Vindkraft - teknik och system
Kursplan, Avancerad nivå, 1TE038
- Kod
- 1TE038
- Utbildningsnivå
- Avancerad nivå
- Huvudområde(n) med fördjupning
- Förnybar elproduktion A1N, Teknik A1N
- Betygsskala
- Underkänd (U), godkänd (3), icke utan beröm godkänd (4), med beröm godkänd (5)
- Fastställd av
- Teknisk-naturvetenskapliga fakultetsnämnden, 3 maj 2016
- Ansvarig institution
- Institutionen för elektroteknik
Behörighetskrav
120 hp inom teknik/naturvetenskap inklusive flervariabelanalys, mekanik, elektromagnetism, reglerteknik, grundkurs i statistik samt strömningslära/fluidmekanik. Rekommenderade förkunskaper är hållfasthetslära.
Mål
Efter godkänd kurs ska studenten kunna
- kvalitativt bedöma hur terrängen påverkar vindresursen,
- beräkna och analysera vindresurs och energiproduktion för ett vindkraftverk utifrån vindfördelning, vindskjuvning och effektkurva,
- beskriva och motivera konstruktionen av typiska vindkraftverk,
- förklara de huvudsakliga skillnaderna mellan horisontal- och vertikalaxlade vindkraftverk vad gäller konstruktion och egenskaper,
- utföra några dimensionerande beräkningar för vindkraftverk,
- beskriva typiska reglermetoder för vindkraftverk, liksom reglertekniska problem,
- göra en enkel ekonomisk analys av en vindkraftanläggning,
- ge exempel på regler (grid code) för uppkoppling av vindkraftverk mot elnät,
- redogöra för hur vindkraftverk påverkar miljön och blir påverkade av miljön samt utföra några beräkningar relaterade till miljöpåverkan.
Innehåll
Historia: tidig vindkraft, teknisk utveckling, inverkan av samhälle och vetenskap
Vindar: fysikalisk bakgrund, energiinnehåll, variation i tid och rum, geografisk resursfördelning, inverkan av terräng, mätmetoder, statistisk analys
Turbiner: friströmning, motstånds- och lyftprinciperna, aerodynamik, design av turbinblad, horisontal- och vertikalaxlade turbiner, Betz och Glauerts turbinteorier, BEM-metoden
Mekanik: statiska och dynamiska laster (svängningar), rotordynamik, materialhållfasthet, mekanisk
modellering, aeroelasticitet
Elgenerering: synkrona/ asynkrona, lindnings-/ permanentmagnetiserade generatorer, konstant/ variabelt varvtal, transformatorer, kraftelektronik, frekvensomriktare
Konstruktion: horisontal- och vertikalaxlade turbiner, blad, styrmekanismer, drivlina, torn, maskinhus, fundament, materialval, tillverkning, klimatanpassning
Reglerteknik: styrmål, systemmodellering, styrstrategier (pitch- och stallreglering), hårdvara
Systemfrågor: vindkraftparker, transporter, uppförande, nätuppkoppling, drift, underhåll
Ekonomi: finansiering, investering, kostnader under ett vindkraftverks livslängd, vindenergins värde, bransch- och marknadsöversikt
Samhälle: miljöfrågor, juridik, statliga stödformer, tekniska aspekter av miljöfrågor
Småskalig vindkraft: teknik, ekonomi, utvecklingslinjer
Undervisning
Föreläsningar, lektionsövningar, laborationer (1 hp), projektarbete (1,5 hp) samt studiebesök.
Undervisningen sker på engelska.
Examination
Skriftlig tentamen med teorifrågor och räkneuppgifter (7,5 hp av 10 hp).
Laborationskurs (1 hp av 10 hp). Betyg på laborationskurs: U, G
Projektarbete (1,5 hp av 10 hp). Betyg på projektarbete: U, G, VG.
För godkännande fordras även godkänd laborationskurs och godkänd redovisning av projekt (muntlig presentation och skriftlig rapport, båda på engelska).
Litteraturlista
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2019
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2016
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2013
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2012
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2012, version 2
- Litteraturlista giltig från och med vårterminen 2012, version 1
- Litteraturlista giltig från och med höstterminen 2010