Sylabus predmetu AZE - Alternativní zdroje energie (LDF - ZS 2019/2020)


     ECTS sylabus          Sylabus          Rozvrh          


     Čeština          Angličtina          


Kód předmětu: AZE
Název v jazyce výuky: Alternativní zdroje energie
Název česky: Alternativní zdroje energie
Název anglicky: Alternative Energy Sources
Způsob ukončení a počet kreditů: zápočet (3 kredity)
(1 ECTS kredit = 28 hodin studijní zátěže)
Forma výuky/Rozvrhovaná výuka: prezenční, 0/2 (počet hodin přednášek týdně / počet hodin cvičení týdně)
kombinovaná, 10/0 (počet hodin přednášek za období / počet hodin cvičení za období)
Jazyk výuky: čeština
Typ studia: bakalářský; magisterský; magisterský navazující
Semestr: ZS 2019/2020
Vyučující: Ing. Tomáš Badal, PhD. (cvičící, přednášející, zkoušející)
prof. Ing. Jindřich Neruda, CSc. (garant, zkoušející)
Výchozí předměty: žádné
 
Zaměření předmětu:
Rozšířit nad rámec znalostí získaných studiem základních předmětů teoretické poznatky a praktické zkušenosti v oblastech: energeticky úsporné stavby, vytápění a větrání, alternativní zdroje energií (voda, vítr, tepelná čerpadla, fotovoltaika, sluneční kolektory, biomasa).
 
Obsah předmětu:
1.Zdroje biomasy (dotace 0/2)
 
a.Úvod do problematiky, rozdělení OZE, bilance CO2 při spalování fosilních paliv a dendromasy, energetická náročnost produkce, tepelné ztráty a izolace, účinnost strojů a zařízení, ekonomika v energetice, energetická koncepce státu. Celosvětové programy pro náhradu fosilních paliv obnovitelnými zdroji energie. Prognóza spotřeby energií. Globální oteplování planety a úloha uhlíku v něm. Jednoduché cesty ke snížení spotřeby energií.
b.Zdroje biomasy pro energetické využití (kulatinové výřezy, užitkové dříví rovnané, těžební odpad, klest, tenké stromky, palivové dříví, manipulační odřezky, odpady z dřevozpracujícího průmyslu, piliny, pařezy a kořeny, lesní štěpky, dřevěné výrobky po ukončení životnosti, dříví z energetických plantáží, energetické traviny, odpady ze zpracování rostlin, pevné domovní odpady). Kvantifikace dendromasy k energetickému využití. Kapacitní a ekonomické kalkulace.

2.Příprava paliva z biomasy (dotace 0/2)
 
a.Příprava biomasy před přímým energetickým využitím spalováním. Technika a technologie pro úpravu a transport dříví před jeho energetickým využitím. Dobývání pařezů. Podélné a příčné dělení dříví na palivové špalíky. Štěpkování, drcení a rozvlákňování. Paketování klestu. Pracovní principy při štěpkování dříví a jejich vliv na výslednou kvalitu štěpky. Třídění štěpek. Odkorňování štěpek. Transport dříví. Požadavky jednotlivých typů topenišť na štěpku na jejich rozměrovou homogenitu. Velkovýrobní technologie štěpkování. Malovýrobní technologie štěpkování. Ekonomické aspekty výběru technologií štěpkování. Rizika odnímání dendromasy z lesních ekosystémů a minimalizace těchto rizik.

3.Dřevní hmota jako palivo. Vlastnosti. (dotace 0/2)
 
a.Dříví jako energetická surovina. Vlhkost dříví, chemické složení dříví, efektivní výhřevnost dřeva. Složení kouřových plynů při spalování biomasy, ve srovnání se složením kouřových plynů při spalování fosilních paliv. Nulová bilance CO2 při spalování biomasy. Možnosti výkonové regulace topenišť na dříví, a její vliv na efektivnost spalování a na obsah škodlivin ve spalinách.
b.Charakteristika spalovacího procesu dřeva. Stechiometrie spalování, Oswaldův trojúhelník. Jednotky a přepočty užívané při energetickém využívání dřeva. Obsah popelovin. Potřeba skladovacích prostor.

4.Technické řešení spalovacích zařízení. (dotace 0/2)
 
a.Kotle s odhoříváním na roštu, dřevosplyňující kotle a kotle na pelety malých výkonů. Principy zapojení do otopné soustavy, armatury a regulace, ochrana před nízkoteplotní korozí.
b.Technické řešení topenišť a kotlů středních a velkých výkonů pro spalování biomasy. Topeniště na kusové dříví. Topeniště na štěpky. Topeniště na balíky jednoletých rostlin. Provoz topenišť. Regulace. Technologie kotelen.

5.Centrální zásobování teplem a teplárenství. (dotace 0/2)
 
a.Centrální zásobování teplem (CZT). Teplárenství, kogenerace, elektrárny a výtopny. RC cyklus, ORC cyklus, Braytonův cyklus, Paroplynový cyklus, účinnost výroby elektrické energie a tepla. Parní kondenzační a protitlaké turbíny, plynové turbíny. Význam jaderné energetiky v OZE.
b.Kogenerační mikrojednotky, stirlingův motor, rychloběžný parní stroj.

6.Zušlechtěná paliva na bázi dřeva. Peletování, zplynování, zkapalňování dřeva. Výroba etanolu. (dotace 0/2)
 
a.Zušlechtěná paliva na bázi dřeva. Pelety a brikety z dřevního odpadu. Dřevný prach. Dřevěné uhlí. Dřevoplyn. Zplynování a zkapalňování biomasy. Výroba etanolu. Perspektivy využívání biopaliv.

7.Využití dřeva jako obnovitelného stavebního materiálu. (dotace 0/2)
 
a.Využití dřeva jako obnovitelného stavebního materiálu. Přehled základních běžných a alternativních materiálů pro stavbu (cihla, beton, písek, vápno, cement, dřevo, polystyren, minerální vlákno, skelné vlákno). Přehled stavebních systémů (Wieneberger, Welox, Sendwix, 2by4, Fino,). Srovnání ekonomické, ekologické, společenské.

8.Principy stavění energeticky optimalizovaných domů. (dotace 0/2)
 
a.Principy stavění energeticky optimalizovaných domů. Energeticky úsporný dům, nízkoenergetický dům, pasivní dům. Legislativa a normativní předpisy. Tepelná ochrana budov, součinitel prostupu tepla, větrání a infiltrace, tepelná ztráta, energetický audit, energetický štítek budov.

9.Solární energie -- kvantifikace zdrojů. (dotace 0/2)
 
a.Solární energie -- kvantifikace zdrojů. Reálně dosažitelné úspory energie v konkrétních geografických podmínkách. Přímé, difúzní a odražené sluneční záření. Pasivní využití sluneční energie. Prosklené plochy, zimní zahrady, Trombeho stěna. Akumulace energie ve stavební hmotě.

10.Solární energie -- technologie využití. (dotace 0/2)
 
a.Solární energie -- aktivní využití sluneční energie. ploché solární kolektory, vakuové solární kolektory, koncentrační kolektory, vzduchové kolektory, fotovoltaika. Teplovodní akumulační nádrže a akumulátory elektrické energie. Zapojení solárních kolektorů jako bivalentního zdroje v součinnosti s kotlem na dříví a jiné.

11.Vodní energie. (dotace 0/2)
 
a.Vodní energie. Technické řešení vodních elektráren se zvláštním zřetelem na malé vodní elektrárny (MVE). Kvantifikace energetického potenciálu vodního zdroje, vodní spád, geodetický spád, průtok. Stavební část vodního díla. Strojní část MVE. Kaplanova, Frencisova, Peltonova, Bánkiho turbína. Bezlopatková turbína. Legislativa MVE, výkup el. energie a připojení MVE na elektrizační soustavu.

12.Energie větru. (dotace 0/2)
 
a.Energie větru. Kvantifikace zdroje, minimální ekonomická rychlost větru. Technické řešení větrných elektráren, ochrana proti přetížení, větrné farmy, dopady na životní prostředí, výkupní ceny energie, spolehlivost zdroje, ekonomika a ekologie provozu. Geotermální energie, energie přílivu a energie vlnobití.

13.Tepelná čerpadla. (dotace 0/2)
 
a.Tepelná čerpadla (TČ). Levotočivý Rankin -- Clausiův cyklus, Carnotův cyklus, topný faktor TČ. Technické řešení TČ -- typu voda -- voda, vzduch -- voda, vzduch -- vzduch. Scrool kompresory a pístové kompresory, výměníky tepla, regulační armatury. Problematika chladiv, p-i diagram chladiv, ideový návrh TČ. Ekonomika a ekologie provozu, zvyšování topného faktoru.

