Politechnika
Warszawska

Katalog
ECTS

Nazwa przedmiotu:

Zasady zrównoważonego rozwoju w inżynierii procesowej

Koordynator przedmiotu:

prof. dr hab. inż. Paweł Gierycz

Status przedmiotu:

Obowiązkowy

Poziom kształcenia:

Studia II stopnia

Program:

Inzynieria Chemiczna i Procesowa

Grupa przedmiotów:

obowiązkowe

Kod przedmiotu:

1070-ICIPP-MSP-104

Semestr nominalny:

1 / rok ak. 2020/2021

Liczba punktów ECTS:

3

Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:

1. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim wynikające z planu studiów 45 2. Godziny kontaktowe z nauczycielem akademickim w ramach konsultacji, egzaminów, sprawdzianów etc. 12 3. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do zajęć oraz opracowania sprawozdań, projektów, prezentacji, raportów, prac domowych etc. 18 4. Godziny pracy samodzielnej studenta w ramach przygotowania do egzaminu, sprawdzianu, zaliczenia etc. 10 Sumaryczny nakład pracy studenta 85

Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:

-

Język prowadzenia zajęć:

polski

Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:

-

Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:

• Wykład30h
• Ćwiczenia0h
• Laboratorium0h
• Projekt15h
• Lekcje komputerowe0h

Wymagania wstępne:

brak wymagań

Limit liczby studentów:

-

Cel przedmiotu:

1. Poznanie koncepcji zrównoważonego rozwoju, jako podstawy procesów trwałego rozwoju społeczno-gospodarczego współczesnego świata. 2. Poznanie niekonwencjonalnych źródeł energii (energia: spadku wody, wiatru, słoneczna, geotermalna, pływów morskich, biomasy i biogazu), nowoczesnych technologii pro-środowiskowych (technologie czystszej produkcji, zielona produkcja, zielona chemia) oraz zasad przepływu i gospodarowania materią w przyrodzie (obiegi wody, węgla, biogenów i metali). 3. Poznanie możliwych zagrożeń związanych z implementacją zasad zrównoważonego rozwoju (zanieczyszczenia powietrza: efekt cieplarniany, dziura ozonowa, kwaśne deszcze; zanieczyszczenia wody i gleby; ścieki i odpady - w tym energia odpadowa i odpady promieniotwórcze). 4. Poznanie podstaw zarządzania środowiskowego, w tym najczęściej stosowanych standardów (ISO 14001, EMAS) i analizy cyklu życiowego - LCA (Life Cycle Assessment).

Treści kształcenia:

Wykład 1. Wprowadzenie do problematyki zrównoważonego rozwoju: zrównoważony rozwój – koncepcja trwałego rozwoju, historia zmian ekologicznych, przyczyny zagrożeń środowiska, zasady zrównoważonego rozwoju. 2. Energia, egzergia, użytkowanie energii, skutki środowiskowe: I, II, III i zerowa zasada termodynamiki, egzergia, analiza egzergetyczna. 3. Globalne zagrożenia: zanieczyszczenia powietrza – efekt cieplarniany, dziura ozonowa, kwaśne deszcze, zanieczyszczenia wody, zanieczyszczenia gleby. 4. Energia odnawialna: energia spadku wody, energia wiatru, energia słoneczna, energia geotermalna, energia pływów morskich, biomasa, biogaz. 5. Przepływy materii i gospodarowanie materią: obieg wody w przyrodzie, obieg węgla w przyrodzie, obieg biogenów w przyrodzie, obieg metali w przyrodzie. 6. Przemysł a środowisko: technologie czystszej produkcji, zielona produkcja, zielona chemia. 7. Transport a środowisko: udział transportu w całkowitym zużyciu energii, ekologia transportu. 8. Zarządzanie środowiskowe. Ocena cyklu życia wyrobów: zasada "myśl globalnie - działaj lokalnie", najczęściej stosowane standardy (ISO 14001, EMAS), analiza cyklu życiowego - LCA (Life Cycle Assessment). Ćwiczenia projektowe 1. Wykonanie obliczeń modelowych cyklu obiegu cieplnego generującego wiatr w układzie Słońce - Ziemia: zdefiniowanie etapów (co najmniej 4 odpowiednie przemiany termodynamiczne) i parametrów fizykochemicznych cyklu; wyprowadzenie równań określających generowaną moc tego cyklu; obliczenie mocy maksymalnej (optymalizacja) cyklu oraz średniej szybkości wiatru; porównanie otrzymanych wyników z danymi doświadczalnymi. 2. Wykonanie obliczeń modelowych ogniwa fotowoltaicznego: zaprojektowanie ogniwa (m.in. dobór odpowiedniego złącza p-n) i określenie warunków jego pracy; wyznaczenie charakterystyki prądowo - napięciowej ogniwa; określenie wydajności konwersji mocy. 3. Analiza cyklu życiowego wybranego wyrobu: sporządzenie odpowiednich bilansów materiałowych i energetycznych uwzględniających wszystkie czynniki wpływające na środowisko, które są związane z danym wyrobem; określenie, w której fazie cyklu życia wyrób niesie ze sobą potencjalnie największe zagrożenie dla środowiska.

