Projektování v energetice (FSI-LPR)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Petr Kracík, Ph.D.  
Garantující pracoviště: EÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:

Seznámit studenty s problematikou projektování energetických celků, jejich důležitými uzly a možnostmi optimalizace s důrazem na ekonomické aspekty.
Výstupy studia a kompetence:

Umožnuje absolventům zpracovávat projektovou dokumentaci v energetice včetně optimalizačních tepelných výpočtů.
Prerekvizity:

Znalosti z předmětů Kotle a výměníky tepla, Zdroje a přeměna energie a Tepelné turbíny a turbokompresory
Obsah předmětu (anotace):

Předmět navazuje na teoretické základy oboru získané v předmětech Zdroje a přeměna energie, Kotle a výměníky tepla a Tepelné turbíny a turbokompresory. Zaměřuje se na plánování a projektování energetických celků, rozvodů tepla (chladu) a spotřeby energií. Zahrnuje optimalizační výpočty tepelných schémat a dílčích komponent elektrárny a teplárny s důrazem na ekonomické aspekty.
Metody vyučování:

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.

V rámci cvičení bude využíván Open Source program OpenModelica. V Moodle kurzu budou průběžně zveřejňována výuková videa s teoretickým úvodem k dané časti a možnostmi implementace programu. V rámci cvičení budou průběžně stanoveny individuální úkoly navazující na výuková videa. Ve vymezeném rozvrhovaném čase bude k dispozici počítačová učebna, kde budou probíhat i individuální konzultace.

Způsob a kritéria hodnocení:

Požadavky pro zápočet: aktivní účast na cvičeních, odevzdání vypracovaných úkolů dle zadání ve stanoveném termínu.

Požadavky pro zkoušku: písemná část formou otázek a příkladů, ústní formou diskuse k zadanému tématu
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:

Účast na přednáškách je doporučená a výuka probíhá dle týdenních rozvrhů.
Cvičení: splnění zadaných individuálních úkolů
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod do projektování v energetice, průběhy projektů.
2. Elektroenergetika, bilance výroby elektřiny, centralizovaná / decentralizovaná výroba, Smart Grids.
3. – 4. Tepelný oběh parní elektrárny, základní části.
5. Plánování výstavby, dispoziční řešení strojovny, kotelny, pomocných zařízení, projekční dokumentace.
6. Zásobování teplem a chladem, systémy teplárenství a teplárenské ukazatele
7. Stanovení výkonu a potřeb tepla, dimenzování velikostí zdrojů
8. Pracovní okruhy tepelných centrál s parní turbínou.
9. Pracovní okruhy tepelných centrál s plynovou turbínou, paroplynová elektrárna, kogenerační jednotky se spalovacími motory
10. Soustava centrálního zásobování teplem
11. Podmínky udržení soustav SCZT a ekologizace
12. Základní ekonomické pojmy, specifika ekonomiky energetického odvětví
13. Nástroje ekonomického hodnocení projektů, formy finanční podpory energetiky
    Cvičení s počítačovou podporou 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
Literatura - základní:
1. KADRNOŽKA, J. a L. OCHRANA. Teplárenství. 1. Brno: CERM, 2001, 178 s. ISBN 80-7204-222-X.
2. KRBEK, J., B. POLESNÝ aj. FIEDLER. Strojní zařízení tepelných centrál: návrh a výpočet. Brno: PC-DIR, 1999, 217 s. Učební texty vysokých škol (Vysoké učení technické v Brně). ISBN 80-214-1334-4.
3. KRBEK, J., L. OCHRANA a B. POLESNÝ. Zásobování teplem a kogenerace. Brno: PC-DIR Real, 1999, 143 s. Učební texty vysokých škol (Vysoké učení technické v Brně). ISBN 80-214-1347-6.
Literatura - doporučená:
1. KADRNOŽKA, J. a Z. SKÁLA. Paroplynové elektrárny a teplárny. 1. Praha: SNTL, 1981.
2. POLESNÝ, B. Teplárenství a potrubní sítě. Vyd. 2. Brno: Ediční středisko VUT, 1989. ISBN 80-214-0057-9.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 Z
N-ETI-P prezenční studium ENI Energetické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 2 2 Z