Opinto-opas

Tavoitteet (OJ)

Opiskelija tuntee:
- Verkkovaatimukset ja liittymisehdot hajautetulle sähköenergian tuotannolle
- Suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä sähköturvallisuuden erityispiirteet
- Rinnankäytön ja saarekekäytön toiminnalliset erityispiirteet

Opiskelija osaa
- Selittää sähkömagneettisen energian käsitteen ja tuntee aallonpituuden vaikutuksen säteilyn energiasisältöön. Näiden seurauksena opiskelija tuntee maan ilmakehään tulevan auringonsäteilyn energiasisällön ja aallonpituusjakauman.
- Selittää auringonsäteilyn vaikutukset puolijohteeseen, ja pystyy niiden perusteella esittämään perinteisen puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaatteen. Lisäksi opiskelija osaa selittää säteilyintensiteetin ja lämpötilan vaikutukset aurinkokennon toimintaan.
- Arvioida aurinkosähkövoimalan päivä-, kuukausi- ja vuositason energiantuotantoa opintojaksolla esitettyjen työkalujen avulla.
- Selittää ilmavirtauksiin vaikuttavat voimat, ja pystyy niiden avulla perustelemaan, mihin suuntaan tuuli kiertää matala- ja korkeapaineen keskuksia eri puolilla maapalloa.
- Selittää tuulen tehon käsitteen ja tiedostaa tuulennopeuden kuutiollisen vaikutuksen.
- Selittää tuulivoimalan pyörivään lapaan kohdistuvat voimavaikutukset ja osaa niiden avulla perustella, mitkä ovat lapasuunnittelun oleellisimpia tekijöitä. Lapasuunnitteluymmärryksen avulla opiskelija osaa myös selittää tuulivoimalan tehonsäätömenetelmät.
- Selittää, millainen rooli erilaisilla generaattorityypeillä on eri tuulivoimalakonsepteissa. Opiskelija osaa perustella, miksi oikosulkukoneen käyttö johtaa vakionopeuksiseen konseptiin, ja miksi nykyhetken suosituimmassa tuulivoimalakonseptissa käytetään kaksoissyötettyä induktiokonetta.
- Arvioida tuulivoimalan energiantuotantoa opintojaksolla esitettyjen työkalujen avulla.

Sisältö (OJ)

Aurinkosähkö: luonnontieteelliset perusteet sähkömagneettisesta energiasta ja puolijohteista, aurinkokennon toiminta ja siihen vaikuttavat tekijät, aurinkosähkövoimalan komponentit ja energiantuotannon arviointi, energiapolitiikka

Tuulivoima: ilmavirtausten luonnontieteelliset perusteet, vaaka-akselisen tuulivoimalan toiminta ja komponentit (erityishuomio lapasuunnittelussa ja generaattoreissa), energiantuotannon arviointi, energiapolitiikka

Verkkovaatimukset ja liittymisehdot (PJ/KJ -verkot) hajautetulle sähköenergian tuotannolle. Suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä sähköturvallisuuden erityispiirteet. Verkkovaikutukset ja vikatilanteet. Rinnankäyttö ja saarekekäyttö.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2) (OJ)

Opiskelija osaa selittää aurinkosähkövoimalan ja tuulivoimalan perustoiminnan ja hänellä on käsitys näiden toimintaan vaikuttavista tekijöistä. Opiskelija tietää hajautetun sähköenergiantuotannon verkkovaatimukset ja liittymisehdot.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4) (OJ)

Opiskelijan osaaminen on hyvällä tasolla, kun se on tyydyttävien arviointikriteerien yläpuolella mutta ei saavuta kiitettävän arvosanan kriteerejä.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5) (OJ)

Opiskelija tuntee hajautetun sähköenergiantuotannon verkkovaatimukset ja liittymisehdot. Hän ymmärtää voimalaitosten suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä niihin liittyvät sähköturvallisuuden erityispiirteet. Hän on myös sisäistänyt rinnankäytön ja saarekekäytön toiminnalliset erityispiirteet

Opiskelija on sisäistänyt syvällisesti sekä aurinkosähkövoimalan että tuulivoimalan toiminnan taustalla vaikuttavat luonnontieteelliset yksityiskohdat, ja pystyy ymmärryksensä turvin selittämään, miten voimaloiden toiminta muuttuu olosuhteiden vaihdellessa. Lisäksi opiskelijan ymmärrys energiantuotannon arviointimenetelmistä on niin vahvaa, että hän pystyy esittämään sivistyneitä tuotantoarvioita erilaisissa olosuhteissa tiedostaen samalla, että arvioituihin tuloksiin tulee suhtautua kriittisesti. Opiskelijalla on vahva kokonaisvaltainen käsitys aurinkosähkön ja tuulivoiman tekniikoista.

