Wind- und Wasserkraft

Institut für Management und Technik

Version 6.0 vom 21.07.2020

75M0145

Wind- and Hydropower

Wirtschaftsingenieurwesen - Energiewirtschaft (M.Sc.)

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Vor dem Hintergrund von Klimakrise und Energiewende müssen die Erneuerbaren Energien massiv ausgebaut werden. Während die Stromerzeugung aus Wasserkraft die wichtigste erneuerbare Energie der Vergangenheit war, ist die Stromerzeugung aus Windenergie die wichtigste erneuerbare Energie der Gegenwart und näheren Zukunft. Die Studierenden lernen zunächst die Grundlagen der Fluidmechanik. Darauf aufbauend liegt der Schwerpunkt der Veranstaltung auf der Kenntnis der Grundlagen und Anwendungen von Wind- und Wasserkraftanlagen.Es wird die Technologie der Anlagen ebenso bearbeitet wie die Netzanbindung von Onshore und Offshore-Anlagen. Darüber hinaus werden rechtliche Rahmenbedingungen und die Genehmigung von Anlagen betrachtet. Schließlich ist die ökonomische Bewertung, die Finanzierung und Projektierung von Windparks ein Thema.

• 1. Überblick über Stand und Potenzial von Wind- und Wasserkraftanlagen
• 1.1. Ausbauziele der Bundesregierung
• 1.2. Potenzial für den Ausbau der Windenergie an Land und auf See
• 1.3. Potenzial für den Ausbau von Wasserkraftanlagen
• 2. Grundlagen der Windenergienutzung
• 2.1. Bernoulli-Gleichung
• 2.2. Plattenströmung
• 2.3. Umströmung von Flügelprofilen
• 2.4. Leistung des Windes
• 2.5. Leistung der Windenergieanlagen, Leistungsbeiwert
• 3. Windkraftanlagen
• 3.1. Bauformen von Windkraftanlagen
• 3.2. Turm, Rotor, Antriebsstrang
• 3.3. Regelung von WKA
• 3.4. Netzeinbindung
• 4. Wasserkraftanlagen
• 4.1. Lauf- und Speicherwasserkraftwerke
• 4.2. Meeres-, Wellen- und Gezeitenkraftwerke
• 5. Rechtliche Rahmenbedingungen
• 5.1. EEG und Ausschreibungen
• 5.2. Genehmigungen nach dem Bundes-Immissionsschutzgesetz
• 5.3. Baurecht
• 6. Wirtschaftliche Bewertung
• 6.1. Kosten von Windenergieanlagen onshore
• 6.2. Kosten von Windenergieanlagen offshore
• 6.3. Stromgestehungskosten
• 6.4. Ertrag und Vergütung
• 6.5. Finanzierung
• 7. Projektierung von Windenergieanlagen
• 8. Repowering

Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, haben einen Überblick über die Möglichkeiten der Nutzung von Wind- und Wasserkraft. Sie sind in der Lage, praxisnahe Publikationen des Gebietes zu verstehen und zu bewerten. Die Studierenden kennen die rechtlichen Rahmenbedingungen und Herausforderungen, die bei der Planung von Wind- und Wasserkraftanlagen berücksichtigt werden müssen.
Wissensvertiefung
Die Studierenden können die Grundlagen der Fluidmechanik auf die Stromerzeugung mit Wind- und Wasserkraft anwenden. Die Studierenden kennen die elektrotechnischen Zusammenhänge bei der Stromerzeugung aus Wind- und Wasserkraftanlagen und die Anforderungen bei der Netzeinbindung. Die Studierenden wissen, wie der Strom aus Windenergieanlagen vergütet wird und können die Wirtschaftlichkeit bewerten.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden können den Ertrag von Wind- und Wasserkraftanlagen berechnen. Sie können die Kosten einer Windenergieanlage bzw. eines Windparks kalkulieren. Sie können daraus die Stromgestehungskosten errechnen.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden können die technischen Herausforderungen bei der Realisierung von Wind- und Wasserkraftanlagen identifizieren. Sie können aktiv und fundiert an der energiepolitischen Diskussion um den Einsatz von Wind- und Wasserkraftanlagen teilnehmen.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden wenden ihr Wissen über die besonderen Herausforderungen bei der Realisierung von Wind- und Wasserkraftanlagen kreativ an, um eine den Praxisanforderungen entsprechende Realisierung zu schaffen.

Vorlesung mit integrierten Übungen und Fallbeispielen

Grundkenntnisse der Physik und Thermodynamik

Schierenbeck, Anne

• Schierenbeck, Anne
• Darge, Ekkehard

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Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese: Erneuerbare Energien, Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Springer VerlagQuaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. Technologie – Berechnung – Simulation. Hanser-VerlagRobert Gasch, Jochen Twele: Windkraftanlagen, Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb, Vieweg+Teubner VerlagHolger Watter: Nachhaltige Energiesysteme, Grundlagen, Systemtechnik und Anwendungsbeispiele aus der Praxis. Vieweg+Teubner, GWV Fachverlage GmbH WiesbadenWesselak, Viktor (Schabbach, Thomas): Regenerative Energietechnik, Springer VerlagBührke, Thomas, Wengenmayr, Roland: Erneuerbare Energie - alternative Energiekonzepte für die Zukunft. Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim

• Klausur 2-stündig
• Hausarbeit und Referat
• Mündliche Prüfung

Die Prüfungsform wird zu Beginn der Lehrveranstaltung durch die/den Lehrenden bekanntgegeben.

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch