Energy Storage and New Energy Solutions (5 cr)

Objectives (course unit)

Opintojakson oppimistavoitteet ovat:
• Opiskelija hahmottaa energiamurroksen vaikutukset sähköenergiajärjestelmään: kun fossiilinen säätövoima poistuu, ja kun tilalle tulee kasvavassa määrin sääriippuvaa tuotantoa, jatkuvaan tehotasapainon hallintaan tarvitaan uusia ratkaisuja. Opiskelija osaa analysoida, miten eri sähköntuotantomuodot integroituvat osaksi kokonaisuutta, ja miksi nopealle säädölle on kasvava tarpeensa tehotasapainon hallinnassa.
• Opiskelija hallitsee energian varastoinnin mahdollisuudet energiamurroksen moderneissa sähkökäytöissä. Näitä ovat esimerkiksi sähköverkon tehotasapainon hallinta, sähköverkon tehopiikkien leikkaaminen, puskurivarasto sääriippuvalle uusiutuvalle tuotannolle, sähköajoneuvojen teholataaminen ja teho-omavaraisen kiinteistön toteuttaminen.
• Opiskelija osaa analysoida erilaisten energian varastointiteknologioiden tekniset ominaisuudet sekä niiden vahvuudet ja heikkoudet energiamurroksen moderneissa sähkökäytöissä.
• Opiskelija osaa analysoida sähköverkon reservimarkkinalle osallistuvan energiavaraston säätömahdollisuudet.
• Opiskelijalla on vahva käsitys vetytaloudesta ja sen monista mahdollisuuksista. Opiskelija osaa analysoida puhtaan vedyn tuotantoon ja polttokennojärjestelmiin liittyviä teknisiä vaatimuksia, ja hahmottaa vedyn mahdollisuudet myös synteettisten hiilivetypolttoaineiden tuotannossa.
• Opiskelija hahmottaa fuusion riskit ja mahdollisuudet tulevaisuuden energiantuotantomuotona.

Content (course unit)

Opintojaksolla perehdyt energian varastoinnin kasvavaan rooliin osana sähköenergiajärjestelmää. Syvennyt erilaisiin varastointiteknologioihin (sähkökemiallinen, sähköinen, varastointi lämmöksi) ja perehdyt energian varastoinnin moniin mahdollisuuksiin osana energiamurrosta. Lisäksi saat käsityksen tulevaisuuden energiaratkaisuista, kuten vetytaloudesta ja fuusiosta.

Assessment criteria, satisfactory (1-2) (course unit)

Opiskelija tunnistaa energiamurroksen myötä kasvavat energian varastoinnin mahdollisuudet ja osaa alustavasti analysoida ja mitoittaa energiavarastoja erilaisiin moderneihin sähkökäyttöihin.

Assessment criteria, good (3-4) (course unit)

Opiskelija osaa analysoida energiavarastoja osana sähköenergiajärjestelmää ja pystyy itsenäisesti mitoittamaan ja valitsemaan kuhinkin käyttökohteeseen parhaan teknologian. Opiskelija hallitsee reservimarkkinan eri tuotteet ja osaa analysoida vetytalouden mahdollisuudet osana kokonaisuutta.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

Opiskelijalla on syvällinen ymmärrys energiamurroksen vaikutuksista sähköenergiajärjestelmään, ja sen turvin hän pystyy analysoimaan erilaisia energiavarastoratkaisuja osana kokonaisuutta. Opiskelija hallitsee reservimarkkinan muutokset osana energiamurrosta ja pystyy analysoimaan vaihtoehtoisia ratkaisuja sähköenergiajärjestelmän tehotasapainon hallintaan.

Exam schedules

Ilmoitetaan opintojakson aikana.

Assessment methods and criteria

Oikeanlainen arviointi kannustaa opiskelijoita oppimaan. Koska tällä opintojaksolla pääpaino on sähköenergiajärjestelmään liittyvien teknisten asioiden sisäistämisessä, arvioinnissa keskitytään ymmärryksen kehittymisen arviointiin.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

Opintojakso toteutetaan kokonaan etäopetuksena. Live-etäopetuksen tallenteet tulevat tarjolle opintojakson verkkosivulle, joten periaatteessa kaikki on opiskeltavissa aika- ja paikkariippumattomasti.

Learning materials

Opintojakson suorittamiseen tarvittavat materiaalit tulevat löytymään opintojakson verkkosivulta.

