Elektrotechnik/Informationstechnik

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Modulhandbuch

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Elektrische Energietechnik 3

Empfohlene Vorkenntnisse

Module Elektrotechnik 1 und 2, Elektrische Energietechnik 1 und 2

Lehrform Vorlesung/Labor
Lernziele / Kompetenzen

Das Modul bietet zum einen ein Grundverständnis hinsichtlich Phänomenen in den Netzen der Energieversorgung welche außerhalb des eingeschwungenen Zustands auftreten (Wanderwellen, Blitzstoßspannungen, Schaltvorgänge und deren Ausbreitung). Dafür werden Kenntnisse zur pragmatischen Verwendung der Laplace-Transformation bei der Lösung von Differenzialgleichungen genauso vermittelt, wie Kenntnisse zur Verwendung des komplexen Smith-Diagramms für Anpassungsaufgaben.

Zum anderen verfügen die Studierenden nach Abschluss des Moduls zudem über Kenntnisse zur Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen und zur Integration der entsprechenden Umwandlungssysteme in das gesamte Energiesystem. Die Studierenden haben vertiefte Kenntnisse über Fotovoltaik-Anlagen, Windkraftanlagen und Wasserkraftanlagen sowie allgemeine Kenntnisse über weitere regenerative Energiesysteme basierend z.B. auf Concentrated Solar Power, Geothermie oder Biomasse. Die Studierenden können die zugrunde liegenden regenerativen Primärenergieressourcen samt ihrer räumlichen und zeitlichen Variabilität charakterisieren und auf dieser Basis Standorte für die Aufstellung von regenerativen Anlagen bewerten. Sie kennen die physikalischen Grundlagen der Energieumwandlung, sowie verschiedene technische Umsetzungen bzw. Bauarten der Umwandlungssysteme und können ihre Vor- und Nachteile situations- und standortabhängig beurteilen. Sie verstehen wesentliche Strategien zur Regelung und Betriebsführung der Anlagen. Sie können einfache Ertragsschätzungen für gegebene Anlagen und Standorte durchführen. Die Studierenden verfügen über Kenntnisse über technische und wirtschaftliche Herausforderungen, regenerative Energiesysteme in das aktuelle Stromnetz zu integrieren und kennen aktuelle und zukünftige Lösungsansätze.

Dauer 1
SWS 8.0
Aufwand
Lehrveranstaltung 120h
Selbststudium / Gruppenarbeit: 120h
Workload 240h
ECTS 8.0
Voraussetzungen für die Vergabe von LP

Klausur K60 Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie 3 (Gewichtung 33,33333 %)
Klausur K90 Regenerative Energiesysteme (Gewichtung 66,66666 %)
Laborarbeit LA. 

Beide Klausuren müssen einzeln bestanden werden. Labor muss m. E. attestiert sein.

Modulverantwortlicher

Prof. Dr.-Ing. Sven Meier

Haeufigkeit jedes Jahr (SS)
Verwendbarkeit

Zweiter Studienabschnitt Studiengang EI.
Um erfolgreich als Ingenieur*in bei einem Energieversorger oder Netzbetreiber tätig zu werden, ist das Verständnis orts- und zeitaufgelöster Vorgänge in Netzen der Energieversorgung eine Grundvoraussetzung. Diese Vorlesung soll daher eine Vorstellung vermitteln, wie transiente Störgrößen sich in den Netzen der Energieversorgung ausbreiten und mit einander wechselwirken können.

Veranstaltungen

Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie 3 (EVE3)

Art Vorlesung
Nr. EMI857
SWS 2.0
Lerninhalt
  • Netze im Zeitbereich (DGL‘s elektrischer Netze, Allgemeine Lösung)
  • Direkte Laplace-Transformation elektrischer Netzwerke
  • Beispiele für Netze im Zeitbereich
  • Leitungen im Zeitbereich
  • Ausgleichsvorgänge, Wanderwellen
  • Smith-Diagramm, Wellenwiderstand, Anpassung
Literatur

Elektrische Anlagentechnik: Kraftwerke, Netze, Schaltanlagen, Schutzeinrichtungen, Carl Hanser Verlag GmbH, Wilfried Knies, Klaus Schierack , 6. Auflage, 05/2012

Elektrische Energieversorgung 1, Springer Berlin Heidelberg, Print ISBN: 978-3-642-22345-7, Electronic ISBN: 978-3-642-22346-4, 4. Auflage, 2015

Elektrische Energieverteilung, René Flosdorff, Günther Hilgarth, Springer Vieweg, eBook ISBN 978-3-8348-2363-2, Softcover ISBN 978-3-8351-0244-6, 10. Auflage, 2020

Regenerative Energiesysteme

Art Vorlesung
Nr. EMI858
SWS 4.0
Lerninhalt

Die LV gliedert sich folgendermaßen: 

  • Regenerative Energiesysteme im Kontext der globalen und nationalen Energieversorgung
  • Fotovoltaikanlagen
  • Windkraftanlagen
  • Wasserkraftanlagen
  • Weitere Umwandlungssysteme (Solarthermie-Kraftwerke, Geothermie-Kraftwerke, …)
  • Netzintegration von regenerativen Energiesystemen
Literatur

Die aktuelle Literaturliste wird in der Lehrveranstaltung bekannt gegeben. Auszug aus der Literaturliste:
• Quaschning, V. (2015) Regenerative Energiesysteme: Technologie - Berechnung - Simulation; Hanser.
• Watter, H. (2009) Nachhaltige Energiesysteme: Grundlagen, Systemtechnik und Anwendungsbeispiele aus der Praxis, Vieweg+Teubner.
• Hau, E. (2012) Windkraftanlagen: Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit, Springer.
• Giesecke, J., Heimerl, S. and Mosonyi, E. (2014) Wasserkraftanlagen: Planung, Bau und Betrieb, Springer Vieweg.

Labor Regenerative Energiesysteme

Art Labor
Nr. EMI859
SWS 2.0
Lerninhalt

Das Labor beinhaltet praktische Versuche und begleitende Theorie:

  • Versuche an einem Fotovoltaik-Versuchsstand: Grundprinzipien, netzparalleler Betrieb und Inselbetrieb
  • Simulation von Fotovoltaikanlagen mit spezialisierter Software zur professionellen Ertragsschätzung und Anlagenoptimierung
  • Versuche an einem Windkraft-Versuchsstand: Grundprinzipien der Stromerzeugung auf Basis von doppelt-gespeisten Asynchronmaschinen, Regelung und Betrieb solcher Anlagen
  • Versuche zu Stromspeichertechnologien
Literatur

Die aktuelle Literaturliste wird in der Lehrveranstaltung bekannt gegeben. Auszug aus der Literaturliste:
• Quaschning, V. (2015) Regenerative Energiesysteme: Technologie - Berechnung - Simulation; Hanser.
• Watter, H. (2009) Nachhaltige Energiesysteme: Grundlagen, Systemtechnik und Anwendungsbeispiele aus der Praxis, Vieweg+Teubner.
• Hau, E. (2012) Windkraftanlagen: Grundlagen, Technik, Einsatz, Wirtschaftlichkeit, Springer.
• Giesecke, J., Heimerl, S. and Mosonyi, E. (2014) Wasserkraftanlagen: Planung, Bau und Betrieb, Springer Vieweg.

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