Z: Beggs C.: Energy. Management, supply and conservation. 2nd edition. Butterworth-Heinemann (2009).

Z: Cussler E.L., Moggridge G.D.: Chemical product design, 2nd edition. Cambridge Univ. Press (2011).

R: Beggs C.: Energy. Management, supply and conservation. 2nd edition. Butterworth-Heinemann (2009).

R: Cussler E.L., Moggridge G.D.: Chemical product design, 2nd edition. Cambridge Univ. Press (2011).

Přednášky dvě hodiny týdně.

Praktické cvičení jednu hodinu týdně.

Lectures two hours per week, seminars 1 hour per week.

Tři samostatné projekty, které student vypracuje.

Ústní zkouška se dvěma otázkami.

Student must work out and submit three individual projects.

Oral exam: Student answers two questions from a list of topics that were covered during the lectures.

1. Úvod do energetiky. Sektory energetiky, historie, společenské potřeby, energetický mix. Cena 1 kWh různých typů energie. Dlouhodobé trendy spotřeby energie.

2. Fosilní vs obnovitelné zdroje energie. Energetické využití odpadu. Geografická dostupnost. Ekonomické, ekologické a bezpečnostní aspekty.

3. Energie z větru a ze slunce. Větrné turbíny, fotovoltaika, solární ohřev, tepelná trubice. Chlazení pomocí slunce. Fotokatalýza.

4. Biopaliva. Výpočet EROI (energy returned on energy invested). Základní koncepty biorafinérií. Kritické zhodnocení potenciálu a přínosu biopaliv.

5. Akumulace elektrické energie, přečerpávací elektrárny, stlačený vzduch, vodík, elektrochemické ukládání energie, super-kapacitory, termální a chemické ukládání energie. Časová křivka produkce a poptávky elektřiny.

6. Baterie. Základní principy baterií a úvod do systematického popisu a charakterizace. Rozložení potenciály, zátěžové křivky, životnost. Budoucí vývoj.

7. Palivové články s různými typy paliv. Vodíková ekonomika. Systémy kov-vzduch.

8. Termoelektrická zařízení. Seebeck, Peltier, Thomson. Ohřev RF, mikrovlnami, indukcí, laserem apod. Kaskádové regulátory teploty.

9. Chlazení průmyslových procesů a ekonomika chlazení. Adsorpční chlazení.

10. Tepelné stroje a jejich termodynamika. Diagramy T-s. Spalovací motory a turbíny. Zvyšování účinnosti. Využití odpadního tepla. Ekonomické záludnosti kogenerace tepla a elektřiny.

11. Tepelná čerpadla a klimatizace pro domácnosti a různé objekty. Principy a znázornění cyklu pracovního média. Akumulace chladu a její praktické využití. Ekonomická návratnost.

12. Nízkoenergetické a pasivní domy. Pasivní ventilace, ohřev a ochlazování. Akumulace tepelné energie a její využití pro vytápění. Radiační vytápění. Energetická účinnost osvětlování. Problém optimální vlhkosti vzduchu.

13. Úspory energie a způsoby jejich dosahování pro elektřinu, teplo a transport. Příklady úspěšných a neúspěšných konceptů. Odsolování mořské vody různými technologiemi.

14. Racionální chemicko-inženýrský pohled na energetiku. Návratnost investic. Scénáře energetické bezpečnosti. Břidlicový plyn. Časová cena elektřiny. Koncept LCOE (levelized cost of energy).

1. Introduction to energetics. Sectors of energetics, history, social needs, energy mix. Cost of 1kWh of various types of energy. Long-term trends in energy consumptions.

2. Fossils vs. renewable sources of energy. Waste use in energy applications, Geographical accessibility. Economical, ecological, and safety aspects.

3. Wind and solar energy. Wind turbines, fotovoltaics, solar heating, heat tube. Solar cooling. Fotocatalysis.

4. Biofuels. Calculation of EROI (energy returned on energy invested). Basic concepts of biorefineries. Critical evaluation of the potential and benefits of biofuels.

5. Electric energy accumulation, pump-storage hydroelectricity, compressed air, hydrogen, electrochemical storage of energy, super-capacitors, thermal and chemical storage of energy. Demand and consumption time curves of electricity.

6. Batteries. Basic principles of batteries and introduction to systematic description and characterization. Potential distribution, load-test curves, shelf/working life, future development.

7. Fuel cells with various types of fuels. Hydrogen economics. System metal-air.

8. Thermoelectric devices. Seebeck, Peltier, Thomson, RF heating, microwaves, induction, laser, etc. Cascade temperature controllers.

9. Cooling of industrial processes and economics of cooling. Adsorption cooling.

10. Heat engines and their thermodynamics. Diagrams T-S. Combustion engines and turbines. Efficiency improvement. Utilization of waste heat. Economics of heat and electricity cogeneration.

11. Heat pumps and air conditions for households and various objects. Principles and schematics of working medium cycle. Accumulation of cold and its practical use. Economic payoff.

12. Low-energy and passive houses. Passive ventilation, heating and cooling. Accumulation of heat energy and its utilization for heating. Radiation heating. Energetical efficiency of lighting. Problem of optimal humidity of air.

13. Energy savings and ways of their achievements for electricity, heat and transport. Examples of successful and unsuccessful concepts. Desalination of sea water by means of various technologies.

14. Rational chemical-engineering view of energetics. Investment return. Scenarios of energy safety. Shaly gas. Time price of electricity. Concept of LCOE (levelized cost of energy).

Studijní opory ve formě PowerPointových prezentací či textů k přednáškám jsou k dispozici.

Study materials in the form of PPT presentations or texts are available.

Studenti získají teoretické a praktické dovednosti pro:

1. Klasické i obnovitelné zdroje energie a technologie jejich využívání (fotovoltaika, tepelná čerpadla, biopaliva, ...).

2. Technologie ukládání elektrické či jiné energie (elektrochemicky, konverzní technologie, ...).

3. Úspory energie (např. úsporné domy).

4. Racionální chemicko-inženýrský pohled na energetiku.

5. Využití tzv. "enabling technologies" a "smart technologies".

The students will gain theoretical and practical skills for:

1. Classical and renewable sources of energy and technology of their utilization (fotovoltaics, heat pumps, biofuels,…)

2. Technology for electrical and other energy storage (electrochemical, conversion technologies,…)

3. Energy savings (e. g. passive houses).

4. Rational chemical-engineering view of energetics.

5. Utilization of so called enabling technologies and smart technologies.

Chemické inženýrství I

Unit Operations of Chemical Engineering I