Student workload

Opintojakson laajuus on 5 op, ja koska opintopiste vastaa 27 tunnin työpanosta, opintojakson laskennallinen työkuorma on 135 tuntia. Live-etäopetusta järjestetään noin 20 tuntia, joten itseopiskeluun jää joka tapauksessa yli sadan tunnin työkuorma. Tämän oletetaan koostuvan opintojakson materiaalien lukemisesta, videoiden katselusta sekä teknisesti haastavan sisällön omaksumisesta. Lisäksi aikaa kuluu tenttiin valmistautumiseen ja tentin tekemiseen.

Content scheduling

Suomen sähköenergiajärjestelmä
- Sähköenergian tuotanto Suomessa: nykytila ja tulevaisuudennäkymät
- Eri tuotantoteknologioiden toimintaperiaatteet ja energiantuotannolliset ominaispiirteet
- Korkealaatuisen sähköenergiajärjestelmän toimintakriteerit

Energiamurroksen vaikutukset sähköenergiajärjestelmän toimintaan
- Sääriippuvan uusiutuvan tuotannon lisääntymisen vaikutukset sähköenergiajärjestelmään
- Tehotasapainon hallinta: Fingrid Oyj:n vierailuluento

Energian varastointi
- Energian varastoinnin mahdollisuudet ja tekniset vaatimukset energiamurroksessa
- Akkujärjestelmät: Enico Oy:n vierailuluento
- Hiekkaan perustuvat lämpövarastot: Polar Night Energy Oy:n vierailuluento

Vetytalous
- Vedyn käyttömahdollisuudet ilmastonmuutoksen hidastamisessa
- Vihreä vety, synteettiset polttoaineet ja polttokennot

Energiayhteisöt
- Sektori-integraatio: sähköenergiajärjestelmän, kaukolämpöverkoston ja kaasujärjestelmän yhteispeli kokonaisvaltaisen hyödyn kasvattamiseksi
- Lempäälän Marjamäen energiayhteisö: Lempäälän Energia Oy:n vierailuluento

Completion alternatives

Näillä näkymin opintojakso suoritetaan tentillä.

Practical training and working life cooperation

Opintojaksolla on aktiivista työelämäyhteistyötä yritysten pitämien vierailuluentojen muodossa.

Assessment criteria - fail (0) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelijan suoritus on hylätty, jos tyydyttävän arvosanan kriteerit eivät täyty.

Assessment criteria - satisfactory (1-2) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelijalla on peruskäsitys sähköenergian tuotannosta Suomessa ja suomalaisesta sähköenergiajärjestelmästä. Opiskelija hahmottaa energiamurroksen aiheuttamat haasteet sähköenergiajärjestelmälle ja tiedostaa tehotasapainon hallinnan tärkeyden. Opiskelijalla on peruskäsitys energian varastoinnin teknologioista ja mahdollisuuksista osana energiamurrosta. Lisäksi opiskeija hahmottaa vetytalouden mahdollisuudet ja teknologiat. Opiskelijalla on myös perusymmärrys energiayhteisöistä.

Assessment criteria - good (3-4) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelijan osaaminen on hyvää, kun se sijoittuu tyydyttävän ja kiitettävän väliin.

Assessment criteria - excellent (5) (Not in use, Look at the Assessment criteria above)

Opiskelijalla on vahva osaaminen eri sähköntuotantoteknologioiden toimintaperiaatteista ja tuotannollisista ominaispiirteistä. Lisäksi opiskelija ymmärtää jokaisen tuotantoteknologian roolin osana sähköenergiajärjestelmää. Opiskelija on sisäistänyt energiamurroksen aiheuttamat keskeiset tekniset haasteet sähköenergiajärjestelmälle, ja osaa analysoida, millaisilla teknisillä ratkaisuilla tehotasapainon haasteet on ratkaistavissa. Lisäksi opiskelija hallitsee energian varastoinnin eri teknologiat ja pystyy analysoimaan eri teknologioiden vahvuudet energiamurroksen haasteissa. Opiskelija on sisäistänyt sähköenergiajärjestelmän kokonaisvaltaisen jouston voimakkaan kasvutarpeen ja näkee vetytalouden suuret mahdollisuudet osana kokonaisuutta. Lisäksi opiskelija osaa analysoida vetytalouden teknisten ratkaisuiden mahdollisuuksia, kuten vihreän vedyn tuotantoa, synteettisiä polttoaineita ja polttokennoja osana kokonaisuutta. Opiskelijalla on myös vahva ymmärrys energiayhteisöistä.