Umwandlungsprozesse in der Energie- und Verfahrenstechnik

Institut für duale Studiengänge

Version 5.0 vom 03.05.2017

78M0105

Conversion processes in energy and process engineering

Technologieanalyse, -engineering, -management (M.Eng.)

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Um den sich abzeichnenden zunehmenden Energiebedarf abzudecken und für den Ersatz unzeitgemäßer Anlagen, Kraftwerke und Strukturen müssen weltweit ständig neue Techniken zum Einsatz gebracht werden. Die Anwendung unterschiedlicher Technologien hängt neben der Versorgungsinfrastruktur stark von den zur Verfügung stehenden Energieträgern und deren Potenzialen ab. Als solche werden neben den üblichen Brennstoffen auch Abwärme und regenerative Quellen herangezogen. Wesentliche Unterschiede der Energieträger und Prozesse im Hinblick auf Verbrennungstemperatur, Energiedichte und Emissionen erfordern eine prozessrelevante Beurteilung der Systeme. Es werden Möglichkeiten und Grenzen der verschiedenen Technologien erarbeitet.

• 1. Grundlagen
• Hauptsätze der Thermodynamik
• Entropie und Exergie
• Energieträger
• Energienutzung
• Wirkungs- und Nutzungsgrade
• 2. Energieeffizienz
• Definitionen und Indikatoren
• Energieeffizienz in unterschiedlichen Anwendungsbereichen (z. B. Verkehr, Gebäude, Industrie)
• Abwärmenutzung (z. B. Pinch-Point-Methode)
• 3. Wärme- und Stoffübertragung
• Grundlagen der Wärme- und Stoffübertragung
• Berechnungsverfahren für instationäre Vorgänge
• Dimensionslose Kennzahlen
• 4. Kraft-Wärme-Kopplung
• Bewertungsmaßstäbe
• Systemübersicht
• Methodisches Vorgehen und Systementscheidung, Wirtschaftlichkeit
• 5. Alternative Prozesse
• ORC-Prozesse
• Brennstoffzellen
• Magnetohydrodynamische Energiewandler
• 6. Energietransport, -speicherung und -verteilung
• Transportsysteme unterschiedlicher Energien
• Speicher-Techniken (Brennstoffe, Speicher für thermische und elektrische Energie)
• Verteilung
• Wirkungsgrade unter Einbeziehung der Versorgungsinfrastruktur

Wissensverbreiterung
Die Studierenden…
• verfügen über einen Überblick über die gängigen Wandlungskonzepte und sind in der Lage, praxisnahe Publikationen des Gebietes zu verstehen. Sie interpretieren aktuelle Trends der Wirkungsgradverbesserung von Prozessen und erklären die Hintergründe dafür.
• verstehen die unterschiedlichen Prozesse und wählen das geeignete Verfahren für den jeweiligen Anwendungsfall aus.
• verstehen Konzepte für unterschiedliche Möglichkeiten der Energiewandlung und unterziehen diese einer kritischen Analyse und Bewertung hinsichtlich ihrer Realisierbarkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit.
• können die unterschiedlichen Verfahren der Energiebereitstellung und der Wandlung vor dem Hintergrund der Nutzung unterschiedlicher Energiequellen sowie der Energiespeicherung richtig einschätzen.
• können über unterschiedliche Energiesysteme fachkompetent diskutieren.
• können zur Nutzung vor Ort zur Verfügung stehender Energiequellen und -träger konkrete Handlungsoptionen für deren Nutzung ableiten.
Wissensvertiefung

Können - instrumentale Kompetenz

Können - kommunikative Kompetenz

Können - systemische Kompetenz

Vorlesung, RTS

Koke, Johannes

• Koke, Johannes
• Umbreit, Michael

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• Cerbe, G; Wilhelms, G. (2008): Technische Thermodynamik; Hanser Fachbuchverlag
• Christen, D. (2010): Praxiswissen der chemischen Verfahrenstechnik, Springer Verlag, Berlin
• Kugeler, K., Phlippen, P-W. (2012) (2. Aufl.): Energietechnik, Springer Verlag, Berlin
• Schaumann, G., Schmitz, K. (2010): Kraft-Wärme-Kopplung, Springer Verlag, Berlin
• Watter, H. (2009): Nachhaltige Energiesysteme; Vieweg und Teubner
• Zahoransky, Richard. A. (2010): Energietechnik, Vieweg und TeubnerWEITERFÜHRENDE LITERATUR:
• Akademischer Verein Hütte e.V. (Hrsg.) (2004) (32., aktualisierte Ausg.): Hütte: Das Ingenieurwissen, Springer-Verlag, Berlin
• Baehr, H.-D.; Staephan, K. (2004): Wärme- und Stoffübertragung, Springer Verlag, Berlin
• Behr, A., Agar, D.W., Jörissen, J. (2010): Einführung in die technische Chemie, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg
• Bohn, T.; Bitterlich, W. (2000): Grundlagen der Energie- und Kraftwerkstechnik, Verlag TÜV Rheinland, Köln
• Cerbe, G.; Hoffmann, H.-J. (1999) (12. Ausg.): Einführung in die Thermodynamik: Von den Grundlagen zur technischen Anwendung Hanser Fachbuchverlag
• Hirschberg, H. G. (1999): Handbuch der Verfahrenstechnik und Anlagenbau: Chemie, Technik, Wirtschaftlichkeit, Springer Verlag, Berlin
• Hopp, V. (2001) (4., vollständig überarbeitete und erweiterte Ausg.): Grundlagen der chemischen Technologie für Praxis und Berufsbildung, WILEY-VCH Verlag, Weinheim
• Karl, J. (2006): Dezentrale Energiesysteme, Oldenbourg-VerlagLatscha, H.-P.; Kazimer, U.; Klein, H. A. (2002) (5., vollständig überarbeitete Ausg.): Organische Chemie: Chemie-Basiswissen II, Springer Verlag, Berlin
• Pehnt, M. (2010): Energieeffizienz, Springer Verlag, Berlin
• Pfestorf, R. (Hersg.) (2006) (8., überarbeitete Ausg.): Chemie: ein Lehrbuch für Fachhochschulen Frankfurt am Main: Verlag Harri deutsch GmbH
• Schaumann, G.; Schmitz, K. (2010): Kraft-Wärme-Kopplung, Springer Verlag, Berlin
• Strauß, K. (2009): Kraftwerkstechnik; Springer-Verlag, Berlin
• Suttor, W. (2009): Blockheizkraftwerke, Solarpraxis AG, Berlin
• Warnatz, J.; Maas, U.; Dibble, R.W. (2001) (3. Ausg.): Verbrennung: Physikalisch-Chemische Grundlagen, Modellierung und Simulation, Experimente, Schadstoffentstehung, Springer-Verlag, Berlin

Hausarbeit und Projektbericht und Präsentation

Reflexionsorientierte Transfer-Studie (§ 2 StO) mit den Teilprüfungen: schriftliches Referat im Umfang von 15-20 Seiten, mündlicher Vortrag zur schriftlichen Ausarbeitung im Umfang von 15 Minuten und einer mündlichen Prüfung (Kolloquium) zu Lehrinhalten des Moduls im Umfang von 15-20 Minuten.

1 Semester

Nur Wintersemester

Deutsch