14.Volné téma. (dotace 0/2)
 
a.Zápočet, diskuse na volné téma související s OZE, exkurze.

 
Výstupy předmětu:
Všeobecné kompetence:
 
-Dovednosti spojené s využíváním a zpracováním informací
-Etické závazky
-Kapacita k učení se
-Kapacita přizpůsobovat se novým situacím
-Schopnost analýzy a syntézy
-Schopnost aplikace znalosti v praxi
-Schopnost komunikace slovem a písmem v rodném jazyce
-Schopnost komunikovat s experty v jiném oboru
-Schopnost práce v mezinárodním kontextu
-Schopnost pracovat v interdisciplinárním týmu
-Schopnost rozhodovat
-Schopnost řešit problémy
-Schopnost samostatné práce
-Tvorba projektů a jejich management
-Týmová práce
-Uvědomění si konceptu kvality
-Základní profesní znalosti

Oborově specifické kompetence:
 
-Schopnost hodnotit technologie alternativních zdrojů enrgie
-Schopnost orientace v problematice obnovitelných zdrojů energie a aplikace znalostí do praxe.
-Schopnost soustředit se na podstatu problému a odhlédnutí od vedlejších faktorů.
-Znalost tepelných čerpadel, solární, vodní a větrné energie a energie biomasy v podmínkách ČR

Typ předmětu: volitelný
Ročník: Předmět může být studován libovolně v průběhu studia.
Pracovní stáže: Není vyžadována žádná povinná pracovní stáž.
Doporučené moduly studia: -
 
Aktivity a studijní zátěž (počet hodin studijní zátěže):
DruhPrezenční studiumKombinované studium
Přímá výuka
     cvičení28 h0 h
     konzultace0 h10 h
Samostudium
     příprava na průběžné hodnocení20 h0 h
     příprava na průběžný test0 h30 h
     zpracování projektů16 h20 h
     zpracování seminární práce20 h24 h
Celkem84 h84 h
 
Požadavky na ukončení:
Ukončení zápočtem. Podmínky udělení zápočtu: více než 80% účast ve výuce, úspěšné absolvování zápočtovéhop testu. Tématické okruhy zápočtového testu: energetické využití biomasy, solární energie, vodní energie, tepelná čerpadla, větrná energie.
 
Literatura:
TypAutorNázevMísto vydáníNakladatelRokISBN
ZNERUDA, J. -- SIMANOV, V. -- KLVAČ, R. -- SKOUPÝ, A. -- KADLEC, J. -- ZEMÁNEK, T. -- NEVRKLA, P.Technika a technologie v lesnictví. Díl druhý.BrnoMendelova univerzita v Brně2013978-80-7375-840-0
ZQUASCHNING, V.Obnovitelné zdroje energie.PrahaGrada Publishing, a.s.2010978-80-247-3250-3
ZNOSKIEVIČ, P.Využití energetických zdrojůPrahaMŽP199680-7078-378-8
ZADAMEC, D.Zhodnocení potenciálu vybraných obnovitelných zdrojů energieBrno2009
ZBADAL, T.Ekonomické aspekty využívání dendromasy pro energetické účely - regionální využívání dendromasy pro výrobu tepla
ZSIMANOV, V.Bioenergetika - historická šance pro lesnictví2002ISSN 0322-9254
ZJEVIČ, P. -- KÁRA, J. -- PASTOREK, Z.Biomasa - obnovitelný zdroj energiePrahaFCC Public2004
ZSIMANOV, V.Dříví jako obnovitelný zdroj energie978-80-7375-028-2
ZMIKULENKA, P.Ekonomicko-ekologické hodnocení lesa jako obnovitelného přírodního zdrojeBrno1995
ZMAREČEK, J.Environmentální techniky - obnovitelné zdroje energie z biomasy: odborný kurzBrnoMendelova univerzita v Brně2013978-80-7375-887-5
ZPETRŽÍLEK, P. -- KLOZ, M. -- MOTLÍK, J.Využívání obnovitelných zdrojů energie (právní předpisy s komentářem) PrahaLinde Praha, a.s2007978-80-7201-670-9

Zzákladní literatura
Ddoporučená literatura


Poslední změnu provedla Ing. Alice Malá dne 20. 5. 2019.

Typ výstupu: