ГОУ ВПО - Балаковский Институт Техники, Технологии и

Балаковский инженерно-технологический институт - филиал
федерального государственного автономного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Факультет Энергетический
Кафедра «Энергетика»
УТВЕРЖДЕНА
Зам.руководителя по УР
____________________В.М.Земсков
(подпись)
«_____»___________________2015г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
«Б1.В.ДВ.8.2 Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии»
модуль, раздел модуля
«Профессиональный модуль, углубленный теоретический раздел»
Направление подготовки
«13.03.02 Электроэнергетика и электротехника»
Профиль «Электроснабжение»
форма обучения – заочная
курс – 4
семестр – 7
зачетных единиц – 4
всего часов – 144
в том числе:
лекции – 6
практические занятия – не предусмотрены учебным планом
лабораторные занятия – 12
самостоятельная работа – 126
дифференциальный зачет – 7 семестр
экзамен – не предусмотрен учебным планом
РГР – не предусмотрена учебным планом
курсовая работа – не предусмотрена учебным планом
курсовой проект – не предусмотрен учебным планом
Балаково 2015
1. Цель освоения учебной дисциплины
Целью дисциплины является формирование у обучающимися знаний в области основ получения энергии из нетрадиционных и возобновляемых источников для
обеспечения жизнедеятельности человека и использования в промышленности с учетом надежности, экономичности и экологичности в достаточном количестве, чтобы
соблюдать как санитарные нормы, так и обеспечивать технологический процесс.
Задачами дисциплины являются ознакомление с видами нетрадиционных источников, принципом возобновляемости источников, технологическими процессами
преобразования нетрадиционных видов энергии в традиционную тепловую и электрическую, системами преобразования энергии, сравнении энергоэффективности
различных источников.
2. Место учебной дисциплины в структуре ООП ВО
Дисциплина Б1.В.ДВ.8.2 «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» является дисциплиной по выбору студентов вариативной части профессионального модуля учебного плана, составленного в соответствии с образовательным
стандартом по направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электроснабжение») и изучается студентами на четвертом году
обучения в седьмом семестре.
Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо студентам для изучения
курса Б1.В.ДВ.8.1 «Автономные источники электроснабжения» составляют дисциплины математического и естественнонаучного модуля, а также отдельные дисциплины профессионального модуля: Б1.Б.10 «Теоретические основы электротехники», Б1.В.ДВ.6.1 «Основы электроэнергетики» (Б1.В.ДВ.6.2 «Передача и распределение электрической энергии»), Б1.В.ОД.9 «Основы проектирования электрооборудования.
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при осуществлении
профессиональной деятельности бакалавра, выполнении выпускной квалификационной работы и изучении основных дисциплин по профилю подготовки.
Для освоения дисциплины Б1.В.ДВ.8.1 «Автономные источники электроснабжения» необходимы знание, умение и владение материалом по предшествующим дисциплинам в соответствии с требованиями освоения следующих компетенций:
Б1.Б.10 «Теоретические основы электротехники» – ОПК-3, ПК-2;
Б1.В.ДВ.6.1 «Основы электроэнергетики» (Б1.В.ДВ.6.2 «Передача и распределение электрической энергии») – ОК-7, ПК-5;
Б1.В.ОД.9 «Основы проектирования электрооборудования» – ПК-1, ПК-2, ПК-3,
ПК-4.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
дисциплины
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций:
- способностью применять соответствующий физико-математический аппарат,
методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач (ОПК-2);
- готовностью определять параметры оборудования объектов профессиональной деятельности (ПК-5).
2
В результате изучения дисциплины
Студент должен знать: виды возобновляемых источников энергии, перспективы и особенности использования, их роль в общем производстве энергии; основы
Государственной политики в области энергосбережения, методы и критерии оценки
эффективности использования энергии с учетом экономических и экологических
требований в современных условиях.
Студент должен уметь: выполнять расчеты процессы энергетических балансов
и связанные с этим возможности использования энергии в технических объектах.
Студент должен владеть: навыками экспериментального определения необходимых для расчета энергетических коэффициентов.
4. Структура и содержание учебной дисциплины
4.1 Календарный план
Таблица 1
2
3
4
1
1
Общая характеристика энергетики.
Экологические проблемы энергетики
Использование
энергии Солнца
Использование
энергии ветра
Использование
энергии океанов,
морей и рек
Геотермальная
энергетика
Использование вторичных энергетических ресурсов
Использование производственных
и
сельскохозяйственных отходов, энергии малых рек и
тепловых насосов
Термоэлектрические
генераторы.
