Välkommen till Elenergiteknik Ingmar Leisse Industriell Elektroteknik och Automation
Dagens program Ämnet elenergiteknik Kursen elenergiteknik Första föreläsningen
Vad är Elektronik? Elektroteknik? Elenergiteknik? Vindkraftverk, kärnkraftverk, solceller, kraftledningar, transformatorer, elmotorer, lampor, värmeelement, elbilar, elcyklar, högtalare
Vad kräver man av elenergianvändning? Att den ska vara Säker och hälsosam Ekonomisk Energieffektiv Miljövänlig Bekväm Gäller både individ och samhälle
Ax till limpa i bilder en karta över kursen Kraftnät = ~ Kund Kraftverk
Miljön viktig för utveckling av energisystem EU klimatmål 2030 27% energi från förnyelsebart 40% lägre CO 2 -utsläpp än 1990 27% högre effektivitet Mer förnybart, mindre annat, mindre energi totalt men mer el Sverige Energimyndigheten har i uppdrag att ställa om Sverige till energimässigt hållbart
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
Vad händer inom svensk elproduktion? Traditionella kraftslag och vindkraft 45000 Installerad generatoreffekt (max netto) 40000 35000 MW 30000 25000 20000 15000 10000 Vattenkraft Vindkraft Kärnkraft Konventionell värmekraft Summa 5000 0 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Installerad generatoreffekt 2015 Vattenkraft 16329 MW Kärnkraft 9688 MW (~2500 MW bort före 2020) Konventionell värmekraft 7749 MW Vindkraft 5840 MW Källa: El-, gas- och fjärrvärmeförsörjningen 2015, SCB
Vad händer inom svensk elproduktion? Vindkraft Antal [st], Effekt [MW], Energi [GWh] 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 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
Vad händer inom svensk elproduktion? Solel installerad effekt [MW] 140 120 100 80 60 40 20 0 Solcellseffekt i Sverige Nätanslutna centraliserade system Nätanslutna lokala system Fristående kommersiella system Fristående privata system Årlig installerad effekt 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 pris [kr/kw] 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Priser för solcellsystem 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Fristående solcellssystem, 1-5 kwp Privata solcellssystem (nätanslutna), 3-20 kwp Kommersiella och industriella solcellssystem (nätanslutna), 20-500 kwp Markmonterat solcellssystem (nätanslutna), 100-1000 kwp Källa: IEA
Vad händer inom elanvändning? El i fordon Elhybridfordon Plug-in och laddvägar Internationell värmepumpboom Elmätare med kommunikation Flexibel elförbrukning Smart Grid
Vad händer inom elöverföring? SE1 Luleå: Export Vattenkraft SE2 Sundsvall: Export Vattenkraft Luftledningar nergrävda efter stormen Gudrun E.ON, 17 000 km, 12 miljarder SEK Vattenfall, 11 000 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
Smart Grid Vad är smarta elnät? Källa: swedishsmartgrid.se
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
http://www.nyteknik.se/digitalisering/mer-pengar-till-smart-elnat-pa-gotland-6344634
Automation i distributionsnät Koordinerad spänningsreglering
Stort behov av ingenjörer inom elkraft
Utvecklingen generering Solcellspark Effekt 83,6 MWp Area 130 ha Antal moduler ca 360000 Källor: MHI Vestas Offshore Wind, Enercon, Wikipedia
Utvecklingen - användning Källor: Solarwatt, Fronius, Tesla, Renault
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
Del 1: Elenergikällor Vind Brännbart Uran Vatten Elanvändning globalt Energibalanser Metoder för elgenerering
Del 2: Överföring av elenergi Effektbalans Balansekvationer Trefas 50 Hz Kraftnätet Distributionsnät mellanspänning 10/20 kv Stamnät 400 kv Stamnätsstation Regionnät 40-130 kv Nätsstation Regionnätsstation Distributionsnät lågspänning 0.4 kv
Del 3: Elanvändning Byggnader Värme Ljus Kraftelektronik Elmaskiner
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
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 14/3 14-19 MA 9E-F
Övningar Uppgiftssamling Inriktad mot examination Material från duggor och tentor Labbförberedelser Simulering Handräkning
Laborationer 2 laborationer läsvecka 2-3 resp 5-6 Förberedelser görs på datorövningar och förhörs på labben
Kursmaterial Bok Säljs på KFS Kursens hemsida: http://www.iea.lth.se/et/ Senaste nytt och rättelser För nedladdning Föreläsnings-PPT och exempel Uppgiftssamling (länk ges muntligt) Lab-pm Gamla duggor och tentor
Personer Olof Samuelsson Kursansvar Ingmar Leisse Föreläsningar Henriette Weibull Övningar Johan Björnstedt Datorövningar, laborationer Carina Lindström Studerandeexpedition
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?
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
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)