Detail předmětu
Projektování v energetice
FSI-LPR Ak. rok: 2027/2028 Zimní semestr
Předmět navazuje na teoretické znalosti získané v předmětech Zdroje a přeměna energie, Tepelné procesy a zařízení a Turbíny a turbokompresory. Zaměřuje se na plánování a projektování energetických celků, elektráren, tepláren a soustav zásobování teplem a chladem, včetně využití různých technologií výroby a přeměny energie, jako jsou parní a plynové turbíny, kogenerační jednotky, tepelná čerpadla a elektrodové kotle. Součástí předmětu jsou návrhové a optimalizační výpočty tepelných schémat a vybraných komponent energetických zařízení s důrazem na technické, provozní a ekonomické aspekty. V rámci cvičení jsou využívány počítačové nástroje pro matematické modelování, simulaci a optimalizaci energetických systémů.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Předpokládají se základní znalosti termomechaniky a energetiky, zejména termodynamických vlastností pracovních látek, tepelných oběhů a přeměn energie. Dále se předpokládají znalosti principů činnosti a základních výpočtů kotlů, výměníků tepla, turbín a turbokompresorů, včetně jejich využití v energetických zařízeních.
Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů
Zápočet: Cvičení probíhají převážně formou samostatné práce s využitím výukových videí a možností konzultací v rámci rozvrhované výuky nebo po dohodě s vyučujícím. První cvičení probíhá prezenčně. Podmínkou udělení zápočtu je splnění všech zadaných individuálních úkolů ve stanovených termínech. V průběhu semestru je průběžně ověřována schopnost aplikovat získané teoretické znalosti při modelování, simulaci a řešení zadaných úloh.
Zkouška: Podmínkou připuštění ke zkoušce je získání zápočtu. Zkouška má písemnou a ústní část. V písemné části jsou ověřovány teoretické znalosti a schopnost řešit výpočtové příklady z problematiky projektování energetických celků. Ústní část probíhá formou diskuse k zadanému tématu a ověřuje porozumění probírané problematice a schopnost aplikace získaných znalostí.
Výsledné hodnocení předmětu se řídí klasifikační stupnicí ECTS podle Studijního a zkušebního řádu VUT.
Učební cíle
Po úspěšném absolvování předmětu budou studenti schopni:
- Vysvětlit základní principy a postupy projektování energetických celků včetně jednotlivých fází přípravy a realizace projektu.
- Popsat technologické uspořádání elektráren, tepláren a soustav zásobování teplem a chladem, včetně využití různých technologií výroby a dodávky energie.
- Sestavit a vyhodnotit bilanční schéma energetického celku a provést základní návrhové a optimalizační tepelné výpočty.
- Vytvářet matematické modely vybraných energetických zařízení a procesů s využitím počítačových simulačních nástrojů.
- Analyzovat provozní chování energetických systémů a optimalizovat vybrané parametry jejich modelů.
- Posoudit technické, provozní, ekonomické a environmentální aspekty při návrhu energetických projektů.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program N-SUE-P: Výpočtové simulace pro udržitelnou energetiku, magisterský navazující, povinně volitelný
Program N-ETI-P: Energetické a termofluidní inženýrství, magisterský navazující
specializace ENI: Energetické inženýrství, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Osnova
1. Úvod do projektování v energetice, průběh a jednotlivé fáze projektů.
2. Elektroenergetika, bilance výroby elektřiny, centralizovaná a decentralizovaná výroba, inteligentní elektrické sítě (Smart Grids).
3. – 5. Tepelný oběh parní elektrárny a jeho základní části, dispoziční řešení strojovny, kotelny a pomocných zařízení, projektová dokumentace.
6. Zásobování teplem a chladem, systémy teplárenství a teplárenské ukazatele.
7. Stanovení potřebného výkonu a potřeby tepla, dimenzování energetických zdrojů.
8. – 10. Pracovní okruhy tepelných centrál s parními a plynovými turbínami, paroplynové elektrárny, kogenerační jednotky se spalovacími motory, tepelná čerpadla a elektrodové kotle.
11. Soustavy centrálního zásobování teplem, podmínky jejich udržitelnosti a ekologizace.
12. Základní ekonomické pojmy, specifika ekonomiky energetického odvětví.
13. Nástroje ekonomického hodnocení projektů, formy finanční podpory energetiky.
Cvičení s počítačovou podporou
26 hod., povinná
Osnova
1. Úvod – instalace OpenModelica, seznámení s grafickým editorem, deklarativní programování, syntax
2. Základy modelování – datové typy, SI jednotky, rozhraní komponent, podstata zákonů zachování
3. Obyčejné diferenciální rovnice – použití, význam, numerické řešení, pojem události a její začlenění
4. Obyčejné diferenciální rovnice – nestacionární proudění nestlačitelného média (rozvětvený potrubní systém),
5. Parciální diferenciální rovnice – nestacionární přestup tepla stěnou, termodynamické vlastnosti média,
6. Parciální diferenciální rovnice – advekce, příklad dynamické 1D simulace výměníku tepla (trubka v trubce),
7. Bilanční schéma parní elektrárny– turbínové kužely, čerpadla,
8. Bilanční schéma parní elektrárny – kotle, kondenzátory, napájecí nádrže, chladiče
9. Bilanční schéma parní elektrárny – účinnost, regenerátory, odběry páry, carnotizace.
10. Bilanční schéma parní elektrárny – generátory, motory, vlastní spotřeba elektřiny,
11. – 12. Počítačové učení – optimalizace parametrů modelu, systémová identifikace
13. Udělování zápočtů