Hajautettu sähköenergian tuotanto (5 op)

Osaamistavoitteet (Opintojakso)

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 (Opintojakso)

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) (Opintojakso)

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) (Opintojakso)

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

Arviointikriteerit, kiitettävä (5) (Opintojakso)

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.

Arviointiasteikko

0-5