DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi. 5 op

Transkriptio

1 DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi 5 op

2 DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi Idea: Mittaillaan asioita, joita tarkastellaan teoreettisesti Uusiutuvien sähköenergiateknologioiden syventävissä opinnoissa. Tavoitteet: Luonnonilmiöiden havainnollistaminen ja mallintaminen Huolellisten mittausraporttien kirjoittaminen Aurinkosähkön (DEE-53010) ja tuulivoiman (DEE-53020) mittausjärjestelmät Polttokennon virta-jännite-käyrä ja hyötysuhde (DEE-54020) Resistiivisyyden lämpötilariippuvuus (DEE-13200) Korkean lämpötilan suprajohteen resistiivinen transitio (DEE-54010) Lämmönsiirtoon liittyvät tilanteet (3 työtä) (DEE-54000) Nestemäisen typen käsittely (DEE-54030)

3 DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi 8 työtä, 5 opintopistettä. Yksi työ käsittää esiselostuksen, laboratoriotyön ja jälkiselostuksen. Töiden jälkiselostukset palautetaan yhtenä nippuna. Kurssin lopuksi on töistäpääsykuulustelu. Kaikki mittaukset tehdään SMG:n kryolaboratoriossa (SF216).

4 DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi Useassa työssä käsitellään nestemäistä typpeä, jonka lämpötila on noin -200 o C. Vaikka töiden tekeminen on periaatteessa erittäin turvallista, turvallisuusohjeita ei silti saa laiminlyödä!

5 DEE Uusiutuvien energiamuotojen työkurssi Työ 1: Lämmönsiirto (DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto) Esiselostuksena laskentamalli. Laboratoriossa mitataan metallitankojen lämpötilaa paikan ja ajan funktiona. Jälkiselostuksena vertaillaan mitattuja ja laskettuja tuloksia. Työ 2: Konvektiivinen lämmönsiirto (DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto) Esiselostuksena laskentamalli Laboratoriossa mitataan metallikuulien jäähtymiseen kuluvaa aikaa. Jälkiselostuksena vertaillaan mitattuja ja laskettuja tuloksia, ja päätellään niiden perusteella konvektiivisen lämmönsiirtokertoimen keskiarvo.

6 Työ 3: Resistiivisyyden lämpötilariippuvuus (DEE Sähkömateriaalioppi) Esiselostuksena huolellinen tutustuminen työn teoriaan. Laboratoriossa mitataan metallien resistiivisyyksiä eri lämpötiloissa. Jälkiselostuksena arvioidaan resistiivisyyden lämpötilakertoimia ja RRRarvoja mitattujen tulosten perusteella. Työ 4: Polttokennon virta-jännite-käyrä ja hyötysuhde (DEE Polttokennot ja vetyteknologia) Esiselostuksena huolellinen tutustuminen polttokennojen teoriaan. Laboratoriossa mitataan PEM- ja alkaalipolttokennon virta-jännite-käyrä. Jälkiselostuksena tarkastellaan mitattuja tuloksia ja lasketaan niiden perusteella polttokennojen hyötysuhteet.

7 Työ 5: Lämmönjohtavuus (DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto) Esiselostuksena laskentamalli. Laboratoriossa mitataan metallikappaleen lämpötilajakaumaa. Jälkiselostuksena vertaillaan laskettua ja mitattua lämpötilajakaumaa. Lisäksi lasketaan materiaalin lämmönjohtavuus mitattujen tulosten perusteella ja yritetään arvioida, mikä materiaali on kyseessä. Työ 6: Suprajohteen resistiivinen transitio (DEE Suprajohtavuus sähköverkossa) Esiselostuksena suprajohdenäytteen lämpötilan mallinnus ja suprajohteen yleisen virta-jännite-käyrän mallintaminen. Laboratoriossa havainnollistetaan korkean lämpötilan suprajohdenauhan resistiivistä transitiota sekä kriittisen lämpötilan että virta-jännite-käyrän mittauksella. Jälkiselostuksena selvitetään näytteen kriittinen lämpötila ja kriittinen virta laskenta- ja mittaustuloksia vertaamalla.

