(ФГБОУ ВО Чувашский ГАУ)
Направленность (профиль) Электрооборудование и электротехнологии
(<Курс>.<Семестр на курсе>)
Направленность (профиль) Электрооборудование и электротехнологии, одобренный Ученым советом ФГБОУ ВО Чувашский ГАУ от 16.06.2026 г., протокол № 13.
ции
ракт.
подг.
/Лек/
/Лаб/
Определение возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Классификация ВИЭ по происхождению и способу преобразования (солнечная, ветровая, гидро-, геотермальная, биоэнергия, энергия океана).
Роль ВИЭ в современном мировом энергобалансе. Тренды роста установленной мощности, лидирующие страны.
Экологические преимущества и возможные негативные последствия использования ВИЭ (парниковые газы, изменение ландшафтов, утилизация оборудования).
Основные нормативно-правовые акты РФ в сфере ВИЭ: ФЗ № 35-ФЗ «Об электроэнергетике», ДПМ ВИЭ, «зеленые» сертификаты, механизмы стимулирования.
Раздел 2. Солнечная энергетика (4 вопроса)
Принцип работы фотоэлектрического элемента (ФЭП). Вольт-амперная характеристика (ВАХ) солнечной батареи, влияние освещенности и температуры на параметры.
Типы солнечных панелей: монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные (аморфные). Сравнительный анализ КПД, стоимости, срока службы.
Компоненты солнечной электростанции (СЭС): панели, инверторы (сетевые, автономные, гибридные), контроллеры заряда (ШИМ и MPPT), аккумуляторные батареи, трекеры (слежения за Солнцем). Назначение каждого элемента.
Методика расчета автономной солнечной станции: определение суточного потребления, выбор мощности панелей, расчет емкости аккумуляторного банка (с учетом глубины разряда) и выбор инвертора по нагрузке.
Раздел 3. Ветроэнергетика (4 вопроса)
Принцип действия ветроэлектрической установки (ВЭУ). Закон Беца, коэффициент использования энергии ветра (максимальное значение 16/27 ≈ 59,3%).
Классификация ветрогенераторов: с горизонтальной и вертикальной осью вращения (роторы Дарье, Савониуса). Достоинства и недостатки каждой конструкции.
Зависимость мощности ВЭУ от скорости ветра (кубическая зависимость). Определение стартовой, номинальной скорости ветра и скорости отсечки (остановки). Учет повторяемости скоростей ветра (розы ветров).
Электрические схемы ВЭУ: синхронные и асинхронные генераторы, мультипликаторы, системы ориентации на ветер (флюгерные, с активным управлением). Регулирование частоты и напряжения.
Раздел 4. Гидроэнергетика (3 вопроса)
Принцип работы гидроэлектростанции (ГЭС), классификация по мощности: крупные, малые (до 25 МВт), микро- (до 100 кВт) и пико-ГЭС (до 10 кВт).
Типы гидротурбин: активные (турбина Пелтона) и реактивные (Френсиса, Каплана, пропеллерные). Области применения в зависимости от напора и расхода воды.
Расчет мощности ГЭС: формула P = 9,81 · η · Q · H (расход Q, напор H, КПД η). Выбор оборудования для малой ГЭС на заданные параметры водотока.
Раздел 5. Биоэнергетика (4 вопроса)
Определение биомассы как источника энергии. Классификация видов биомассы: древесная, сельскохозяйственные отходы, навоз, энергетические культуры (мискантус, рапс, кукуруза).
Способы термохимического преобразования биомассы: прямое сжигание, газификация, пиролиз. Продукты переработки (синтез-газ, биоуголь, жидкое топливо) и их применение.
Биогазовые установки: принцип работы, состав биогаза (CH₄, CO₂, H₂S), условия анаэробного сбраживания (мезофильный и термофильный режимы). Использование биогаза для получения тепла и электроэнергии (когенерация).
Производство жидких биотоплив: биоэтанол (из сахара и крахмала) и биодизель (из растительных масел). Технологические схемы, энергетический баланс, экологические аспекты.
Раздел 6. Геотермальная энергетика (2 вопроса)
Принцип работы геотермальных электростанций (ГеоТЭС): схема с прямым паром, бинарного цикла (с промежуточным теплоносителем). Достоинства и ограничения.
Использование низкопотенциального геотермального тепла: геотермальные тепловые насосы (грунтовые, водяные, воздушные) для отопления и горячего водоснабжения, принцип работы теплового насоса (цикл Карно).
