Рабочая программа учебной дисциплины «нетрадиционная энергетика» Цикл

Вид материала

Содержание

Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________

Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Программа подготовки: Гидроэнергетические установки

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«НЕТРАДИЦИОННАЯ энергетика»

Цикл:	профессиональный
Часть цикла:	по выбору
№ дисциплины по учебному плану:	М.2.9.б
Часов (всего) по учебному плану:	180
Трудоемкость в зачетных единицах:	5	2 семестр
Лекции	18 час	2 семестр
Практические занятия		2 семестр
Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)	162 час
Зачет		2 семестр

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является:

-умение чётко различать невозобновляемые, возобновляемые (ВИЭ) и нетрадиционные (НИЭ) источники энергии,

-выполнение расчётов по оценке потенциала основных категорий энергоресурсов ВИЭ,

-использование специального информационнного и программного обеспечения в области комплексного использования ВИЭ и НИЭ в системах централизованного и децентрализованного (автономного) энергоснабжения.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, добиваться нравственного и физического совершенствования своей личности (ОК-1);
использовать на практике навыки и умения в организации научно-исследовательских и научно-производственных работ, в управлении коллективом, влиять на формирование целей команды, воздействовать на ее социально-психологический климат в нужном для достижения целей направлении, оценивать качество результатов деятельности (ОК-4);
проявлять инициативу, в том числе в ситуациях риска, брать на себя всю полноту ответственности за свои решения в рамках профессиональной компетенции, способностью разрешать проблемные ситуации (ОК-5);
использовать знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-7);
вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, способностью анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ОК-9);
использовать углубленные знания в области естественнонаучных и гуманитарных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК-1);
находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);
эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-7);
применять основы инженерного проектирования технических объектов (ПК-12);
понимать современные проблемы научно-технического развития сырьевой базы, современные технологии утилизации отходов электроэнергетической и электротехнической промышленности, научно-техническую политику в области технологии и проектирования электротехнических изделий и электроэнергетических объектов (ПК-17);
решать инженерно-технические и экономические задачи с применением средств прикладного программного обеспечения (ПК-19);
применять методы и средства автоматизированных систем управления технологическими процессами электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-20);
к работе по одному из конкретных профилей (ПК-25).

Задачами дисциплины являются:

Знания о ВИЭ и НИЭ, их роли в обеспечении комфортных условий жизни человека, надежности, экологичности и экономичности работы энергетических установок.
Умение использовать полученные знания: для анализа функциональной, технической и организационной структуры систем энергоснабжения потребителей с использованием ВИЭ и НИЭ; организации их эксплуатации и определения параметров их элементов при проектно-конструкторской разработке.
Выработать навыки: пользования справочными, методическими и патентными литературными источниками; проведения расчетов параметров элементов и схем систем энергетических установок; оценки правильности результатов расчетов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М/2 основной образовательной программы подготовки магистров по профилю " Гидроэнергетические установки " направления 140400 "Электроэнергетика и электротехника".

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах:

Нетрадиционные источники энергии, теоретические основы электротехники, электроснабжение.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

текущую и новейшую информацию по ВИЭ и НИЭ, методы её анализа для постановки задачи и выбора решения (ОК-1);
фундаментальные и прикладные дисциплины на практике, методы организации и проведении исследовательских и проектных работ (ОК-4,ПК-1);
ответственность инициативы и брать на себя всю её полноту (ОК-5, ОК-9);
накопленный опыт и свои возможности для успешной адаптации к изменяющимся условиям (ОК-7);
опыт и знания в новых областях знаний путём изучения литературных и патентных источников (ПК-4,ПК-7);
методы проектирования технологических процессов в области ВИЭ с использованием электронной техники и автоматизированных систем управления (ПК-12);
современные языки программирования и разрабатывать новые для обеспечения эффективных алгоритмов в автоматизированных системах управления (ПК-17);
методы организации и проведения экспериментальных исследований с применением современных средств, рекомендации по совершенствованию устройств и систем (ПК-19, ПК-20);
методы разработки планов и программ инновационной деятельности (ПК-25).

Уметь:

анализировать информацию для постановки задачи и выбору её решения (ОК-1);
использовать освоенные фундаментальные и прикладные дисциплины на практике, умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ (ОК-4,ПК-1);
проявлять инициативу и брать на себя всю полноту ответственности (ОК-5, ОК-9);
адаптироваться к изменяющимся условиям, оценивая накопленный опыт и свои возможности (ОК-7);
самостоятельно приобретать и использовать знания и умения в новых областях знаний путём изучения литературных и патентных источников (ПК-4,ПК-7);
владеть методами проектирования технологических процессов в области ВИЭ с использованием электронной техники и автоматизированных систем управления (ПК-12);
использовать современные языки программирования и разрабатывать новые для обеспечения эффективных алгоритмов в автоматизированных системах управления (ПК-17);
организовать и провести экспериментальных исследований с применением современных средств и методов, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем (ПК-19, ПК-20);
разрабатывать планы и программы инновационной деятельности (ПК-25).

