Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN CO-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Energetyka Specjalność: Ciepłownictwo, ogrzewnictwo i klimatyzacja

Transkrypt

1 Nazwa modułu: Nowe technologie energetyczne Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN CO-s Punkty ECTS: 3 Wydział: Energetyki i Paliw Kierunek: Energetyka Specjalność: Ciepłownictwo, ogrzewnictwo i klimatyzacja Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 2 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr inż. Kwiatkowski Mirosław (kwiatkow@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: mgr inż. Szubel Mateusz (mszubel@agh.edu.pl) dr inż. Kwiatkowski Mirosław (kwiatkow@agh.edu.pl) 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 Student dysponuje wiedzą w zakresie przyszłych kierunków rozwoju produkcji i struktury wykorzystania energii w Polsce i na Świecie oraz możliwości wykorzystania nowych technologii energetycznych, w szczególności: - czystych technologii węglowych, - technologii wykorzystujących procesy adsorpcji i katalizy, w tym między innymi magazynowania metanu i wodoru oraz kondensatorów podwójnej warstwy elektrycznej, - technologii recyklingu energetycznego, - nowych technologii zwiększających efektywność wykorzystania energii i systemów energetycznych opartych na niekonwencjonalnych źródłach energii, - energetyki rozproszonej i prosumenckiej, - nowych technologii jądrowych oraz kontrolowanej fuzji jądrowej. EN2A_W18, EN2A_W16, EN2A_W17 Egzamin 1 / 9

2 M_W002 Student w ramach przedmiotu pozna między innymi komercyjne programy do projektowania, modelowania i analizy finansowej nowych systemów energetycznych opartych na niekonwencjonalnych i odnawianych źródłach energii. EN2A_W07 Egzamin, Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych M_W003 Student ma podstawową wiedzę z zakresu nowych technologii energetycznych i możliwości ich wykorzystania w przyszłości EN2A_W19 Egzamin M_W004 Student zna podstawy fizyczne i fizykochemiczne związane z nowymi technologiami produkcji energii i magazynowania paliw oraz technologiami zwiększającymi efektywność wykorzystania energii. Student zna ponadto uwarunkowania rozwoju nowych kierunków produkcji energii oraz energetyki rozproszonej i prosumenckiej. EN2A_W02 Umiejętności M_U001 Student potrafi: - omówić i przeanalizować technologie energetyczne stosowane obecnie oraz nowe technologie, które będą wykorzystywane w przyszłości, z uwzględnieniem aspektów technicznych, ekonomicznych, ekologicznych i społecznych, - omówić budowę i zasady działania urządzeń wchodzących w skład omawianych systemów energetycznych, - wyjaśnić podstawy fizyczne i fizykochemiczne nowych technologii energetycznych. EN2A_U09 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych, Wynik testu zaliczeniowego M_U002 Student potrafi: - wykonać prosty projekt technicznofinansowy systemu energetycznego w uwzględnieniem aspektów ekologicznych i społecznych w oparciu o wiedzę i technologie omówione na wykładzie, - przedstawić i przeanalizować otrzymane efekty w postaci profesjonalnej prezentacji multimedialnej. EN2A_U18, EN2A_U16 Aktywność na zajęciach, Projekt, Wykonanie projektu, Prezentacja Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi efektywnie włączyć się w pracę zespołową nad danym zagadnieniem z zakresu technologii energetycznych i umie także analizować informacje źródłowe na temat nowych technologii energetycznych. EN2A_K04 Aktywność na zajęciach M_K002 Student potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy realizując projekt analizy i oceny wykonalności systemu z zastosowaniem wybranej technologii energetycznej, angażując się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, potrafi także dobrze sformułować swoje argumenty wykorzystując poznane informacje. EN2A_K01 Aktywność na zajęciach Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć 2 / 9

