Förhandsgranskning av kurs läsåret 2011/12

Transkript

1 Sida 1 av 6 Förhandsgranskning av kurs läsåret 2011/12 Kursplaner Vindkraftsystem??2213 Wind Power Systems Högskolepoäng: 7,5 Betygsskala: TH Nivå (institutionens förslag): A (Avancerad nivå) Undervisningsspråk: Kursen ges på begäran på engelska Kursansvarig/a: Dr Jörgen Svensson E-post: jorgen.svensson@iea.lth.se Förutsatta förkunskaper: ESS060 Elenergiteknik (E), MIE012 Elektroteknikens grunder (M), ETE115 Ellära och elektronik (F). Prestationsbedömning: Två laborationer med godkända förberedelseuppgifter, en godkänd projektuppgift under kursens gång ger betyget 3. För högre betyg krävs skriftlig sluttentamen som innefattar uppgifter med både problemlösning och teorifrågor. Förstagångstentamen i ordinarie tentamensperiod: Ja. Omtentamen i omtentamensperiod: Ja. Hemsida: Syfte Kursen syftar till att ge grundläggande kunskaper inom vindkraft och dess användning i samhället. Den syftar även till att på ett ingenjörsmässigt sätt identifiera och förklara vindkraftteknik och -system samt deras integrering i kraftsystemet. Kursen har stor relevans för en hållbar utveckling av energisystemet där vindkraft för tillfället är den mest expansiva förnybara energikällan med en årlig global utbyggnadstakt på ca 30 %. Behovet av elektrisk energi växer ständigt samtidigt som kraven på miljövänlig elproduktion ökar. Utbyggnaden av miljövänliga alternativ ökar successivt till följd av ökade nationella mål på förnybar elproduktion. I Sverige finns elcertifikatsystemet som är drivkraften för utbyggnaden av förnybar elproduktion med 17 TWh fram till år 2016 jämfört med år 2002 varav vindkraft beräknas stå för 10 TWh. Energimyndigheten har dessutom föreslagit ett nytt planeringsmål för vindkraftens elproduktion med 30 TWh per år till I takt med att andelen förnybar elproduktion ökar ställs högre krav på kraftsystemet till följd av minskade reglermarginaler. För att behålla elförsörjningens höga driftsäkerhet kommer även kraven på vindkraftsystem att öka. I kursen beskrivs nuläget och möjligheterna för vindkraften att bidra till energiförsörjningen i Sverige och internationellt. Vi studerar bland annat vinden som energiresurs, verkens produktion och uppbyggnad samt miljöfrågor. Kunskap och förståelse För godkänd kurs skall studenten: Kunna förstå vindens och omgivningens betydelse för att bedöma platsval för anläggning redogöra för olika vindkraftskonstruktioner med deras för- och nackdelar beskriva en vindkraftanläggning på både komponent- och systemnivå redogöra för olika reglermetoder och begränsningar av vindkraftverk förstå betydelsen av inbördes placering av vindkraftverk i en anläggning förstå de tekniska krav (grid codes) som gäller i samband med inkoppling till nätet inse betydelsen av små- och storskalighet och dess påverkan på kraftsystemet redogöra för de viktigaste momenten inom projektering, konstruktion och drift & underhåll redogöra för hur vindkraftverk påverkar miljön Färdighet och förmåga

2 Sida 2 av 6 För godkänd kurs skall studenten: Kunna informera om och beskriva vindkraftsystem på ett objektivt sätt utföra dimensionerande beräkningar för vindkraftverk formulera en matematisk modell av ett vindkraftverk utifrån information om de ingående komponenterna och hur de samverkar analysera vindresurs och estimera årlig produktion för vindkraftsystem relatera anläggningsplats, placering av verk, rotordiameter, generatorkapacitet och verkningsgrad för val av design och optimering av elproduktion relatera val av design och vindkraftskonstruktion för bedömning av robusthet och tillgänglighet göra en ekonomisk analys av en vindkraftanläggning Värderingsförmåga och förhållningssätt För godkänd kurs skall studenten: visa insikt i vindkraftens möjligheter och begränsningar och dess roll i samhället Innehåll objektivt bedöma för och emot integrering av vindkraft geografiskt lokalt men även nationellt och ur ett globalt perspektiv. Historisk överblick av vindkraftens utveckling och dess geografiska expansion Vindpotential och dess fysikaliska bakgrund. Påverkan av terräng vid val av anläggningsplats. Energiinnehåll och produktionsberäkning. Teknik och system för vindkraftanläggningar. Funktion och egenskaper för olika konstruktioner. Styrning, reglering och drift Storskalig och småskalig utbyggnad. Exempel på storskalig havsbaserad anläggning. Design och dimensionering för optimering av produktion, tillgänglighet och kostnad. Integrering av vindkraftsystem till kraftsystemet. Anslutningskrav och systemtjänster. Vindkraftens påverkan på Elmarknaden. Modellering, simulering och analys av vindkraftsystem. Arbetsmoment inom projektering, konstruktion och drift & underhåll. Inlämningsuppgifter, projektuppgift samt laboration Studiebesök hos kraftbolag med vindkraftanläggning. Litteratur Fox Brendan, Flynn Damien, Bryans Leslie, Jenkins Nick, Milborrow David: Wind Power Integration - Connect And System Operational Aspects, 2007, International Edition, ISBN10: , ISBN13:

3 Sida 3 av 6 James F. Manwell, Jon G. McGowan, Anthony L. Rogers: Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, 2009, 2nd International Edition, ISBN: Engelsk kursplan??2213 Wind Power Systems Credits: 7,5 Grading scale: TH Cycle: A Language of instruction: The course will be given in English on demand Course coordinator/s: Dr Jörgen Svensson jorgen.svensson@iea.lth.se Recommended qualifications: ESS060 Electrical Engineering, MIE012 Electrical Engineering, basic course, or ETE115 Electromagnetics and electronics. Assessment: Laborations and project assignment will give the grade three. For higher grades, a written exam is necessary. The written exam (5h) is problem solving mixed with theory questions. Home page: Aim The course is aiming at giving the student basic knowledge in wind power and its use in society. It also aims at identifying and explaining wind power technology, -systems and integration to the power system in an engineering context. The course has great relevance to the sustainable development of the energy system where wind power now is the most expansive renewable energy source with a global yearly rate of expansion of 30%. The need for electric energy is constantly growing at the same time as the demands for sustainable electric power production is increasing. The development of environmentally friendly alternatives is increasing gradually because of the raised national goals on renewable electric power production. In Sweden, the electric certificate system is the driving force for renewable electric power production with 17 TWh up to 2016 compared to 2002, out of which wind power is calculated to be 10 TWh. Moreover, the Swedish Energy Agency has proposed a new goal for wind power of 30 TWh per year until As the renewable energy part is increasing, the demands on the power system are raised, due to the reduced control margins. To keep the high standard of reliability, the demands on the wind power systems will also increase. In the course, the situation and possibilities for wind power to contribute to energy support in Sweden and globally are penetrated. We study among other things the wind as a resource of energy, the production and construction of the plants, and environmental issues. Knowledge and understanding For a passing grade the student must: understand the importance of the wind and the surroundings to judge the site for wind power plants be able to describe various wind turbine constructions with assets and drawbacks be able to describe a wind power plant on both component and system level be able to account for various control methods and limitations of wind power plants understand the importance of reciprocal placement of wind turbines in a plant understand the technical demands (grid codes) that apply for connection to the grid understand the meaning of small and large scale dimensioning and the impact on the power system be able to describe the most important moments of projecting, design and operation & maintenance be able to describe the environmental impact of wind power plants. Skills and abilities For a passing grade the student must: be able to