Владеть:

информацией и методами её анализа, постановки задачи и выбору решения (ОК-1);
фундаментальными и прикладными дисциплинами на практике, методами и навыками в организации исследовательских и проектных работ (ОК-4,ПК-1);
адаптироваться к изменяющимся условиям, оценивая накопленный опыт и свои возможности (ОК-7);
знаниями в новых областях знаний путём изучения литературных и патентных источников (ПК-4,ПК-7);
методами проектирования технологических процессов в области ВИЭ с использованием электронной техники и автоматизированных систем управления (ПК-12);
современными языками программирования и разрабатывать новые для обеспечения эффективных алгоритмов в автоматизированных системах управления (ПК-17);
средствами и методами для организации и проведения экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем (ПК-19, ПК-20).

4.СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единицы, 180 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)
№ п/п		Всего часов на раздел	Семестр	лк	пр	лаб	сам.	Формы текущего контроля успеваемости (по разделам)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Основы возобновляемых источников энергии	10	2	1			9	текущий опрос
	Схемы преобразования возобновляемой энергии	20	2	2			18	текущий опрос
	Солнечное излучение	20	2	2			18	текущий опрос
	Фотоэлектрическая генерация	20	2	2			18	текущий опрос
	Ветроэнергетика	58	2	6			52	текущий опрос
	Энергия волн	10	2	1			9	текущий опрос
	Энергия тепла океана	10	2	1			9	текущий опрос
	Энергия приливов	20	2	2			18	текущий опрос
	Геотермальная энергия	10	2	1			9	текущий опрос
	Зачет	2	2	–	–	–	2	устный
	Итого:	180		18			162

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

1. Основы возобновляемых источников энергии

Определения возобновляемых источников энергии и невозобновляемых источников энергии. Первоисточники энергии. Интенсивность и периодичность действия возобновляемых источников энергии. Ресурсы возобновляемых источников энергии для создания комфортных условий жизни для населения России.

2. Схемы преобразования возобновляемой энергии

Блок-схемы преобразования энергии. Особенности пяти схем согласования возобновляемых источников энергии с потребителями. Известные виды источников с использованием электрических генераторов переменного или постоянного тока и источников с выходом только на постоянном токе. Топливные элементы.

3.Солнечное излучение

Излучение, плотность потока излучения, спектральная плотность потока излучения. Составляющие излучения. Тепловой баланс Земли. Сезонные, суточные и погодные изменения облученности. Ориентация приемной площадки относительно солнца (угол наклона, азимут и угол падения, их влияние на облучённость приемника). Башенные солнечные электростанции. Оценка кратности концентрации солнечного излучения. Электростанции с солнечными прудами. Цикл Карно. Цикл Ренкина. Цикл Ренкина - Брайтона. Технико-экономическое сравнение типов солнечных электростанций.

4. Фотоэлектрическая генерация

Фотоэлектрическая генерация энергии. Вольт - амперные характеристики солнечного элемента Схема замещения солнечного элемента. Солнечные батареи и их вольт - амперные характеристики. Условие отбора максимума мощности солнечного элемента. Схема согласования солнечной батареи с потребителями. Параметры основных материалов солнечных элементов. Теплофотовольтаический эффект.

5. Ветроэнергетика

Общие сведения. Повторяемость скорости ветра и распределение годовой удельной энергии ветра. Основные типы ВЭУ. Классификация ветроустановок. Коэффициент торможения воздушного потока, коэффициент мощности ветроколеса (критерий Жуковского - Бетца). Зависимость коэффициент мощности ветроколеса от коэффициента торможения потока. Лобовое давление на ветороколесо и коэффициент лобового давления. Крутящий момент ветроколеса и коэффициент крутящего момента ветроколеса. Коэффициент быстроходности ветроколеса и зависимость от него коэффициента крутящего момента и коэффициента мощности (для ветроколес с высоким и низким геометрическим заполнением). Взаимосвязь сечений воздушного потока через ветроколесо. Векторы аэродинамических сил и скоростей в сечении лопасти. Зависимость режимов ветроустановок по мощности от скорости ветра и от числа оборотов ветроколеса (последовательность построения P=f(Uo)). Принцип работы ротора Дарье и сравнение его по эффективности с обычным ветроколесом. Эффективность ветроустановок с двумя соосными ветроколесами. ВЭУ с использованием лобового сопротивления. Сравнение подъемной силы лопасти (крыла) и эффекта Магнуса. Варианты схем исполнения ВЭУ с машинами переменного тока (с асинхронной машиной, синхронной машиной и асинхронизированной синхронной машиной, их мощности и моменты на валу). Вращающееся поле и мощность трёхфазной машины переменного тока. Вращающееся поле и мощность двухфазной машины переменного тока. Уравнения (Парка-Горева) машин переменного тока ВЭУ. Асинхронная машина в ВЭУ (токи, мощности и момент на валу). Регулирование скорости вращения асинхронной машины. Асинхронизированная синхронная машина - АСМ (токи, мощности и момент на валу). Схема соединения АСМ в ВЭУ. Синхронная машина в ВЭУ (токи, мощности и момент на валу).

