Inhalte der Lehrveranstaltung Elektrische Energietechnik:
In der Lehrveranstaltung Elektrische Energietechnik werden zunächst die physikalischen Grundlagen der Energiewandlung vermittelt (Verbrennung, Carnot-, Otto-, und Dieselprozess). Verstärkt wird dann auf die elektrische Energiewandlung, deren Betriebsmittel, Parameter und Modellierung eingegangen (Drehstrom, Synchronmaschine, Transformator, Zeigerdiagramm, Wirk- und Blindleistung). Die verschiedenen Kraftwerkstypen und ihre Betriebseigenschaften werden erklärt (Kohle, Gas, GuD, Wasserkraft, Windkraft, PV, Geothermie). Anschließend wird die Elektrizitätsübertragung und Speicherung erläutert. Neben der traditionellen, zentralen Energieversorgung wird auf die dezentrale Energieversorgung basierend auf erneuerbaren Energieträgern eingegangen. Neben einer statischen Verbrauchsstruktur werden Anpassungsmöglichkeiten vorgestellt. Praxisbezogene energiewirtschaftliche Betrachtungen runden die Veranstaltung ab.

Katalogname / Name of catalogue
Energietechnik / Energy Technology

Module / Modules
Elektrische Energietechnik / Electrical Energy Technology

Katalogverantwortlicher / Catalogue advisor
Prof. Krauter, Stefan, Dr.-Ing.

Leistungspunkte / Credits
ECTS 5

Lernziele / Learning objectives
In der Energietechnik geht es neben der technischen Beschreibung auch um die gesamtgesellschaftliche Sicht auf die Prozesse der Energieerzeugung, den Energietransport sowie die Energiespeicherung und -wandlung. Die Studierenden sollen die Aufgaben von elektrischen Energieversorgungssystemen, deren Vielfältigkeit und Komplexität erkennen und beurteilen können.

Inhalte der Lehrveranstaltung Elektrische Energietechnik:
In der Lehrveranstaltung Elektrische Energietechnik werden zunächst die physikalischen Grundlagen der Energiewandlung vermittelt (Verbrennung, Carnot-, Otto-, und Dieselprozess). Verstärkt wird dann auf die elektrische Energiewandlung, deren Betriebsmittel, Parameter und Modellierung eingegangen (Drehstrom, Synchronmaschine, Transformator, Zeigerdiagramm, Wirk- und Blindleistung). Die verschiedenen Kraftwerkstypen und ihre Betriebseigenschaften werden erklärt (Kohle, Gas, GuD, Wasserkraft, Windkraft, PV, Geothermie). Anschließend wird die Elektrizitätsübertragung und Speicherung erläutert. Neben der traditionellen, zentralen Energieversorgung wird auf die dezentrale Energieversorgung basierend auf erneuerbaren Energieträgern eingegangen. Neben einer statischen Verbrauchsstruktur werden Anpassungsmöglichkeiten vorgestellt. Praxisbezogene energiewirtschaftliche Betrachtungen runden die Veranstaltung ab.
Inhalt

* Einleitung * Energiebegriffe, Energieerhaltungssatz, 2.HS Thermodynamik * allgemeines Gasgesetz, Zustandsänderungen * Verbrennungsprozess, Wärmekapazität, latente Wärme, Verdampfungswärme * Kreisprozesse (Carnot, Otto, Diesel, Joule) * Thermische Kraftwerke (Kohle, Gas, GuD, Öl, Atom, Solarthermie, Geothermie) * Wasser- und Windkraftnutzung, Photovoltaik, Geothermie * Drehfeldmaschinen und Übertragungssysteme * Behandlung von Drehstromsystemen: Dreiphasensystem, Symmetrische Komponenten * Wichtige Betriebsmittel, Eigenschaften, Modelle: Synchronmaschine, Transformator * Stromübertragung und Speicherung * Energieverbrauchsstruktur, Lastanpassungsoptionen * Energieversorgung und Energiewirtschaft * Zusammenfassung, Prüfungsvorbereitung * Exkursion zu einer Energieforschungseinrichtung oder einem Energieprojekt

Inhalte der Lehrveranstaltung:
Die Vorlesung Regenerative Energien behandelt die technischen Verfahren zur Wandlung regenerativer Energien und deren Speicherung sowie ihre Integration in bestehende Energieversorgungssysteme. Weiterhin wird das Entwickeln von Szenarien zukünftiger Energieversorgungsstrukturen mit regenerativen Energieanteilen innerhalb der wirtschaftlichen, gesetzlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen behandelt.