2
3
4
5
2
6
7
8
5
6
7
8
7 семестр
Текущий
контроль
успеваемости
(неделя,
форма)
Аттестация
раздела
(неделя,
форма)
Максимальный
балл за
раздел
10
11
12
УО1
УО5
20
Т1
30
СРС
1
Виды учебной деятельности
(час.)
Практические
Наименование раздела (темы)
дисциплины
Лабораторные
№
Т
е
м
ы
Лекции
№
Р
а
з
д
е
л
а
Всего
№
Н
е
д
е
л
и
9
4,5
0,5
4
29
1
4
24
29
1
4
24
УО2
УО3
УО4
25
1
24
18,
5
0,5
18
6,5
0,5
6
УО6
УО7
16,
5
0,5
10,
5
0,5
4
12
10
УО8
3
3
9
4
5
Химические источники тока
Перспективы
использования новых
видов топлива и
4,5
развития возобновляемых источников
энергии
Итого 144
СРС
2
Виды учебной деятельности
(час.)
Практические
1
Наименование раздела (темы)
дисциплины
Лабораторные
№
Т
е
м
ы
Лекции
№
Р
а
з
д
е
л
а
Всего
№
Н
е
д
е
л
и
6
7
8
9
0,5
6
Текущий
контроль
успеваемости
(неделя,
форма)
Аттестация
раздела
(неделя,
форма)
Максимальный
балл за
раздел
10
11
12
4
12
126
50
4.2 Содержание лекционного курса
Таблица 2
№
Всего
№
темы часов лекции
1
2
3
1
0,5
1
2
1
1
3
1
1,2
4
1
2
5
0,5
2
Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции
4
Общая характеристика энергетики. Основные понятия. Традиционные и
нетрадиционные источники. Современное состояние энергетики России.
Стратегия развития отечественной энергетики до 2020 г. Место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических потребностей
человека.
Экологические проблемы энергетики. Антропогенная деятельность и ее
влияние на экологию. Основные направления экологической политики
при развитии ТЭК. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Организация контроля выбросов в атмосферу на тепловых электростанциях и в котельных. Определение количества выбросов.
Использование энергии Солнца. Физические основы процессов преобразования солнечной энергии. Типы солнечных коллекторов и принципы
их действия. Солнечные тепловые электростанции (СТЭС). Солнечные
фотоэлектрические станции (СФЭС). Типы солнечных батарей. Зарядка
и подзарядка аккумуляторов. Расчет параметров солнечной батареи.
Использование энергии ветра. Ветроэнергетические установки. Классификация ветротурбин. Ветроэнергетический потенциал. Характеристики
ветротурбин. Эффект Магнуса. Расчет эффективности ветротурбины.
Использование энергии океанов, морей и рек. Энергия волн, приливов и
течений. Специфика энергетического расчета ПЭС. Непосредственное
использование в графике нагрузки энергоотдачи приливов. Приливообразующие силы Луны и Солнца. Приливные электростанции. Использование ПЭС в комплексе с ГЭС (ГАЭС). Океанские тепловые преобразователи энергии.
Геотермальная энергетика. Источники геотермального тепла. Способы и
методы его использования в мире. Использование геотермального тепла
в Российской Федерации. Конструктивные особенности ГеоЭС России и
перспективы их развития.
Учебнометодическое
обеспечение
5
ОИ [1,2]
ДИ [3,4]
ПИ [5,6]
ИР [7-11]
ИОС [12]
4
№
Всего
№
темы часов лекции
1
2
Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции
3
6
0,5
3
7
0,5
3
8
0,5
3
9
0,5
3
6
Учебнометодическое
обеспечение
5
4
Использование вторичных энергетических ресурсов. Определение выхода и использования ВЭР. Определение экономии топлива от использования ВЭР.
Использование производственных и сельскохозяйственных отходов,
энергии малых рек и тепловых насосов. Рациональное использование
биомассы. Энергетическое использование твердых бытовых отходов.
Малая гидроэнергетика. Использование тепловых насосов.
Термоэлектрические генераторы. Химические источники тока. Назначение, устройство, принцип работы.
Перспективы использования новых видов топлива и развития возобновляемых источников энергии. Новые виды жидкого и газообразного топлив. Синтетическое топливо из углей. Горючие сланцы. Битуминозные
породы. Спиртовые топлива. Водородная энергетика. Перспективы развития ВИЭ.
