Erneuerbare und fossile thermische Energieanlagen

Institut für Management und Technik

Version 9.0 vom 21.07.2020

75M0177

Renewable and Fossile Thermal Energy Plants

Wirtschaftsingenieurwesen - Energiewirtschaft (M.Sc.)

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Auch in einem Energieversorgungsszenario mit hohen Anteilen an regenerativer Energie spielen fossile Kraftwerke weiterhin eine große Rolle. Hierbei handelt es sich überwiegend um Wärmekraftwerke. Dieses Modul vermittelt ein tiefgehendes Verständnis von Funktion und Technik moderner thermischer Kraftwerke. Neben der Funktionsweise und der Möglichkeiten zur Wirkungsgradsteigerung werden auch die Anforderungen an thermische Kraftwerke in einem Energiesystem mit hohen Anteilen fluktuierend einspeisender erneuerbarer Energien untersucht. Die Studierenden sollen die technischen Anforderungen an thermische Kraftwerke und deren Funktionsweise realitätsnah vermittelt werden. Sie lernen den Aufbau und die Wirkungsweise von Kraftwerken kennen, sowie Möglichkeiten zur Verbesserung des Wirkungsgrades und des Umweltschutzes. Mit diesem Wissen sind die Studierenden in der Lage später belastbare technisch- wirtschaftliche Aussagen zu treffen.Die Umwandlung von Biomasse und die Nutzung von Erdwärme spielen im Rahmen der verstärkten Nutzung regenerativer Energien eine besondere Rolle. Insbesondere die Nutzung der sogenannten Bioenergien steuert derzeit den größten Anteil an der Bereitstellung regenerativer Energie bei. Es besteht ein zunehmender Bedarf an Ingenieuren, die die Möglichkeiten des Einsatzes von Biomasse und die Techniken der Biomassekonversion beherrschen. Die Studierenden lernen die verschiedenen Verfahren der Biomasse- und Erdwärmenutzung kennen. Sie kennen die Potenziale beider Energiequellen und können die Prozessketten beider Verfahren energetisch bewerten und in den Kontext einer weitestgehend regenerativen Energieversorgung stellen.

• 1. Stand der Technik, Entwicklungen und Ziele in der Kraftwerkstechnik
• 2. Thermodynamik der Wärmekraftanlagen
• 2.1. Übersicht über die Umwandlungsverfahren
• 2.2. Thermische Kraftwerke, Wirkungsgrade
• 2.3. Wirkungsgradsteigernde Maßnahmen, Carnotisierung
• 3. Möglichkeiten der Wärmenutzung
• 3.1. Wärmeübertragung
• 3.2. Exergie
• 4. Bioenergie
• 4.1. Definition, Zusammensetzung, Typisierung von Biomasse
• 4.2. Arten und Potenziale der thermischen Biomassenutzung (gasförmig, flüssig, fest)
• 4.4. Gesamtenergetische Bewertung von Biomassekonversionsprozessen
• 5. Geothermie
• 5.1. Geologische, geotechnische und geophysikalische Grundlagen
• 5.2. Verfahren zur Nutzung der Tiefengeothermie (Wärme, Strom, Speicherung)
• 5.3. Verfahren zur Nutzung der oberflächennahen Geothermie (Wärme, Kälte, Strom, Speicherung)
• 5.4. Technisch-wirtschaftliche Bewertung von oberflächennahen geothermischen Anlagen
• 6. Aktuelle Entwicklungen thermischer Energieanlagen

Wissensverbreiterung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, bauen auf bestehendem Fachwissen zur Thermodynamik auf und weiten dieses auf Energietechnikanlagen des Bereiches Bioenergie, Geothermie und der fossilen Kraftwerkstechnik aus.
Wissensvertiefung
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, kennen die Ansätze zur Wirkungsgradsteigerung und die Möglichkeiten zur Abwärmenutzung und können die Hintergründe hierfür beschreiben. Sie können kritisch gegenwärtig verfügbare Erkenntnisse aus Forschung und Lehre in dem Bereich der Bioenergie und der Geothermie evaluieren. Sie sind in der Lage die technischen Potenziale und Grenzen der Technologien zu identifizieren.
Können - instrumentale Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, können die Grundlagen der Thermodynamik auf verschiedene Kraftwerksprozesse anwenden und die Effizienz dieser Kraftwerke bewerten. Sie können Einsatzmöglichkeiten von Bioenergie- und Geothermieanlagen bewerten.
Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden, die dieses Modul erfolgreich studiert haben, kennen das fachspezifische Vokabular der thermischen Energieanlagentechnik des regenerativen und fossilen Bereiches und können dieses sicher anwenden.
Können - systemische Kompetenz
Die Studierenden können Berechnungen zu Leistung, Wirkungsgrad und Energieumsetzung an den wichtigsten thermischen Energieanlagen durchführen.

Vorlesung mit integrierten Übungen und Fallbeispielen

Umbreit, Michael

Umbreit, Michael

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Zahoranski, Richard A., Energietechnik, Vieweg und TeubnerKugeler, K., Phlippen,P-W.: Energietechnik, Springer Verlag, BerlinStrauss, K.; Kraftwerkstechnik, Springer VerlagCerbe, G; Wilhelms, G.; Technische Thermodynamik; Hanser FachbuchverlagWatter, H.; Nachhaltige Energiesysteme; Vieweg und TeubnerMartin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese: Erneuerbare Energien, Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Springer VerlagQuaschning, V.: Regenerative Energiesysteme. Technologie – Berechnung – Simulation. Hanser-VerlagKaltschmitt, M.; Hartmann, H.; Hofbauer,H. Energie aus Biomasse, Grundlagen, Techniken und Verfahren, Springer Verlag

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

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

1 Semester

Nur Wintersemester

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