Universität Karlsruhe (TH) Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik

Prof. Dr.-Ing. Michael BraunProf. Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffée

Prof. Dr.-Ing. Thomas LeibfriedProf. Dr. rer. nat. Uli Lemmer

Juni 2009

Studienmodell 18 Regenerative Energien

Masterstudiengang ETIT Diplomstudiengang ETIT

IWE

ETI

Modellberatung

Prof. Dr.-Ing. Michael Braun (ETI) Dr.-Ing. André Weber (IWE) Dr.-Ing. Bernd Hoferer (IEH) M.Sc. Mattias Heinrich (LTI)

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AUF EINEN BLICK Regenerative Energien

Studienmodell 18 Regenerative Energien 3

Modellplan 4

Beschreibung der Vorlesungen 6

• Elektrische Anlagen- und Systemtechnik I, II 6

• Brennstoffzellen und Batterien I, II 7

• Solarenergie 7

• Netzgeführte Stromrichter 8

• Selbstgeführte Stromrichter 8

• Praktikum: Elektrische Maschinen und Stromrichter 9

• Praktikum: Informationssysteme in der elektrischen Energietechnik 9

• Praktikum: Brennstoffzellentestlabor 10

• Praktikum: Sensoren und Aktoren 10

Forschungsgebiete 11

Beteiligte Institute 12

Anschrift des Modellberaters Dr.-Ing. André Weber Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE) Forschungszentrum Umwelt (FZU) Adenauerring 20, Geb. 50.40 D-76131 Karlsruhe Tel: Email: Link:

0721 608-7572 andre.weber@iwe.uni-karlsruhe.de http://www.iwe.uni-karlsruhe.de/andre_weber.php

IWE

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Regenerative Energien EINLEITUNG Studienmodell 18 Regenerative Energien Die effiziente und umweltschonende Erzeugung, Übertragung und Speicherung elektrischer Energie ist die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftlich leistungsfähige und langfristig überlebensfähige Zivilisation. Die Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativen, d. h. nach menschlichem Ermessen unerschöpflichen Quellen ist daher ein wichtiges Anliegen unserer Gesellschaft. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Nutzung von Windenergie, Solarenergie aber auch der Wasserstofftechnologie durch Brennstoffzellen haben sich inzwischen zu einem weltweiten Markt mit jährlichen Wachstumsraten von 10 – 15 % entwickelt. Deutsche Unternehmen nehmen in der Nutzung von Wind- und Solarenergie und der Entwicklung der Brennstoff-zellentechnologie zur großtechnischen Elektroenergieerzeugung eine Spitzenstellung in der Welt ein. In den Kontext der regenerativen Energien gehört jedoch nicht nur die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie. Genauso wichtig ist die effektive Speicherung, Übertragung und Nutzung der elektrischen Energie. Hier entste-hen durch neuartige Batterietypen, verbesserte Leistungshalbleiter und leistungsfähige Energieübertragungs- und Informationssysteme neue Möglichkeiten zur Regelung der Leistungsflüsse innerhalb der Energienetze. Auch im mobilen Bereich kommen diese Technologien zunehmend zum Einsatz. Die Entwicklung emmisionsarmer Elektro- und Hybridfahrzeuge erfordert hocheffiziente, leistungsfähige elektrische Energiewandler und Speicher. Die Entwicklung im Gebiet der regenerativen Energien wird durch hochqualifizierte und engagierte Ingenieure und Wissenschaftler aus allen Bereichen der Elektrotechnik und angrenzender Wissenschaften vorangetrieben. Die Arbeit an diesen zukunftsweisenden Technologien erfolgt in einem internationalen Umfeld und erfordert die Bereitschaft alte Wege zu verlassen, um neue Lösungen für die zukünftige Energiebereitstellung und -nutzung zu finden. Die Aufgabenstellungen überstreichen dabei ein weites Tätigkeitsfeld. Es reicht von der Grundlagen-forschung, z. B. im Bereich der Solarzellen, Lithiumbatterien und Brennstoffzellen, über die Konzeption großer Anlagen mit diesen neuen Technologien, die Entwicklung und Projektierung von Baugruppen und Anlagen bereits bewährter Technologien zu großtechnischen Erzeugung elektrischer Energie bis hin zur Entwicklung neuer Lösungen zur Flexibilisierung elektrischer Energienetze durch moderne Leistungshalbleiter und intelligente Betriebsführungsprinzipien. Ingenieure, die sich auf dem Gebiet der regenerativen Energien erfolgreich betätigen wollen, benötigen eine breite Grundlagenausbildung, wie sie bereits durch die 9 Kernfächer des Diplomstudiengangs Elektrotechnik und Informationstechnik an der Universität Karlsruhe (TH) vermittelt wird. In den festen Modellfächer des Studien-modells „Regenerative Energien“ wird dann das nötige Expertenwissen behandelt. Die Vorlesungen behandeln alle wichtigen Themengebiete von der eigentlichen Erzeugung elektrischer Energie und den dafür notwendigen Technologien (Solarenergie, Brennstoffzellen und Batterien I,II) über die Ankopplung der Energieerzeugungsan-lagen an elektrische Netze durch Stromrichter (Netzgeführte Stromrichter, Selbstgeführte Stromrichter) bis zur Energieübertragung in Netzen (Elektrische Anlagen- und Systemtechnik I,II). Abgerundet wird der Pflichtteil des Modells durch ein Praktikum, das die in Vorlesungen und Übungen erlangten Kenntnisse mit Erfahrungen aus der Praxis verknüpft. Die wählbaren Modellfächer sind in die 3 Gruppen „Energietechnik“, „Systemtechnik und Signalverarbeitung“ und „Management und Betriebswirtschaft“ gegliedert. Bei der Zusammenstellung der wählbaren Modellfächer können Sie selbst entscheiden, ob Sie Ihr Wissen weiter vertiefen oder sich in neue Themenbereiche einarbeiten wollen. Die Wahl von anderen Modellfächern ist in Absprache mit Ihrem Modellberater jederzeit möglich. Grundlagenkenntnisse in den Bereichen Management und Betriebswirtschaft runden Ihr Profil ab und sichern Ihnen im heutigen industriellen Umfeld einen optimalen Einstieg.

