ROK 3, SEM 6

Efektywność finansowa przedsięwzięć

wykład 30 godzin, projekt 30 godzin

Wykład: 

• Podstawowe zasady rachunku dyskonta obejmującego zmianę wartości pieniądza w czasie.

• Narzędzia do oceny efektywności ekonomicznej takie jak: wartość bieżąca netto (NPV), prosty oraz zdyskontowany czas zwrotu nakładów inwestycyjnych (SPB) i (DPB) oraz wewnętrzna stopa zwrotu (IRR).

• Subsydiowanie efektywnych i proekologicznych technologii.

• Podstawowe regulacje prawne z zakresu prawa energetycznego, ustawy o efektywności energetycznej oraz ustawy o odnawialnych źródłach energii.

• Narzędzia oceny efektywności ekonomicznej z oceną efektywności termodynamicznej.

Projekt: 
Wszystkie zaprezentowane metody i algorytmy będą zastosowane w projektach przygotowanych dla studentów. Opracowanie projektów z zakresu oceny termo-ekonomicznej w pełnym cyklu istnienia pozwoli na praktyczne zapoznanie się z wiedzą prezentowaną na wykładach. W ramach oceny problemy GOZ studenci będą wykorzystywali narzędzia z zakresu oceny efektywności ekonomicznej (rachunek dyskonta), oceny termo-ekologicznej oraz oceny termo-ekonomicznej. Podsumowaniem projektów będzie prezentacja.

​

Lokalne gospodarowanie wodą (przedmiot obieralny)

wykład 45, laboratorium 45 godzin

Wykład: 

• Charakterystyka i klasy czystości wód powierzchniowych i podziemnych wraz z rozporządzeniami i normatywami w tym zakresie. 

• Zabiegi w uzdatnianiu wody – stan przeszły (braki stosowanych technologii), teraźniejszy (stanu aktualny technologii i jej słabe punkty) i przyszłość (innowacyjne rozwiązania). 

• Lokalne systemy ujmowania wód (ujęcia brzegowe i ujęcia studzienne).

• Pozwolenia wodno-prawne i pozwolenia na budowę ujęć wód powierzchniowych i podziemnych. 

• Wtórne zanieczyszczenie wody. 

• Systemy zagospodarowania wody deszczowej. 

• Obiegi zamknięte w budynkach użyteczności publicznej. 

• Nowoczesne metody usuwania żelaza i manganu z wody 

• Systemy zmiękczania wody.

Laboratorium: 

• Badania efektów filtracji wody przez różnego rodzaju złoża (piaskowe, zeolitowe, szklane).

• Analiza przelewowych systemów uzdatniania wody na przykładzie modelowego laboratoryjnego układu przydomowej stacji uzdatniania wody.

• Wyznaczenie warunków pracy i efektów uzdatniania wody z ujęcia powierzchniowego i podziemnego (7 stanowiskowe uzdatnianie wody).

• Analiza efektów naświetlania wody promieniami UV w zależności od jakości wody. Reaktory porcjowe (lampy nisko- i średniociśnieniowe). 

• Badania procesu odżelaziania i odmanganiania w układzie filtrów ze złożami katalitycznymi.

• Zastosowanie procesów membranowych (MF i UF) w uzdatnianiu wody. Wyznaczanie parametrów pracy układu.

• Analiza układu uzdatniania wody wspomaganego procesem fotolizy katalizowanej.

• Wyznaczenie cech różnicujących układy do koagulacji wody objętościowej i powierzchniowej.

• Analiza zastosowania sedymentacji do oczyszczania wód deszczowych.

• Badania układu kationit-anionit do zmiękczania wody.

• Badania efektów dezynfekcji chlorowej wody z zastosowaniem chloru gazowego, podchlorynu sodu i dwutlenku chloru.

• Analiza efektów usuwania z wody smaku i zapachu z wykorzystaniem procesu ozonowania.

• Badania efektów usuwania mikrozanieczyszczeń z wykorzystaniem procesu adsorpcji.

Energetyka rozproszona i prosumencka

wykład 30 godzin, projekt 30 godzin

Wykład: 

• Energetyka rozproszona i prosumencka - definicje, statystyki, ustawodawstwo,

• Zrównoważona energetyka, energetyka prosumencka, smart grid (inteligentne sieci energetyczne), 

• Produkcja energii elektrycznej i ciepła w układach rozproszonych – silniki, mikroturbiny, silniki Stirlinga, efekt termoelektryczny, ORC i inne rozwiązania;  paliwa wykorzystywane w energetyce rozproszonej,

• Układy mikrokogeneracyjne dla energetyki prosumenckiej,

• Wykorzystanie odnawialnych źródeł energii w układach rozproszonych i prosumenckich (biomasy, energii słonecznej, energii wiatru, energii geotermalnej)

• Alternatywne sposoby produkcji energii elektrycznej i ciepła w układach rozproszonych, pompy ciepła, obiegi ORC, silnik Stirlinga,

• Pozyskiwanie i wykorzystywanie niekonwencjonalnych gazów w energetyce,

• Magazynowanie ciepła i energii elektrycznej w układach rozproszonych i prosumenckich

• Przypadki  szczególne rozwiązań układów kogeneracyjnych małych mocy

Projekt: 

• Określanie zapotrzebowania na energię elektryczną, ciepło i chłód w układach małej mocy;

• Obliczenia bilansowe dla poszczególnych maszyn i urządzeń wchodzących w skład układów rozproszonych i prosumenckich, dobór maszyn i urządzeń dla określonych wymagań, obliczanie podstawowych wskaźników efektywności energetycznej oraz wskaźników ekologicznych dla różnych układów energetycznych, obliczenia opłacalności ekonomicznej stosowania wybranych rozwiązań;

• Programy wspomagające obliczenia i projektowanie układów energetyki rozproszonej i prosumenckiej.

Energia z odpadów

wykład 15 godzin, laboratorium 15 godzin, projekt 30 godzin

Wykład: 

• Energia z odpadów – wprowadzenie, znaczenie ekonomiczne i ekologiczne.

•  Stechiometria spalania i bilans energii procesu spalania: zapotrzebowanie powietrza, skład spalin, sprawność energetyczna procesu spalania.

•  Energia z odpadów- źródła pozyskiwania energii z odpadów:  spalanie/zgazowanie/piroliza/deponowanie odpadów/fermentacja/składowiska odpadów.

• Skład i właściwości paliwowe odpadów: definicje paliwo, odpady, paliwo z odpadów, biopaliwo.

• Urządzenia do realizacji procesów odzysku energii z odpadów: komory spalania/kotły/wymienniki ciepła…

• Stężenie i emisja substancji w gazach, standardy emisyjne 

• Powstawanie substancji szkodliwych w procesach termicznych i ich redukcja.

• Paliwo z odpadów: parametry, wytwarzanie, możliwości współspalania.

• Możliwości uznania odpadu za paliwo. 

Laboratorium:

• Badanie wybranych wskaźników paliwowych odpadów (wartość opałowa/temperatura spalania i kalorymetryczna/udział substancji palnej-niepalnej/wyznaczanie udziału składników agresywnych spalin-3 godz.

• Badanie temperatury zapłonu odpadów/ temperatur mięknięcia-topnienia-spiekania popiołu-3 godz.

• Wyznaczanie wskaźników oceny ilościowej spalania odpadów na ruszcie (szybkość frontu reakcji/szybkość zapłonu i ubytku masy/obciążenie mechaniczne i cieplne rusztu-3 godz.

• Piroliza i zgazowanie  odpadów stałych z ciągłym pomiarem składu gazów poprocesowych, czasu procesu oraz profilu temperaturowego złoża – 6 godz.

Projekt:
Projekt indywidualny instalacji zgazowania i spalania odpadów bądź pirolizy i spalania odpadów. Projekt zawiera: obliczenie parametrów procesu/podstawowych wymiarów geometrycznych węzła pirolizy  /zgazowania i spalania,  a także obliczenia wymiarów i o dobór konstrukcji wymiennika ciepła w wariancie spaliny/medium pośredniczące.

Inżynieria reaktorów

wykład 30 godzin, ćwiczenia 15 godzin

Celem przedmiotu jest zaznajomienie studentów z zagadnieniami związanymi z optymalizacją parametrów pracy bioreaktorów oraz reaktorów chemicznych, doborem odpowiedniego reaktora do wymagań końcowych oraz bezpieczeństwem pracy bioreaktorów i reaktorów chemicznych w gospodarce obiegu zamkniętego.

Wykład: 

• Wprowadzenie –  podstawowe pojęcia związane z inżynierią reaktorów (biologicznych i chemicznych),

• Rola procesów reaktorowych (biologicznych i chemicznych) w gospodarce obiegu zamkniętego, wybrane aspekty projektowania reaktorów, 

• Kinetyka procesów (reakcji) biochemicznych.

