Atsinaujinančių išteklių energetika VGTU studijose ir moksle
Prof. habil. dr. Vytautas Martinaitis, VGTU Pastatų energetikos katedros vedėjas
2013.09.25, VilniusAtsinaujinančių išteklių energetika:
neišnaudotos galimybės ir ateitis
Green energy 2013, Vilnius 2
Turinys
• Požiūris į apsirūpinimą energija• NMP Projektas „PatenMode“• Studijų programa „Pastatų energetika“• Studijų programa „Energijos inžinerija ir
planavimas“• Studijų programa „Saulės elementų ir
modulių inžinerija“
Green energy 2013, Vilnius 3
Požiūris į apsirūpinimą energija
• Apsirūpinimas energija – tai integruotas pirminės energijos transformavimo, tiekimo ir vartojimo sistemų naudojimas ir plėtra prieinamomis, parankiomis ir priimtinomis t.y. ilgalaikėmis ekonominėmis, socialinėmis ir aplinkos tausojimo sąlygomis.
• Energija turi būti ( 3P/3A): ~Prieinama(Accessible)
~Paranki(Available)
~Priimtina(Acceptable)• Pastatas yra gyvybiniams poreikiams priskiriama, sudėtinga,
energijai imli techninė sistema, daranti ženklų poveikį ilgalaikei visuomenės gerovei.
• Pastatuose suvartojama 40% visos ES galutinės energijos.• Išmanūs pastatai, tinklai ir miestai – tai integralūs tradicinės ir
alternatyvios, centralizuotos ir išskaidytos energijos gamybos ir vartojimo efektyvių technologijų sprendiniai, valdomi tinklaveikos priemonėmis konkrečios vietos vartotojų poreikiams tenkinti.
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 4
NMP„Ateities energetika“ projektas „Pastato ir atsinaujinančios energijos
tvarumo modelis“pastato integruoto projektavimo (PIP) kontekste
SKAITMENINISNAUDOJIMAS IR
PRIEŽIŪRA (O&M)4D-5D BIM/BMS
SKAITMENINIS PROJEKTAVIMAS
3D / BIM
ENERGINIS MODELIAVIMAS
PLANAVIMAS
STEBĖSENA/ENERGINIS
AutoAUDITAS
NMP - Nacionalinė mokslo programa
PAT
EnM
ode
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 5
Ikikoncepcinis modeliavimas (specializuotomis priemonėmis):• Apsupties sąlygų (išteklių ir klimato)
įvertinimas sklype;
• Integruoti architektūriniai - konstrukciniai, techninių sistemų ir disponuojamų atsinaujinančių
išteklių sprendiniai;Koncepcijos išrinkimas (~optimizavimas) :• Pasirinktos kriterijų sistemos / metodo
taikymas • Sprendinio gyvavimo ciklo analizė /
įvertinimas
Energinis planavimas PIP koncepcijos rengime
2013 09 25
PATEnMode
Green energy 2013, Vilnius 6
Pagrindinės modeliavimo priemonės ir sprendinių vertinimo kriterijai
Kriterijai
EEN, EEXEnergetinis / ekserginis efektyvumas,
EEK, EGCEkonominis / gyvavimo ciklo racionalumas
EAP, EKMAplinkosauginis / komforto priimtinumas.
Modeliavimo priemonėMETEONORM klimato duomenims apdoroti, vaizduoti, savybėms nustatyti,
AEI prognozuoti;
DESIGN Builder konstrukcinių atitvarų, sistemų, mikroklimato ir energijos poreikių tarpusavio sąveikai modeliuoti;
TRNSYS 17.0 pastatų mikroklimato ir energijos poreikiams / sistemoms modeliuoti;
POLYSUN procesams saulės energijos transformatoriuose, jų sistemose modeliuoti;
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 7
-10
-5
0
5
10
15
20
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Gru
nto
tem
pera
tūra
, ΣC
Paviršius
0,1m
0,5m
1m
2m
5m
Apsupties sąlygų (išteklių ir klimato) įvertinimas sklype
0
5
10
15
20
25
30
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Dien
ų sk
aiči
us, p
arom
is
Saulėta Debesuota
Duomenų struktūra nėra tiesiogiai skirta konkrečioms energijos transformavimo technologijoms. Ji orientuota į galimybę modeliuoti, projektuoti šiuolaikines atsinaujinančios energijos technologijas, atsižvelgiant į jų veikimą, per metus besikeičiančioje klimatinių sąlygų eigoje.
