Rok akademicki: 2015/2016 Kod: IEL s Punkty ECTS: 3. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Alternatywne źródła energii Rok akademicki: 2015/2016 Kod: IEL s Punkty ECTS: 3 Wydział: Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Kierunek: Elektronika Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 5 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Swatowska Barbara (swatow@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr inż. Swatowska Barbara (swatow@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Moduł zapoznaje studentów z odnawialnych źródeł energii oraz metodami wykorzystywania tych źródeł do produkcji energii elektrycznej lub cieplnej. Studenci poznają także techniki pomiarowe ogniw PV. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności M_U001 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie fotowoltaiki, obejmującą: podstawy budowy ogniw słonecznych i ich zasadę działania, metody zwiększania wydajności ogniw, systemy sterowania i dystrybucji energii Student dysponuje ogólna wiedzą w zakresie konwersji energii cieplnej, energii wiatrowej, pomp ciepła, biomasy i biogazu ora ogniw paliwowych Student ma podstawowa wiedzę w zakresie podłoża rozwoju odnawialnych źródeł energii Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski 1 / 7

2 M_U002 M_U003 M_U004 Student potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania a także potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację poświęconą wynikom realizacji zadania inżynierskiego Student potrafi zaplanować i przeprowadzić symulację oraz pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także ekstrakcję podstawowych parametrów charakteryzujących materiały, elementy oraz analogowe i cyfrowe układy elektroniczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski, potrafi pracować indywidualnie i w zespole; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów Sprawozdanie, Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 M_K003 M_K004 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów i kultur Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza 2 / 7

3 M_W001 M_W002 M_W003 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 Student ma podstawowa wiedzę w zakresie fotowoltaiki, obejmującą: podstawy budowy ogniw słonecznych i ich zasadę działania, metody zwiększania wydajności ogniw, systemy sterowania i dystrybucji energii Student dysponuje ogólna wiedzą w zakresie konwersji energii cieplnej, energii wiatrowej, pomp ciepła, biomasy i biogazu ora ogniw paliwowych Student ma podstawowa wiedzę w zakresie podłoża rozwoju odnawialnych źródeł energii Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski Student potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji zadania inżynierskiego i przygotować tekst zawierający omówienie wyników realizacji tego zadania a także potrafi przygotować i przedstawić krótką prezentację poświęconą wynikom realizacji zadania inżynierskiego Student potrafi zaplanować i przeprowadzić symulację oraz pomiary charakterystyk elektrycznych i optycznych, a także ekstrakcję podstawowych parametrów charakteryzujących materiały, elementy oraz analogowe i cyfrowe układy elektroniczne; potrafi przedstawić otrzymane wyniki w formie liczbowej i graficznej, dokonać ich interpretacji i wyciągnąć właściwe wnioski / 7

4 M_U004 Student potrafi pozyskiwać informacje z literatury i integrować pozyskane informacje, dokonywać ich interpretacji, a także wyciągać wnioski, potrafi pracować indywidualnie i w zespole; umie oszacować czas potrzebny na realizację zleconego zadania; potrafi opracować i zrealizować harmonogram prac zapewniający dotrzymanie terminów Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 M_K003 M_K004 Student rozumie potrzebę i zna możliwości ciągłego dokształcania się oraz podnoszenia swoich kompetencji zawodowych Student ma świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz gotowość podporządkowania się zasadom pracy w zespole i ponoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania Student ma świadomość ważności zachowywania się w sposób profesjonalny, przestrzegania zasad etyki zawodowej i poszanowania różnorodności poglądów i kultur Student ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki działalności inżyniera elektryka, w tym jej wpływ na środowisko, i związaną z tym odpowiedzialność za podejmowane decyzje Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład w ramach modułu prowadzone są w postaci wykładu (14 godzin) oraz ćwiczeń laboratoryjnych (20 godzin). Wykłady 1. Podłoże rozwoju odnawialnych źródeł energii 2 h Odnawialne Źródła Energii (OŹE): na świecie i w Polsce; energia słoneczna i widmo promieniowania; efekt fotoelektryczny; efekt fotowoltaiczny i początki fotowoltaiki; instalacje PV na AGH i na świecie. 2. Rodzaje ogniw fotowoltaicznych 2 h Budowa, rodzaje i konstrukcje ogniw słonecznych, modele teoretyczne; metody zwiększania wydajności ogniw rola ARC; materiały stosowane w fotowoltaice; 4 / 7

5 technologia ogniw. 3. Charakterystyki prądowo-napięciowe (I-V) oraz inne metody diagnostyki ogniw słonecznych; symulacja PC1D 2 h. 4. Uwarunkowania prawne instalowania systemów PV w Polsce 2 h. 5. Najważniejsze rodzaje i elementy systemów fotowoltaicznych 2 h. Systemy sterowania i konwersji energii; korelacje z systemami elektroenergetycznymi. 6. Inne formy zielonej energii energetyka wiatrowa w Polsce i na świecie 2 h. 7. Pozostałe Alternatywne Źródła Energii w Polsce i na świecie 2 h. Energia wodna; energia geotermalna; biomasa i biogaz. Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia laboratoryjne 1. Badania symulacyjne ogniw słonecznych o różnych strukturach (3 godz). PC1D opracowanie modelu struktury ogniwa słonecznego z uwzględnieniem parametrów materiałowych oraz dodatkowych procesów technologicznych wpływających na warunki pracy ogniw (grubość i wielkość podłoża bazowego; rodzaj materiału bazowego; grubość, współczynnik załamania i odbicia światła od warstwy antyrefleksyjnej, głębokość i kąt teksturyzacji, 2. Analiza roli parametrów bazy i emitera dla sprawności ogniw PV symulacja PC1D (4 godz). 3. Pomiary sprawności ogniw słonecznych w zmiennym oświetleniu praca z urządzeniem I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification (3 godz). 4. Pomiary sprawności ogniw słonecznych w zmiennej temperaturze praca z urządzeniem I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification (3 godz). 5. Badanie modułu fotowoltaicznego wpływ połączeń ogniw w module na końcowe parametry systemu PV (2 godz). 6. Analiza parametrów pracy różnych typów inwerterów, liczników, rejestratorów i wpływu rodzaju obciążenia na pracę tych urządzeń (3 godz). 7. Zapoznanie z działaniem oprogramowania WAsP metody oceny zasobów energetycznych wiatru (2 godz). Zastosowane oprogramowanie oraz urządzenia pomiarowe: - program PC1D, producent: University of New South Wales - urządzenie do badania charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw: I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification - program WAsP, Sposób obliczania oceny końcowej 1.Warunkiem uzyskania pozytywnej oceny końcowej jest uzyskanie pozytywnej oceny z laboratorium (zal.poszczególnych ćwiczeń) oraz kolokwium zaliczeniowego z materiału z zajęć lab. oraz wykładów. 2.Obliczamy średnią ważoną z ocen z laboratorium (55%) i kol. zalicz. (45%) uzyskanych we wszystkich terminach (dwóch). 3.Wyznaczmy ocenę końcową na podstawie zależności: if sr>4.75 then OK:=5.0 else if sr>4.25 then OK:=4.5 else if sr>3.75 then OK:=4.0 else if sr>3.25 then OK:=3.5 else OK:=3 Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość rachunku różniczkowego i całkowego funkcji jednej i wielu zmiennych Znajomość elementów fizyki ciała stałego (z naciskiem na istotę zjawiska fotoelektrycznego) Znajomość teorii obwodów w zakresie analizy układów elektrycznych 5 / 7

