A jövő energetikája - víziók és valóság

A tantárgy angol neve: Future of Energy Systems - Visions and Reality

Adatlap utolsó módosítása: 2013. április 8.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak

 

Műszaki Informatika Szak

 

Szabadon választható tárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIVEAV01   2/0/0/f 2  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ladányi József, Villamos Energetika Tanszék
4. A tantárgy előadója
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

Dr. Raisz Dávid

 

Egy.doc.

 

BME VET

 

Dr. Ladányi József

 

Egy.adj.

 

BME VET

 

Prikler László

 

tanársegéd

 

BME VET

 

 

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít -
6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:
-
7. A tantárgy célkitűzése A tantárgy célja, hogy a hallgatók széles körével megismertesse a fenntartható fejlődéshez nélkülözhetetlen hagyományos és megújuló energiákkal kapcsolatos  kurrens problémákat és az azokra válaszul alkalmazott jelenlegi  és a jövőbeli mérnöki megoldásokat. A tematikában kiemelt hangsúllyal szerepel a villamos energetikai innovációk ismertetése és a teljes iparágat meghatározó hatásuk előrevetítése.

 

Az előadások – a szabadon válaszható tárgy által megkívánt mélységben – az energetika és a villamosenergia-rendszer fizikai és piaci alapjainak bemutatásával indulnak. Bemutatásra kerülnek a dinamikusan fejlődő területek: az okos hálózatok (smart grid) és alkalmazásaik, az e-közlekedés elterjedéséből következő kihívások, valamint az elosztott és megújuló termelési módok. A tantárgy által felölelt tananyag része a globális energetikai trendek komplex műszaki, gazdasági és társadalmi szempontok szerinti ismertetése, kiemelve a szél- és naperőművi beruházások értékelését. A hallgatók  a tárgy teljesítésével megismerik a villamos energia piac újdonságait (spot árazás, mérlegkör, smart tarifák, DSM) , az új termékeket és módszereket, valamint a fejlett szimulációs lehetőségek gyakorlati alkalmazásait.

 

 

8. A tantárgy részletes tematikája
  1. hét: Bevezetés az energetikai alapfogalmakba

     

Energiahordozók alaptulajdonságai: elérhetőség, szállíthatóság, energiasűrűség, a felhasználás hatékony módozatai. Az energiatermelés környezeti hatásai. A villamos energia előállításának és felhasználásának jellemző adatai. Biztonság – minőség – gazdaságosság értelmezése együttműködő energia-rendszerekben és szigetüzemben. Rendszer üzemzavarok társadalmi hatásai.

 

  1. hét: A jelenlegi villamosenergia-rendszer

     

A fizikai hálózat elemei, a teljesítmény átvitelére alkalmazott feszültségszintek. A rendszer megbízhatóságának jellemzői, az „n-1” és „n-2” elv. Hagyományos és megújuló energiatermelés sajátosságai. A rendszerirányítás alapelvei, a termelés és fogyasztás egyensúlya. Energiatárolás és hiányának következményei.

 

  1. hét: A villamosenergia-piac működésének alapjai

     

A villamos energia, mint szabadpiacon kereskedett áru. Az ellátási lánc részelemeinek szétválasztása a piaci szereplők között: monopol hálózati szolgáltatók és rendszerirányító, kereskedők, termelők, fogyasztók. A piac szerkezete, a szereplők feladatai, a mérlegköri rendszer működése. A végfelhasználói ár elemei: az energia ára, rendszerhasználati díjak, járulékos költségek.

 

  1. hét: Az okos hálózat

     

A smart grid fogalma: víziók és valóság. A kétirányú információ és energiaáramlás alapjai az energiaátviteli hálózaton. Az okos hálózat előnyei az egyes piaci szereplők szemszögéből. Okos mérési pilotok Magyarországon. A villamos hálózat üzemének automatizálása, hibahelyek detektálása, öngyógyítás, szigetüzem és rekonfiguráció.

 

  1. hét: 1. zárthelyi dolgozat (45 perc); Okos hálózati alkalmazások

     

Fogyasztói oldali rendszermenedzsment (DSM), intelligens végfelhasználói berendezések.

 

  1. hét: Korlátlan energia: szél- és napenergia a villamosenergia-termelésben

     

Szárazföldi és tengeri szélparkok,  a koncentrált szolár és a fotovoltaikus termelés hálózati integrációja. Az intermittens termelés csatlakoztatásának nehézségei a klasszikus AC hálózatokon. A HVDC light koncepció és az európai szuper-grid projekt. AC-DC-AC és DC-AC konverterek tulajdonságai és szabályozása.

