Välkommen till Elenergiteknik. Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

Transkript

1 Välkommen till Elenergiteknik Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation

2

3 Dagens program Ämnet elenergiteknik Kursen elenergiteknik Första föreläsningen

4 Vad är Elektronik? Elektroteknik? Elenergiteknik? Vindkraftverk, kärnkraftverk, solceller, kraftledningar, transformatorer, elmotorer, lampor, värmeelement, elbilar, elcyklar, högtalare

5 Vad kräver man av elenergianvändning? Att den ska vara Säker och hälsosam Ekonomisk Energieffektiv Miljövänlig Bekväm Gäller både individ och samhälle

6 Ax till limpa i bilder en karta över kursen Kraftnät = ~ Kund Kraftverk

7 Miljön viktig för utveckling av energisystem EU klimatmål % energi från förnyelsebart 40% lägre CO 2 -utsläpp än % högre effektivitet Mer förnybart, mindre annat, mindre energi totalt men mer el Sverige Energimyndigheten har i uppdrag att ställa om Sverige till energimässigt hållbart

8 Utvecklingstrender Energieffektivitet IET E&T Magazine, Vol 10, Issue 2, 2015 Spara el glödlampsförbud, effektiva motorer Spara energi med el värmepumpar och el(hybrid)fordon Mindre utsläpp Förnybart: Vindkraft och solel Icke-förnybart: Kärnkraft och naturgas Tillförlitlighet Minska sårbarhet för stormar och gräv ner elnätet Nationell och internationell elhandel Nya kraftledningar inom och mellan länder

9 Vad händer inom svensk elproduktion? Traditionella kraftslag och vindkraft Installerad generatoreffekt (max netto) MW Vattenkraft Vindkraft Kärnkraft Konventionell värmekraft Summa Installerad generatoreffekt 2015 Vattenkraft MW Kärnkraft 9688 MW (~2500 MW bort före 2020) Konventionell värmekraft 7749 MW Vindkraft 5840 MW Källa: El-, gas- och fjärrvärmeförsörjningen 2015, SCB

10 Vad händer inom svensk elproduktion? Vindkraft Antal [st], Effekt [MW], Energi [GWh] Installerad vindkraft Antal verk Installerad effekt [MW] Produktion [GWh] Effekt [MW] 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Effekt per vindkraftverk Effekt per vkv Effekt per tillkommande vkv Källa: SCB

11 Vad händer inom svensk elproduktion? Solel installerad effekt [MW] Solcellseffekt i Sverige Nätanslutna centraliserade system Nätanslutna lokala system Fristående kommersiella system Fristående privata system Årlig installerad effekt pris [kr/kw] Priser för solcellsystem Fristående solcellssystem, 1-5 kwp Privata solcellssystem (nätanslutna), 3-20 kwp Kommersiella och industriella solcellssystem (nätanslutna), kwp Markmonterat solcellssystem (nätanslutna), kwp Källa: IEA

12 Vad händer inom elanvändning? El i fordon Elhybridfordon Plug-in och laddvägar Internationell värmepumpboom Elmätare med kommunikation Flexibel elförbrukning Smart Grid

13 Vad händer inom elöverföring? SE1 Luleå: Export Vattenkraft SE2 Sundsvall: Export Vattenkraft Luftledningar nergrävda efter stormen Gudrun E.ON, km, 12 miljarder SEK Vattenfall, km, 10 miljarder SEK Prisområden onödiga med nya Sydvästlänken? 1200 MW DC Nässjö-Hurva invigs 2017 (?) Källa: svk.se North Sea Grid Kraftnät i Nordsjön förbinder havsbaserade vindkraftparker SE3 Stockholm: Import Kärnkraft SE4 Malmö: Import Ingen produktion

14 Smart Grid Vad är smarta elnät? Källa: swedishsmartgrid.se

15 Smart Grid det nya elnätet Utmaningar Variabel förnyelsebar elproduktion Uppvärmning och transporter belastar elnätet Medel: Gör elförbrukningen flexibel Inför lager för elektrisk energi i elnätet Automatisera med ny ICT, i elnätet och hos kunderna Resultat: Samhällsekonomisk väg mot hållbart energisystem

