Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Energetyka Słoneczna
Koordynator przedmiotu:
prof.nzw. dr hab.inż. Dorota Chwieduk
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Energetyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty obieralne
Kod przedmiotu:
NS728
Semestr nominalny:
6 / rok ak. 2013/2014
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1) Liczba godzin kontaktowych: 45 godzin, w tym: a) udział w wykładach - 30 godz.; b) udział w ćwiczeniach - 15 godzin, w których student powinien aktywnie uczestniczyć. Ćwiczenia polegają na rozwiązywaniu przedstawionego przez prowadzącego problemu teoretycznego i praktycznego, oraz na rozwiązywaniu zadań obliczeniowych. Student w ramach ćwiczeń ma przygotować zespołową prezentację dotyczącą wybranego zagadnienia, jedna osoba przedstawia teoretycznie dane zagadnienie, druga pozytywne strony aplikacji, trzecia szanse i wyzwania dla aplikacji, ewentualnie negatywne strony. 2) Praca własna studenta: 20 godzin; a) studenci w grupach w ramach prac domowych przygotowują projekt systemu słonecznego - 15 godz. b) przygotowanie się do zaliczenia kolokwium - 5 godzin. RAZEM: 75 godz. - 3 punkty ECTS.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1,8 punktu ECTS - liczba godzin kontaktowych: 45 godzin, w tym: a) udział w wykładach - 30 godz.; b) udział w ćwiczeniach - 15 godzin.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład450h
  • Ćwiczenia225h
  • Laboratorium0h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
wymiana ciepła
Limit liczby studentów:
wykład 100 osób, ćwiczenia 15 osób, tryb semestralny 1 osoba
Cel przedmiotu:
Poznanie podstaw fizycznych zjawisk powstawania energii promieniowania słonecznego, jej dotarcia do powierzchni Ziemi, w tym przejścia przez atmosferę ziemską i oddziaływania na Ziemię. Poznanie podstawy geometrii sferycznej Słońca względem Ziemi oraz metod pomiaru wielkości promieniowania słonecznego. Zrozumienie natury promieniowania słonecznego, jego własności, a także uwarunkowań umożliwiających wykorzystanie energii tego promieniowania do celów użytkowych. Poznanie podstaw teoretycznych zjawisk zachodzących przy pozyskiwaniu i konwersji energii promieniowania słonecznego w ciepło użyteczne, a także przy magazynowaniu i wykorzystaniu pozyskanego ciepła. Nauczenie się rozwiązywania bilansów energetycznych różnych odbiorników energii promieniowania słonecznego i analizowania możliwości pozyskiwanie energii słonecznej oraz konwersji fototermicznej w kolektorach słonecznych różnego typu, oraz w aktywnych i pasywnych systemach słonecznych. Zrozumienie zasad i celów magazynowania pozyskanego ciepła, oraz sposobu jego wyznaczania. Zdobycie umiejętności wyznaczania sprawności cieplnej kolektorów słonecznych, ich charakterystyki cieplnej i przepływowej, oraz wymiarowania kolektorów słonecznych, jaki i całych kompleksowych słonecznych instalacji grzewczych do zadanych warunków użytkowania. Nauczenie się tworzenia koncepcji słonecznych instalacji grzewczych w zależności od warunków odbioru energii słonecznej i dostarczania energii użytkowej do odbiorcy końcowego. Poznanie podstaw konwersji fotoelektrycznej i jej zastosowania w systemach fotowoltaicznych różnej skali. Poznanie podstaw teoretycznych koncentracji wiązki promieniowania słonecznego i wykorzystania zjawiska koncentracji w systemach małej i dużej skali. Zaznajomienie się z technologiami słonecznych elektrowni cieplnych, pieców słonecznych, elektrowni kominowych. Przedstawienie nowoczesnych technologii energetyki słonecznej służących wytwarzaniu energii elektrycznej, ciepła i chłodu w małej, średniej i dużej skali. Zrozumienie istoty kogeneracji i poligeneracji w energetycznych systemach słonecznych i stosowania systemów hybrydowych, zintegrowanych. Zapoznanie się z podstawami prawnymi wykorzystania energii słonecznej do celów użytkowych w warunkach krajowych.
