BME VIK - A jövő energetikája - víziók és valóság

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Ladányi József,

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

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.

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.

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.

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.

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

Fogyasztói oldali rendszermenedzsment (DSM), intelligens végfelhasználói berendezések.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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

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.

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 óra	28
Félévközi készülés órákra	12
Felkészülés zárthelyire	10
Házi feladat elkészítése	-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	10
Vizsgafelkészülés	-
Összesen	60

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