3 Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um Zajęcia seminaryjne Zajęcia praktyczne Zajęcia terenowe Zajęcia warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 M_W003 Student dysponuje wiedzą w zakresie przyszłych kierunków rozwoju produkcji i struktury wykorzystania energii w Polsce i na Świecie oraz możliwości wykorzystania nowych technologii energetycznych, w szczególności: - czystych technologii węglowych, - technologii wykorzystujących procesy adsorpcji i katalizy, w tym między innymi magazynowania metanu i wodoru oraz kondensatorów podwójnej warstwy elektrycznej, - technologii recyklingu energetycznego, - nowych technologii zwiększających efektywność wykorzystania energii i systemów energetycznych opartych na niekonwencjonalnych źródłach energii, - energetyki rozproszonej i prosumenckiej, - nowych technologii jądrowych oraz kontrolowanej fuzji jądrowej. Student w ramach przedmiotu pozna między innymi komercyjne programy do projektowania, modelowania i analizy finansowej nowych systemów energetycznych opartych na niekonwencjonalnych i odnawianych źródłach energii. Student ma podstawową wiedzę z zakresu nowych technologii energetycznych i możliwości ich wykorzystania w przyszłości / 9

4 M_W004 Umiejętności M_U001 M_U002 Student zna podstawy fizyczne i fizykochemiczne związane z nowymi technologiami produkcji energii i magazynowania paliw oraz technologiami zwiększającymi efektywność wykorzystania energii. Student zna ponadto uwarunkowania rozwoju nowych kierunków produkcji energii oraz energetyki rozproszonej i prosumenckiej. Student potrafi: - omówić i przeanalizować technologie energetyczne stosowane obecnie oraz nowe technologie, które będą wykorzystywane w przyszłości, z uwzględnieniem aspektów technicznych, ekonomicznych, ekologicznych i społecznych, - omówić budowę i zasady działania urządzeń wchodzących w skład omawianych systemów energetycznych, - wyjaśnić podstawy fizyczne i fizykochemiczne nowych technologii energetycznych. Student potrafi: - wykonać prosty projekt techniczno-finansowy systemu energetycznego w uwzględnieniem aspektów ekologicznych i społecznych w oparciu o wiedzę i technologie omówione na wykładzie, - przedstawić i przeanalizować otrzymane efekty w postaci profesjonalnej prezentacji multimedialnej Kompetencje społeczne M_K001 Student potrafi efektywnie włączyć się w pracę zespołową nad danym zagadnieniem z zakresu technologii energetycznych i umie także analizować informacje źródłowe na temat nowych technologii energetycznych / 9

5 M_K002 Student potrafi myśleć i działać w sposób kreatywny i przedsiębiorczy realizując projekt analizy i oceny wykonalności systemu z zastosowaniem wybranej technologii energetycznej, angażując się w dyskusję w grupie, jak również z prowadzącym, potrafi także dobrze sformułować swoje argumenty wykorzystując poznane informacje Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład Materiał wykładowy obejmuje następujące zagadnienia: - struktura produkcji i wykorzystania energii w Polsce i na Świecie analiza optymalnych kierunków rozwoju, - czyste technologie węglowe i sekwestracja ditlenku węgla, - technologie podziemnego zgazowania węgla, - zastosowanie procesu adsorpcji i adsorbentów w technologiach energetycznych, - adsorpcyjne oczyszczanie gazów odlotowych, - adsorpcyjne magazynowanie metanu, - adsorpcyjne magazynowanie wodoru, - technologie wodorowe w energetyce, - chłodziarki i klimatyzatory adsorpcyjne, - kondensatory podwójnej warstwy elektrycznej, - zastosowanie procesu katalizy i katalizatorów w nowych technologiach energetycznych, selektywna katalityczna redukcja tlenków azotu, - nowe technologie zwiększające efektywność wykorzystania energii, - recykling materiałowy i energetyczny, - energetyka rozproszona i prosumencka, - nowe technologie i kierunki rozwoju energetyki jądrowej, - kontrolowana fuzja jądrowa projekt ITER. Ćwiczenia laboratoryjne Materiał przerabiany w ramach ćwiczeń laboratoryjnych obejmuje: - symulacje procesów energetycznych zachodzących w reaktorach jądrowych wybranych typów, z uwzględnieniem badań relacji pomiędzy podstawowymi parametrami pracy układów oraz skutków ich awarii. Prowadzenie analiz z wykorzystaniem symulatorów pracy reaktorów jądrowych, - projektowanie i modelowanie pracy układów z wykorzystaniem niekonwencjonalnych źródeł energii za pomocą dedykowanego programu komputerowego, - projektowanie i modelowanie komputerowe systemów energetycznych, - komputerową analizę warunków pracy wybranych systemów energetycznych, - komputerowy dobór nowych technologii energetycznych oraz ich analizę technicznofinansową z uwzględnieniem aspektów ekologicznych. Ćwiczenia projektowe W ramach zajęć projektowych studenci wykonają indywidualnie projekt w arktukszu kalkulacyjnym Ms Excel, obejmujący analizę wybranej z poniższych technologii: 5 / 9