6 Umiejętność tworzenia modeli obwodowych Zalecana literatura i pomoce naukowe 1.S. Smoliński, Fotowoltaiczne Zródła Energii, Wyd. SGGW, W-wa T. Markvart, L. Castner, Solar Cells, Elsevier E. Klugmann, E Klugmann-Radziemska, Alternatywne Źródła Energii, Wyd. Ekonomia i Środowisko, Białystok G. Wiśniewski, Kolektory słoneczne, COIB PP W-wa K. Brodowicz, Pompy Ciepła, PWN, W-wa PV Status Report Joint Research Centre Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. Barbara Swatowska, T. Stapiński, Amorphous hydrogenated silicon-nitride films for applications in solar cells, Vacuum, 82 (2008) Barbara Swatowska, T. Stapiński, The main properties of amorphous ARC for silicon solar cells, Materiały Elektroniczne, T , Nr 3, Barbara Swatowska, T. Stapiński, Optical and structural characterization of silicon-carbon-nitride thin films for optoelectronics, Physica Status Solidi C 7, No. 3-4 (2010) ; 4. Barbara Swatowska, T. Stapiński, Amorficzne warstwy uwodornione typu a-si:c:h oraz a-si:n:h do zastosowań w ogniwach słonecznych jako pokrycia antyrefleksyjne (Amorphous hydrogenated thin films a-si:c:h and a-si:n:h for solar cells as antireflective coatings), Elektronika, Nr 5 (2010) Barbara Swatowska, W. Maziarz, Ł. Więckowski, Parametry i zastosowanie modułu słonecznego na bazie krzemowych ogniw multikrystalicznych (Parameters and application of PV module on base multicrystalline silicon solar cells), Elektronika, Nr 5 (2010) Barbara Swatowska, T. Stapiński, K. Drabczyk, P. Panek The role of antireflective coatings in silicon solar cells influence on their electrical parameters, Optica Applicata, Nr 2 Vol. 41 (2011), Barbara Swatowska, T. Stapiński, S. Zimowski, Properties of a-si:n:h films beneficial for silicon solar cells applications, Opto-Electronics Review, 20(2) (2012) Barbara Swatowska, S. Kluska, P. Panek, Właściwości aplikacyjne amorficznych warstw na bazie krzemu podwyższające sprawność ogniw słonecznych (Application properties of amorphous thin films based on silicon increasing the efficiency of solar cells), Elektronika, Nr 5 (2013) Barbara Swatowska, S. Kluska, M. Jurzecka-Szymacha, T. Stapiński, K. Tkacz-Smiech, The chemical composition and band gap of amorphous Si:C:N:H layers, Applied Surface Science 371 (2016) Barbara Swatowska, S. Kluska, G. Lewińska, J. Golańska, T. Stapiński, a-sicxny:h thin films for applications in solar cells as passivation and antireflective coatings, Proc. SPIE / The International Society for Optical Engineering, (2016) C-1 do C-7; 11. P. Panek, Barbara Swatowska, W. Dawidowski, M. Juel, P. Zięba, Boron liquid solution deposited by spray method for p-type emitter formation in crystalline Si solar cells, Proc. SPIE / The International Society for Optical Engineering, (2016) V-1 do V-9; 12. P. Panek, Barbara Swatowska, A. Sypień, M. Musztyfaga-Staszuk, M. Jakubowska, The stencil printing for front contact formation on the silicon solar cells, Przegląd Elektrotechniczny = Electrical Review, R. 93, Nr 3 (2017) , ISSN Barbara Swatowska, P. Panek, The impact of shading on solar cell electrical parameters, Optica Applicata, Nr 2 Vol. 47 (2017) Barbara Swatowska, Antireflective and passivation properties of the photovoltaic structure with Al2O3 layer of different thickness, Microelectronics International, vol. 35(3) (2018) , Informacje dodatkowe Brak 6 / 7

7 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 14 godz 15 godz 20 godz 10 godz 20 godz 79 godz 3 ECTS 7 / 7