8 Työ 7: Aurinkosähkö (DEE Aurinkosähkön perusteet) Esiselostuksena lasketaan aurinkopaneelin sähkötehoa muuttuvissa olosuhteissa. Laboratoriossa mitataan aurinkopaneelin virta-jännite-käyrä. Lisäksi tehdään jatkuva mittaus aurinkosähkötehosta vallitsevissa olosuhteissa. Jälkiselostuksena analysoidaan mitattua virta-jännite-käyrää ja lasketaan jatkuvassa mittauksessa kertynyt aurinkosähköenergia. Työ 8: Tuulivoima (DEE Tuulivoiman perusteet) Vuoden 2012 aikana SMG:lle rakennettiin tuulitunneli, jonka tavoitteena on havainnollistaa tuulivoimaan keskeisesti liittyviä luonnonilmiöitä. Tämän työn suunnittelu on vielä kesken, ja siksi se puuttuu myös kurssimonisteesta. Tuulivoimatyön työohje tulee myöhemmin tarjolle erillisenä liitteenään.

9 DEE-53030: ilmoitusasioita Kurssikirjallisuutena on uunituore luentomoniste, jonka sähköinen versio on ladattavissa SMG:n sivuilta. Laboratorioajat alkavat tasalta. Muistakaa lukea turvallisuusohjeet ennen 1. mittauskertaa. Panostakaa esi- ja jälkiselostuksiin. Luentomonisteen viimeisessä luvussa on jälkiselostuksiin liittyviä yleisohjeita. Seuratkaa kurssin kotisivua ( DEE-53030) ajankohtaisten ilmoitusten osalta. Työt tehdään vapaavalintaisessa järjestyksessä. Työn 3 mittaaminen vaatii erikoisjärjestelyjä, ja siksi kolmostyön mittaaminen tehdään tietyllä viikolla, joka ilmoitetaan myöhemmin. Kolmostyön labra-aikoja ei siis kannata vielä varata.

10 RYHMIEN MUODOSTAMINEN ja TÖIHIN ILMOITTAUTUMINEN Laboratoriotyöt tehdään neljän hengen ryhmissä. Ryhmien muodostaminen ja ryhmiin ilmoittautuminen hoidetaan verkossa. Kurssin kotisivulla on linkki kyseiseen palveluun. Huomatkaa, että laboratoriomittauksiin saa mennä vasta sitten, kun työhön liittyvä esiselostus on hyväksytty. o Ainoastaan työt 3 ja 4 ovat sellaisia, että esiselostus koostuu pelkästään työn teoriaan tutustumisesta. Muissa töissä esiselostusten on oltava kuninossa ennen mittauksia. Labra-ajat on varattava vähintään 24 h ennen h-hetkeä. Mittaukset on ehdottomasti tehtävä kolmannen periodin aikana! Jälkiselostusraportin palautus saa mennä neljännen periodin puolelle. Kurssin lopuksi on töistäpääsykuulustelu, jonka tarkoitus on varmistaa, että kaikki ryhmän jäsenet ovat olleet riittävän aktiivisia.

11 LUENTO TÖIDEN 1 ja 5 LASKENTAMALLEIHIN LIITTYEN Kurssilla on avausluennon lisäksi vain yksi luento, joka liittyy töiden 1 ja 5 laskentamalleihin. Luento pidetään ma klo (SE203). SITTEN VAAN HOMMIIN... Muodostakaa neljän hengen ryhmiä. Ilmoittakaa ryhmänne verkkojärjestelmään, jotta pääsette varaamaan labra-aikoja. Esiselostukseksi (työt 1 ja 2 sekä 5-8) kelpaa mainiosti Matlabin kommentoitu m-tiedosto. Töissä 3 ja 4 esiselostusta ei tarvitse lähettää tarkastettavaksi, sillä kyseisten töiden esiselostus on teoriaan tutustumista.

12 Kaikki esiselostukset palautetaan Akille s-postitse Töiden jälkiselostukset palautetaan yhtenä nippuna pdf-muodossa s- postitse Lasse Söderlundille Älkää tehkö jälkiselotuksista tarpeettoman pitkiä. Pyrkikää sanomaan asiat mahdollisiman lyhyesti ja täsmällisesti. LABRA-AIKOJA TULEE TARJOLLE VIIMEISTÄÄN VIIKON 3 (ma ) ALUSSA!