6 - czystej technologi węglowej - sekwestracji ditlenku węgla, - podziemnego zgazowania węgla, - adsorpcyjnego oczyszczania gazów odlotowych, - adsorpcyjnego magazynowanie metanu, - adsorpcyjne magazynowanie wodoru, - metod otrzymywania wodoru, - chłodziarek i klimatyzatorów adsorpcyjnych, - selektywnej katalitycznej redukcji tlenków azotu, - technologii zwiększających efektywność wykorzystania energii, - recyklingu materiałowego i energetycznego, - energetyki rozproszonej i prosumenckiej, - nowych technologii energetyki jądrowej, - kontrolowanej fuzji jądrowej. Sposób obliczania oceny końcowej Ocena końcowa jest obliczana na podstawie oceny z ćwiczeń laboratoryjnych (L), oceny z zaliczenia projektu (P) i oceny aktywności w wykładach (A) oraz wyniku egzaminu pisemnego (E), na podstawie poniższego wzoru zgodnie z Regulaminem Studiów AGH: Ocena końcowa (OK) obliczana jest jako średnia ważona powyższych ocen: OK. = w(0.2p+0.3l+0.1a+0.4e) w = 1 dla I terminu, w = 0,9 dla II terminu, w = 0,8 dla III terminu; 0 = W = 5. Wymagania wstępne i dodatkowe Nie podano wymagań wstępnych lub dodatkowych. Zalecana literatura i pomoce naukowe Chmielniak T.: Technologie energetyczne. Warszawa: WNT Lewandowski W.: Proekologiczne odnawialne źródła energii. Warszawa: WNT Marecki J., Podstawy przemian energetycznych. Wydawnictwo WNT 2007 (lub nowsze). Pawlik M., Strzelczyk F.: Elektrownie. Warszawa: WNT 2009 Surygała J.: Wodór jako paliwo. Wydawnictwo WNT Rubik M., Pompy ciepła poradnik, Ośrodek informacji Technika instalacyjna w budownictwie, Warszawa Anuszczyk J., Maszyny elektryczne w energetyce. Zagadnienia Wybrane, Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa Szargut J., Ziębik A.: Podstawy energetyki cieplnej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN 2000 A. Guła, M. Filipowicz, M. Kwiatkowski, Rozproszona produkcja energii elektrycznej, Wprowadzenie. CZYSTA ENERGIA 4, 11, T. Bobrowski, M. Kwiatkowski, Komputerowy system analizy optymalnych kierunków rozwoju energetyki ze źródeł odnawialnych i działań w zakresie efektywnego wykorzystania energii. ZESZYTY STUDENCKIEGO TOWARZYSTWA NAUKOWEGO 15, 45-50, M. Kwiatkowski, S. Wąsik, Analiza stanu aktualnego i kierunków rozwoju gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce na przykładzie miasta Krakowa. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI O OCHRONY ŚRODOWISKA 10, 1-12, M. Kwiatkowski, Recykling odpadów komunalnych analiza wybranych problemów i propozycja nowego rozwiązania bazującego na wspomaganiu komputerowym. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI O OCHRONY ŚRODOWISKA 8, 33-42, M. Kwiatkowski, R. Polak, Energetyczne wykorzystanie biomasy do celów grzewczych w budownictwie jednorodzinnym. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI I OCHRONY ŚRODOWISKA 11, 9-22, M. Kwiatkowski, Analiza stanu aktualnego i perspektyw rozwoju produkcji oraz wykorzystania biodiesela w Polsce. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI I OCHRONY ŚRODOWISKA 11, 13-26, M. Kwiatkowski, Energy, Economic and ecological problems of waste management. ARCHIWUM 6 / 9

