Energietechnik

Module: Energietechnik (12 Credits)
Name in diploma supplement	Energy Technology
Responsible	Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel, Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. István Erlich
Admission criteria	See exam regulations.
Workload	360 hours of student workload, in detail: Attendance: 90 hours Preparation, follow up: 150 hours Exam preparation: 120 hours
Duration	The module takes 2 semester(s).
Qualification Targets	Die Studierenden lernen ausgewählte energietechnische Anlagen und Systeme hinsichtlich ihres Aufbaus, ihrer Wirkungsweise und potenzieller Weiterentwicklungsmöglichkeiten verstehen können entsprechende Berechnungsmethoden selbständig anwenden und weiterentwickeln Konkretisierungen dieser Qualifikationsziele finden sich in den Beschreibungen der angebotenen Lehrveranstaltungen.
Relevance	Ein großer Teil des präsentierten Wissens und der dargestellten Methoden wird in der Praxis der Entwicklung und des Einsatzes von energietechnischen Anlagen und Systemen genutzt und vorausgesetzt.
Module Exam	Prüfung in drei von fünf aufgeführten Veranstaltungen.
Usage in different degree programs	BWL EaF Master > Wahlpflichtbereich > 1.-3. Sem, Elective
Elements	Lecture with integrated exercise Betrieb und Regelung elektrischer Netze (4 Credits) Lecture with integrated exercise Brennstoffzellensysteme in der dezentralen Energieversorgung (4 Credits) Lecture with integrated exercise Regenerative Energietechnik 1 (4 Credits) Lecture with integrated exercise Regenerative Energietechnik 2 (4 Credits) Lecture with integrated exercise Thermodynamik und Kraftwerkstechnik (4 Credits)
Module: Energietechnik (WIWI‑M0312)

Lecture with integrated exercise: Betrieb und Regelung elektrischer Netze (4 Credits)
Organisational Unit	Elektrische Anlagen und Netze
Lecturers	Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. István Erlich
Hours per week	3	Language	German
Cycle	summer semester	Participants at most	###LABEL_NOLIMIT###
Preliminary knowledge Elektrische Energieversorgung, Berechnung Elektrischer Netze
Abstract Vorstellung von Betrieb und Regelung elektrischer Versorgungsnetze.
Qualification Targets Die Studierenden verstehen Funktionsweise und Betrieb eines elektrischen Energieversorgungsnetzes und können die Bedeutung und Wirkungsweise der primär- und sekundärtechnischen Einzelkomponenten in deren Zusammenspiel einordnen.
Contents Das Elektrische Energieversorgungsnetz ist ein großes dynamisches System. Ein Ziel der Lehrveranstaltung ist, verschiedene dynamische Vorgänge, die durch Kurzschlüsse, Blitzeinschläge, Schalthandlungen hervorgerufen werden, vorzustellen und zu diskutieren. Die Algorithmen für eine computerbasierte Simulation werden kurz beschrieben und die bekanntesten Softwarewerkzeuge vorgestellt. Weiterhin werden Methoden zur Regelung der Frequenz und Spannung erläutert. Ein Überblick wird gegeben ebenfalls über die Netzleittechnik, soweit diese für die Regelung, Steuerung und Überwachung des Netzes aus der Sicht der Netzdynamik relevant ist.
Literature H. Happoldt / D. Oeding / B. Oswald: Elektrische Kraftwerke und Netze, 6. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, 2004
Teaching concept Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.
Exam Abschließende Klausur (ca. 120 Minuten)
Lecture with integrated exercise: Betrieb und Regelung elektrischer Netze (WIWI‑C0562)

Lecture with integrated exercise: Brennstoffzellensysteme in der dezentralen Energieversorgung (4 Credits)
Organisational Unit	Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Lecturers	Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel
Hours per week	3	Language	German
Cycle	summer semester	Participants at most	###LABEL_NOLIMIT###
Preliminary knowledge Thermodynamik, Chemie und Physik Grundkenntnisse
Abstract Vorstellung verschiedener Verfahren alternativer und regenerativer Stromerzeugung.
Qualification Targets 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.
Contents 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.
Literature 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
Teaching concept Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.
Exam Abschließende Klausur (120 Minuten, 100% der Note) und abschließendes Praktikum (ca. 1/2 Tag, unbenotet).
Lecture with integrated exercise: Brennstoffzellensysteme in der dezentralen Energieversorgung (WIWI‑C0565)