Tenttien ja uusintatenttien ajankohdat

Kokeiden ajankohdat sovitaan opintojakson edetessä, ja uusintoja järjestetään sujuvasti tarpeen mukaan.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Hyvä arviointi kannustaa opiskelijaa oppimaan. Kurssin tavoitteena on, että opiskelijat saavat selväjärkisen käsityksen aurinkosähkön ja tuulivoiman perusteista sekä energiamurroksen vaikutuksista sähköenergiajärjestelmään. Täten kurssin arviointi tullaan toteuttamaan siten, että arvioinnilla kannustetaan opiskelijoita kohti edellä mainittuja oppimistavoitteita.

Arviointiasteikko

0-5

Opiskelumuodot ja opetusmenetelmät

Opintojakson tavoitteena on saavuttaa vahva perusymmärrys aurinkosähkön ja tuulivoiman tekniikoista. Lisäksi käsitellään energiamurroksen vaikutuksia sähköenergiajärjestelmään.

Opintojakson opetus koostuu lähiopetuksen ja etäopetuksen yhdistelmästä. Tavoitteena on edistää opiskelijan oman ajatustyön kehittymistä. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että opiskelijoiden ääneen ajattelu on lähitunneilla vahvasti suositeltavaa. Koronavuosien seurauksena valtaosa kurssin sisällöstä on tarjolla myös videoiden muodossa, mikä mahdollistaa aika- ja paikkariippumattoman etäopiskelun. Läsnäolovelvoitteita ei ole, vaan kukin saa opiskella haluamallaan tavalla. Vain oppimisella on väliä!

Aurinkosähköstä ja tuulivoimasta tehdään myös harjoitustyöt, joissa perehdytään energiantuotannon arvioinnin menetelmiin.

Oppimateriaalit

Kaikki opintojakson materiaalit ovat Moodlessa tarjolla.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Kurssin opintopistemäärä (5 op) vastaa kokonaisuudessaan 135 tunnin työskentelyä.
- Kurssilla on lähiopetusta noin 14 x 3 h = 42 h.
- Kurssilla on kaksi harjoitustyötä, joiden laskennallinen yhteisaika on luokkaa 30 h.
- Kurssilla panostetaan asioiden ymmärtämiseen, joka voi toteutua vain opiskelijan henkilökohtaisen ajatustyön seurauksena. Lähiopetuksessa pyritään tarjoamaan hedelmällinen maaperä ajattelulle. Asioiden ajattelu omalla ajalla lienee kuitenkin välttämätöntä. Ajatustyön tekemiseen tarvittava aikamäärä on vahvasti yksilöllistä.

Sisällön jaksotus

Opintojakson ensimmäisellä puolikkaalla käsitellään aurinkosähköä, ja jälkimmäisen puolikkaan teemana on tuulivoima. Koska nämä molemmat teknologiat ja energiantuotannolliset ominaispiirteet liittyvät vahvasti sähköenergiajärjestelmän murrokseen, sopivissa yhteyksissä puhutaan myös energiamurroksen vaikutuksista sähköenergiajärjestelmään.

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

välikokeet ja tentti + harjoitustyö

Lisätietoja opiskelijoille

Kurssin pääasiallisena tavoitteena on tarjota selväjärkinen ymmärrys aurinkosähkön ja tuulivoiman perusteista ja energiantuotantoon vaikuttavista tekijöistä. Lisäksi panostetaan ymmärrykseen siitä, millaiset roolit näillä sääriippuvilla tuotantomuodoilla on osana Suomen sähköenergiajärjestelmää, ja miten energiamurros muokkaa koko sähköenergiajärjestelmää.

Tavoitteet (OJ)

Opiskelija tuntee:
- Verkkovaatimukset ja liittymisehdot hajautetulle sähköenergian tuotannolle
- Suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä sähköturvallisuuden erityispiirteet
- Rinnankäytön ja saarekekäytön toiminnalliset erityispiirteet

