0x010088F6312065A70A44B630A6848498EAD80093CFEAFE161DC94D83C7C5C9A5A748B8

Utviklingen i 2023 gjelder i hovedsak konseptuelle øvinger og prosjektarbeid. Det legges vekt på simulering og programmering. Utviklingen har blitt godt mottatt av studentene da prosjektarbeidet bidro til å etablere læringsutbyttet. Utfordringen er å skape en bedre balanse mellom læringsutbyttet og arbeidsmengde.

Studentene fant emneinnholdet og pensum relevant og i tråd med læringsutbyttet. Gjesteforelesningene fikk også positive tilbakemeldinger fra studentene. Referansegruppens tilbakemeldinger var positive og interessante med detaljer. I tillegg til tilbakemeldingene fra referansegruppen og i løpet av kurset, hørte jeg fra studentene også etter kurset med svært positive tilbakemeldinger: det har vært studenter som tok dette emnet med minimal bakgrunnskunnskap og etter bestått emnet begynte de å jobbe innen et relevant felt innen industri eller forskning.

Emneinnholdet og læringsutbyttet er oppdatert og ble aktuelt for bransjen, inkludert grønt skifte og elektrifisering. Det er viktig for studentene, men også for at næringen skal få relevant kompetanse.

NTNU:TIA:REST

Department of Marine Technology

Institutt for marin teknikk

Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Engelsk

Mer om vurdering

Delvurdering som består av skriftlig eksamen og prosjektarbeid. Resultater for delene angis med bokstavkarakter. Eksamensoppgaver: oppgavetekst gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas.

Anbefalte forkunnskaper

Fysikk, Reguleringsteknikk, Marin teknikk - Propulsjonssystemer, sikkerhet og miljø (TMR4335), eller tilsvarende.

Faglig innhold

Forståelse, anvendelse og modellering av maritime elektriske kraftsystemer og fremdriftssystemer på skip og plattformer, som er av betydning for ledelse og beslutninger, prosjektering, design, og systemanalyse. I tillegg, gis det en innføring i hybride kraftsystemer og dets anvendelse i skipssystem for forbedret effektivitet, reduserte klimagassutslipp, og forbedret pålitelighet og autonomi.Emnet starter med en innføring i elektriske kraftsystemer, motorer og kraftelektronikk for applikasjoner om bord på skip og tungtransport. Emnet fortsetter med gjennomgang av elektriske kraftgenererings- og distribusjon, reguleringssystemer for de enkelte komponenter og det overall kraftsystemet, AC- og DC-grid, elektriske propulsjonssystemer og fremdriftsdrev (variable speed drives), batterier og energilagringssystemer, brenselceller, energiforvaltningssystem (PMS/EMS), samt sikker og optimal operasjon. Det vil bli gitt en innsikt i industriell praksis og industrielle systemløysinger, klasseregler og metoder for uavhengig testing og verifikasjon.

Kursmateriell

Kompendium, lærebøk (oppgis ved semesterstart), forelesningsnotater, relevante artikler og presentasjoner.

Læringsutbytte

Etter fullført kurs skal studentene være i stand til å:<ul><li>forklare prinsippene for elektrisk fremdrift, kraftelektronikk-omformere o systemer, frekvensomformere, deres egenskaper, kontroll og ulike bruksområder.</li><li>forklare prinsippene for elektrisk kraftproduksjon (motorgeneratorsett) og dets kontroll basert på motorhastighet, elektrisk frekvens og spenning; modellere rotasjonsdynamikken for en dieselmaskin og relatere dette til generert elektrisk frekvens, modellere generatorens eksiteringssystem og relatere dette til generert spenning, og beskrive funksjoner til governor og automatic voltage regulator (AVR).</li><li>forklare kobling av et generatorsett til et kraftfordelingssystem (switchboard) og synkronisering av generatoren; forklare prinsipper for lastedeling mellom flere maskiner; skildre ulike lastdelingsmetoder, og forklare den dynamiske responsen til generatorer ved lastendringer og ved feilsituasjoner.</li><li>definere praktiske modeller for kraftsystemkomponenter, kraftomformere og elektriske maskiner som kan brukes til analyse og kontroll av maritim elektriske kraftsystemer.</li><li>forklare prinsippene for DC grid til skip og relevante kraftsystemtopologier, DC kraftomformere og relevante kontrollmetoder til DC grid.</li><li>forklare prinsippet for hybridkraftsystemer og energilagringssystemer (ESS) for maritime applikasjoner som batterier og superkondensatorer, brenselceller; skildre deres dynamiske egenskaper og integrering i maritime kraftsystemer.</li><li>definere et PMS, skildre typiske PMS arkitekturer, forklare hovedfunksjoner til PMS og designe noen enkle funksjoner.</li><li>forstå og forklare relevante klasseregler og forskrifter, inkludert viktige konsept, som gjelder for marine elektriske anlegg og ESS, referere alternative klassifikasjoner, skildre relevante metoder for verifikasjon og testing av ulike deler i et elektrisk installasjon.</li><li>foreslå en elektrisk kraftfordeling og elektrisk propulsjonssystem for et typisk fartøy basert på spesifikasjon, operasjonell filosofi/profil, og klasseregler.</li><li>designe et typisk hybridkraftsystem med gensets og ESS, designe et PMS for å sikre lastedeling mellom flere kraftkilder og implementere i et dataprogram.</li><li>skrive prosjektrapporter med en klar og konsis framstilling av resultater, analyser og konklusjoner.</li></ul>

Læringsformer og aktiviteter

Forelesninger, regneøvinger og prosjektarbeid. Emnet inngår også i et MSc-program for utenlandske studenter. Alle undervisning vil foregå på engelsk og være felles for MSc-studentene.

Obligatoriske øvinger

Maritime elektriske og hybride kraft- og fremdriftssystemer

Marin byggteknikk

Marin kybernetikk

Marin driftsteknikk

Marin prosjektering

Marint maskineri

Marine konstruksjoner

Marin teknologi

Marine Technology (Master's Programme)

Marin teknikk - masterstudium (2-årig)

Marin teknikk - masterstudium (5-årig)

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(23798)/FieldValuesAsText

The development measures have been implemented in response to the feedback from the reference group:<ul><li>Physical lectures: hybrid lecture scheme has been implemented as a combination of the physical classroom and Zoom digital lectures. The lectures have also been recorded for those who couldn't attend. </li><li>Project work: dedicated supervision sessions for projects 1 and 2 have been scheduled and the student questions have been covered during those sessions. </li><li>Project timeline and deadline: more extended deadlines have been given and the projects have been posted at the beginning of the semester for better planning. </li><li>Laboratory session: a lab demo had been planned and scheduled for the students. However, lab work and lab assignmnet can not be implemented currently due to the logistic issues related to the Hybrid power lab.</li></ul>

The objective of the course is to give the students a broad understanding of hybrid and electric power and propulsion systems and the knowledge needed for the preliminary design, control, and operation of such systems. This is an essential subject for today and the future maritime industry with the growing share of electrification and sustainable solutions. The subject is designed for marine engineers to be equipped with competence in hybrid power and energy systems. The students found the learning outcome relevant and valuable. Guest lectures by the industrial lecturers were also appreciated by the students.

Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt. Alle kalkulatorer tillatt.

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig eksamen (70%) og prosjektarbeider (30%). Resultater for delene angis i %-poeng, mens vurdering for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter. Eksamensoppgaver: oppgavetekst gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk. Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen. Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas.

Etter fullført kurs skal studentene være i stand til å:<ul><li>forklare prinsippene for elektrisk fremdrift, kraftelektronikk-omformere o systemer, frekvensomformere, deres egenskaper, kontroll og ulike bruksområder.</li><li>forklare prinsippene for elektrisk kraftproduksjon (motorgeneratorsett) og dets kontroll basert på motorhastighet, elektrisk frekvens og spenning; modellere rotasjonsdynamikken for en dieselmaskin og relatere dette til generert elektrisk frekvens, modellere generatorens eksiteringssystem og relatere dette til generert spenning, og beskrive funksjoner til governor og automatic voltage regulator (AVR).</li><li>forklare kobling av et generatorsett til et kraftfordelingssystem (switchboard) og synkronisering av generatoren; forklare prinsipper for lastedeling mellom flere maskiner; skildre ulike lastdelingsmetoder, og forklare den dynamiske responsen til generatorer ved lastendringer og ved feilsituasjoner.</li><li>definere praktiske modeller for kraftsystemkomponenter, kraftomformere og elektriske maskiner som kan brukes til analyse og kontroll av maritim elektriske kraftsystemer.</li><li>forklare prinsippene for DC grid til skip og relevante kraftsystemtopologier, DC kraftomformere og relevante kontrollmetoder til DC grid.</li><li>forklare prinsippet for hybridkraftsystemer og energilagringssystemer (ESS) for maritime applikasjoner som batterier og superkondensatorer, brenselceller; skildre deres dynamiske egenskaper og integrering i maritime kraftsystemer.</li><li>definere et PMS, skildre typiske PMS arkitekturer, forklare hovedfunksjoner til PMS og designe noen enkle funksjoner.</li><li>forstå og forklare relevante klasseregler og forskrifter, inkludert viktige konsept, som gjelder for marine elektriske anlegg og ESS, referere alternative klassifikasjoner, skildre relevante metoder for verifikasjon og testing av ulike deler i et elektrisk installasjon.</li><li>foreslå en elektrisk kraftfordeling og elektrisk propulsjonssystem for et typisk fartøy basert på spesifikasjon, operasjonell filosofi/profil, og klasseregler.</li><li>designe et typisk hybridkraftsystem med gensets og ESS, designe et PMS for å sikre lastedeling mellom flere kraftkilder og implementere i et dataprogram.</li><li>skrive prosjektrapporter med en klar og konsis framstilling av resultater, analyser og konklusjoner.</li></ul>

Prosjektarbeider

Øvinger

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(18291)/FieldValuesAsText

TMR4290-Marine Electric and Hybrid Power and Propulsion Systems: is a master level course in 4th year, for the students of marine technology as well as international students. An earlier version of this course has been given before, however, the course content has been restructured since 2018/2019. Some highlights from the course:<ul><li> Project work: there are 2 projects given during the semester, one in the middle of the semester and the second one more towards the end of the semester. The project topics are in line with the course topics and are designed such that the students can practice the problems that they may face in the industry: The projects are done as group assignments. The first project focused on simulation and control: a new simulation model has been developed for the project to study hybrid power systems for marine application from the modeling to control/power management and stability and fuel calculation. The second project focuses on the system design. It is designed so that the students can practice the concept design of a marine electric power system based on the load demand, rules, and regulations.</li><li> Assignments: 5 assignments are given, 4 compulsory and one optional: the assignments have been completely revised in 2021 to focus on the new concepts and applications. The assignments would enable the students to do a conceptual design related to each topic. </li><li> Guest lectures: each year a few guest lecturers from relevant industries are invited to give examples of industrial applications, e.g., marine batteries, charging infrastructure, and hydrogen propulsion.</li><li> Compendium: a new compendium has been written to cover all the topics related to hybrid power systems and electric propulsion. A draft has been given to the students in Spring 2021. After some revisions and corrections, it is expected to give the final version in Spring 2022. </li><li> Lab demo: a lab visit is arranged for the students as a demo of the hybrid power lab at NTNU, to give practical insight to the students. The operation of the lab is however dependent on the cooperation with SINTEF.</li><li>Future plans/developments:</li><li>Some parts of the subject are still under development to match with the growing field of hybrid power systems and the need of the industry. It also includes the assignments and projects.</li><li>Feedback from the students will be applied to next year's activities.</li></ul>

Expected learning outcomes are communicated through the online course content (EpN), in lectures at the start of the semester, and on Blackboard.The learning outcome was developed in 2018 when the new course content was established and has been revised annually. Each year, some new content has been added and some other parts have been updated.From 2018, the basic knowledge is given in the basic course TMR4335, hence, in the subject TMR4290, the focus is on advanced topics and real applications. There is a natural connection between TMR4335 and TMR4290.The main objective of the course is to give the students a broad understanding of hybrid and electric propulsion and the knowledge needed for the preliminary design, control, and operation of such systems. This is an essential subject for today and the future maritime industry with the growing share of electrification and digitalization. The subject is tailor-made for marine engineers to be equipped with the competence of hybrid power and control. The given content is unique as there are no many similar subjects in other institutes. The students found the learning outcome relevant and following the course content. Guest lectures were also appreciated by the students.