Итого
4.3 Перечень практических занятий
Не предусмотрены учебным планом
4.4 Перечень лабораторных работ
Таблица 3
№
темы
Всего
часов
Наименование лабораторной работы. Задания, вопросы, отрабатываемые на лабораторном занятии
1
2
2
4
3
4
7
2
4
Разработка автоматизированной программы расчета автономной
фотоэлектрической системы
Разработка автоматизированной программы расчета ветроэнергетические установки
Разработка автоматизированной программы расчета потенциала
водотока для малой гидроэнергетики
Разработка автоматизированной программы расчета оценки эффективности установки биогазогенератора и двигательгенераторной установки для утилизации навоза на свиноферме
Итого
2
12
Учебнометодическое
обеспечение
3
ОИ [1,2]
ДИ [3,4]
ПИ [5,6]
ИР [7-11]
ИОС [12]
4.5 Задания для самостоятельной работы студентов
Таблица 4
№
темы
1
Всего Задания, вопросы, для самостоятельного изучения (задания)
Учебночасов
методическое
обеспечение
2
1
4
2
24
3
Энергетическое хозяйство промышленно развитых стран. Ресурсная обеспеченность мировой энергетики и перспективы ее
развития.
Охрана атмосферного воздуха от загрязнений промышленными
предприятиями. Инвентаризация выбросов в атмосферу загрязняющих веществ тепловых электростанций и котельных.
Природа солнечного излучения. Инсоляция. Солнечные коллекторы. Фотоэлектрические преобразователи.
4
ОИ [1,2]
ДИ [3,4]
ПИ [5,6]
ИР [7-11]
ИОС [12]
5
3
24
4
24
5
18
6
6
7
12
8
10
9
4
126
Сведения о ветровом кадастре России. Принципы аэродинамики. Аэродинамические профили. Число Рейнольдса. Относительное удлинение лопастей ветротурбины.
Состояние использования энергии океанов в мире. Пример
проекта океанской тепловой электростанции. Месторасположение океанских тепловых электростанций. Теплообменники.
Состояние использования энергии геотермальных источников в
России и мире. Классификация источников. Особенности конструкции тепловых турбин.
Опыт экономии тепловой энергии за счет использования ВЭР.
Состав биомассы. Биомасса как топливо. Газификация. Этанол.
Диссоциация спиртов. Анаэробное сбраживание. Фотосинтез.
Виды малых ГЭС. Область применения
Термоэлектрические генераторы. Химические источники тока.
Особенности применения.
Хранение газообразного водорода под давлением. Хранение
жидкого водорода при низких температурах. Хранение водорода в адсорбированном состоянии. Хранение водорода в химически связанном состоянии.
Итого
4.6 Расчетно-графическая работа
Не предусмотрена учебным планом
4.7 Курсовая работа
Не предусмотрена учебным планом
4.8. Курсовой проект
Не предусмотрен учебным планом
5. Образовательные технологии
В соответствии с требованиями образовательного стандарта НИЯУ МИФИ
по направлению подготовки 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» реализация компетентностного подхода предусматривает широкое использование в
учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий:
1) разбор конкретных ситуаций при решении задач по контрольным заданиям;
2) разбор конкретных ситуаций при проведении лекционных занятий, в том
числе в форме коллоквиумов;
3) внеаудиторную работу в рамках текущих внеаудиторных консультаций с
целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся.
В рамках учебных курсов могут быть предусмотрены встречи с представителями компаний, университетов, государственных и общественных организаций, мастер-классы экспертов и специалистов.
Удельный вес занятий, проводимых в интерактивных формах, соответствует
рабочему учебному плану: 2 часа – лекционные занятия, 2 часа – лабораторные работы.
6
Информационные технологии, используемые при осуществлении образовательного процесса по дисциплине Б1.В.ДВ.8.2 «Нетрадиционные и возобновляемые
источники энергии»:
1) самостоятельная работа студентов с использованием информационной справочной системы ИОС;
2) активная работа с современными пакетами прикладных программ (Mathsoft
MathCad, MathLab, Microsoft Office);
6. Оценочные средства для входного контроля, текущего контроля и промежуточной аттестации (аннотация)
Входной контроль по дисциплине предусматривает краткие ответы на вопросы,
включает 12 вопросов, проводится в письменной форме. На ответы дается 45 минут.
Оценочные средства текущего контроля включают в себя: устные опросы
УО1–УО4, УО6-УО8 (время проведения каждого 90 мин. Коды контролируемых
компетенций оценочными средствами текущего контроля – ОПК-2, ПК-5.
Оценочные средства промежуточной аттестации складываются из:
1) устного опроса УО5 (время проведения 90 мин), выполнения теста Т1, включающего по 21 вопросу в каждом варианте (всего 3). Время выполнения теста – 90
минут.