7 GOSPODARKI ODPADAMI 12, 40-52, M. Kwiatkowski, Analiza technicznych i ekologicznych aspektów wykorzystania biomasy do celów energetycznych w Polsce. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 5/89, 1-5, M. Kwiatkowski, Magazynowanie metanu w porowatych materiałach węglowych. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 92/5, , Czasopisma specjalistyczne, np. Energy conversion and management. Elsevier. Energetyka miesięcznik SEP. Podręcznik użytkownika RETScreen Podręcznik użytkownika PolySun Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu 1. M. Kwiatkowski, Magazynowanie metanu w porowatych materiałach węglowych. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 92/5, (2013). 2. M. Kwiatkowski, E. Broniek, Application of the LBET class adsorption models to the analysis of microporous structure of the active carbons produced from biomass by chemical activation with the use of potassium carbonate. COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEM. ENG. ASPECTS 427, (2013). 3. M. Kwiatkowski, M. Wiśniewski, G. Rychlicki, The numerical analysis of the spherical carbon adsorbents obtained from ion-exchange resins in one-step steam pyrolysis. APPLIED SURFACE SCIENCE 259, (2012). 4. M. Kwiatkowski, E. Broniek, Application of the LBET class adsorption models to analyze influence of production process conditions on the obtained microporous structure of activated carbons. COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEM. ENG. ASPECTS 411, (2012). 5. M. Kwiatkowski, E. Broniek, Komputerowa analiza struktury porowatej adsorbentów otrzymanych z odpadowych materiałów pochodzenia roślinnego w procesie aktywacji chemicznej kwasem fosforowym. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 91/12, (2012). 6. M. Kwiatkowski, M. Wiśniewski, A. Pacholczyk, The application of the fast multivariant fitting procedure of the LBET models to the analysis of carbon foams prepared by various methods from furfuryl alcohol. COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEM. ENG. ASPECTS 385, (2011). 7. M. Kwiatkowski, Analiza technicznych i ekologicznych aspektów wykorzystania biomasy do celów energetycznych w Polsce. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 5/89, 1-5 (2010). 8. M. Kwiatkowski, Computer analysis of the microporous structure of activated carbon fibres using the fast multivariant identification procedure of adsorption system parameters. JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE 330, (2009). 9. M. Kwiatkowski, Use of fast multivariant identification of the parameters of adsorption systems to study the impact of activating agent on microporous structure formation during activation. JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE 340, 1-7 (2009). 10. M. Kwiatkowski, Zastosowanie metody wielowariantowego dopasowywania modeli LBET do analizy wpływu warunków procesu aktywacji na uzyskane parametry struktury mikroporowatej węgli aktywnych. PRZEMYSŁ CHEMICZNY 87/3, (2008). 11. M. Kwiatkowski, Application of fast multivariant identification technique of adsorption systems to analyze influence of production process conditions on obtained microporous structure parameters of carbonaceous adsorbents. MICROPOROUS AND MESOPOROUS MATERIALS 115, (2008). 12. M. Kwiatkowski, Energy, Economic and ecological problems of waste management. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI 12(4), (2010). 13.M. Kwiatkowski, Analiza stanu aktualnego i perspektyw rozwoju produkcji oraz wykorzystania biodiesela w Polsce. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI I OCHRONY ŚRODOWISKA 11(3), (2009). 14. M. Kwiatkowski, R. Polak, Energetyczne wykorzystanie biomasy do celów grzewczych w budownictwie jednorodzinnym. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI I OCHRONY ŚRODOWISKA 11(4), 9-22 (2009). 15. M. Kwiatkowski, Recykling odpadów komunalnych analiza wybranych problemów i propozycja nowego rozwiązania bazującego na wspomaganiu komputerowym. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI O OCHRONY ŚRODOWISKA 8, (2008). 16. M. Kwiatkowski, S. Wąsik, Analiza stanu aktualnego i kierunków rozwoju gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce na przykładzie miasta Krakowa. ARCHIWUM GOSPODARKI ODPADAMI O OCHRONY ŚRODOWISKA 10, 1-12 (2008). 17. T. Bobrowski, M. Kwiatkowski, Komputerowy system analizy optymalnych kierunków rozwoju energetyki ze źródeł odnawialnych i działań w zakresie efektywnego wykorzystania energii. ZESZYTY STUDENCKIEGO TOWARZYSTWA NAUKOWEGO 15, (2008). 18. M. Kwiatkowski, Ecological aspects of solid waste incineration. ANNALS OF THE POLISH CHEMICAL SOCIETY, Preliminary reports presented during XLVII Meeting of the Polish Chemical Society and the Association of Engineers & Technicians of Chemical Industry, September 2004, Wrocław, Poland, 7 / 9

