Välkommen till Elenergiteknik. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

Transkript

1 Välkommen till Elenergiteknik Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

2

3 Dagens program Ämnet elenergiteknik Personliga exempel 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 Kraftverk Ax till limpa i bilder en karta över kursen Kraftnät = ~ Kund

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 OK 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? Vattenkraft MW Ingen utbyggnad Kärnkraft 9531 MW 2842 MW bort före 2020 Vindkraft 6033 MW Ökar Solel 79 MW Ökar (84% 2014) Våg-/tidvattenkraft Prototyper

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

11 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 2016 svk.se North Sea Grid Kraftnät i Nordsjön förbinder havsbaserade vindkraftparker SE3 Stockholm: Import Kärnkraft SE4 Malmö: Import Ingen produktion

12

13 Det nya elnätet Smart Grid 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

14

15 Stort behov av ingenjörer inom elkraft

16

17 Ur Olofs avhandlingsarbete: Mörrumsån 25 sep 1996 kl kw byggfläktar dämpar 0.9MW kraftverk!

18 Exempel Olofs industriprojekt: Simulering av nationella kraftsystem RES 521: PMU C E RES 521: PMU C E Mjólká Geiradalur Glerárskógar Laxá 28 MW Laxár vatn Rangárvellir Krafla 60 MW V arm ahlíž Bjarnarflag 3 MW Blanda 150 MW Hrútatunga Hryggstekkur Tr ansmission lines Brennim elur Korpa Geitháls 220 kv 132 kv 66 kv V atnsham rar Ham ranes RES 521: PMU Sultartangi 120 MW Hrauneyjafoss 210 MW S og 89 MW Vatnsfell 90 MW Sigalda 150 MW C E Búrfell 270 MW P restbakki 150 km Hólar Teigarhorn Hydro power station Geothermal power station Substation Power intensive industry Island om GPS-baserad mätteknik Sverige om kärnkraftverk vid störningar

19 Exempel Olofs handledning: Exjobb i Uganda Annamaria Sandgren Francis Sprei Solelsystem & miljö Belastningsmodeller

20 Exempel Olofs forskning: Solstormars inverkan på kraftsystemet Kan slå ut sattelliter Ändrar jordens magnetfält Likström i kraftledningar/pipelines och transformatorer Kan skada transformatorer om de inte utformas rätt

21 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

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

23 Del 2: Överföring av elenergi Effektbalans Balansekvationer Trefas 50 Hz Kraftnätet

24 Del 3: Elanvändning Byggnader Värme Ljus Kraftelektronik Elmaskiner

25 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

26 Examination Laborationer (Obl) Duggor Allt godkänt = betyg 3 I MA:10A-D 12/2 samt i E:A 1/3 90 minuter dugga + genomgång efteråt Tentamen Vid missad dugga 6 uppgifter à 10 p med betygsgränser 30, 40, 50 p 16/ Vic:1B

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

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

29 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

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

31 Förändringar sedan 2015 Fler handledare på datorövningar Utöka exempelsamlingen Eventuellt annat mål för studiebesök Örtoftaverket 2015

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, Förbränningteknik, Bränsle, Byggnadsdesign, Energisystemanalys Elenergiteknik viktig tillämpning för metodkurser Automation (IEA), Reglerteknik, Statistik (Big Data)

35