Metody oceny:

1. egzamin pisemny 2. kolokwium 3. praca domowa

Egzamin:

nie

Literatura:

1. G. Zabłocki, Rozwój zrównoważony, UAM, Toruń, 2002. 2. L.R. Brown, Gospodarka ekologiczna, Książka i Wiedza, Warszawa, 2003. 3. Z. Kowalski, J. Kulczycka, M. Góralczyk, Ekologiczna ocena cyklu życia procesów wytwórczych (LCA), PWN, Warszawa, 2007. 4. S.E. Manahan, Environmental Chemistry, CRC Press, New York, 2005. 5. R.P. Schwarzenbach, Environmental organic chemistry, John Wiley & Sons, New Jersey, 2003 6. H.F. Hemond, E.J. Fechner-Levy, Chemical Fate and Transport in the Environment, Academic Press, New York, 2000. 7. K.T Valsaraj, Elements of Environmental Engineering: Thermodynamics and kinetics, CRC Press, New York, 2000. 8. S. Sieniutycz, J. Jeżowski, Energy Optimization in Process Systems, Elsevier, Oxford, 2009.

Witryna www przedmiotu:

brak

Uwagi:

Wykład: Przedmiot jest realizowany w formie wykładu (15 wykładów po 2 godz.), na którym obecność nie jest obowiązkowa oraz ćwiczeń projektowych (3 projekty – 15 godz.). Zajęcia mogą się odbywać w trybie zdalnym (np. platforma MS Teams). Weryfikacja osiągnięcia efektów uczenia się jest dokonywana na podstawie zaliczenia 3 projektów i wykładów. Zaliczenie wykładów odbywa się w formie sprawdzianu pisemnego, po zakończeniu całego cyklu wykładów. Test zaliczeniowy (test wielokrotnego wyboru), składa się z 40 pytań. Za poprawną odpowiedź na każde pytanie otrzymuje się 1 punkt. Za brak poprawnej odpowiedzi otrzymuje się 0 punktów (nie ma punktów ułamkowych). Podczas testu nie można korzystać z żadnych pomocy tzn. kalkulatorów, notatek i innych materiałów dydaktycznych. Terminy sprawdzianu są wyznaczane w letniej sesji egzaminacyjnej. W letniej sesji egzaminacyjnej wyznaczane są 2 terminy, przy czym pierwszy termin sprawdzianu (podawany na pierwszym wykładzie) organizowany jest zaraz po zakończeniu wykładów w semestrze letnim. Ćwiczenia projektowe: Każdy projekt należy wykonać w formie pisemnego sprawozdania, które musi być złożone do prowadzącego w terminie dwóch tygodni od dnia wydania projektu. Zaliczenie projektu odbywa się w formie ustnej lub, w przypadku zajęć prowadzonych on-line, w formie testu. W przypadku formy ustnej polega ono na zreferowaniu przez wykonawcę projektu, sposobu wykonania projektu i otrzymanych wyników (ok. 10 min) oraz odpowiedzi na pytania (ok. 20 min.) dotyczące teorii związanej z tematem projektu. W przypadku testu polega na udzieleniu odpowiedzi na 7 pytań dotyczących teorii związanej z tematem projektu. Warunkiem zaliczenia przedmiotu jest uzyskanie pozytywnej oceny z trzech projektów i testu zaliczeniowego z wykładów. Za każdy projekt można otrzymać 10 punktów. Maksymalnie 3 punkty za pisemne sprawozdanie z wykonania projektu, oraz: 1) w przypadku formy ustnego zaliczania - maksymalnie 2 punkty za zreferowanie sposobu wykonania projektu i maksymalnie 5 punktów za wiedzę dotycząca teorii związanej z tematem projektu, 2) w przypadku testu maksymalnie 7 punktów za poprawnie wykonany test (poprawna odpowiedź na każde pytanie to 1 pkt, brak punktów ułamkowych). Aby zaliczyć projekt trzeba uzyskać co najmniej 6 punktów. Aby zaliczyć ćwiczenia projektowe trzeba zaliczyć każdy z trzech projektów. Oceny z ćwiczeń projektowych (3 projekty): 5.0 – liczba punktów: 29 – 30; 4.5 – liczba punktów: 27 – 28; 4.0 – liczba punktów: 24 – 26; 3.5 – liczba punktów: 21 – 23; 3.0 – liczba punktów: 18 – 20. Aby być dopuszczonym do zaliczenia pisemnego z przedmiotu, trzeba mieć zaliczone ćwiczenia projektowe. Wykłady zalicza się na podstawie wyników zaliczenia (testu) pisemnego stosując następującą skalę ocen: 5.0 – liczba punktów: 37 – 40; 4.5 – liczba punktów: 33 – 36; 4.0 – liczba punktów: 29 – 32; 3.5 – liczba punktów: 25 – 28; 3.0 – liczba punktów: 21 – 14; brak zaliczenia: < 21 punktów. Ocena końcowa z przedmiotu obliczana jest na podstawie oceny z ćwiczeń projektowych i oceny z zaliczenia pisemnego z wykładów wg następującego wzoru: [ocena końcowa] = 0.4 x [ocena z ćwiczeń projektowych] + 0.6 x [ocena z testowego egzaminu pisemnego] W przypadku nieuzyskania zaliczenia przedmiotu konieczne jest jego powtórzenie w kolejnym cyklu realizacji zajęć.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W1