The subject consists of lectures, 2 projects, and 5 exercises, where 4 of them are compulsory. In the project work, the students work in groups of 3 people. The assignments focus on the concepts where the projects are focused on the practical aspects, design and implementation. This year, a combination of digital and physical (on-campus) teaching and supervision was carried out, so-called hybrid teaching. The physical lectures and supervision were offered as far as was possible by the regulations. Students were happy with the physical activities. The video recordings have been given as supplementary material. Recently, many students follow the course, some of them attend the exam but some others take the course just for their understanding and applications in the industry. This year many positive comments were received from the students either following the course or taking the exam. The good comments mainly pointed out the relevance of the course for the industry and the value of the project work. The workload especially in the project work is a bit high, however, the students liked the work and were quite motivated based on the feedback. There has been a positive and constructive environment between the students and the professor and studass. This year, the studass. had an excellent performance and had been greatly recognized by the students. Looks like a welcomed challenge for everyone.

The course assessment is based on portfolio assessment where a written exam counts for 70% and the project work counts for 30% of the final grade. The project work is designed such that to distribute the assessment during the entire semester and less pressure on the final exam.This year, due to the COVID regulations, the exam was arranged as a digital written exam. The exam format was designed so that it evaluated the students on the course content and following the learning outcomes. It is planned to be the same for the next year.

TFY4102 Fysikk, TTK4105 Reguleringsteknikk, og TMR4335 Marin teknikk - Propulsjonssystemer, sikkerhet og miljø, eller tilsvarende. 

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakteren i emnet. I mappen inngår skriftlig eksamen (70%) og prosjektarbeider (30%). Resultater for delene angis i %-poeng, mens vurdering for hele mappen (sluttkarakteren) angis med bokstavkarakter.  
Eksamensoppgaver: Oppgavetekst gis kun på engelsk. Studentens besvarelse kan være på norsk eller engelsk.
Ved utsatt eksamen (kontinuasjonseksamen) kan skriftlig eksamen bli endret til muntlig eksamen.
Ved gjentak må alle vurderinger i emnet gjentas.

Hovedformålet med emnet er å gi studentane ein introduksjon til og forståelse for maritime elektriske kraft- og propulsjonssystem på skip og plattformer, som er av betydning for ledelse og beslutninger, prosjektering, design, og analyse.

Emnet starter med en innføring i elektrotekniske tema med vekt på basis elektro-tekniske begreper, elektrisk kraftflyt, 3-fase systemer, viserdiagram, elektromagnetisk energikonvertering, og fysisk virkemåte av transformatorer og elektrisk maskineri.
Emnet fortsetter med gjennomgang av elektrisk maskineri, motorer, og elektriske framdriftssystemer (drives), elektrisk kraftgenerering og distribusjon, reguleringssystemer for de enkelte komponenter og det overordna kraftsystemet, samt sikker og optimal operasjon. Det vil bli gitt en innsikt i industriell praksis og industrielle systemløysinger, klasseregler og metoder for uavhengig testing og verifikasjon.

Lærebøker:
- Patel, M.R., Shipboard Propulsion, Power Electronics, and Ocean Energy, CRC Press, 1st ed, 2012.
- Patel, M.R., Shipboard electrical power systems, CRC Press, 1st ed, 2011.
- Bird, J., Electrical Circuit Theory and Technology, Elsevier, 4th ed, 2010.
Diverse:
- Forelesningsnotater
- kompendium
- relevante artikler og presentasjoner. 

Forelesninger, regne- og dataøvinger. Emnet inngår også i et MSc-program for utenlandske studenter. All undervisning vil foregå på engelsk og være felles for MSc-studentene. 