Treści kształcenia:
Podstawy fizyczne powstawania energii promieniowania słonecznego – zjawiska syntezy termojądrowej. Promieniowanie słoneczne na zewnątrz atmosfery ziemskiej i jego osłabienie w wyników procesów pochłaniania i promieniowania słonecznego. Składowe promieniowania i tworzenie modeli promieniowania słonecznego, model izotropowy i anizotropowy. Zjawiska optyczne i cieplne zachodzących przy pozyskiwaniu i konwersji fototermicznej - energii promieniowania słonecznego w ciepło użyteczne. Zagadnienia magazynowania ciepła o charakterze krótko i długoterminowym. Efekt stratyfikacji ciepła w zasobnikach ciepła. Wyznaczanie energii użytecznej kolektorów słonecznych i słonecznych instalacji grzewczych. Podstawy fizyczne działania kolektorów słonecznych i innych nowoczesnych urządzeń energetyki słonecznej. Wyznaczanie sprawności cieplnej kolektorów słonecznych, ich charakterystyki cieplnych oraz wydajności cieplnej słonecznych systemów grzewczych. Podstawy konwersji fotoelektrycznej i jej zastosowanie w systemach fotowoltaicznych. Podstawy optyki związane z koncentracją wiązki promieniowania słonecznego (punktowe, liniowe, bezobrazowe) i wykorzystaniem zjawiska koncentracji w systemach o małym i dużym stopniu koncentracji. Procesy optyczne i cieplne zachodzące w słonecznych elektrowniach cieplnych, w tym w słonecznych elektrowniach ORC, piecach słonecznych, elektrowniach kominowych. Wieloźródłowe skojarzone i poligeneracyjne systemy słoneczne, podstawy działania i zastosowanie. Energetyka słoneczna w inteligentnych miastach. Podstawy prawne w zakresie energetyki słonecznej systemów i urządzeń.
Metody oceny:
Zaliczenie na podstawie pozytywnych ocen z: 1. kolokwium zaliczeniowego, 2. projektu zespołowego wykonania koncepcji technicznej urządzenia lub instalacji słonecznej do zaspokojenia określonych potrzeb użytkowych w zadanych warunkach napromieniowania słonecznego w warunkach krajowych; 3. prezentacji zespołowej wybranej technologii energetyki słonecznej, z uwzględnieniem stanu jej technologicznego zaawansowania, jej zalet i wad.
Egzamin:
nie
Literatura:
Anderson B.: Solar Energy: Fundamentals in Building Design, Total Environmental Action, Inc., Harrisville, New Hampshire, 1975 Balcomb J.D. (ed.): Passive Solar Buildings, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 1992 Chwieduk D., Budownictwo Ogólne, Fizyka budowli, red. P. Klemm, Warszawa, Arkady, 2008, ISBN 83-213-4408-9, Tom 2 Chwieduk D., Energetyka Słoneczna Budynku. Warszawa. Arkady, 2011 Duffie J. A., Beckman W. A. Solar Engineering of Thermal Processes, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1991 ISO/FDIS 13790 Energy performance of buildings – Calculation of energy use for space heating and cooling Jastrzębska G. Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i zastosowania. WKŁ Warszawa 2013 Pluta Z.: Podstawy teoretyczne fototermicznaj konwersji energii słonecznej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2000 Pluta Z.: Słoneczne instalacje energetyczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003 Quaschning V. Understanding Renewable Energy Systems, EARTHSCAN, London, UK,2006 Sarniak M.: Podstawy fotowoltaiki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2008 Smolec W.: Fototermiczna konwersja energii słonecznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2000 Twidell J., Weir T.: Renewable Energy Resources, E&FN SPON, London, University Press Cambridge,1996 Dodatkowe literatura: Materiały dostarczone przez wykładowcę w postaci elektronicznej i dostępne na stronie internetowej ITC
Witryna www przedmiotu:
http://www.meil.pw.edu.pl/pl/MEiL/Studia katalog E I
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt ES_W01
Zna podstawy fizyczne zjawisk powstawania energii promieniowania słonecznego, jej dotarcia do powierzchni Ziemi, w tym przejścia przez atmosferę ziemską i oddziaływania na Ziemię. Zna podstawy geometrii sferycznej Słońca względem Ziemi oraz metod pomiaru wielkości promieniowania słonecznego.
Weryfikacja: Kolokwium,
Powiązane efekty kierunkowe: E1_W02, E1_W12
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07
Efekt ES_W02
Zna zjawiska optyczne i cieplne zachodzących przy pozyskiwaniu i konwersji fototermicznej - energii promieniowania słonecznego w ciepło użyteczne, a także zagadnienia magazynowania ciepła o charakterze krótko i długoterminowym.