2) финальной аттестации (письменного дифференциального зачета), включающей теоретические вопросы для проверки уровня знаний студента.
6. Оценочные средства для входного контроля, текущего контроля и промежуточной аттестации (аннотация)
Входной контроль по дисциплине предусматривает краткие ответы на вопросы,
включает 12 вопросов, проводится в письменной форме. На ответы дается 45 минут.
Оценочные средства текущего контроля включают в себя: устные опросы
УО1–УО4, УО6-УО8 (время проведения каждого 90 мин. Коды контролируемых
компетенций оценочными средствами текущего контроля – ОПК-2, ПК-5.
Оценочные средства промежуточной аттестации складываются из:
1) устного опроса УО5 (время проведения 90 мин), выполнения теста Т1, включающего по 21 вопросу в каждом варианте (всего 3). Время выполнения теста – 90
минут.
2) финальной аттестации (дифференциального зачета).
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение учебной
дисциплины
7.1. Обязательные издания
1. Алхасов А.Б. Возобновляемая энергетика: монография [Электронный ресурс] /
А.Б. Алхасов – М.: Издательство «Физматлит», 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-92211244-4 (Электронно-библиотечная система издательства «Лань». Договор № 14-15910 от 26.08.2015 г. на оказание услуг по предоставлению доступа к электроннобиблиотечной системе "Издательства Лань")
2. Нетрадиционные источники и методы преобразования энергии [Электронный
ресурс]: "Допущено УМО вузов России по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
7
обучающихся по направлению подготовки "Электроэнергетика" специальности "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии" / Баранов Н.Н. - Москва : Издательский дом МЭИ, 2012. - ISBN 978-5-383-00651-1 (Электронно-библиотечная система «Электронная библиотека технического ВУЗа». Договор №7 от 04.08.2015 г. на
предоставление доступа к электронно-библиотечной системе «Электронная библиотека
технического ВУЗа»).
7.2. Дополнительные издания
3. Ганжа, В.Л. Основы эффективного использования энергоресурсов : теория и
практика энергосбережения [Электронный ресурс] / В.Л. Ганжа. - Минск : Беларуская навука, 2007. - 451 с. - ISBN 978-985-08-0810-3 (Электронно-библиотечная система «Айбукс.ру/ibooks.ru». Договор № 15-15-910 от 26.08.2015 г. на оказание
услуг по предоставлению доступа к электронно-библиотечной системе "Айбукс.ру/ibooks.ru")
4. Правила устройства электроустановок / М-во энергетики РФ. – 7-е изд. – М.:
Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. – 980 с.
7.3. ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ
5. Промышленная энергетика
6. Известия Российской академии наук. Энергетика
7.4. Интернет-ресурсы
7. http://www.biti.org.ru/
8. http://www.intersolar.ru
9. http://www.energo-info.ru
10. http://minenergo.gov.ru/activity/powerindustry/
11. www.energosber.info
7.5. Источники ИОС
12. biti.org.ru/umkd <логин (фамилия, имя, отчество через пробелы), пароль
(номер зачётной книжки) >/?q=elet ЭЛЭТ (Электроэнергетика и электротехника) / 4
курс (7 семестр) / Заочная форма обучения/ «Б1.В.ДВ.8.2 Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» / Просмотр.
8. Материально-техническое обеспечение учебной дисциплины
Лекции проводятся в учебной аудитории №521, оснащенной мебелью и мультимедийным оборудованием для презентаций по темам лекционных занятий.
Для лабораторных работ и самостоятельной работы студентов используется
компьютерный класс с выходом в интернет №222.
Для изучения дисциплины используются электронные библиотеки:
1. Электронно-библиотечная система издательства «Лань». Договор № 1415-910 от 26.08.2015 г. на оказание услуг по предоставлению доступа к
электронно-библиотечной системе "Издательства Лань"
2. Электронно-библиотечная
система
«Электронная
библиотека
технического ВУЗа». Договор №7 от 04.08.2015 г. на предоставление
8
доступа к электронно-библиотечной системе «Электронная библиотека
технического ВУЗа».
3. Электронно-библиотечная система «Айбукс.ру/ibooks.ru». Договор №
15-15-910 от 26.08.2015 г. на оказание услуг по предоставлению доступа
к электронно-библиотечной системе "Айбукс.ру/ibooks.ru"
Рабочую программу составил к.т.н. ______________ Губатенко М.С.
«___»______________/_________/
Рецензент д.т.н., профессор ___________________ Разуваев А.В.
«___»______________/_________/
9