Preskoči na glavno vsebino

Energetski sistemi

2024/2025
Program:
Magistrski študijski program 2. stopnje Jedrska tehnika
Letnik:
1. letnik
Semester:
drugi
Vrsta:
izbirni
ECTS:
5
Nosilec predmeta:

doc. dr. Dušan Ponikvar, prof. dr Mihael Sekavčnik

Ure na teden – 2. semester:
Predavanja
2
Seminar
0
Vaje
2
Laboratorij
0
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti

Vpis v letnik študija. Opravljen pisni izpit je pogoj za pristop k ustnemu izpitu. Obvezna je vsaj 80 % prisotnost pri organiziranem izvajanju vaj.

Vsebina

Uvod: pregled vsebine in namena predmeta ter načina dela
Energetska postrojenja: namen in način obratovanja, razpoložljivost, gospodarnost, postrojenja v Sloveniji, EU in širše
Klasične termoelektrarne: značilnosti, termodinamične osnove, glavne komponente, okoljska vprašanja
Jedrske elektrarne: značilnosti, delovanje jedrskih reaktorjev, termični jedrski reaktorji, oplodni jedrski reaktorji, primerjava s klasično termoelektrarno, okoljska vprašanja
Plinske elektrarne: značilnosti, termodinamične osnove, glavne komponente, okoljska vprašanja
Kombinirani procesi: plinsko-parni proces, parno-plinski proces, eno in večtlačni utilizatorji, komponente postrojenj, okoljska vprašanja
Soproizvodnja toplote in električne energije: značilnosti, termodinamične osnove, SPTE s parnimi postrojenji, SPTE s plinskimi postroji, SPTE z MNZ, SPTE s Stirlingovimi motorji, delitev stroškov, industrijske toplarne, izkoriščanje odpadne toplote, ORC sistemi
Vodne elektrarne: značilnosti, hidrodinamične osnove, vrste vodnih elektrarn, primerjava s termoelektrarno, okoljska vprašanja
Nekonvencionalni energijski viri: značilnosti, sončno sevanja, energija biomase, energija vetra, energija morja, geotermična energija, krajevna in časovna razpoložljivost
Prenos, shranjevanje in odjem energije: značilnosti, prenosa energije, shranjevanje energije, odjem energije
Prihodnja preskrba z energijo: značilnosti, načrtovanje energijske preskrbe, smotrna raba obstoječih energijskih virov, magnetohidrodinamični generatorji, vodik kot gorivo, gorivne celice, novi energijski viri.

Temeljni literatura in viri

[1] Tuma M., Sekavčnik M.: Energetski sistemi, preskrba z električno energijo in toploto, 3. izpopolnjena in predelana izdaja, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo, 2004 - v celoti
[2] Kehlhofer R., Hannemann F. Stirnmann F., Rukes B.: Combined-Cycle Gas & Steam Turbine Power Plants,3. izd. Penn Well, 2008 – v celoti
[3] Kiemeh P.: Power Generation Handbook – Selection, Application, Operation, Maintenance, McGraw Hill, 2002 v celoti
[4] Hore-Lacy I.: Nuclear Energy in the 21st Century, World Nuclear University press, 2006
[5] Leon A (ed.): Hydrogen Technology, Springer, 2008

Cilji in kompetence

Študenti:
• razumejo vlogo energetskih sistemov pri oskrbi z električno energijo in toploto iz različnih primarnih virov;
• znajo določiti učinke različnih tehnologij z vidika razpoložljivosti, gospodarnosti in okoljske vzdržnosti;
• znajo uporabiti temeljna znanja o krožnih procesih pri snovanju in optimizaciji toplotnih postrojenj za proizvodnjo električne energije in toplote industrijskih in širših energetskih sistemih;
• razumejo vlogo posameznih strojev in naprav v kompleksnih postrojenjih za proizvodnjo električne energije in toplote;
• poznajo glavne značilnosti in izzive na področju razvoja novih tehnologij za oskrbo z električno energijo in toploto
• znajo kritično presojati različne paradigme energijske oskrbe z vidika trajnostnega razvoja družbe.

Predvideni študijski rezultati

Znanje in razumevanje Po uspešno dokončanih študijskih obveznostih bo študent sposoben:
• izračunati energijske in masne bilance za različna energetska postrojenja
• razlikovati vloge različnih energetskih postrojenj za trajno in zanesljivo oskrbo z električno energijo in toploto;
• izvrednotiti gospodarnost različnih tehnologij za proizvodnjo električne energije in toplote
• izvrednotiti energijsko učinkovitost energijskih pretvorb ter kritično oceniti kritične točke z vidika energijskih in eksergijskih izgub ter vplivov na okolje
• uporabiti sodobna računalniška orodja za modeliranje energetskih sistemov in simulacijo različnih obratovalnih stanj.
Uporaba