16

17 Automation i distributionsnät Koordinerad spänningsreglering

18 Stort behov av ingenjörer inom elkraft

19

20 Utvecklingen generering Solcellspark Effekt 83,6 MWp Area 130 ha Antal moduler ca Källor: MHI Vestas Offshore Wind, Enercon, Wikipedia

21 Utvecklingen - användning Källor: Solarwatt, Fronius, Tesla, Renault

22 Kursen Elenergiteknik på E El ofta signal på E - här är el energi! Många A, V och W» Säkerhet i labbet! Mer energi i L än C Elenergin har viktig roll i samhället

23 Del 1: Elenergikällor Vind Brännbart Uran Vatten Elanvändning globalt Energibalanser Metoder för elgenerering

24 Del 2: Överföring av elenergi Effektbalans Balansekvationer Trefas 50 Hz Kraftnätet Distributionsnät mellanspänning 10/20 kv Stamnät 400 kv Stamnätsstation Regionnät kv Nätsstation Regionnätsstation Distributionsnät lågspänning 0.4 kv

25 Del 3: Elanvändning Byggnader Värme Ljus Kraftelektronik Elmaskiner

26 Grovschema Energi Överföring Användning F 1-2 F 3-7 F 8-14 Ö LF1 LF2 L1 L2 Föreläsning Övningar LabbFörberedelse Laboration med förhör Dugga Tenta D1 Tid D2 T

27 Examination Laborationer (obligatoriska) Duggor I M:A 10/2 samt i M:A 1/3 allt godkänt = betyg 3 90 minuter dugga + genomgång efteråt Tentamen Vid missad dugga 6 uppgifter à 10 p med betygsgränser 30 p, 40 p, 50 p 14/ MA 9E-F

28 Övningar Uppgiftssamling Inriktad mot examination Material från duggor och tentor Labbförberedelser Simulering Handräkning

29 Laborationer 2 laborationer läsvecka 2-3 resp 5-6 Förberedelser görs på datorövningar och förhörs på labben

30 Kursmaterial Bok Säljs på KFS Kursens hemsida: Senaste nytt och rättelser För nedladdning Föreläsnings-PPT och exempel Uppgiftssamling (länk ges muntligt) Lab-pm Gamla duggor och tentor

31 Personer Olof Samuelsson Kursansvar Ingmar Leisse Föreläsningar Henriette Weibull Övningar Johan Björnstedt Datorövningar, laborationer Carina Lindström Studerandeexpedition

32 Kursen Elenergiteknik på E Relaterar till andra E-kurser Fysik, matematik, elektronik, fältteori, mätteknik, komponentfysik, reglerteknik De är bättre på sitt Vi kombinerar» Varje princip enkel» Utmaningen i kombinationen av flera Icke-E-are har läst Elektronik-kurs?

33 Kursens karaktär, mål och krav Know your physics and the rest will follow (R. E. Kalman) The purpose of computing is insight, not numbers (R. W. Hamming) Kursen innehåller beräkningar men är av övergripande karaktär. Fokus ligger på förståelse och tolkning snarare än på räknefärdighet. Genomgående används så enkla exempel som möjligt för att visa principer. Upprepning av likartade uppgifter för att uppnå räknefärdighet övas inte nämnvärt. Uppgifter på tentamen och duggor baseras uteslutande på principer som ingår i kursen, men med tillämpningar och frågeställningar som kan vara nya. Ur PDF-fil med kursmål Kursmål med kommentarer på kurshemsidan Mer detaljerat om målen Förkunskapskrav på kurshemsidan Testa dina förkunskaper! Diagnostiskt prov på kurshemsidan

34 Kursen Elenergiteknik på E Inkörsport till andra energikurser Mer el på IEA Kraftelektronik, Elkraftsystem, Elmaskinkonstruktion, Hybrida fordonsdrivsystem, Mekatronik, Vindkraft Mer energi på LTH/LU Solel, Solvärme, Gasturbiner, Förbränningsteknik, Bränsle, Byggnadsdesign, Energisystemanalys Elenergiteknik viktig tillämpning för metodkurser Automation (IEA), Reglerteknik, Statistik (Big Data)

35