• Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik

• Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel

Thermodynamik, Chemie und Physik Grundkenntnisse

Vorstellung verschiedener Verfahren alternativer und regenerativer Stromerzeugung.

Die Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologie werden vermittelt, so dass die Studierenden die Technik und die Rahmenbedingungen verstehen und die verschiedenen Zukunftsoptionen der Effizienzsteigerung in der Energieversorgung beurteilen können. Vor- und Nachteile im Vergleich zu konventionellen Energiesystemen werden erarbeitet. Die Studierenden reflektieren die Lehrinhalte und können diese im Kontext alternativer und regenerativer Stromerzeugung in Beziehung setzen.

Die verschiedenen Typen von Brennstoffzellen werden dargestellt, Funktionsweise, Materialien, Stand der Technik und die potentiellen Anwendungen. Die Brennstoffbereitstellung für Brennstoffzellensysteme durch Reformierungsverfahren aus fossilen und biogenen Energie¬trägern und durch Elektrolyse von Wasser, die Speicherung und der Transport von Wasserstoff werden behandelt. Die Kraft-Wärme-Kopplung als ein wichtiger Anwendungsbereich von Brennstoffzellen¬systemen wird detailliert diskutiert. Alternative, innovative Energie¬wandler und Energiespeicher auch zum Einsatz in Hybridsystemen mit Brennstoffzellen werden vorgestellt.

Für Elektrochemie und Batterien:

•  Hamann/Vielstich: „Elektrochemie“, Wiley, Weinheim 1998

Für Wasserstofftechnologie:

• H. Wendt: „Electrochemical Hydrogen Technologies“ Ed., Elsevier Amsterdam  1990

Für Brennstoffzellen:

• Kordesch/Simader: „Fuel Cells and their applications“, VCH Weinheim 1996
• Heinzel/Mahlendorf/Roes „Brennstoffzellen“, C.F. Müller Heidelberg 2005
• Larminie/Dicks „Fuel Cell Systems explained“,Wiley, Chichester 2000
• Handbook of Fuel Cells, Wiley 2003
• Krewitt/Pehnt/Fischedick/Temming „Brennstoffzellen in der Kraft-Wärme-Kopplung“, Erich Schmitt-Verlag, Berlin 2004
• Brennstoffzellen und Mikro-KWK, ASUE Band 20, Vulkan-Verlag 2001

Für Energiedaten:

internet http://www.bmwi.de , http://www.bp.com und http://www.iea.org

Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.

Abschließende Klausur (120 Minuten, 100% der Note) und abschließendes Praktikum (ca. 1/2 Tag, unbenotet).

• BWL EaFWahlpflichtbereich1.-3. FS, WahlpflichtModul "Energietechnik"

• Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik

• Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel

Grundlagen der Thermodynamik, Physik und Chemie.

Vorstellung verschiedener Verfahrer alternativer und regenerativer Stromerzeugung.

In der Vorlesung wird die Bandbreite der thermischen und photovoltaischen Nutzung der Sonnenenergie vorgestellt. Nach einer Diskussion der Grundlagen des solaren Strahlungsangebotes (Physikalische Grundlagen der Strahlung, Strahlungsbilanzen, Himmelsstrahlung, Globalstrahlung, Messung solarer Strahlungsenergie) werden Niedertemperaturkollektoren, konzentrierende Kollektoren und die solarthermische Stromerzeugung in Farm- und Towerkraftwerken behandelt. Einen weiteren Schwerpunkt bildet das Thema der photovoltaischen Stromerzeugung mit einer Einführung in das Bändermodell der Elektronen im Festkörper, des Aufbaus, der Funktionsweise und des Wirkungsgrads von Silizium-Solarzellen, Dünnschichtsolarzellen und kompletten Solarzellensystemen.

Der erreichte Stand der Technik sowie technische und wirtschaftliche Potentiale der Solarthermie und Photovoltaik werden ebenfalls erörtert.

