Energie a emise (FSI-9EAE)

Akademický rok 2023/2024
Garant: prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c.  
Garantující pracoviště: ÚPI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Posluchači se naučí aplikovat teoretické znalosti na konkrétní praktické případy. Naučí se pracovat s odbornou literaturou. Seznámí se s nejnovějšími metodami v daném oboru a se způsoby, jak je aplikovat. Uvědomí si nutnost součinnosti resp. týmové práce. Vyzkouší si řešení praktických problémů z různých oblastí daného oboru.
Výstupy studia a kompetence:
Doktorandi se naučí aplikovat teoretické znalosti na konkrétní průmyslové případy a pracovat s odbornou literaturou. Seznámí se s nejnovějšími metodami řešení v daném oboru a významem a nezbytností spolupráce a týmové práce. Budou řešit praktické problémy přenosu tepla z různých oblastí procesního průmyslu pomocí dostupných profesionálních nebo vlastních programových výpočtových systémů.
Prerekvizity:
Tepelné pochody
Obsah předmětu (anotace):
Předmět je orientován na úspory energie a redukci emisí v procesním průmyslu. Zaměření předmětu odráží skutečnost: "Vytvoříme-li emise,nelze je zničit." Tímto faktem je dán hlavní cíl - minimalizovat spotřebu energie a tím i tvorbu emisí (CO2, NOx, SOx,...) v procesním průmyslu. Doktorand se seznámí s problematikou škodlivých emisí obecně a se způsoby redukce emisí v souvislosti s ochranou životního prostředí a příslušnou legislativou. Část předmětu je věnována realizaci úspor energie a snížení emisí prostřednictvím integrace procesů (Process Integration) založené na metodice "Pinch Technology" včetně ekonomických a ekologických aspektů. Posluchači zde využijí znalosti z předmětu "Tepelné pochody", dále získají znalosti z oblasti využití externích energetických zdrojů a kogenerace v procesním průmyslu (včetně zajímavostí ukazujících přímou souvislost termodynamiky a ekonomiky). V předmětu je využito "know-how" špičkových odborníků z praxe.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Způsob a kritéria hodnocení:
Předmět je zakončen zkouškou. Podmínkou vykonání zkoušky je odevzdání zadané písemné práce minimálně 2 týdny předem. Zkouška je ústní, hodnocení písemné práce má 50% podíl na výsledném hodnocení.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na přednáškách je doporučená.
Kontrola znalostí zkouškou spojenou s obhajobou vypracované písemné práce. Zameškaná výuka se nahrazuje distanční formou studia s využitím výukových podkladů (studijní literatury) specifikované vyučujícím.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  10 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod: spotřeba energie,škodlivé emise a odpady.
2. Externí energetické zdroje - přehled
3. Pára a parní kotle
4. Parní turbíny
5. Spalovací turbíny a kotel na odpadní teplo
6. Využít tepla ve spalovnách odpadů
7. Teplárenství a jeho nová role
8. Integrace procesů: Termodynamická analýza
9. Integrace procesů: Využití tepla
10. Integrace procesů: Výběr externích energetických zdrojů a integrace tepelných strojů
11. Integrace procesů: Nový návrh, optimalizace a rekonstrukce za účelem redukce spotř. energie a emisí.
12. Primární opatření pro redukci škodlivých emisí.
13. Sekundární opatření pro redukci škodlivých emisí.
Literatura - základní:
1. Ganapathy, V.: Industrial boilers and heat recovery steam generators: design, applications, and calculations, CRC Press (2002)
2. Rogoff, M.J., Screve, F.: Waste-to-energy: technologies and project implementation. Academic Press (2019)
3. Heinz, B., Singh, M.: Steam Turbines–Design, Applications and Rerating. McGraw-Hill, New York (2009)
4. Sjaak, V., Koppejan, J.: Handbook of Biomass Combustion and Co-firing, ISBN 9036517737. Twente University Press, Enschede, The Netherlands (2002)
Literatura - doporučená:
1. Klemeš, J. J. (ed.). Handbook of Process Integration (PI). Woodhead Publishing. 2013.
2. Brown, T.: Engineering economics and economic design for process engineers. CRC Press (2016)
3. Wu, C.: Thermodynamic cycles: computer-aided design and optimization. CRC Press (2003)
4. Smith, R.: Chemical process: design and integration. John Wiley & Sons (2005)
5. Branchini, L.: Waste-to-energy: advanced cycles and new design concepts for efficient power plants. Springer (2015)
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
D-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z
D-ENE-K kombinované studium --- bez specializace -- drzk 0 Doporučený kurs 3 1 Z