Nachhaltige Energiesysteme
Nachhaltige Energiesysteme sind derzeit ohne Frage eine der ganz wesentlichen Aufgaben, die insbesondere IngenieurInnen vieler Fachrichtungen immer intensiver beschäftigen werden.
Wo etablierte Methoden der Energiewandlung hinsichtlich ihrer weiteren Optimierung immer näher sowohl an thermodynamische Grenzen kommen als auch aus Gründen schwindender Ressourcen und längst überfälliger Emissionssenkungen an Bedeutung verlieren werden, ist die Weiterentwicklung und weiter zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen nicht zuletzt die Basis für sinnvolle und sichere Beschäftigung als IngenieurIn.
Im Studienschwerpunkt "Nachhaltige Energiesysteme" lernen und vertiefen Sie sowohl die Grundlagen als auch Anwendungsfelder einer zukunftsfähigen Energieversorgung.
Windenergie
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Die jahrhundertealte Nutzung der Windenergie wurde in den letzten ca. 100 Jahren unterbrochen durch den temporären Boom der kohlenwasserstoffhaltigen Energieträger.
Auf einem technisch ganz neuen Level trägt die Windenergie mittlerweile schon wesentlich zur Stromversorgung in vielen Teilen der Welt bei. Lernen Sie den Stand der Technik kennen und gewinnen Sie einen Einblick in die künftige Weiterentwicklung hocheffizienter Windkraftanlagen.
Solare Energiebereitstellung
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Das Umwandeln der solaren Strahlungsenergie in thermische und elektrische Energie ist Inhalt des Moduls Solare Energiebereitstellung. Das vorlesungsbegleitende Labor vertieft die theoretischen Inhalte durch experimentelle Untersuchungen an verschiedenen Versuchsanlagen im Institut IEE.
Strahlungsmessung
Grundlage der Auslegung von Solarkollektoren ist das Wissen über die Einstrahlung der Sonne. Es werden verschiedene Arten von Solarstrahlung unterschieden, die mit verschiedenen Messgeräten gemessen werden können.
Messungen an Flach- und Vakuumröhrenkollektoren
Leistung und Wirkungsgrad von Flachkollektoren oder Röhrenkollektoren sind abhängig von der einfallenden Solarstrahlung. Um die Wirkungsgrade der verschiedenen Kollektoren in Abhängigkeit der unterschiedlichen Solarleistung experimentell zu bestimmen, werden die Kollektoren in einem Sonnensimulator im Institut IEE unter vorgegebenen Bedingungen untersucht.
Photovoltaik
Mit Hilfe von Photovoltaikmodulen wird die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umgewandelt. Der Wirkungsgrad der Module ist unter anderem abhängig von dem Neigungswinkel der Module und auch der Verschattung der Anlage. Diese Einflussgrößen werden an einer Versuchsanlage im Institut IAR untersucht.
Batterietechnik
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Batteriesysteme stellen die Schlüsseltechnologie bei der Energiewende und der e-Mobility dar. In diesem Modul werden einerseits die Grundlagen der chemischen Energiespeicherung vorgestellt und ihre Komplexität bewertet. Andererseits werden Anforderungen an mobile Batteriestacks abgeleitet. Zur Charakterisierung der Systeme werden elektrische/thermische Ersatzmodelle verwendet. In den begleitenden Laboren wird ein Hybridspeicher dynamisch mit einem skalierbaren Simulinksystemmodell berechnet.
Energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe
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Die Herausforderung, konventionelle Energieträger abzulösen, führt auch zu der Überlegung, welche Rolle nachwachsende Rohstoffe haben können.
Lernen Sie - jenseits von Themen wie Nutzungskonkurrenz - die technischen Möglichkeiten und Herausforderungen dieses Ansatzes der Energiewandlung kennen.
Thermische Speicher
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Regenerative Energien stehen leider selten dann zur Verfügung, wenn Sie technisch genutzt werden sollen. Um regenative Energien technisch zu nutzten, müssen Speicher zur Verfügung stehen. Die Energie wird dann entweder elektrisch, chemisch oder thermisch gespeichert werden. Im Modul Thermische Speicher werden entsprechend thermische Speicher betrachtet. Das vorlesungsbegleitende Labor vertieft die theoretischen Inhalte durch experimentelle Untersuchungen an verschiedenen Versuchsanlagen im Institut IEE.
Sensible Speicher
Die am häufigsten verwendete Speicherart ist der sensible Speicher. Wird dem Speicher Wärme zugeführt, so erhöht sich die Temperatur des Speichermediums. In Niedertemperatursystemen wird üblicherweise Wasser als Speichermedium verwendet. Im Institut IEE stehen verschiedene sensible Speicher zur Verfügung, an denen experimentelle Untersuchungen durchgeführt werden.
Latentwärmespeicher
Führt die einem Speicher zugeführte Wärme zu einem Phasenwechsel, so wird der Speicher als Latentwärmespeicher bezeichnet. Üblicherweise wird dann durch das Zuführen von Wärme ein Feststoff geschmolzen, wie es in einem Eisspeicher oder einem Paraffinspeicher der Fall ist.
Thermochemische Speicher (Zeolithspeicher)
Für thermochemische Speicher werden unterschiedliche thermische Reaktionen genutzt. In dem thermochemischen Speicher, der im Institut IEE verwendet wird, lagert sich Wasserdampf aus einem Wasserdampf- Luft- Gemisch an dem stark hygroskopisch wirkenden Zeolith an. Dabei wird Wärme frei gesetzt, der Speicher wird entladen. Soll der Wasserdampf wieder von dem Zeolith gelöst werden, muss dann wiederum Wärme zugeführt werden, der Speicher wird also Beladen. Diese Be- und Entladevorgänge werden im Labor experimentell untersucht.