Etter fullført kurs skal studenten vere i stand til å: 

- definere elektrisk effekt i 1- og 3-fase AC kretser og relatere dette til typiske maritime elektriske anlegg, å kalkulere generert eller forbrukt effekt av elektriske maskiner, og å demonstrere innsikt i effektflyt i maritime elektriske fordelinger. 
- forklare konseptuell virkemåte for energikonvertering for transfomatorer og roterande maskiner, og å modellere desse ved hjelp av ekvivalente kretser for elektrisk kretsanalyse av maritime elektriske anlegg. 
- skildre typiske elektriske propulsjonssystemer og forklare deira eigenskaper og ulike bruksområder. 
- foreslå ein elektrisk kraftfordeling og eit elektrisk propulsjonssystem for eit typisk fartøy basert på spesifikasjon, operasjonell filosofi, og klasseregler. 
- forklare hovudprinsippene for diesel-elektrisk kraftproduksjon basert på motorhastighet, elektrisk frekvens, felt-eksiteringssystem, og systemspenning, å modellere rotasjonsdynamikken for ein dieselmaskin og relatere dette til generert elektrisk frekvens, og å modellere generatorens eksiteringssystem og relatere dette til generert systemspenning. 
- forklare korleis ein kobler ein generator til ein spenningssatt kraftskinne, forklare prinsipper for lastdeling mellom fleire parallellkobla maskiner, og å forklare den dynamiske responsen til påkobla generatorer ved lastendringer og ved feilsituasjoner. 
- definere eit energiforvaltningssystem (PMS/EMS), å skildre typiske PMS arkitekturer, å forklare dets hovudfunksjoner, og å designe, implementere, og teste nokre PMS funksjoner i eit dataprogram. 
- forstå og forklare relevante klasseregler og forskrifter, inkludert viktige konsept, for maritime elektriske anlegg, å referere alternative klassenotasjoner, og å skildre relevante metoder for verifikasjon og testing av ulike deler i ein elektrisk installasjon. 
- skrive prosjektrapporter med ein klar og konsis framstilling av resultat, vurderinger, og konklusjoner, på ein klar og effektiv måte. 
- utføre akademiske studier og skriftleg arbeid på ein ærleg og etisk måte, utan noko form for plagiat og uærleg kopiering i arbeidsoppgaver, prosjektrapporter, og presentasjoner. 


Maritime elektriske kraft- og propulsjonssystemer

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(12732)/FieldValuesAsText

TMR4290-Marine Electric and Hybrid Power and Propulsion Systems: is a master level course in 4th year, for the students of marine technology as well as international students. An earlier version of this course has been given before, however, the course content has been restructured since 2018/2019. The course has been continuously updated. It is a combination of theory and practice such as project work. It is also linked with the hybrid power lab.

Expected learning outcomes are communicated through the online course content (EpN), in lectures at the start of the semester, and on Blackboard.The learning outcome was developed in 2018 when the new course content was established and has been revised annually. Each year, some new content has been added and some other parts have been updated.From 2018, the basic knowledge is given in the basic course TMR4335, hence, in the subject TMR4290, the focus is on advanced topics and real applications. There is a natural connection between TMR4335 and TMR4290.The main objective of the course is to give the students a broad understanding of hybrid and electric propulsion and the knowledge needed for the preliminary design, control, and operation of such systems. This is an essential subject for today and the future maritime industry with the growing share of electrification and digitalization. The students found the learning outcome relevant and following the course content.

The subject consists of lectures, project work, and 5 exercises, where 4 of them are compulsory.This year, the physical (on-campus) teaching and supervision were carried out until the COVID19 and the following restrictions in March 2020. From that time, all of the teaching and supervision activities switched to online immediately on Zoom. There has been no major issue in the digital lectures. The students also appreciated the digital lectures and exercise sessions. The video recordings have been given as supplementary material. There has been a positive and constructive environment between the students and the professor and positive comments/feedback received.

The course assessment is based on portfolio assessment where a written exam counts for 70% and the project work counts for 30% of the final grade. The project work is designed such that to distribute the assessment during the entire semester and less pressure on the final exam.This year, due to the COVID regulations, the exam was arranged as a digital written exam. The exam format was designed so that it evaluated the students on the course content and following the learning outcomes.

Web/Lists(guid'8b698a2d-6ad0-4f7d-b3be-219cc1979f02')/Items(6037)/FieldValuesAsText

Maritime elektriske og hybride kraft- og fremdriftssystemer - TMR4290