Po uspešno dokončanih študijskih obveznostih bo študent sposoben:
• izračunati energijske in masne bilance za različna energetska postrojenja
• razlikovati vloge različnih energetskih postrojenj za trajno in zanesljivo oskrbo z električno energijo in toploto;
• izvrednotiti gospodarnost različnih tehnologij za proizvodnjo električne energije in toplote
• izvrednotiti energijsko učinkovitost energijskih pretvorb ter kritično oceniti kritične točke z vidika energijskih in eksergijskih izgub ter vplivov na okolje
• uporabiti sodobna računalniška orodja za modeliranje energetskih sistemov in simulacijo različnih obratovalnih stanj.
Refleksija Pridobljeno znanje temelji na kreativnem povezovanju osnovnih teoretičnih in praktičnih vsebin in je usmerjeno k reševanju značilnih, v tehniški praksi pogosto uporabljenih problemov, ter omogoča študentu kritično presojo različnih konceptov, kot tudi praktičnih aplikacij v energetskem strojništvu z vidika energijske učinkovitosti, razpoložljivosti, gospodarnosti in okoljske vzdržnosti.
Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet Uporaba širokega spektra teoretičnih predznanj in njihova uporaba v primerjavi izmerjenimi vrednostmi realnih aplikacij. Samostojno izvajanje laboratorijskih vaj, obdelava podatkov, izdelava poročil ter predstavitev rezultatov.

Metode poučevanja in učenja

Predavanja, vaje, seminar, individualne naloge, konzultacije

Načini ocenjevanja

Izpiti so pisni in/ali
ustni
Metode ocenjevanja in ocenjevalna lestvica je določena v točki 4.8 vloge za pridobitev soglasja k univerzitetnem prvostopenjskem študijskem programu STROJNIŠTVO - RRP.

Reference nosilca

prof. dr. Mihael Sekavčnik

[1] TUMA, Matija, SEKAVČNIK, Mihael. Stromerzeugung mit Erdgas-Entspannungsmaschinen. Brennst.-Wärme-Kraft. [Print ed.], 1996
[2] TUMA, Matija, OMAN, Janez, SEKAVČNIK, Mihael. Efficiency of a combined gas-steam process. Energy convers. manage.. [Print ed.], 1999, vol. 40, no. 11, str. 1163-1175 [COBISS-SI-ID 3088923]
[3] TUMA, Matija, OMAN, Janez, SEKAVČNIK, Mihael. Kostenverhältnis der gekoppelten Strom- und Nutzwärmeerzeugung. Forsch. Ing.wes., 2002, letn. 67, str. 133-138 [COBISS-SI-ID 5340187]
[4] SEKAVČNIK, Mihael, MORI, Mitja, NOVAK, Lovrenc, SMREKAR, Jure, TUMA, Matija. Heat transfer evaluation method in complex rotating environments employing IR thermography and CFD. Exp. heat transf., 2008, letn. 21, št. 2, str. 155-168. http://dx.doi.org/10.1080/08916150701815770.

doc. dr. Mitja Mori

MORI, Mitja, DROBNIČ, Boštjan, JURJEVČIČ, Boštjan, NOVAK, Lovrenc. Numerical modeling of heat transfer and flow phenomena in an axial rotating rotor cascade. Numerical heat transfer. Part A, Applications, ISSN 1040-7782. [Print ed.], 2015, vol. 67, iss. 10, str. 1053-1074, ilustr., doi: 10.1080/10407782.2014.955355.

LACKO, Rok, DROBNIČ, Boštjan, SEKAVČNIK, Mihael, MORI, Mitja. Hydrogen energy system with renewables for isolated households : The optimal system design, numerical analysis and experimental evaluation. Energy and buildings, ISSN 0378-7788. [Print ed.], Sep. 2014, vol. 80, str. 106-113, ilustr., doi: 10.1016/j.enbuild.2014.04.009

MORI, Mitja, JENSTERLE, Miha, MRŽLJAK, Tilen, DROBNIČ, Boštjan. Life-cycle assessment of a hydrogen-based uninterruptible power supply system using renewable energy. The international journal of life cycle assessment, ISSN 0948-3349, Nov. 2014, vol. 19, iss. 11, str. 1810-1822, ilustr., doi: 10.1007/s11367-014-0790-6.

STROPNIK, Rok, SEKAVČNIK, Mihael, FERRIZ, Ana María, MORI, Mitja. Reducing environmental impacts of the ups system based on PEM fuel cell with circular economy. Energy, ISSN 0360-5442. [Print ed.], 2018, vol. 165, part B, str. 824-835, ilustr. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544218319790?via%3Dihub, doi: 10.1016/j.energy.2018.09.201.

LACKO, Rok, DROBNIČ, Boštjan, MORI, Mitja, SEKAVČNIK, Mihael, VIDMAR, Marjan. Stand-alone renewable combined heat and power system with hydrogen technologies for household application. Energy, ISSN 0360-5442. [Print ed.], Dec. 2014, vol. 77, str. 164-170, ilustr., doi: 10.1016/j.energy.2014.05.110