Doktorandkurs Kursnamn: Future Energy Systems Omfattning (högskolepoäng): 7.5 Start och slutdatum: April 2015 to June 2015 Huvudområde: Energy Engineering Forskarutbildningsämne: Energy Engineering Examinator (Namn, mail, tel): Konstantinos Kyprianidis; konstantinos.kyprianidis@mdh.se ; +46 (0) 21 15 1765 Lärare (Namn, mail, tel): Konstantinos Kyprianidis; konstantinos.kyprianidis@mdh.se ; +46 (0) 21 15 1765 Raza Naqvi; raza.naqvi@mdh.se ; +46 (0) 21 15 1795 Sebastian Schwede; sebastian.schwede@mdh.se ; +46 (0) 21 10 7360 Värdademi: EST Forskarutbildningssamordnare: Pablo Camacho Sanhueza Information om obligatorium: Each module will be examined separately, by means of coursework, group design project and seminar. It is important to note that most of the coursework will take place during and/or between the scheduled training sessions discussed within this document. During these intermediate working periods, course participants will be expected to work on e.g. individual or group project assignment and read course literature. N.B. The course targets doctoral candidates within Energy Engineering or related disciplines studying at MDH or other universities. Exceptional MSc students may also be considered for admittance. Participants from industry are particularly welcome. Litteratur: The literature for the course is: Module 1 Biomass Gasification and Co-generation Systems: 1. P. Basu, 2010, Biomass Gasification and Pyrolysis Practical Design, 2 nd Edition, ISBN: 978-0-12-374988-8. 2. H.A.M. Knoef (editor), 2012, Handbook Biomass Gasification, 2 nd Edition, BTG Biomass Technology Group. Module 2 Gas Turbine Technology: 3. H.I.H. Saravanamuttoo, G.F.C. Rogers, H. Cohen, P. Straznicky, 2008, Gas Turbine Theory, 6 th Ed., Pearson Education Canada, ISBN-13: 978-0132224376. 4. P. Walsh and P. Fletcher, 2004, Gas Turbine Performance, 2 nd Ed., Wiley- Blackwell, ISBN-13: 978-0632064342.
Module 3 Anaerobic Digestion Systems: 5. Gerardi, M.H., 2003. The microbiology of anaerobic digesters, Wastewater microbiology series. Wiley-Interscience, Hoboken, N.J. 6. Weiland, P., 2010. Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology 85, 849 860. 7. Ward, A.J., Hobbs, P.J., Holliman, P.J., Jones, D.L., 2008. Optimisation of the anaerobic digestion of agricultural resources. Bioresource Technology 99, 7928 7940. 8. Holm-Nielsen, J.B., Al Seadi, T., Oleskowicz-Popiel, P., 2009. The future of anaerobic digestion and biogas utilization. Bioresource Technology 100, 5478 5484. Module 4 Carbon Capture and Storage: 9. IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. ISBN-13 978-0- 521-86643-9 hardback. http://www.ipcc.ch/pdf/specialreports/srccs/srccs_wholereport.pdf 10. Leung, D., Caramanna, G., Maroto-Valer, M. 2014. An overview of current status of carbon dioxide capture and storage technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews (39), 426-443. Innehållsbeskrivning (högst 500 ord): Purpose: To familiarize yourself with different types of energy production and consumption systems, and develop an understanding of the current state-of-theart and future technology developments. Language: The course will be held in English. Organization and workload: The course comprises 5 week-long training sessions (modules) spread throughout the academic year. Lectures will be given by the module leaders as well as invited lectures from industry and academia. All lectures will take place at Mälardalen University in Västerås. The course workload is approximately 5 weeks of full-time study, corresponding to 7.5 Swedish higher education credits (hec). Each module is worth 1.5hec and students are therefore expected to devote no less than 40hrs of study per module (incl. lecture time). Goals Overall, the participants should gain knowledge on the current state-of-the-art of energy production and consumption systems and future technology developments. With regard to specific technologies, after completing the course students should: - Module 0 Introduction to Energy Systems: o Be able to describe the basic constituents of an overall energy system. o Appreciate the major energy flows o Have an understanding of modern heat and power generation systems
o Have an understanding of the major economic and environmental drivers in energy system development. - Module 1 - Biomass Gasification and Co-generation Systems: o Appreciate the fundamentals of biomass gasification systems. o Have an understanding of gasification-based co-generation plants. o Be able to develop biomass gasification projects. - Module 2 Gas Turbine Technology: o Have basic knowledge of the different applications of gas turbine systems. o Be able to carry out basic performance calculations. o Have an understanding of gas turbine steady-state performance o Appreciate the major gas turbine operability issues. o Appreciate the fundamental principles of gas turbine multi-disciplinary conceptual design and techno-economic environmental risk analysis. o Have an understanding of basic measurement techniques and their use within test-bed diagnostics and in-service health management. o Have a good knowledge of the current gas turbine technology state-ofthe-art. o Have an understanding of future gas turbine technology developments. - Module 3 - Anaerobic Digestion Systems: o Elaborate principle knowledge about the anaerobic digestion process. o Become acquainted with important process parameters to understand and evaluate the process performance. o Learn about the fields of application regarding the substrates, digestion systems and biogas and digestate utilization. o Compare trends in anaerobic digestion between different countries. - Module 4 - Carbon Capture and Storage Systems: o Have basic knowledge on climate change mitigation technologies o Be able to learn technical approaches to Carbon capture o Describe the current status of Carbon capture and storage technology o Understand the technical challenges for commercialization The course is also intended to help establish connections and professional networks among the participants. Technical content A brief outline of the topics that will form this course is given below. Module 0 Introduction to Energy Systems: Description of the overall energy system (production, transportation, utilisation) Energy flows Modern heat and power generation systems Major economic and environmental drivers in energy system development Module 1 Biomass Gasification and Co-generation Systems: Thermal conversion of biomass, Types of gasifiers, Working of biomass gasification integrated with CHP systems, Energy systems of Syngas based biofuel production, Current status of gasification technology.