Lecture with integrated exercise: Regenerative Energietechnik 1 (4 Credits)
Organisational Unit	Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Lecturers	Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel
Hours per week	3	Language	German
Cycle	winter semester	Participants at most	###LABEL_NOLIMIT###
Preliminary knowledge Grundlagen der Thermodynamik, Physik und Chemie.
Abstract 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.
Qualification Targets 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.
Contents Übersicht Regenerative Energien, Sonnenenergieangebot, Physikalische Grundlagen der Solarstrahlung, Messmethoden von Solarstrahlung, Thermische Flachkollektoren, Konzentrierende Kollektoren, Passive Solarenergienutzung, Grundlagen der Fotovoltaik, Fotovoltaische Anwendungen, Solarthermische Stromerzeugung
Literature 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
Teaching concept 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.
Exam Abschließende mündliche Prüfung (in der Regel: 20 bis 40 Minuten).
Lecture with integrated exercise: Regenerative Energietechnik 1 (WIWI‑C0564)

Lecture with integrated exercise: Regenerative Energietechnik 2 (4 Credits)
Organisational Unit	Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik
Lecturers	Prof. Dr. rer. nat. Angelika Heinzel
Hours per week	3	Language	German
Cycle	summer semester	Participants at most	###LABEL_NOLIMIT###
Preliminary knowledge Grundlagen der Thermodynamik, Physik und Chemie.
Abstract 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.
Qualification Targets 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.
Contents Windenergie Nutzung von Wasserkraft Wellenenergie Meeresenergie Gezeitenenergie Erdwärmenutzung Fotosynthese Biomasse (Verbrennung, Vergasung, Pyrolyse, Biogas)
Literature 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
Teaching concept 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.
Exam Abschließende mündliche Prüfung (in der Regel: 20 bis 40 Minuten).
Lecture with integrated exercise: Regenerative Energietechnik 2 (WIWI‑C0563)

Lecture with integrated exercise: Thermodynamik und Kraftwerkstechnik (4 Credits)
Organisational Unit	Elektrische Anlagen und Netze
Lecturers	Prof. Dr. Hendrik Vennegeerts
Hours per week	3	Language	German
Cycle	summer semester	Participants at most	###LABEL_NOLIMIT###
Preliminary knowledge Grundlagen der Thermodynamik aus Physik; Elektrische Energieversorgungssysteme
Abstract Vorstellung verschiedener Arten von Elektrizitätserzeugung.
Qualification Targets Die Studierenden verstehen die verschiedenen Prinzipien der Kraftwerkstechnik, können ihre die Planung und den Betrieb betreffenden Unterschiede und Charakteristika einordnen und die Wechselbeziehung mit dem elektrischen Energieversorgungsnetz auf Basis ihres Fachwissens aufzeigen.
Contents Die Veranstaltung behandelt die verschiedenen Arten der heutigen Elektrizitätserzeugung mit ihren jeweiligen Charakteristika und Restriktionen. Der Vorlesungsstoff umfasst in erster Linie die konventionellen Kraftwerkstypen einschließlich der Kernenergienutzung. Für den dominierenden Bereich der thermischen Kraftwerke werden eingangs die thermodynamischen Grundlagen vermittelt. Berücksichtigung findet auch die Einbindung der unterschiedlichen Kraftwerke in das elektrische Netz sowie die sich daraus ergebenden Konsequenzen hinsichtlich Einsatzmöglichkeiten, Regelung, Eigenbedarf und Netzrückwirkungen.
Literature H. Happoldt / D. Oeding / B. Oswald: Elektrische Kraftwerke und Netze, 6. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, 2004
Teaching concept Die Veranstaltung entspricht einem Vorlesungsanteil von 2 SWS und einem Übungsanteil von 1 SWS.
Exam Abschließende mündliche Prüfung (in der Regel: 20 bis 40 Minuten).
Lecture with integrated exercise: Thermodynamik und Kraftwerkstechnik (WIWI‑C0561)