• Kinetyka procesów (reakcji) chemicznych;

• Reaktory ciągłe i okresowe (przepływowe, porcjowe);

• Bioreaktory pełnego wymieszania, z immobilizowaną i osiadłą biomasą, 

• Bioreaktory tlenowe i beztlenowe oraz ich rola w pozyskiwaniu surowców ze strumieni odpadowych;

• Wybrane reaktory chemiczne i fotochemiczne i ich znaczenie w odzysku wody na cele użytkowe;

• Bezpieczeństwo pracy bioreaktorów i  reaktorów chemicznych.

Ćwiczenia:

• Obliczenia związane z wyznaczaniem parametrów kinetycznych reakcji biochemicznych;

• Obliczenia związane z wyznaczeniem parametrów kinetycznych reakcji chemicznych;

• Wyznaczanie wydajności kwantowej prostego procesu fotochemicznego;

• Wyznaczanie czasu kontaktu w bioreaktorach pełnego wymieszania;

• Wyznaczanie stopnia przemiany w reaktorach różnych typów.

Odnawialne źródła energii

wykład 30 godzin, laboratorium 15 godzin, projekt 15 godzin

​

Wykład: 

• Systematyka energii odnawialnej, znaczenie dla bilansu energetycznego kraju i świata.

• Uwarunkowania prawne i mechanizmy wspierania.

• Biomasa stała, ciekła i gazowa – systematyka, możliwości i kierunki wykorzystania, przetwórstwo i własności biomasy, uprawy energetyczne, przykłady systemów wykorzystujących biomasę, współspalanie, zgazowanie, piroliza.

• Energia wody – elektrownie wodne – systematyka, stan wykorzystania i perspektywy, zasada działania, typy turbin wodnych, moc i sprawność elektrowni wodnej.

• Energia wiatru – zasoby, rozwój energetyki wiatrowej w Polsce i w świecie, moc, sprawność i budowa turbin wiatrowych.

• Słońce jako źródło energii – kierunki wykorzystania - słoneczne systemy grzewcze, kolektory słoneczne, elektrownie słoneczne, ogniwa fotowoltaiczne.

• Energia geotermalna – zasoby, wykorzystanie – metody i stan obecny, podstawy pomp ciepła.

• Ekonomika i skutki ekologiczne wykorzystania źródeł odnawialnych – porównanie źródeł konwencjonalnych i odnawialnych również w pełnym cyklu życia, koszty zewnętrzne, tendencje rozwoju.

Laboratorium: 

• Wyznaczanie produkcji energii elektrycznej w instalacji fotowoltaicznej – ocena wybranych parametrów pracy (nasłonecznienie, kąt nachylenia, azymut, system śledzący, temperatura). 

• Wyznaczanie produkcji energii elektrycznej w turbinie wiatrowej – ocena wybranych parametrów pracy (prędkość wiatru, rozkład Weibulla, krzywa mocy). 

• Analiza efektywności pracy instalacji kolektorów słonecznych – ocena wybranych parametrów (nasłonecznienie, usytuowanie kolektorów).

• Badania podstawowych własności paliw z biomasy (stała spalania, temperatura zapłonu i palenia, lepkość, gęstość i napięcie powierzchniowe biopaliw).
   

Projekt: 
Opracowanie na temat możliwości wykorzystania wybranych źródeł odnawialnych do produkcji energii elektrycznej i cieplnej. Opracowanie oprócz krótkiego przeglądu literaturowego obejmuje studium przypadku, analizę energetyczną, ekonomiczną i ekologiczną planowanego przedsięwzięcia. Do obliczeń planuje się wykorzystanie wybranych narzędzi symulacyjnych. Wyniki analiz należało będzie przedstawić w formie prezentacji zakończonej dyskusją na forum grupy.

Gospodarka energią w budynkach (przedmiot obieralny)

wykład 15 godzin, projekt 30 godzin

Wykład: 

• Wymagania ochrony cieplnej budynków na tle wymagań unijnych.

• Potrzeby energetyczne budynków.

• Źródła energii dla systemów wyposażenia technicznego budynków.

• Odzysk ciepła i chłodu w instalacjach.

• Możliwości zmniejszenia zużycia energii w budynkach.

• Zielone budownictwo i certyfikacja ekologiczna.

• Przykłady realizacji budynków energooszczędnych, pasywnych i zielonych w Polsce i na świecie. 

Projekt: 

• Obliczanie zapotrzebowania na energię zadanego budynku, dobór różnych możliwych źródeł energii dla budynku

• Analiza energetyczna i ekologiczna różnych wariantowych rozwiązań.