8 Section 14, Chemistry and Protection of Environment 3(3), (2004). 19. M. Kwiatkowski, K. Faszczowy, Wybrane aspekty gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce. PALIWA I ENERGIA XXI WIEKU, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, s , (2004). 20. A. Guła, M. Filipowicz, M. Kwiatkowski, Rozproszona produkcja energii elektrycznej, Wprowadzenie. CZYSTA ENERGIA 4, 11 (2001). 21. M. Kwiatkowski, M. Bachniak, K. Chachaj, J. Lorens, Efekt cieplarniany i co dalej? PALIWA I ENERGIA DZIŚ I JUTRO 2001, Wydawnictwo Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, 2001, s (2001). 22. M. Kwiatkowski, R. Polak, An analysis of the energy, technical and environmental aspects of utilizing biomass for the purposes of producing energy in local thermal power stations. The Second International Environmental Best Practices Conference and AGFES Educational Workshop, Kraków, Poland, September 14-18, 2009, p M. Kwiatkowski, J. Pawłowicz, Computer optimization of the microporous structure of activated carbon fibres for the solar adsorption refrigeration systems. 22nd Conference of the European Colloid and Interface Society, Cracow, Poland, August 31-September 5, 2008 and COST D43 Workshop: Colloid and surface science for nanotechnology, Cracow, Poland, September 2-4, 2008 p M. Kwiatkowski, Analiza ekologicznych i energetycznych aspektów gospodarki odpadami komunalnymi, 51 Zjazd PTChem i SITPChem. 51 Zjazd Polskiego Towarzystwa Chemicznego oraz Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, Opole, 7-11 września 2008, s M. Kwiatkowski, M. Jeż, Ekologiczne, techniczne i ekonomiczne aspekty gospodarki odpadami komunalnymi w Polsce. XLVIII Zjazd Naukowy Polskiego Towarzystwa Chemicznego i Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Przemysłu Chemicznego, Poznań, września 2005, str. S8-P A. Figórski, E. Guła, A. Guła, M. Kwiatkowski, Polish experience with municipal biomass energy project development. Vykurovanie 2005, Tatranské Matliare, Slovakia, 7-11 marca 2005, s M. Kwiatkowski, M. Bożek, Ekologiczne aspekty spalania odpadów komunalnych (Ecological aspects of solid waste incineration). XLVII Zjazd PTChem i SITPChem, Wrocław, września 2004, T. 3, s. 1034, 28. M. Kwiatkowski, M. Tomczuk, Analiza efektów ekologicznych związanych z kompleksową gospodarką odpadami komunalnymi i ich recyklingiem. XLVII Zjazd PTChem i SITPChem Wrocław, wrzesień 2004, T. 3, s A. Guła, M. Filipowicz, M. Kwiatkowski, Rozproszona produkcja energii elektrycznej: wprowadzenie. Rozproszone źródła energii: źródła finansowania inwestycji energooszczędnych, Szczyrk, października 2001, s A. Guła, M. Kwiatkowski, Polityka energetyczna Polski a ochrona środowiska przez poszanowanie energii. Tychy energia oszczędność, Tychy, 6-7 marca 2000, s M. Kwiatkowski, K. Altman, W. Acela, U. Babiarz, R. Brotkiewicz, G. Ćwikłak, K. Dreja, T. Laszczyk, M. Miska, A. Rymarz, R. Zając, Energia dla przyszłych pokoleń odnawialne źródła energii. Paliwa i energia dzisiaj i jutro, Kraków, czerwca 1999, s. P.29. Informacje dodatkowe Niniejszy przedmiot wychodzi na przeciw oczekiwań współczesnego rynku pracy umożliwiając nabycie nie tylko wiedzy na temat nowych technologii energetycznych, ale także rozwija umiejętności samodzielnego i zespołowego wykorzystania nabytej wiedzy do rozwiązywania szerokiego spektrum zagadnień. 8 / 9

9 Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych Przygotowanie do zajęć Udział w ćwiczeniach projektowych Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 14 godz 10 godz 28 godz 15 godz 14 godz 1 godz 2 godz 84 godz 3 ECTS 9 / 9