Vorläufige Übersicht Regenerative Energien

1. Photovoltaik
*Einleitung *Aufbau und Funktionsweise einer Solarzelle *Herstellung einer Solarzelle *Elektrische Beschreibung von Solarzellen *Ersatzschaltbild Eindiodenmodell / Zweidiodenmodell *Temperaturabhängigkeit *Leistungsfähigkeit einer Solarzelle *Photovoltaische Systeme *Reihenschaltung von
Solarzellen *Parallelschaltung von Solarzellen *Solargenerator *Wechselrichter

2. Solarthermie
*Einleitung *solare Einstrahlung *Solarthermische Energienutzung *Solarkollektoren *Konzentrierende Solarthermie

3. Windkraft
*Einleitung *Nutzung und Leistung der Windenergie *Kräfte *Atmosphärenschichten *Messtechnik *Anemometrie *Windfahnen *Meteorologische Parameter *Kenngrößen der Windenergie *Bauformen von Windkraftanlagen *Widerstandsläufer *Auftriebsläufer *Vertikalachsenanlagen *Drehzahlregelung *Drehzahlvariable pitchgeregelte Anlagen *Momentregelung *Pitchregelung *NetzsynchroneAnlagen mit Stallregelung *Netzsynchrone Anlagen mit aktiver Stallregelung *Elektrische Maschinen *Synchromaschine *Asynchromaschine *Netzbetrieb *Windparks *Energieertragsprognose

4.Wasserkraft
*Einleitung *Kraftwerkstypen *Laufwasserkraftwerk *Pumpspeicherkraftwerk *Dargebot der Wasserkraft *Turbinen für Wasserkraftwerke *technische Anlagen zur Wasserkraftnutzung *Wellenkraftwerke *Gezeitenkraftwerke *Meeresströmungskraftwerk

5. Weitere Nutzung regenerativer Energien
*Biomasse *Vorkommen an Biomasse *Bioenergieträger *Biomasseanlagen *Geothermie *Geothermievorkommen *Geothermische Kraftwerkskonzepte *Kraft-Wärme-Kopplung mit geothermischen Energiequellen *Umweltaspekte und Risiken *Wärmepumpen *Brennstoffzellen und Wasserstofferzeugung *Wasserstofferzeugung und Speicherung *Brennstoffzellen (Energetische Müllverwertung)

Contents:
Short Description
With the depletion of fossil energy resources such as coal, oil, gas and the shut-down of the nuclear programs in many countries, the necessity to set-up an energy structure based on renewable energies with often fluctuating power output is a vast challenge for electrical engineering. This lecture faces that challenge explaining the functioning and performance parameters of all types of renewable energy conversion devices, their availability, interaction and adaptability to load structures. Vice versa, the adaptability of load curves to the availability of the energy sources shall be presented, including new concepts, e.g. decentralized generation, storage and energy management, in particular Demand-Side-Management, P2X.

Contents
1. Existing energy structures: History, development
2. Present components & systems: generation, transport, consumption
3. Characteristics of variable renewable energy sources: solar thermal, photovoltaics, wind power
4. Characteristics of renewable energy sources: hydro & wind power
5. Characteristics of steady renewable energy sources: biomass, geothermal energy
6. Individual and combined availability and performance
7. Energy management, transport (smart grid) and storage necessities
8. Storage devices and concepts: types, performance, costs
9. New concepts to minimize costs: decentralized, autonomous and semi-autonomous systems, swarm concepts, demand side management, (DSM), power to gas & heat (P2X)
10. Geographical differences: Local resources, potentials, load structures
11. Legislative issues: access to grid & electricity spot-market
12. Excursion to practical project examples

Learning outcomes and competences:
Domain competence:
After completing the course the students should in a position to: understand the implications, necessities and properties of an energy supply system (energy system 2.0) based on the combination of different renewable energy sources, distribution, storage, demand side management and be familiarized with the components, its specific characteristics and parameters.

** Key qualifications:**
The students are enabled to apply the knowledge and skills across disciplines are enabled to use method-oriented approaches for the implementation of sustainable energy supply are enabled to educate themselves in the future.

Conversion of solar energy into electricity for power supply: Basics, properties of devices and materials, performance issues, energy yield, durability, standards, testing, systems, modeling, simulation.
Contents
1. Potentials, Irradiance, Shadowing
2. Concentration, Solar thermal systems
3. Principle of photovoltaic conversion, making of solar cells, characteristics of photovoltaic conversion devices
4. Manufacturing of solar modules, characteristics, performance
5. PV systems: wiring, inverters, grid-connected system configurations
6. PV systems: Mounting, BoS, Off- vs. On-grid grid Systems, Costs
7. Market development of PV: off-grid markets, markets triggered by feed-in tariffs (FiT), selfsustainable markets, cost and price development
8. Simulation of PV Systems and Microgrids via the HOMER software
9. Performance: optical, thermal and electrical modeling, simulation, measurement
10. Durability of PV modules and systems: Standards, tests, degradation effects
11. Energy Storage
12. Set-up methods for large scale PV power plants
13. PV for general electricity supply: Predictability, combination with other energy sources, Modification, Load Management
14. Excursion to a solar research unit or a solar project

Domain competence:
After completing the course the students should be Students in a position to:
• be familiarized with the basics of solar electric power engineering.
• understand the specific characteristics of a power supply via solar-thermal and photovoltaic energy conversion. understand, analyze and evaluate solar electric power plants and to be enabled to plan a layout of a PV power plant

Key qualifications:
The students
• are enabled to apply the knowledge and skills across disciplines
• are enabled to use method-oriented approaches for the implementation of sustainable energy supply
• are enabled to educate themselves in the future.