 

  1. hét: Az E-közlekedés hálózati kiszolgálása

     

A villamos közlekedés környezeti és energiahatékonysági előnyei. Többletkövetelmények a töltésigények kielégítéshez, rendszerszinten és a lokális hálózaton. E-autó, mint energiatároló: virtuális („parkolóház”) erőmű, V2G.

 

  1. hét: Energiapiaci trendek

     

Energiaár-robbanás, a fosszilis energiahordozók kimerülése, nem konvencionális szénhidrogén kitermelési módok. Nukleáris erőművi beruházási projektek tanulságai. Feltörekvő energetikai megoldások: IV. generációs atomerőművek, kis léptékű energiatárolás, fotovoltaikus cellák hatékonyságjavulása, fúziós kísérleti reaktorok. Az EROEI fogalma, technológiák skálázhatósága korlátosan elérhető fizikai erőforrások esetén.

 

  1. hét: A megújuló termelés költségindikátorai

     

A megújuló energiaforrások beruházásainak költséganalízise, megtérülés számítása a speciális tarifális támogatások tükrében. A szél és naperőművi energiatermelés térnyerése Németországban. A fotovoltaikus energiatermelés árparitása.

 

  1. hét: A villamosenergia-rendszer valós idejű szimulációja

     

A rendszerirányító szemszögéből: Frekvenciatartás, wattos teljesítmény szabályozás, feszültségtartás, meddőteljesítmény szabályozás a „forgó tömeg nélküli” (dominánsan inverteres betáplálású) energiarendszerekben. Az elosztó hálózati operátor üzemirányításának szimulációs támogatása, üzemzavari helyreállítás vihar után.

 

  1. hét: Új irányok a villamosenergia-piacokon

     

Integrációs törekvések az egységes villamosenergia-piac (IEM) megteremtésére: piac-összekapcsolások, határkeresztező tartalékpiaci együttműködések. A jelenlegi piacmodell korlátai. A hurokáramlások és az erőművi korlátok kezelésének új módjai. A szabályozási, a kiegyenlítő és a rövidtávú energiapiac egyesítése a real-time árazás alkalmazásával. Jelenlegi végfelhasználói energiatarifák (zónaidő, vezérelt) és a jövőbeni „smart” tarifák alkalmazása.

 

  1. hét: 2. zárthelyi dolgozat (45 perc); villamosenergia-piaci szimulációk

     

A másnapi időtávú, szervezett villamosenergia-piac szimulációja, interaktív tőzsdei kereskedési verseny.

 

  1. hét: Az okos hálózatok kommunikációs architektúrájának alapjai

     

A fizikai adatátvitel módjai az átviteli, az elosztó és a lokális energetikai célú infrastruktúrán. Redundancia, szinkronizációs és adatbiztonsági követelmények az okos hálózatokon.

 

  1. hét: Az egyenáramú energiaátvitel reneszánsza

     

IT óriások adattárházainak megbízható energiaellátása: megawattok és petabájtok.

 

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy oktatása hagyományos és prezentációval támogatott előadásra épül.

 

10. Követelmények a.       A szorgalmi időszakban:             Kettő, órarendi időpontban megírt 45 perces zárthelyi dolgozat sikeres (legalább elégséges szintű) teljesítése.

 

                                                              Részvétel az előadások 70%-án.

 

 

b.       A vizsgaidőszakban: ---

 

 

A végső érdemjegy a zárthelyiken elért osztályzatok átlaga alapján kerül kiszámításra.

 

11. Pótlási lehetőségek "A szorgalmi időszakban mindkét zh egyszeri pótlására, a pótlási időszakban egy zh egyszeri pótlására van lehetőség."

 

12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, előzetes egyeztetés alapján.

 

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom -         Az előadások Power-point anyaga.

 

-         Videótár gyűjtemény

 

-         Mohamed A.El-Sharkawi: Electric Energy – An introduction kijelölt fejezetei

 

-        http://www.eia.doe.gov/basics/electricity_basics.html

 

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra28
Félévközi készülés órákra12
Felkészülés zárthelyire10
Házi feladat elkészítése-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
Vizsgafelkészülés-
Összesen60
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

Dr. Raisz Dávid

 

Dr. Ladányi József

 

Prikler Lászó

 

Sőrés Péter Márk

 

Docens

 

Adjunktus

 

Tanársegéd

 

Kut. öszöndíjas

 

BME VET

 

BME VET

 

BME VET

 

BME VET