4 Sida 4 av 6 inform about and describe wind power systems in an objective way carry out dimensioning calculations for wind power formulate a mathematical model of a wind turbine from the information on its components and how they interact analyze and estimate the yearly energy production of a wind power plant relate plant site, wind turbine placing, rotor diameter, generator capacity and efficiency for the selection of design and optimization of energy production relate the choice of design and wind turbine construction to judge the robustness and availability make an economical analysis of a wind power plant. Judgement and approach For a passing grade the student must: show understanding of the possibilities and limitations of wind power and its role in society be able to judge objectively for or against wind power as well locally as nationally and globally Contents Historical overview of the development of the wind power and its geographical expansion Wind potential and its physical background. Impact of terrain at the selection of plant place. Calculation of energy contents and production. Technology and systems for wind power plants. Function and characteristics for various designs. Control and operation. Large and small scale expansion. Example of a large scale offshore wind power plant. Design and dimensioning for opimization of production, availability, and cost. Integration of the wind power system to the power grid. Demands for connection and ancillary services. The influence of wind power on the electricity market. Modelling, simulation and analysis of wind power systems. Work stages in projecting, construction and operation & maintenance. Assignments, project and laboration. Study visit at a wind power plant. Literature Fox Brendan, Flynn Damien, Bryans Leslie, Jenkins Nick, Milborrow David: Wind Power Integration - Connect And System Operational Aspects, 2007, International Edition, ISBN10: , ISBN13: James F. Manwell, Jon G. McGowan, Anthony L. Rogers: Wind Energy Explained: Theory, Design and Application, 2009, 2nd International Edition, ISBN: Kursen har enda poängsatta provet (LADOK kräver att alla kurser har prov): Kod Namn Namn (eng) Högskolepoäng Betygsskala

5 Sida 5 av 6 (ingen kod) Vindkraftsystem Wind Power Systems 7,5 TH Moment som ska redovisas i LADOK Kod Namn Namn (eng) Högskolepoäng Betygsskala - Laborationer och projekt Laborations and project 0,0 UG Läroplaner Program Specialisering Ges som Ingår i ÅK Tidigast i ÅK E:Elektroteknik ALLM:Allmän inriktning E Valfri 4 4 E:Elektroteknik em :Energi och miljö Valfri 4 4 F:Teknisk fysik ALLM:Allmän inriktning F Valfri 4 4 F:Teknisk fysik es :Energisystem Valfri 4 4 M:Maskinteknik ALLM:Allmän inriktning M Valfri 4 6 M:Maskinteknik en :Energiteknik Valfri 4 4 W:Ekosystemteknik ALLM:Allmän inriktning W Valfri 4 4 E F M Institutionens förslag (Inst f ind elektrotekn o aut,7391): Kursen är aktiv dvs föreslås ges läsåret 2011/12. Inlämnad för beslut av utbildningsnämnd: Ja. Lämpar sig för utbytesstudenter: Ja. Institutionens motivering för ny eller kraftigt ändrad kurs: Vindkraft är just nu en av de mest expansiva branscherna globalt sett och en viktig bidragande del för omställningen till ett framtida energisystem baserat på förnybar energi. I Sverige pågår utbyggnaden för fullt och kommer att pågå flertalet år framöver till följd av bland annat elcertifikatsystemet. Behovet på utbildade studenter inom vindkraft är påtaglig och följaktligen en kurs inom området betydelsefull. Flertalet universitet i Sverige har kurser inom vindkraft och detta bör även innefatta LU och LTH. Utbildningsnämnd som beslutar om kursplan: UN1 Nämndens beslut: Ställningstagande saknas. Beslutad kursnivå: Ej beslutad Utbildningsnämndernas beslut: Timplaner HT 2011 lp 1 HT 2011 lp 2 VT 2012 lp 1 VT 2012 lp 2 F O L H S F O L H S F O L H S F O L H S HT 2011 lp 1 HT 2011 lp 2 VT 2012 lp 1 VT 2012 lp 2 F O L H S F O L H S F O L H S F O L H S HT 2011 lp 1 HT 2011 lp 2 VT 2012 lp 1 VT 2012 lp 2 F O L H S F O L H S F O L H S F O L H S Annat

6 Sida 6 av 6 Program Status Beslut E O Obeslutad F O Obeslutad M O Obeslutad W O Obeslutad