Module 2 Gas Turbine Technology: Day 1: Applications and basic performance calculations, Day 2: Steady-state performance and operability, Day 3: Introduction to multi-disciplinary conceptual design and technoeconomic environmental risk analysis, Day 4: Basic measurement techniques, diagnostics and health management, Day 5: Current state-of-the-art and future technology developments. Module 3 Anaerobic Digestion Systems: Process description and process parameters, Substrates, Digestion systems, Biogas and digestate utilization, Trends in different countries. Module 4 Carbon Capture and Storage: Introduction to climate change and carbon capture and storage Sources of CO 2 CO 2 transportation Storage options Techno-economic barriers for large scale deployment
Mål Sätt kryss (X) vid mål som kursen kommer att uppfylla Kunskap och förståelse För licentiatexamen ska doktoranden: X visa kunskap och förståelse inom forskningsområdet, inbegripet aktuell specialistkunskap inom en avgränsad del av detta samt fördjupad kunskap i vetenskaplig metodik i allmänhet och det specifika forskningsområdets metoder i synnerhet. För doktorsexamen ska doktoranden: X visa brett kunnande inom och en systematisk förståelse av forskningsområdet samt djup och aktuell specialistkunskap inom en avgränsad del av forskningsområdet, och X visa förtrogenhet med vetenskaplig metodik i allmänhet och med det specifika forskningsområdets metoder i synnerhet. Färdighet och förmåga För licentiatexamen ska doktoranden: X visa förmåga att kritiskt, självständigt och kreativt och med vetenskaplig noggrannhet identifiera och formulera frågeställningar, att planera och med adekvata metoder genomföra ett begränsat forskningsarbete och andra kvalificerade uppgifter inom givna tidsramar och därigenom bidra till kunskapsutvecklingen samt att utvärdera detta arbete, X visa förmåga att i såväl nationella som internationella sammanhang muntligt och skriftligt klart presentera och diskutera forskning och forskningsresultat i dialog med vetenskapssamhället och samhället i övrigt, och X visa sådan färdighet som fordras för att självständigt delta i forsknings- och utvecklingsarbete och för att självständigt arbeta i annan kvalificerad verksamhet. För doktorsexamen ska doktoranden: X visa förmåga till vetenskaplig analys och syntes samt till självständig kritisk granskning och bedömning av nya och komplexa företeelser, frågeställningar och situationer, X visa förmåga att kritiskt, självständigt, kreativt och med vetenskaplig noggrannhet identifiera och formulera frågeställningar samt att planera och med adekvata metoder bedriva forskning och andra kvalificerade uppgifter inom givna tidsramar och att granska och värdera sådant arbete, X med en avhandling visa sin förmåga att genom egen forskning väsentligt bidra till kunskapsutvecklingen,
X visa förmåga att i såväl nationella som internationella sammanhang muntligt och skriftligt med auktoritet presentera och diskutera forskning och forskningsresultat i dialog med vetenskapssamhället och samhället i övrigt, X visa förmåga att identifiera behov av ytterligare kunskap, och X visa förutsättningar för att såväl inom forskning och utbildning som i andra kvalificerade professionella sammanhang bidra till samhällets utveckling och stödja andras lärande. Värderingsförmåga och förhållningssätt För licentiatexamen ska doktoranden: visa förmåga att göra forskningsetiska bedömningar i sin egen forskning, X visa insikt om vetenskapens möjligheter och begränsningar, dess roll i samhället och människors ansvar för hur den används, och X visa förmåga att identifiera sitt behov av ytterligare kunskap och att ta ansvar för sin kunskapsutveckling. För doktorsexamen ska doktoranden: X visa intellektuell självständighet och vetenskaplig redlighet samt förmåga att göra forskningsetiska bedömningar, och X visa fördjupad insikt om vetenskapens möjligheter och begränsningar, dess roll i samhället och människors ansvar för hur den används.