Die Grundbegriffe der regenerativen Energietechnik werden vermittelt, so dass ein Verständnis für die regenerative Energiewirtschaft und für die technischen Energiewandlungsprozesse inklusive ihrer Auswirkungen auf die Umwelt erreicht wird. Die Methoden zur technischen, ökonomischen und ökologischen Beurteilung von Prozessen in der regenerativen Energietechnik werden erarbeitet. Wirtschaftlichkeitsfragen sowie die Energieversorgung der Zukunft werden dargestellt, so dass die Studierenden die Breite der verschiedenen Optionen zu einer Energieversorgung auf Basis regenerativer Energietechniken verstehen.

Übersicht Regenerative Energien, Sonnenenergieangebot, Physikalische Grundlagen der Solarstrahlung, Messmethoden von Solarstrahlung, Thermische Flachkollektoren, Konzentrierende Kollektoren, Passive Solarenergienutzung, Grundlagen der Fotovoltaik, Fotovoltaische Anwendungen, Solarthermische Stromerzeugung

• Adolf Goetzberger, Volker Wittwer: Sonnenenergie – Thermische Nutzung,Teubner Studienbücher
• Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Volker Wittwer: Sonnenenergie: Photovoltaik, Teubner Studienbücher
• Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese: Erneuerbare Energien, Springer Verlag
• Manfred Kleemann, Michael Meliß: Regenerative Energiequellen, Springer Verlag

Vorlesung, Vortrag mit Kreide an der Tafel; Veranschaulichungen mit Powerpoint, Folien.

Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.

Abschließende mündliche Prüfung (in der Regel: 20 bis 40 Minuten).

• BWL EaFWahlpflichtbereich1.-3. FS, WahlpflichtModul "Energietechnik"

• Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik

• Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel

Grundlagen der Thermodynamik, Physik und Chemie.

Im Rahmen der Vorlesung werden die physikalischen und systemtechnischen Grundlagen der Nutzung der Windenergie (Leistungsdichte des Winds, Windmessung, Windenergiekonverter), der Wasserkraft (Aufbau und Komponenten einer Wasserkraftanlage, Pumpspeicherkraftwerke), Meeresenergie (Leistung von Wasserwellen, Meeresströmungskraftwerke), Gezeitenenergie (Entstehung von Ebbe und Flut, Gezeitenkraftwerke) und der Geothermie (oberflächennahe und hydrothermale Erdwärmenutzung, heiße Gesteinsschichten) behandelt. Ein weiteres Schwerpunktthema bildet die Photosynthese und die Möglichkeiten der energetischen Biomassenutzung (Verbrennung, Vergasung, Pyrolyse, Biogaserzeugung, Äthanolherstellung). Bei jeder Technologie wird auf den erreichten Stand der Technik eingegangen sowie die technischen und wirtschaftlichen Potentiale diskutiert.

Die Grundbegriffe der regenerativen Energietechnik werden vermittelt, so dass ein Verständnis für die regenerative Energiewirtschaft und für die technischen Energiewandlungsprozesse inklusive ihrer Auswirkungen auf die Umwelt erreicht wird. Die Methoden zur technischen, ökonomischen und ökologischen Beurteilung von Prozessen in der regenerativen Energietechnik werden erarbeitet. Wirtschaftlichkeitsfragen sowie die Energieversorgung der Zukunft werden dargestellt, so dass die Studierenden die Breite der verschiedenen Optionen zu einer Energieversorgung auf Basis regenerativer Energietechniken verstehen.

• Windenergie
• Nutzung von Wasserkraft
• Wellenenergie
• Meeresenergie
• Gezeitenenergie
• Erdwärmenutzung
• Fotosynthese
• Biomasse (Verbrennung, Vergasung, Pyrolyse, Biogas)

• Martin Kaltschmitt, Andreas Wiese: Erneuerbare Energien, Springer Verlag
• Manfred Kleemann, Michael Meliß: Regenerative Energiequellen, Springer Verlag
• Jochen Fricke, Walter Borst: Energie – Ein Lehrbuch der physikalischen Grundlagen, R. Oldenbourg Verlag

Vorlesung, Vortrag mit Kreide an der Tafel; Veranschaulichungen mit Powerpoint, Folien.

Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.

Abschließende mündliche Prüfung (in der Regel: 20 bis 40 Minuten).

• BWL EaFWahlpflichtbereich1.-3. FS, WahlpflichtModul "Energietechnik"