Ener­gy Tran­si­ti­on

Mit dem Versiegen fossiler Energieträger wie Kohle, Öl und Erdgas und dem Auslaufen der Atomprogramme vieler Länder, stellt die Notwendigkeit eine Energiestruktur basierend auf erneuerbaren Energien mit fluktuierender Abgabeleistung aufzubauen, ein große Herausforderung für das Elektroingenieurwesen dar. Diese Vorlesung nimmt sich dieser Herausforderung an und  erklärt die Funktionsweise und Performanceparameter von allen Arten erneuerbarer Energiewandler, ihre Verfügbarkeit, Zusammenwirken und Anpassungsmöglichkeiten an Verbrauchsstrukturen. Umgekehrt werden die Anpassungsmöglichkeiten der Lastkurven an die Verfügbarkeit der Energiequellen präsentiert, einschließlich neuer Konzepte, wie z.B. dezentrale Erzeugung, Speicherung und Energiemanagement.

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.

1. Bestehende Energiestruktur: Geschichte, Entwicklung
2. Komponenten & Systeme: Erzeugung, Transport, Verbrauch
3. Merkmale erneuerbarer Energien: Wasserkraft, Windkraft, Solarenergie, Biomasse, Geothermie
4. Individuelle und kombinierte Verfügbarkeit und Performance
5. Energiemanagement, Smart-Grid, Einbezug von Verkehr und Lastanpassung.
6. Speicherung: Typen, Leistung, Lebensdauer, Kosten
7. Neue Konzepte zur Kostenminimierung: dezentrale, autonome und semi-autonome Systeme, Schwarmkonzepte
8. Geographische Unterschiede: Lokale Ressourcen, Potenziale, Laststrukturen
9. Legislative Fragen: Zugangsbedingungen zum Netz, Spot-Markthandel für Strom
10.-12. Ausflüge zu integrierten Projektbeispielen (z.B. Höxter, Bremerhaven, Kassel, Herne)

1. Existing energy structures: History, development
2. Present components & systems: generation, transport, consumption
3. Characteristics of renewable energy sources: hydro, wind, solar, biomass, geothermal
4. Individual and combined availability and performance
5. Energy management, transport (smart grid) and storage necessities
6. Storage devices and cencepts: types, performance, costs
7. New concepts to minimize costs: decentralized, autonomous and semi-autonomous systems, swarm concepts, demand side mangement
8. Geographical differences: Local resources, potentials, load structures
9. Legislative issues: access to grid & electricity spot-market
10.-12. Excursions to integrated project examples (Höxter, Bremerhafen, Kassel, Herne)

Fachkompetenz / Domain competence:

Die Studierenden sollten nach dem Besuch der Lehrveranstaltung in der Lage sein,
die Implikationen, Notwendigkeiten und Eigenschaften einer neuen Energieversorgungsstruktur (Energiesystem 2.0) basierend auf erneuerbaren Energien, Speichern und Lastmanagement, mit allen Komponenten zu verstehen und anzuwenden.

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.

Fachübergreifende Kompetenzen / Key qualifications:

Die Studierenden

• sind in der Lage die Kenntnisse und Fertigkeiten disziplinübergreifend einzusetzen,
• können methodenorientiertes Vorgehen bei der Implementierung einer nachhaltigen Energieversorgung einsetzen,
• sind in der Lage, sich in der Zukunft selbst weiterzubilden.

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

Vorlesung mit praktischen Beispielrechnungen & Simulationen; Exkursion zu Praxisbeispielen

Lecture combined with practical examples & simulations; Excursion to see applications in practice.

Keine / None

Keine / None

Schriftliche Prüfung / written exam

Englisch / English

Stephen W. Fardo, Dale R. Patrick: Electrical Power Systems Technology. The Fairmont Press, Inc., 2009.
Michel Crappe: Electric Power Systems. John Wiley & Sons, 2008.
Magdi S. Mahmoud: Decentralized Systems with Design Constraints. Springer: Berlin Heidelberg, New York, 2011.
Hermann Scheer, The Energy Imperative, 100 Percent Renewable Now. Routledge, 2011.
Hermann Scheer: Energy Autonomy. Earthscan/James & James, 2006.
Geert Verbong, Derk Loorbach: Governing the Energy Transition - Reality, Illusion or Necessity?, Routledge, 2012

Exkursion

Excursion