Opiskelija osaa
- Selittää sähkömagneettisen energian käsitteen ja tuntee aallonpituuden vaikutuksen säteilyn energiasisältöön. Näiden seurauksena opiskelija tuntee maan ilmakehään tulevan auringonsäteilyn energiasisällön ja aallonpituusjakauman.
- Selittää auringonsäteilyn vaikutukset puolijohteeseen, ja pystyy niiden perusteella esittämään perinteisen puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaatteen. Lisäksi opiskelija osaa selittää säteilyintensiteetin ja lämpötilan vaikutukset aurinkokennon toimintaan.
- Arvioida aurinkosähkövoimalan päivä-, kuukausi- ja vuositason energiantuotantoa opintojaksolla esitettyjen työkalujen avulla.
- Selittää ilmavirtauksiin vaikuttavat voimat, ja pystyy niiden avulla perustelemaan, mihin suuntaan tuuli kiertää matala- ja korkeapaineen keskuksia eri puolilla maapalloa.
- Selittää tuulen tehon käsitteen ja tiedostaa tuulennopeuden kuutiollisen vaikutuksen.
- Selittää tuulivoimalan pyörivään lapaan kohdistuvat voimavaikutukset ja osaa niiden avulla perustella, mitkä ovat lapasuunnittelun oleellisimpia tekijöitä. Lapasuunnitteluymmärryksen avulla opiskelija osaa myös selittää tuulivoimalan tehonsäätömenetelmät.
- Selittää, millainen rooli erilaisilla generaattorityypeillä on eri tuulivoimalakonsepteissa. Opiskelija osaa perustella, miksi oikosulkukoneen käyttö johtaa vakionopeuksiseen konseptiin, ja miksi nykyhetken suosituimmassa tuulivoimalakonseptissa käytetään kaksoissyötettyä induktiokonetta.
- Arvioida tuulivoimalan energiantuotantoa opintojaksolla esitettyjen työkalujen avulla.

Sisältö (OJ)

Aurinkosähkö: luonnontieteelliset perusteet sähkömagneettisesta energiasta ja puolijohteista, aurinkokennon toiminta ja siihen vaikuttavat tekijät, aurinkosähkövoimalan komponentit ja energiantuotannon arviointi, energiapolitiikka

Tuulivoima: ilmavirtausten luonnontieteelliset perusteet, vaaka-akselisen tuulivoimalan toiminta ja komponentit (erityishuomio lapasuunnittelussa ja generaattoreissa), energiantuotannon arviointi, energiapolitiikka

Verkkovaatimukset ja liittymisehdot (PJ/KJ -verkot) hajautetulle sähköenergian tuotannolle. Suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä sähköturvallisuuden erityispiirteet. Verkkovaikutukset ja vikatilanteet. Rinnankäyttö ja saarekekäyttö.

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1-2) (OJ)

Opiskelija osaa selittää aurinkosähkövoimalan ja tuulivoimalan perustoiminnan ja hänellä on käsitys näiden toimintaan vaikuttavista tekijöistä. Opiskelija tietää hajautetun sähköenergiantuotannon verkkovaatimukset ja liittymisehdot.

Arviointikriteerit, hyvä (3-4) (OJ)

Opiskelijan osaaminen on hyvällä tasolla, kun se on tyydyttävien arviointikriteerien yläpuolella mutta ei saavuta kiitettävän arvosanan kriteerejä.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5) (OJ)

Opiskelija tuntee hajautetun sähköenergiantuotannon verkkovaatimukset ja liittymisehdot. Hän ymmärtää voimalaitosten suunnittelu- ja asennusvaatimukset sekä niihin liittyvät sähköturvallisuuden erityispiirteet. Hän on myös sisäistänyt rinnankäytön ja saarekekäytön toiminnalliset erityispiirteet

Opiskelija on sisäistänyt syvällisesti sekä aurinkosähkövoimalan että tuulivoimalan toiminnan taustalla vaikuttavat luonnontieteelliset yksityiskohdat, ja pystyy ymmärryksensä turvin selittämään, miten voimaloiden toiminta muuttuu olosuhteiden vaihdellessa. Lisäksi opiskelijan ymmärrys energiantuotannon arviointimenetelmistä on niin vahvaa, että hän pystyy esittämään sivistyneitä tuotantoarvioita erilaisissa olosuhteissa tiedostaen samalla, että arvioituihin tuloksiin tulee suhtautua kriittisesti. Opiskelijalla on vahva kokonaisvaltainen käsitys aurinkosähkön ja tuulivoiman tekniikoista.

Tenttien ja uusintatenttien ajankohdat

Kokeiden ajankohdat sovitaan opintojakson edetessä, ja uusintoja järjestetään sujuvasti tarpeen mukaan.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Hyvä arviointi kannustaa opiskelijaa oppimaan. Kurssin tavoitteena on, että opiskelijat saavat selväjärkisen käsityksen aurinkosähkön ja tuulivoiman perusteista sekä energiamurroksen vaikutuksista sähköenergiajärjestelmään. Täten kurssin arviointi tullaan toteuttamaan siten, että arvioinnilla kannustetaan opiskelijoita kohti edellä mainittuja oppimistavoitteita.