Раздел 7. Водородная энергетика (3 вопроса)
Водород как энергоноситель: преимущества (высокая теплота сгорания, экологичность при сжигании) и проблемы (хранение, транспортировка, взрывобезопасность).
Способы получения водорода: паровой риформинг метана, газификация угля, электролиз воды (щелочной, с протонообменной мембраной, высокотемпературный). Использование ВИЭ для «зеленого» водорода.
Способы хранения и транспортировки водорода (сжатый газ, жидкий водород, металлогидриды). Применение водорода в энергетике (топливные элементы, водородные газовые турбины, добавка в газовые сети).
Раздел 8. Экономические и экологические аспекты ВИЭ (3 вопроса)
Расчет приведенной стоимости энергии (LCOE – Levelized Cost of Energy) для различных источников. Сравнительный
Оценка экологического эффекта: расчет сокращения выбросов CO₂ и других парниковых газов при замене органического топлива на ВИЭ (углеродный след).
Государственная поддержка ВИЭ в РФ: механизмы ДПМ ВИЭ (договоры поставки мощности), «зеленые» сертификаты, льготы, субсидии. Зарубежный опыт (Feed-in Tariffs, аукционы, квоты).
Раздел 9. Проектирование и внедрение ВИЭ в АПК (3 вопроса)
Особенности применения ВИЭ в агропромышленном комплексе (удаленность, автономность, сезонность, доступность биомассы). Типовые решения для фермерских хозяйств.
Гибридные энергосистемы на базе ВИЭ для сельского хозяйства (солнце + ветер + дизель-генератор + АКБ): принцип работы, преимущества, примеры реализации.
Практические примеры использования ВИЭ в АПК: солнечные насосы для орошения, ветрогенераторы для ферм, биогазовые установки для переработки отходов животноводства и когенерации.
Роль ВИЭ в достижении углеродной нейтральности к 2050 году: миф или реальность?
Сравнительный анализ «зеленых» энергостратегий ЕС, Китая и США: уроки для России.
Энергетический переход (Energy Transition): социальные и экономические риски для регионов-экспортеров ископаемого топлива.
Жизненный цикл ВИЭ-установок: экологический след производства, эксплуатации и утилизации (на примере ветролопастей или кремниевых панелей).
Проблема интермиттентности (непостоянства) ВИЭ: как мировая энергетика учится работать с «зеленой» нестабильностью.
БЛОК 2. ТЕХНОЛОГИИ И ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ (Технические)
Солнечная энергетика: эволюция фотоэлектрических элементов от 1-го до 4-го поколения (перовскиты, тандемные структуры).
Концентрированная солнечная энергия (CSP): принцип работы, эффективность и перспективы в регионах с высокой инсоляцией.
Ветроэнергетика: наземные vs офшорные (морские) ВЭУ — инженерные вызовы и экономика.
Геотермальная энергия глубоких скважин (EGS): технология, сейсмические риски и потенциал для теплоснабжения.
Приливные и волновые электростанции: современное состояние технологий и причины их медленного распространения.
Современные системы накопления энергии (СНЭЭ): литий-ионные, проточные, твердотельные батареи и гравитационные накопители — сравнение для применения в АПК.
БЛОК 3. ВИЭ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ (Акцент на ваш профиль — самый важный!)
Агривольтаика (Agri-PV): двойное использование земли для фотоэлектрики и выращивания культур — мировые кейсы и расчеты эффективности.
Автономные солнечные насосы для капельного орошения: сравнительная окупаемость с дизельными агрегатами в условиях засушливых регионов.
Мини-ВЭС для энергоснабжения отдаленных животноводческих ферм: подбор мощности, ветровой потенциал и аккумуляторный буфер.
Биогазовые станции полного цикла: переработка навоза КРС и птичьего помета в электроэнергию, тепло и удобрения (экономика предприятия).
Электротехнологии на основе ВИЭ для предпосевной обработки семян и обеззараживания почвы (озонирование, плазменная активация).
Гибридные энергосистемы для тепличных комплексов (Солнце + биогаз + тепловой насос): обеспечение круглогодичного микроклимата.
Солнечные сушилки для зерна и фруктов: технические решения и снижение потерь при послеуборочной обработке.