6. Энергия волн

Волновое движение. Энергия и мощность волн. Устройства для преобразования энергии волн.

7.Энергия тепла океана

Использование низкопотенциальной тепловой энергии. Оценка эффективности электростанции с использованием тепловой энергии океана.

8.Энергия приливов

Причины возникновения приливов. Усиление приливов. Энергия приливов. Мощность приливных течений. Мощность подъема воды. Сизигийные и квадратурные приливы. Принцип действия и график выдаваемой мощности приливной электростанцией.

9.Геотермальная энергия

Характерные зоны и основные места концентрации геотермальной энергии Земли. Использование геотермальных ресурсов.

4.2.2. Практические занятия:

Практические занятия учебным планом не предусмотрены

4.3. Лабораторные работы

Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены

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 традиционных лекций. с использованием презентаций и видео роликов. Используются видеофильмы и видеоматериалы, размещенные на сайтах организаций, ведущих проектирование и эксплуатацию энергетических установок на основе ВИЭ.

Самостоятельная работа включает подготовку к устным опросам и к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются устный опрос,.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как 0,4* (среднеарифметическая оценка за опросы по лекционным материалам) + 0,6* оценку на зачете.

В приложение к диплому вносится оценка 2 семестра.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Расчет ресурсов ветровой энергии./ В.И. Виссарионов, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин, Г.В. Дерюгина, Д.Е. Шван. Под ред. В.И. Виссарионова.-М.: Изд-во МЭИ,1997. 32 с.
Расчет ресурсов солнечной энергии./ В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина. С.В. Кривенкова, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин. Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ,1998. 61 с.
Технико-экономические характеристики солнечной энергетики на основе фотоэлектрических энергоустановок (справочные материалы)./ В.И. Виссарионов, В.В. Бояркин. Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин. Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ,1997. 56 с.
Технико-экономические характеристики ветроэнергетики (справочные материалы)./ В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, В.Л. Лебедь, Н.К. Малинин. Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ,1997. 132 с.
Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. - М.:Энергоатомиздат,1990,392 с.
Экологические аспекты возобновляемых источников энергии. / В.И. Виссарионов, Л.А. Золотов -М.: Изд-во МЭИ,1996.-156 с.
Обрезков В.И. Возобновляемые нетрадиционные источники электроэнергии. М.: МЭИ,1987.-72 с.
Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: Гидроэлектроэнергетика: Учеб. пособие для вузов.- 2-е изд., перераб. и доп. –М.: Энергоатомиздат,1990.-352 с.

б) дополнительная литература:

Никитин, О. Ф. Надежность, диагностика и эксплуатация гидропривода мобильных объектов. /Курс лекций с решением примеров : учебное пособие для вузов по направлению 150800 "Гидравлическая, вакуумная и компрессорная техника" специальности 150802 "Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика" / – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
Гойдо, М. Е. Проектирование объемных гидроприводов / М. Е. Гойдо . – М. : Машиностроение, 2009

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.rusgidro.ru

б) другие:

1. Программно-информационный комплекс «Малые гидроэлектростанции». Авторы: В.А. Вуколов, Г.В. Дерюгина, В.М. Илларионов, Н.К. Малинин.

2. Специализированная база данных по малой гидроэнергетике кафедры НВИЭ ИЭЭ МЭИ (ТУ). Авторы: Г.В. Дерюгина, Н.К. Малинин, Рыжов А.А.

3. Программно-информационный комлекс «Ветроэнергетика». Авторы: Дерюгина Г.В., Пугачев Р.В.

4. Специализированная база данных кафедры НВИЭ по ветровой энергетике. Авторы: Н.К. Малинин, Р.В. Пугачев.

5. Специализированная база данных кафедры НВИЭ по солнечной энергетике. Авторы: Н.К. Малинин, А.Н. Бурмистров.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходима учебная аудитория, оснащенная мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и магистрской программе «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Цгоев Р.С.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой НВИЭ

д.т.н., профессор Мисриханов М.Ш.

Blog

Рабочая программа учебной дисциплины «нетрадиционная энергетика» Цикл

Содержание

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