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy
Powiązane efekty kierunkowe: E1_W02, E1_W05, E1_W12, E1_W18
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W07
Efekt ES_W03
Rozumie zagadnienia wyznaczania sprawności cieplnej kolektorów słonecznych i innych odbiorników, ich charakterystyki cieplnej i przepływowej, oraz wymiarowania kolektorów słonecznych, jaki i całych kompleksowych słonecznych instalacji grzewczych do zadanych warunków użytkowania. Ma wiedzę tworzenia koncepcji słonecznych instalacji grzewczych w zależności od warunków odbioru energii słonecznej i dostarczania energii użytkowej do odbiorcy końcowego.
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_W05, E1_W11, E1_W12, E1_W18
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W07
Efekt ES_W04
Zna podstawy konwersji fotoelektrycznej i jej zastosowanie w systemach fotowoltaicznych, podstawy optyki związane z koncentracją wiązki promieniowania słonecznego (punktowe, liniowe, bezobrazowe) i zastosowanie zjawisk optyczne i cieplnych zachodzące w słonecznych elektrowniach cieplnych, w tym w słonecznych elektrowniach ORC, piecach słonecznych, elektrowniach kominowych
Weryfikacja: Kolokwium, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_W02, E1_W05, E1_W11, E1_W12, E1_W18, E1_W25
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W01, T1A_W02, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W05
Efekt ES_W05
Poznaje zasady poligeneracji w energetycznych systemach słonecznych, stosowania systemów hybrydowych, zintegrowanych i ich zastosowanie w inteligentnych miastach, z uwzględnieniem samowystarczalności energetycznej budynków i osiedli.
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_W05, E1_W11, E1_W12, E1_W18, E1_W23, E1_W25, E1_W31
Powiązane efekty obszarowe: T1A_W02, T1A_W03, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W04, T1A_W07, T1A_W05, T1A_W05, T1A_W08

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt ES_U01
Potrafi modelować zjawiska fizyczne zachodzące w odbiornikach energii promieniowania słonecznego i instalacjach słonecznych, w tym w słonecznych układach hybrydowych PVT (cieplno – fotowoltaicznych) oraz przeprowadzać symulacje ich funkcjonowania, a także określać efektywność energetyczną
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_U01, E1_U09, E1_U11, E1_U21, E1_U22, E1_U24
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U09, T1A_U14, T1A_U09, T1A_U15
Efekt ES_U02
Nabywa umiejętność określania oszczędności energetycznych eksploatacyjnych i efektów środowiskowych wynikających z odpowiedniej koncepcji rozwiązań instalacyjnych energetyki słonecznej i skojarzenia ich z tradycyjnymi systemami wytwarzania ciepła, chłodu i energii elektrycznej
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_U01, E1_U16, E1_U17, E1_U28, E1_U29, E1_U24
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U01, T1A_U12, T1A_U12, T1A_U13, T1A_U09, T1A_U16, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16, T1A_U09, T1A_U15
Efekt ES_U03
Zyskuje umiejętność kompleksowego podejścia do wyznaczania zużycia energii w wielofunkcyjnych słonecznych systemach energetycznych z uwzględnieniem energii wbudowanej i metody LCA. Umieją tworzyć koncepcje systemowo–instalacyjne wykorzystania energii słonecznej w różnej skali
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_U02, E1_U05, E1_U17, E1_U28, E1_U29, E1_U24
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U02, T1A_U05, T1A_U12, T1A_U13, T1A_U09, T1A_U16, T1A_U09, T1A_U15, T1A_U16, T1A_U09, T1A_U15
Efekt ES_U04
Zna unormowania prawne w zakresie energetyki słonecznej
Weryfikacja: Projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_U04, E1_U05, E1_U07, E1_U15
Powiązane efekty obszarowe: T1A_U04, T1A_U05, T1A_U06, T1A_U11

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt ES_K01
Posiada kompetencje w zakresie wykonywania koncepcji technicznych, projektowych i studium wykonalności systemów energetyki słonecznej
Weryfikacja: Kolokwium, projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_K02, E1_K03, E1_K04
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K02, T1A_K03, T1A_K04
Efekt ES_K02
Potrafi opracowywać w grupie wspólne prezentacje i projekty koncepcyjne wybranej technologii energetyki słonecznej, z uwzględnieniem stanu jej technologicznego zaawansowania, jej zalet i wad
Weryfikacja: Projekt zespołowy, prezentacja zespołowa
Powiązane efekty kierunkowe: E1_K02, E1_K03, E1_K04, E1_K05, E1_K07
Powiązane efekty obszarowe: T1A_K02, T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05, T1A_K07