БЛОК 4. ЭКОНОМИКА, ПОЛИТИКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ (Управленческий)
Экономическая оценка проектов ВИЭ с учетом социальной стоимости выбросов (Social Cost of Carbon) — критерии для агробизнеса.
Зеленые сертификаты и углеродные единицы: новый источник дохода для сельхозпредприятий при установке ВИЭ-установок.
Математическое моделирование работы гибридной системы (Солнце-Ветер-Дизель) для изолированного фермерского хозяйства в программе HOMER.
Государственное регулирование и субсидирование ВИЭ в агросекторе РФ: реальные меры поддержки и барьеры для внедрения.
Умные микросети (Smart Microgrids) на базе ВИЭ: принципы управления распределенной генерацией на сельхозпредприятии.
БЛОК 5. ДИСКУССИОННЫЕ ТЕМЫ ДЛЯ ЭССЕ (Мнение + Аргументация)
«Зеленая энергетика убивает природу»: объективны ли критики ВИЭ (утопление земель под ГЭС, утилизация лопастей, редкоземельные металлы)?
Сможет ли частное фермерское хозяйство в средней полосе России полностью перейти на ВИЭ и отказаться от центральной сети?
Профессия инженера-электрика в эпоху ВИЭ: какие навыки исчезнут, а какие станут критически важными через 10 лет?
Система знаний по дисциплине формируется в ходе аудиторных и внеаудиторных (самостоятельных) занятий. Используя лекционный материал, учебники и учебные пособия, дополнительную литературу, проявляя творческий подход, студент готовится к занятиям, рассматривая их как пополнение, углубление, систематизацию своих теоретических знаний.
Для освоения дисциплины студентами необходимо:
1. Посещать лекции, на которых в сжатом и системном виде излагаются основы дисциплины: даются определения понятий, которые должны знать студенты. Студенту важно понять, что лекция есть своеобразная творческая форма самостоятельной работы. Надо пытаться стать активным соучастником лекции: думать, сравнивать известное с вновь получаемыми знаниями, войти в логику изложения материала лектором, следить за ходом его мыслей, за его аргументацией, находить в ней кажущиеся вам слабости. Во время лекции можно задать лектору вопрос, желательно в письменной форме, чтобы не мешать и не нарушать логики проведения лекции. Слушая лекцию, следует зафиксировать основные идеи, положения, обобщения, выводы. Работа над записью лекции завершается дома. На свежую голову (пока еще лекция в памяти) надо уточнить то, что записано, обогатить запись тем, что не удалось зафиксировать в ходе лекции, записать в виде вопросов то, что надо прояснить, до конца понять. Важно соотнести материал лекции с темой учебной программы и установить, какие ее вопросы нашли освещение в прослушанной лекции. Тогда полезно обращаться и к учебнику. Лекция и учебник не заменяют, а дополняют друг друга.
2. Посещать лабораторные занятия, к которым следует готовиться и активно на них работать. Задание к лабораторному занятию выдает преподаватель. Задание включает в себя основные вопросы, тесты и рефераты для самостоятельной работы, литературу. Лабораторные занятия начинаются с вступительного слова преподавателя, в котором называются цель, задачи и вопросы занятия. В процессе проведения занятий преподаватель задает основные и дополнительные вопросы, организует их обсуждение. На лабораторных занятиях разбираются тестовые задания и задания, выданные для самостоятельной работы, ставятся практические опыты. Студенты, пропустившие занятие, или не подготовившиеся к нему, приглашаются на консультацию к преподавателю. Лабораторное занятие заканчивается подведением итогов: выводами по теме и выставлением оценок.
3. Систематически заниматься самостоятельной работой, которая включает в себя изучение нормативных документов, материалов учебников и статей из научной литературы, написание докладов, рефератов. Задания для самостоятельной работы выдаются преподавателем.
4. Под руководством преподавателя заниматься научно-исследовательской работой, что предполагает выступления с докладами на научно-практических конференциях и публикацию тезисов и статей по их результатам.
5. При возникающих затруднениях при освоении дисциплины, для неуспевающих студентов и студентов, не посещающих занятия, проводятся консультации, на которые приглашаются неуспевающие студенты, а также студенты, испытывающие потребность в помощи преподавателя при изучении дисциплины.
в 20___ /20___ учебном году
в 20___ /20___ учебном году
в 20___ /20___ учебном году
в 20___ /20___ учебном году
в 20___ /20___ учебном году
в 20___ /20___ учебном году