Lehrveranstaltungen (SoSe)

Grundlagen der Energietechnik (2V/1Ü) (Bachelor)

Qualifikationsziele:

Die Studierenden besitzen fundierte Kenntnisse über Energieformen und regenerative und fossile Energieträger, können Energieprozesse bilanzieren und haben ein grundlegendes Verständnis über die Prozesse, die eine Umwandlung von physikalischen, chemischen, mechanischen und thermischen Energieformen erlauben. Sie können die Energiewandler je nach Fragestellung auswählen und diese passend zu Energiesystemen bzw. Kraftwerken verschalten und Komponenten und Systeme modellieren. 

Inhalte:

Vorlesung:

• Energieformen und ihre technische Nutzung
• Energieträger und -speicher
• Bilanzierung von Energieprozessen
• Chemische und elektrochemische Energiewandlung (Verbrennung, Vergasung, Brennstoffzelle, Batterie)
• Thermische Energiewandlung (Wärmeübertragung, geothermische Energiewandlung, solarthermische Energiewandlung)
• Mechanische Energiewandlung (Kompression/Expansion, Nutzung von Wasser- und Windenergie)
• Physikalische Energiewandlung (Photovoltaik, Thermoelektrik, nukleare Energiewandlung)
• Energiesysteme und Kreisläufe (klassische und regenerativ betriebene Energiesysteme)

Übung:
Beispielrechnungen aus den einzelnen Gebieten der Energieträger und Wandlungsprozesse, Bilanzierung von Energiewandlern und Energiesystemen

Regelungstechnik (2V/1Ü) (Bachelor)

Qualifikationsziele:

Den Studierenden werden grundlegende Kenntnisse über die Modellierung dynamischer natürlicher und technischer Systeme sowie deren Steuerung und Regelung vermittelt. Die Studierenden sind nach Teilnahme an diesem Modul in der Lage, ausgehend von Bilanzgleichungen der Energie-, Verfahrens- und Bioverfahrenstechnik mathematische Modelle aufzustellen und mit Methoden der Regelungstechnik auf ihre dynamischen Eigenschaften zu untersuchen sowie ihre dynamischen Eigenschaften gezielt zu verändern. 

Inhalte:

Vorlesung:
Grundlagen der Regelungstechnik, Steuerung und Regelung; Systembeschreibung mit mathematischen Modellen, lineare und nichtlineare Systeme; Darstellung im Zeit- und Frequenzbereich, Laplace-Transformation; Übertragungsfunktion, Impuls- und Sprungantwort, Frequenzgang; Zustandsraumbeschreibung linearer und nichtlinearer Systeme, Stabilität, Steuerbarkeit, Beobachtbarkeit, Identifizierbarkeit; Reglerentwurf; Überblick über neuere Methoden und Werkzeuge der Regelungstechnik.

Übung:
Vertiefung der theoretischen Grundlagen durch Anwendung auf Beispiele aus der Energie-, Verfahren- und Bioverfahrenstechnik; selbständige Anwendung erlernter Methoden mit Hilfe von Matlab und Simulink. 

Interdisziplinäres Forschungsmodul Batterie (Master)

Qualifikationsziele:

Die Studierenden lernen die Prozesskette zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien kennen. Durch experimentelle und simulative Versuche werden außerdem Kenntnisse zu Eigenschaften und Funktionweise der Batterien erarbeitet. Die Studierenden verbessern ihre Fähigkeiten in den Bereichen Kommunikation, Teamarbeit, wissenschaftliche Ausdrucksfähigkeit und praktisches Arbeiten.

Inhalte:

Das Forschungsmodul vermittelt ein eingehendes Verständnis von Prozessen im Chemie- und Energieingenieurwesen. Durch die Herstellung eigener Batteriezellen sowie die experimentelle Charakterisierung und Simulation dieser werden theoretische Hintergründe und die praktische Umsetzung behandelt. Das Modul gliedert sich in drei Teile: Am iPAT werden Elektroden für Batteriezellen hergestellt, charakterisiert und anschließend zu Laborzellen verbaut. Am InES werden die Zellen experimentell und simulativ charakterisiert. Ausgehend von den Ergebnissen werden am IfT simulative experimentelle Untersuchungen hinsichtlich des thermischen Verhaltens durchgeführt.

Ansprechpartner:

Hassan Karaki
Room 304, Langer Kamp 19b
+49 (531) 391 – 3039
h.karaki(at)tu–braunschweig.de
 

Anmeldung:

Termin im SS 2020

Anmeldezeitraum:                ab sofort bei h.karaki[at]tu-braunschweig.de
Vorbesprechung:                  voraussichtliche KW 17
Praktikumstermine:              tba
Grobe Planung:                    voraussichtlich KW 22-24. Genaue Termine werden in der Vorbesprechung festgelegt

Protokollabgabe wird in der Vorbesprechung besprochen.
Die Anmeldung erfolgt beim oben genannten Ansprechpartner per E-Mail nach der Veröffentlichung der Termine für das kommende Semester. Für die Anmeldung werden folgende Angaben benötigt:

• Name
• Studienfach
• Matrikelnummer
• Fachsemester

Das Modul im StudIP ist mit einem Passwort versehen, dass Passwort wird an die sich angemeldeten Teilnehmer per E-Mail verschickt.

Das Modul wird sowohl im Sommer- als auch im Wintersemester angeboden. Es dauert etwa eineinhalb Wochen. In jedem Semester stehen 12 Plätze (3 Gruppen mit je 4 Personene) für Studierende zur Verfügung. Die finalen Termine für die Labor werden im Rahmen der Vorbesprechung bekanntgegeben.

Regenerative Energietechnik (2V/1Ü) (Master)

Qualifikationsziele:

Die Studierenden kennen die Grundlagen regenerativer Energietechniken und sind in der Lage ihre Effizienzen und Entwicklungspotenziale abzuschätzen und zu vergleichen. Darüber hinaus können sie bestehende Anlagen analysieren und einfache Systeme dimensionieren.

Inhalte:

Vorlesung:

• Überblick über Formen und Umfang regenerativer Energien
• Solarthermische Kraftwerke
• Biomasse
• Geothermie
• Biogas
• Thermische Solarenergie für Raumheizung und Warmwasserbereitung
• Photovoltaik
• Windenergieanlagen
• Wasserkraftanlagen

Übung:
Berechnung von Beispielen

Moderne Batterien: Von elektrochemischen Grundlagen über Materialien zu Charakterisierungsmethoden:

Qualifikationsziele: 

Im Hinblick auf die Energiespeicherung in Batterien lernen die Studierenden die thermodynamischen und kinetischen Grundlagen zum Verständnis und zur Beschreibung elektrochemischer Reaktionen kennen. Sie werden mit den wichtigsten Konzepten und Ansätzen der Elektrochemie sowie bedeutsamen Aspekten der Materialwissenschaft und -technik vertraut gemacht und erfahren, wie sie in ausgewählten Anwendungen eingesetzt werden. Darüber hinaus erlangen die Studierenden das Wissen, wie Sie über geeignete Methoden Materialien und Elektroden charakterisieren und somit neue Materialien und Prozesse für moderne Batterien identifizieren und optimieren können.

Inhalte: 

Zunächst werden unter anderem wichtige Größen & Einheiten, Terminologie, Redoxreaktionen und Faraday’sche Gesetze vorgestellt. Darauf aufbauend werden elektrochemische Grundlagen wie beispielsweise Elektrolyte, galvanische und elektrolytische Zellen, thermodynamische Zustandsfunktionen, theoretische Zellenspannung und Halbzellen-/Elektrodenpotential erläutert. Anschließend wird die elektrochemische Kinetik erklärt und auf poröse Elektroden angewandt. Ferner wird die Bedeutsamkeit der Materialauswahl und entwicklung für die Herstellung moderner Batteriesysteme anhand von ausgewählten Beispielen dargestellt. Darüber hinaus werden essentielle Charakterisierungsmethoden vorgestellt, die bei der Material- und Elektrodenentwicklung wie auch der Prozessentwicklung/-optimierung verwendet werden und somit die Entwicklung neuer moderner Batterien ermöglichen.