2013 09 25
0
50
100
150
200
250
300
350
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Saul
ės ra
diac
ija, W
/m2
Bendroji
Tiesioginė
Bendroji, sekama
Išsklaidyta
Spindulio
Saulės radiacijos tipai
Green energy 2013, Vilnius 8
Integruotų sprendinių paieška
DESIGN Builder
Pastato natūralios apšvietos modeliavimas esant debesuotai dienai (už lango 10 000 lx)
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 92013 09 25
Integruotų sprendinių paieškaTRNSYS 17.0 - elektra
Integruotų sprendinių paieška TRNSYS 17.0 – šiluma, oras
Green energy 2013, Vilnius 11
Integruotų sprendinių paieška TRNSYS 17.0 – šiluma, oras
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 12
Saulėtekio slėnio VGTU CIMC Pastato energetinių ir mikroklimato sistemų
laboratorija / eksperimentinis validavimas
Eksperimentinė 100 m2 “saulės siena”
Atsinaujinančių ir alternatyvių energijos šaltinių tyrimo stendas
Termovizijos ir sandarumo bandymų įranga
Žaliosios elektros gamyba ir sistemų integracija pastate
Saulės energijos panaudojimo šildymui ir vėsinimui įranga
Energijos auditavimo ir stebėsenos įranga
Unikali įranga:
2013 09 25
Green energy 2013, Vilnius 13
Pastatų energetikaI-osios pakopos 240 kreditų studijų programa:
(Valst. kodas: 612E30002, ISCED kodas: 51152)Parengti specialistus, kurie įgiję žinių studijuodami bendruosius, studijų
pagrindų ir specialiųjų universiteto studijų dalykus,• galėtų analizuoti ir modeliuoti energijos transformavimo procesus, • gebėtų atpažinti, formuluoti ir spręsti su šilumos gamyba ir transformavimu,
šilumos, dujų tiekimu ir naudojimu, taip pat su patalpų oro kokybe susijusias inžinerines problemas,
planuojant, projektuojant, naudojant naujus ir esamus energetinius, šiluminius įrenginius ir sistemas, pasižyminčias aukštu energijos transformavimo, vartojimo ir valdymo efektyvumu, rentabilumu, kokybe ir patikimumu, darniu, subalansuotu išteklių poreikiu ir poveikiu aplinkai.
– Yra grupė, kurioje dėstoma anglų kalba, atvyksta Erasmus studentai iš ES šalių.– Dvigubo diplomo galimybė (kartu su Mikkelli universitetu, Suomija). – Eilė metų studentai dalyvauja IP projektuose (Nyderlandai, Prancūzija, Graikija)
kartu su 8 ES universitetais.
Green energy 2013, Vilnius 14
Studijų krypties ir programos specialaus lavinimo dalykai
Pastatų energetika (Įvadas į specialybę I-me kurse) Techninė termodinamika (Lab) Pastatų mikroklimatas (KP)
Šilumos ir masės mainai (Lab) Oro kondicionavimas (KP)
Hidraulinės mašinos (Lab) Pastatų šildymo sistemos
Atsinaujinančios energijos technologijos (Lab) Šilumos gamyba
Vėdinimas (Lab) Dujotiekis
Techninių sistemų valdymas (Lab) Šilumos tiekimas
Pažintinė praktika Kompleksinis projektas 1 (Pastato inžinerinės sistemos)
Energijos vartojimo efektyvumo mokomoji praktika
Kompleksinis projektas 2 (Šilumos ir dujų tiekimas miestui)
Pastatų energetikos profesinės veiklos praktika
Baigiamasis darbas (Aprūpinimo energija sistemos; Patalpų mikroklimato sistemos)
15
Pastatų energetikos programos absolvento specialieji gebėjimai:
• 1. Geba taikyti žinias ir supratimą apie neatsinaujinančių ir atsinaujinančių išteklių kilmės energiją gaminančių, transformuojančių ir naudojančių sistemų ribas, struktūrą, savybes, veikimą, elementų ir procesų tarpusavio sąveiką, bendrąjį šių sistemų integralumą, jų sąveiką su aplinka, savarankiškai identifikuojant, formuluojant ir sprendžiant konkrečias energijos inžinerijos problemas.
• 2. Geba rinkti, interpretuoti ir kompiuterinių technologijų pagalba apdoroti duomenis reikalingus energijos inžinerijos srities uždaviniams spręsti, turi darbo su matavimo prietaisais, darbo termodinamikos, šilumos ir masės mainų, vėdinimo bei hidraulinių mašinų laboratorijose įgūdžių.
• 3. Geba perteikti informaciją, idėjas, problemas ir sprendimus, juos argumentuoti, ginti prieš energijos inžinerijos srities specialistų ir ne specialistų auditorijas.
• 4. Turi išlavintus savarankiško mokymosi įgūdžius, būtinus studijoms tęsti kitoje pakopoje, geba priimti racionalius sprendimus energijos inžinerijos srityje, taikyti įgytas teorines žinias praktikoje atsižvelgiant į energijos efektyvumo, saugumo, ekonominius ir įtakos aplinkai aspektus.
Green energy 2013, Vilnius
Green energy 2013, Vilnius 16
Energijos inžinerija ir planavimas
II-osios pakopos 120 kreditų studijų programa:(Valst. kodas: 621E30003, ISCED kodas: 51252)
Programos tikslas - rengti specialistus, kurie … galėtų• analizuoti, planuoti ir modeliuoti technines sistemas,• tirti aprūpinimo energija ir vartojimo sistemas, jų įrenginius ir
procesus, • taikyti mokslo ir technologijų naujoves
projektuojant, planuojant, įrengiant, naudojant ir prižiūrint
aukštu energijos transformavimo, vartojimo ir valdymo efektyvumu, rentabilumu, kokybe ir patikimumu, darniu, subalansuotu išteklių poreikiu bei poveikiu aplinkai pasižyminčias sistemas.
Dalis studentų išvyksta semestrui studijuoti Danijos, Švedijos universitetuose, mokslinės veiklos praktikai į užsienį.
Green energy 2013, Vilnius 17
Studijuojami moduliaiSpecializacijos: Energetikos planavimas // Energijos inžinerija
Termodinaminė analizė Moksliniai tyrimai ir inovacijos
Energ. sistemų gyvavimo ciklo analizė Energetikos ekonomika
Pastato šilumos režimas Pedagoginė praktika
Procesų ir sistemų integracija Mokslinės veiklos praktika
Baigtiniai elementai termomechanikoje Energijos poreikių vadyba
Pastatų energinis efektyvumas Energ. sistemų plėtros galimybių studijos
Šilumos mainų modeliavimas Darnus energetinis planavimas
Atsinaujinančios energijos sistemos Baigiamasis darbas
Green energy 2013, Vilnius 18
Baigiamųjų darbų, apgintų 2013 m. temos
Beveik nulinės energijos visuomeninių pastatų aprūpinimo energija sprendimai
Administracinių pastatų su dideliais įstiklinimo plotais efektyvumo analizė
Vėdinimo įrenginių su integruotais šilumos siurbliais projektavimas, tyrimas ir analizė
Energiškai pasyvaus administracinio pastato analizė
Pastato dviejų šilumos šaltinių integralaus veikimo tyrimas
Nuotekų valyklos biodujų įrenginių analizė
Saulės kolektorių ir gruntinio šilumos siurblio sistemos mažaenergiam pastatui analizė
Energinis ir aplinkosauginis šilumos gamybos iš kietosios biomasės efektyvumas
Daugiabučio namo aprūpinimo energija technologinių sprendinių daugiakriterė analizė
Eksperimentinis Aplinkos inžinerijos fakulteto saulės sienos efektyvumo tyrimas
Naktinio vėsinimo variantų administracinės paskirties pastate analizė
Sklypo atsinaujinančios energijos potencialo modelis
Green energy 2013, Vilnius 19
Saulės elementų ir modulių inžinerija
II-osios pakopos 120 kreditų studijų programa:(Valst. kodas: 621J91001, ISCED kodas: 75499)
Programos kūrimas finansuotas LaMeTech „Studijos” projekto Nr. VP1-2.2-ŠMM-09-V-01-005 lėšomis;
Programos tikslas – parengti kvalifikuotus specialistus, gebančius kurti saulės elementų/modulių technologijas, mokančius išmatuoti/modeliuoti jų charakteristikas ir suprantančius jų eksploatacijos ypatumus.
Green energy 2013, Vilnius 20
Saulės elementų ir modulių inžinerija
Greit magistrų išminties ir rankų lauks dvi saulės modulių gamyklos ir Saulės energijos technologijų centras, Vilniuje.
Šį rudenį Visoriuose duris atverė "BOD Group" saulės elementų gamykla - viena moderniausių ir ekologiškiausių visoje Europoje.
Green energy 2013, Vilnius 21
Saulės elementų ir modulių inžinerija
Profesinės veiklos praktiką magistrantai atlieka Lietuvos mokslo tyrimų institucijose ar Lietuvos Fotoelektros technologijų ir verslo asociacijos verslo įmonėse, t.y. savo būsimose darbo vietose;
Daugiau informacijos apie magistrantūros studijų programą ir studijų sąlygas pateikta VGTU Fizikos katedros svetainėje, adresu: www.fk.fm.vgtu.lt.
Green energy 2013, Vilnius 22
Kviečiame bendra(darbia)uti!
VGTU Pastatų energetikos katedra
www.pek.ap.vgtu.lt [email protected]
2013 09 25