Arviointiasteikko

0-5

Opiskelumuodot ja opetusmenetelmät

Opintojakson tavoitteena on saavuttaa vahva perusymmärrys aurinkosähkön ja tuulivoiman tekniikoista. Lisäksi käsitellään energiamurroksen vaikutuksia sähköenergiajärjestelmään.

Opintojakson opetus on pääasiassa lähiopetusta, ja sillä tähdätään opiskelijan oman ajatustyön edistämiseen. Käytännössä tämä tarkoittaa esimerkiksi sitä, että opiskelijoiden ääneen ajattelu on lähitunneilla vahvasti suositeltavaa. Koronavuosien seurauksena valtaosa kurssin sisällöstä on tarjolla myös videoiden muodossa, mikä mahdollistaa aika- ja paikkariippumattoman etäopiskelun. Läsnäolovelvoitteita ei ole, vaan kukin saa opiskella haluamallaan tavalla. Vain oppimisella on väliä!

Aurinkosähköstä ja tuulivoimasta tehdään myös harjoitustyöt, joissa perehdytään energiantuotannon arvioinnin menetelmiin.

Oppimateriaalit

Kaikki opintojakson materiaalit ovat Moodlessa tarjolla.

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Kurssin opintopistemäärä (5 op) vastaa kokonaisuudessaan 135 tunnin työskentelyä.
- Kurssilla on lähiopetusta noin 14 x 3 h = 42 h.
- Kurssilla on kaksi harjoitustyötä, joiden laskennallinen yhteisaika on luokkaa 30 h.
- Kurssilla panostetaan asioiden ymmärtämiseen, joka voi toteutua vain opiskelijan henkilökohtaisen ajatustyön seurauksena. Lähiopetuksessa pyritään tarjoamaan hedelmällinen maaperä ajattelulle. Asioiden ajattelu omalla ajalla lienee kuitenkin välttämätöntä. Ajatustyön tekemiseen tarvittava aikamäärä on vahvasti yksilöllistä.

Sisällön jaksotus

Opintojakson ensimmäisellä puolikkaalla käsitellään aurinkosähköä, ja jälkimmäisen puolikkaan teemana on tuulivoima. Kun näihin liittyvät teknologiat ja energiantuotannolliset ominaispiirteet on käsitelty, opintojakso viimeistellään teemalla energiamurroksen vaikutukset sähköenergiajärjestelmään.

Toteutuksen valinnaiset suoritustavat

välikokeet ja tentti + harjoitustyö

Lisätietoja opiskelijoille

Kurssin pääasiallisena tavoitteena on tarjota selväjärkinen ymmärrys aurinkosähkön ja tuulivoiman perusteista ja energiantuotantoon vaikuttavista tekijöistä. Lisäksi panostetaan ymmärrykseen siitä, millaiset roolit näillä sääriippuvilla tuotantomuodoilla on osana Suomen sähköenergiajärjestelmää, ja miten energiamurros muokkaa koko sähköenergiajärjestelmää.

Arviointikriteerit - tyydyttävä (1-2) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Opiskelija tiedostaa aurinkosähkö- ja tuulivoimatuotannon erityispiirteet ja tunnusluvut, sekä osaa selittää tuotantolaitosten toimintaperiaatteet. Opiskelija osaa luetella energiamurroksen vaikutuksia sähköenergiajärjestelmään.

Arviointikriteerit - hyvä (3-4) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Kun opiskelijan osaaminen sijoittuu yllä perustellun "tyydyttävän" ja alla perustellun "kiitettävän" välimaastoon, osaaminen on "hyvää".

Arviointikriteerit - kiitettävä (5) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Opiskelija ymmärtää syvällisesti aurinkosähkövoimalan ja tuulivoimalan toimintaperiaatteet, ja osaa perustella olosuhteiden muutosten vaikutukset tuotettuun sähkötehoon. Lisäksi opiskelijalle on vahva yleiskäsitys tuotantoteholtaan vaihtelevan hajautetun tuotannon lisäämisen vaikutuksista Suomen energiajärjestelmään. Opiskelija osaa analysoida, miten energiamurros vaikuttaa sähköenergiajärjestelmän toimintaan, ja miten nämä muutokset vaikuttavat eri tilanteissa olosuhteiden vaihdellessa. Opiskelija ymmärtää tehotasapainon hallinnan keskeisen roolin sähköenergiajärjestelmän toiminnassa.