|
4
|
Водородные энергоустановки
|
34
|
1
|
10
|
4
|
--
|
20
|
Контрольная работа
|
5
|
Нормативная деятельность и обеспечение водородной безопасности
|
22
|
1
|
4
|
2
|
--
|
16
|
Подготовка к зачету
|
6
|
Введение в альтернативную энергетику
|
4
|
2
|
2
|
--
|
0
|
2
|
Тест на знание терминологии
|
7
|
Солнечная энергетика
|
18
|
2
|
6
|
--
|
4
|
8
|
Тест: солнечная энергетика
|
8
|
Ветроэнергетика
|
22
|
2
|
6
|
--
|
4
|
12
|
Тест: ветроэнергетика
|
9
|
Энергия биомассы
|
18
|
2
|
6
|
--
|
2
|
10
|
Подготовка к контрольной работе
|
10
|
Прочие виды альтернативной энергетики
|
18
|
2
|
6
|
--
|
4
|
8
|
Контрольная работа
|
11
|
Водород и ВИЭ
|
18
|
2
|
6
|
--
|
4
|
8
|
Подготовка реферата
|
12
|
Перспективы развития водородной и альтернативной энергетики
|
12
|
2
|
4
|
--
|
0
|
8
|
Подготовка реферата
|
|
Зачет
|
8
|
1,2
|
--
|
--
|
--
|
8
|
Презентация и защита реферата
|
|
Экзамен
|
30
|
2
|
|
|
|
30
|
|
|
ИТОГО:
|
288
|
|
72
|
18
|
18
|
180
|
|
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.1. Лекции:
1. Введение в водородную энергетику
Понятие энергии и энергоэффективности. Энергетический баланс. Экологические проблемы энергетики. Большая и малая энергетика. Энергетическая стратегия РФ. Понятие водородной энергетики и водородной экономики. Водород как энергоноситель. Термодинамические свойства водорода
2.Производство водорода
Основы химической термодинамики. Термохимические методы получения водорода. Нетрадиционные методы получения водорода. Биоводород.
3. Хранение и транспортировка водорода
Компрессия водорода. Ожижение водорода. Химические методы хранения водорода. Металлогидриды. Методы очистки водорода, КЦА, мембраны.
4.Водородные энергоустановки
Основы электрохимической термодинамики. Топливные элементы. Основы физики горения. Теплообмен при высоких температурах. Водородосжигающие установки.
5.Нормативная деятельность и обеспечение водородной безопасности
Обеспечение пожаровзрывобезопасности. Основы физики взрыва. Государственное регулирование в области водородной безопасности.
6.Введение в альтернативную энергетику
Научно-технические аспекты модернизации энергетики. Возобновляемые энергоисточники. Аккумулирование энергии. Современное состояние и перспективы развития альтернативной энергетики.
7. Солнечная энергетика
Природа солнечного излучения. Инсоляция. Фотоэлектрические преобразователи. Солнечные коллекторы. Конфигурации солнечных электростанций.
8. Ветроэнергетика
Ветротурбины. Основы аэродинамики. Метрология параметров ветроустановок. Ветроэнергетический потенциал. Расчет эффективности ветротурбины.
9. Энергия биомассы
Понятие биомассы. Общие сведения из биологии и органической химии. Методы использования биомассы в энергетике.
10. Прочие виды альтернативной энергетики
Малая гидроэнергетика. Энергия приливов. Геотермальные станции.
11. Водород и ВИЭ
Солнечно-водородная энергетика. Водородное аккумулирование энергии. Автономные энергоустановки, использующие ВИЭ.
12. Перспективы развития водородной и альтернативной энергетики
Перспективы развития мирового энергетическо рынка. Водородные и электрические автомобили. "Зеленый" дом - ВИЭ в быту.
4.2.2. Практические занятия
1 семестр
Термодинамические свойства водорода.
Расчет эффективности производства водорода различными методами.
Сравнение эффективности различных методов хранения водорода.
Сравнение различных водородных энергоустановок.
Проведение нормативных расчетов по водородной пожаровзрывобезопасности.
4.3. Лабораторные работы
2 семестр
№ 1. Тепловые процессы при зарядке металлогидридного реактора водородом.
№ 2. Совместная работа металлогидридной системы хранения водорода и твердополимерного топливного элемента.
№ 3. Экспериментальное исследование очистки водорода с помощью металлогидридов.
№ 4. Экспериментальное исследование изотерм десорбции водородопоглощающего сплава.
4.4. Расчетные задания
Расчетные задания учебным планом не предусмотрены.
4.5. Курсовые проекты и курсовые работы
Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием презентаций и видео роликов. Презентации лекций содержат большое количество фотоматериалов.
Практические занятия включают выездное занятие в ОИВТ РАН с изучением комплексного экспериментального стенда по металлогидридным технологиям.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформление реферата и подготовку его презентации к защите, подготовку к зачетам и экзамену.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос, презентация реферата.
Аттестация по дисциплине – зачеты (1 и 2 семестр) и экзамен (2 семестр).
Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,4оценка за реферат + 0,6оценка на экзамене.
В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
7.1. Литература:
а) основная литература:
1. да Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учебное пособие. М.: Издательский дом МЭИ, 2010. 704 с.
2. Фортов В.Е., Попель О.С. Энергетика в современном мире. Долгопрудный: Издательский дом "Интеллект", 2011. 168 с.
3. Лукутин Б.В. Возобновляемые источники электроэнергии: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 187 с.
б) дополнительная литература:
1.Твайделл Д., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990. 292 с.
2. Шпильрайн Э.Э., Малышенко С.П., Кулешов Г.Г. Введение в водородную энергетику. Под ред. п.р.В.А. Легасова. М.: Энергоатомиздат, 1984. 264 с.
8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. А так же экспериментальные стенды для проведения лабораторных работ.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 140700 «Ядерная энергетика и теплофизика» и магистерской программы «Прикладная физика плазмы и управляемый термоядерный синтез».
ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:
к.ф.-м.н. Дуников Д.О.
"УТВЕРЖДАЮ":
Зав.кафедрой ОФиЯС
д.т.н., профессор Комов А.Т. |