Ma ugruntowaną wiedzę przydatną do sporządzania bilansów termodynamicznych obiegów cieplnych i cykli egzegetycznych.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W2

Ma ugruntowaną wiedzę niezbędną do analizy cyklu życiowego wyrobów i procesów, czyli do sporządzania odpowiednich bilansów materiałowych i energetycznych uwzględniających wszystkie czynniki wpływające na środowisko, które są związane z danym wyrobem lub procesem.
Weryfikacja: egzamin pisemny, kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W04
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Charakterystyka W3

Ma wiedzę o trendach rozwojowych i najistotniejszych osiągnięciach z zakresu zastosowań inżynierii chemicznej i procesowej w technologiach przetwarzania energii uzyskiwanej z odnawialnych źródeł (energia spadku wody, energia wiatru, energia słoneczna, energia geotermalna, energia pływów morskich, biomasa, biogaz) oraz w nowoczesnych technologiach pro-środowiskowych (technologie czystszej produkcji, zielona produkcja, zielona chemia).
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_W09
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_W, I.P7S_WG.o, III.P7S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U1

Potrafi pozyskiwać informacje z różnych źródeł w celu zaprojektowania urządzeń wykorzystywanych do przetwarzania energii uzyskiwanej ze źródeł odnawialnych.
Weryfikacja: kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Charakterystyka U2

Potrafi wykonać pełen projekt procesowy dotyczący silnika cieplnego i ogniwa fotowoltaicznego oraz analizę cyklu życiowego wybranego wyrobu.
Weryfikacja: kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U07, K2_U04, K2_U05, K2_U06
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o, III.P6S_UW.o

Charakterystyka U3

Potrafi, w oparciu o nabytą wiedzą dotyczącą zagrożeń środowiskowych (zagrożenia globalne i lokalne), stosować nowoczesną inżynierię chemiczną i procesową do projektowania proekologicznych procesów przemysłowych.
Weryfikacja: egzamin pisemny
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_U11, K2_U17
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka KS1

Mając wiedzę dotyczącą powstawania nowych technologii przetwarzania energii oraz pojawiających się nowych zagrożeń środowiskowych, rozumie potrzebę stałego dokształcania się i podnoszenia swoich kompetencji zawodowych.
Weryfikacja: kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: P7U_K, I.P7S_KK

Charakterystyka KS2

Potrafi stosować „zasady zrównoważonego rozwoju” w rozwiązywanych zagadnieniach nowoczesnej inżynierii chemicznej i procesowej.
Weryfikacja: kolokwium, praca domowa
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K2_K03, K2_K05
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KO, P6U_K