Erneuerbare Energien und Energiespeicher

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 10.0 vom 07.05.2019

11B1220

Renewable Energies and Energy Storages

• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)

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Ziel der deutschen Energiewende ist die zunehmende Decarbonisierung der Energiewirtschaft. Wesentlicher Lösungsansatz ist dabei die vermehrte Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie. Erneuerbare Energien sind daher gekennzeichnet durch eine rasante technische Entwicklung. Sie weisen aktuell national und international hohe wirtschaftliche Wachstumsraten und ein hohes Maß an politischer Unterstützung auf. Die Erneuerbaren Energien leisten inzwischen einen wichtigen Beitrag zu Umwelt-, Klimaschutz und zur Absenkung des Primärenergieeinsatzes bzw. des CO2-Ausstoßes in der deutschen und internationalen Stromwirtschaft.Mit dem rasanten Ausbau der Erneuerbaren Energien verbunden sind steigende Anforderungen an die Betriebssicherheit der entsprechenden Energieversorgungssysteme. Dies wird zukünftig zu einem Ausbau der Speicherkapazitäten und einer aktiven Steuerung der Energienutzung führen.Im Rahmen der Vorlesung werden die relevanten Erneuerbaren Energietechnologien und Speichersysteme erarbeitet. Die Studierenden entwickeln ein Verständnis für die Betriebsweise der einzelnen Systeme und deren Zusammenspiel. Sie können die relevanten Systeme konzipieren, deren Erträge ermitteln und ihre Wirtschaftlichkeit abschätzen.

1. Erneuerbare Energien
1.a. Solartechnik: Solarthermie, Fotovoltaik, passive Nutzung
1.b. Windenergie
1.c. Geothermie
1.d. Wasserenergie

2. Energiespeicher
2.a. thermische Energiespeicher
2.b. Elektrische Energiespeicher
2.c. Elektro-chemische Energiespeicher und Wandler
2.d. Mechanische Energiespeicher

3. LaborübungenLaborübung 1: PhotovoltaikLaborübung 2: WindkraftanlageLaborübung 3: Brennstoffzelle

Wissensverbreiterung
Die Fachbegriffe und das Grundwissen über Erneuerbare Energien und der Energiespeicherung werden den Studierenden dargelegt bzw. von den Studierenden erarbeitet. Komponenten werden zu Systemen zusammengestellt und ihre Funktion formal beschrieben. Erneuerbare Energie- und Speichersysteme- werden berechnet und dimensioniert. Der energetischen Aufwand, die zu erwartenden Erträge und Kosten werden abgeschätzt. Schließlich werden ökologische Zusammenhänge hergestellt, die den Einsatz dieser Technologien rechtfertigen.
Wissensvertiefung
Die Studierenden haben ein umfangreiches Wissen, welches sie für die besonderen Anwendungen der Techniken für erneuerbaren Energien und für die Speichersysteme einsetzten können
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden analysieren technische Aufgabenstellungen und wenden erlernte Verfahren, Methoden Simulationsprogramme an, um die relevanten Systeme zu entwickeln und ihre Leistung, ihre Effizienz, ihren Ertrag und ihre Wirkungsgrade zu untersuchen.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können die erarbeiteten Ergebnisse der Untersuchungen mit Präsentationstechniken darstellen und einer Plausibilitätsprüfung und Bewertung unterziehen. Sie verfügen über die Informationen und Bewertungskompetenz um sich am energiewirtschaftlichen Diskurs zu beteiligen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden können die unterschiedlichen Techniken zu Erneuerbaren Energien und Speichersystemen vergleichen und bezüglich des Primärenergieeinsatzes bewerten

Vorlesungen, Übung, Kurzreferate, Laborversuche, Hausaufgaben, Exkursion

Grundkenntnisse in Mathematik, Physik, Thermodynamik und Elektrotechnik

Eck, Markus

Eck, Markus

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Quaschning, V.: Regenerative Energiesysteme, 9. Aufl. Hanser Verlag, 2015

Wesselak V. et.al.: Handbuch Regenerative Energietechnik, 3. Aufl., Springer Verlag, 2017

Sterner M., Stadler I.: Energiespeicher, Springer Verlag, 2014

Hausarbeit

Experimentelle Arbeit

Kenntnisse über Grundlagen und Systeme zu Erneuerbare Energien und Speichersysteme. Kenntnisse über das Zusammenwirken der Systemkomponenten und über die energetischen und konstruktiven Berechnungsmethoden. Kenntnisse über Anwendbarkeit dieser Systeme im energiewirtschaftlichen und umweltbezogenen technischen Zusammenhang. Lösen anwendungsbezogener Aufgaben.

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch