Dicentralised Power Production (5 cr)

Objectives (course unit)

The student knows:
- Network requirements and connection conditions for decentralized electricity production
- Design and installation requirements as well as electrical safety characteristics
- Functional characteristics of parallel and island operations

The student can
- Explains the concept of electromagnetic energy and knows the effect of wavelength on the energy content of radiation. As a result, the student knows the energy content and wavelength distribution of solar radiation entering the Earth's atmosphere.
- Explains the effects of solar radiation on a semiconductor and is able to outline the principle of a conventional semiconductor solar cell. In addition, the student can explain the effects of radiation intensity and temperature on the operation of a solar cell.
- Evaluate the daily, monthly and yearly energy production of a solar power plant using the tools presented during the course.
- Explains the forces that influence the air currents and can justify the direction in which the wind orbits the low and high pressure centers around the globe.
- Explains the concept of wind power and recognizes the cubic effect of wind speed.
- Explains the force effects on the rotating blade of a wind turbine and can be used to justify the most important factors in blade design. With the help of the blade design understanding, the student can also explain the power control methods of a wind turbine.
- Explain the role different generator types play in different wind turbine concepts. The student is able to explain why the use of a short circuit machine leads to a constant speed concept and why the most popular wind turbine concept today uses a double-fed induction machine.
- Evaluate wind power production using the tools presented in this course.

Content (course unit)

- Photovoltaic (pv) energy system: scientific foundation, operation of power plant and affecting factors, energy and power estimations, energy policy
- Wind power (pv) energy system: scientific foundation, operation of power plant and affecting factors, energy and power estimations, energy policy

Network requirements and connection conditions (PJ / KJ networks) for distributed generation. Design and installation requirements as well as electrical safety features. Network effects and failures. Breast and island use.

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

The student is able to explain the basic operation of a photovoltaic power plant and a wind power plant and has an understanding of the factors that affect their operation.

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

The student is able to explain the basic operation of a photovoltaic power plant and a wind power plant and has an understanding of the factors that affect their operation. The student also knows the network requirements and connection conditions for decentralized electricity generation.

Assessment criteria, excellent (5) (course unit)

The student is familiar with the network requirements and connection conditions for distributed electricity generation. He understands the design and installation requirements of power plants and the related special features of electrical safety. The student has a strong holistic understanding of photovoltaic and wind power technologies.

Exam schedules

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

Assessment methods and criteria

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.

Assessment scale

0-5

Teaching methods

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.

Learning materials

Kaikki opintojakson materiaalit ovat Moodlessa tarjolla.

Student workload

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.

Content scheduling

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.

Completion alternatives

välikokeet ja tentti + harjoitustyö

Further information

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.