Mikä on Modernin Sähköenergiatekniikan ammattiainevaihtoehdon idea?

Transkriptio

1 Mikä on Modernin Sähköenergiatekniikan ammattiainevaihtoehdon idea?

2 MODERNI SÄHKÖENERGIATEKNIIKKA ON UUSIUTUVIEN ENERGIAMUOTOJEN TEKNIIKKAA Lähtökohta: Ilmaston lämpenemisen seurauksena uusiutuvien energiamuotojen osuus energiantuotannosta kasvaa. Kioton sopimus velvoittaa valtioita tuottamaan energiaa nykyistä vähäisemmillä kasvihuonekaasupäästöillä. Tuulivoiman, aurinkoenergian, vetyteknologian (polttokennot) ja mahdollisesti myös suprajohtavuuden asiantuntijoita tarvitaan tulevaisuudessa nykyistä enemmän. Modernin sähköenergiatekniikan ammattiainevaihtoehdon idea on antaa opiskelijalle valmiudet alan tuotekehitystehtävissä toimimiseen. Tällöin tärkeimmäksi asiaksi nousee aihepiiriin liittyvien luonnonilmiöiden tunteminen.

3 KURSSIKALENTERI Aineopinnot, 3. lukuvuosi 1. periodi: SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet, 5 op 2. periodi: SMG-4100 Sähkömateriaalioppi, 5 op 3. periodi: SMG-4100 (jatkuu toiselta periodilta) 4. periodi: SMG-4150 Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi, 5 op 5. periodi: - Syventävät aineopinnot, 4. lukuvuosi 1. periodi: - 2. periodi: SMG-4200 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto, 5 op 3. periodi: SMG-4250 Suprajohtavuus sähköverkossa, 5 op 3. periodi: SMG-4300 Aurinkosähkö ja Tuulivoima, 5 op 4. periodi: SMG-4350 Polttokennot ja vetyteknologia, 5 op 5. periodi: SMG-4400 Kryogeniikka, 5 op

4 Kurssin teemoja: SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet, 5 op Uusiutuvat energialähteet: tekninen ja taloudellinen näkökulma. Teknologioiden integrointi hajautettuun energiantuotantoon ja ympäristömääräyksiin. Mekaaninen, sähkökemiallinen ja sähkömagneettinen energian varastointi.

5 SMG-4100 Sähkömateriaalioppi, 5 op Materiaaliominaisuudet ja niihin perustuvat materiaalivalinnat ovat kaikessa sähköteknisessä suunnittelussa vastaantulevia kysymyksiä. Sähkömateriaaliopin kurssilla käsitellään esimerkiksi seuraavia aihepiirejä: Mihin kiinteän aineen sähkönjohtavuus perustuu? Metalliseosten, eristeiden ja magneettisten materiaalien ominaisuudet ja materiaalivalintoihin vaikuttavat tekijät. Puolijohteet: pn-liitoksen käyttäytyminen ja Hall-ilmiö. Sähkötekniikan komponenttien valmistustekniset näkökulmat.

6 SMG-4150 Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi, 5 op Idea: Mittaillaan asioita, joita tarkastellaan laskennallisesti Modernin sähköenergiatekniikan muissa kursseissa. Tavoite: Luonnonilmiöiden havainnollistaminen, mittaustulosten huolellinen ja johdonmukainen raportointi Resistiivisyyden lämpötilariippuvuus (SMG-4100, 4250 ja 4400) Korkean lämpötilan suprajohteen resistiivinen transitio (SMG-4250) Aurinkosähkön mittausjärjestelmä (SMG-4300) Polttokennojen virta-jännite-käyrä ja hyötysuhde (SMG-4350) Lämmönsiirron eri mekanismit (4 työtä) (SMG-4200)

7 SMG-4200 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto, 5 op Sähkömateriaaleihin liittyvän tietämyksen lisäksi myös lämmönsiirron periaatteiden tunteminen on välttämätöntä kaikessa sähköteknisessä suunnittelussa. Lämmönsiirron kurssilla käsitellään esimerkiksi seuraavia aihepiirejä: Miten lämpeneminen huomioidaan sähkömagneettisen järjestelmän mitoituksessa? Lämpötilajakauman analyyttinen ja numeerinen ratkaiseminen yksi- ja kaksidimensioisissa tilanteissa sekä jatkuvuus- että transienttitiloissa. Lämmönsiirron tehostamismekanismit.

8 SMG-4250 Suprajohtavuus sähköverkossa, 5 op Kurssilla käsitellään esimerkiksi seuraavia aihepiirejä: Suprajohtavuus: ilmiö, teoria, hyödyntäminen. Suprajohtavan magneettijärjestelmän suunnittelu. Ilmiön integrointi sovelluksiin: energiasektori, magneetit, Big Science.

9 SMG-4300 Aurinkosähkö ja Tuulivoima, 5 op Aurinkosähköosuuden tavoitteena on antaa opiskelijalle käsitys seuraavista asioista: Miksi ja miten auringosta tulee energiaa Maahan? Mihin luonnonilmiöihin piipohjaisen aurinkokennon toiminta perustuu? Miten ja miksi olosuhteet vaikuttavat piipohjaisen aurinkokennon toimintaan? Mitä vaiheita piipohjaisen aurinkokennon valmistus sisältää? Mitä vaihtoehtoisia aurinkokennomateriaaleja on olemassa? Voisiko aurinkosähköllä olla mahdollisuuksia hajautetussa energiantuotannossa Suomen olosuhteissa?

10 SMG-4300 Aurinkosähkö ja Tuulivoima, 5 op Tuulivoimaosuuden tavoitteena on antaa opiskelijalle käsitys seuraavista asioista: Mistä tuuli saa alkunsa? Miten tuulta mitataan? Miten tuulennopeus vaikuttaa energiantuotantoon? Miten tuulivoimalan osat toimivat? Miten tuulivoiman tuotanto eroaa muista sähköntuotantomuodoista? Missä mielessä tuulivoima on ympäristöystävällistä? Mitä tuulisähkö maksaa?

11 SMG-4350 Polttokennot ja vetyteknologia, 5 op Kurssilla käsitellään esimerkiksi seuravia aihepiirejä: Eri polttokennotyyppien erityispiirteet ja toimintaperiaatteet. Hyödyntäminen sähkön ja lämmön tuottajina, erikoissovelluksissa ja ajoneuvoissa. Vetytalous tulevaisuuden energiajärjestelmänä, vedyn tuotanto ja varastointi.

12 SMG-4400 Kryogeniikka, 5 op Kurssilla käsitellään esimerkiksi seuraavia aihepiirejä: Kryogeniikan teoria ja termodynamiikka. Materiaalien mekaaniset ja sähköiset ominaisuudet kryogeenisissa lämpötiloissa. Kryogeeniset nesteet ja niiden hyödyntäminen erityisesti sähköenergiatekniikassa.

13 SMG-3200 Sähkömagnetiikan erikoistyö, 3 op Erikoistyö on kirjallinen harjoitustyö, jonka aihe sovitaan opiskelijakohtaisesti. Opiskelijan omien mieltymysten mukaan erikoistyö voi esimerkiksi olla: puhdas kirjallisuustutkimus (luokkaa sivua). laskentamallin rakentaminen ja tulosten raportointi. laboratoriomittauksia ja tulosten raportointi. konkreettiseen hankkeeseen liittyvä suunnittelutehtävä.

14 MODERNIN SÄHKÖENERGIATEKNIIKAN KURSSIEN HARJOITUSTYÖT Opintokokonaisuuden suunnittelussa on pyritty siihen, että kursseilla olisi mahdollisimman hyödyllisiä ja monipuolisia harjoitustöitä. SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet Opponointiperiaatteella toteutettava seminaarityö (3-4 hengen ryhmissä) SMG-4150 Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi Mahdollisimman huolellinen ja johdonmukainen mittaustulosten raportointi SMG-4200 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Lämmönsiirron laskennallinen mallintaminen numeerisesti SMG-4350 Polttokennot ja vetyteknologia Mahdollisimman hyödyllinen kirjoitusharjoitus tutkintotöitä ajatellen

15 Viime aikojen diplomitöitä Sähkömagnetiikan laitoksella Moderni sähköenergiatekniikka ja Sähköfysiikka Experimental verification of thermal instabilities in MgB 2 superconductor (EU-hanke) Suprajohteen virransiirtokyvyn vaikutus monisolenoidimagneetin tilavuuteen (PrizzTech, Luvata) Environmental aspects of lightning ballasts (Helvar) Lämpösähköelementtien hyödyntäminen vesilämmittimessä (Sähkömagnetiikan laitos) Tuulienergian varastointi vetyyn (PrizzTech) Poikittaisvuokoneen tarkastelu pientuulivoimakäytössä (Sähkömagnetiikan laitos) Aurinkosähkön soveltuvuus hajautettuun energiantuotantoon Suomessa (Fortumin säätiö) Radiotaajuuskuumentamisen soveltaminen leipomokäytössä (Linkosuo) Price forecasting in Russian wholesale power market (Fortum) Suprajohtavuutta hyödyntävä magneettinostin (Metso) Development in diesel electric straddle carrier power transmission (Kalmar Industries) Joint implementation in Russia - challenges and possibilities (Fortum) Sähköisesti viritettävän matkapuhelinantennin epälineaarisuuden mallintaminen (Nokia) Kiinteäoksidipolttokennojen johdinten materiaalivalinnat ja mitoitus (VTT) Modeling high frequency phenomena in inverter fed induction motors (ABB Motors) Feasibility study and experimental analysis of superconducting MgB2 coils (PrizzTech) Verkkoon kytketyn aurinkosähköjärjestelmän toteutus Saarijärven koulukeskuksessa (Jyväskylän yliopisto) Liikkuvan kappaleen inertiamittaukset sähkömekaanisilla muuntimilla (Suomen hiihtoliitto, Suunto) Sähkömagneettinen toimilaite digitaalihydrauliikkaan (Sähkömagnetiikan ja Hydrauliikan laitokset) Stability of MgB 2 superconductor (EU-hanke) Development of a tissue-conducting audio transducer and sensor for mobile use (Nokia) Vesijäähdytteisen polymeeripolttokennon rakenteiden optimointi ja suorituskyvyn määrittäminen (VTT)