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MODELLPLAN Regenerative Energien

6. Sem. 7. Sem. 8. Sem. Feste Modellfächer

V Ü V Ü V Ü E 0740 IEH Elektrische Anlagen- und Systemtechnik I - - 2 2 - - E 0741 IEH Elektrische Anlagen- und Systemtechnik II - - - - 2 2 E 0404 IWE Brennstoffzellen und Batterien I - - 2 - - - E 0409 IWE Brennstoffzellen und Batterien II - - - - 2 - E 1320 LTI Solarenergie - - 3 - - - E 0630 ETI Netzgeführte Stromrichter - - 2 - - - E 0631 ETI Selbstgeführte Stromrichter - - - - 2 - Und eines der folgenden 4 Praktika:

E 0632 ETI Praktikum: Elektrische Maschinen und Strom-richter

- 4/- - - - -/4

E 0709 IEH Praktikum: Informationssysteme in der elektri-schen Energietechnik

- 4/- - - - -/4

E 0406 IWE Praktikum: Sensoren und Aktoren - 4/- - - - -/4E 0406 IWE Praktikum: Brennstoffzellentestlabor - 4/- - 4/- - -/4Semestersumme - 4/- 9 2 6 2/6Gesamtsumme 23

Die Auswahl der wählbaren Modellfächer ist nicht auf die aufgeführten Lehrveranstaltungen be-schränkt. Neben anderen Lehrveranstaltungen aus der Fakultät für Elektrotechnik und Informations-technik können Sie auch Fächer aus dem Vorlesungsangebot anderer Fakultäten wählen. Die Modell-pläne müssen mit dem Modellberater abgestimmt werden.

WS SS Wählbare Modellfächer

V Ü V Ü Energietechnik E 0612 Leistungselektronische Systeme für regenerative Energie 2 - - - E 0732 Photovoltaische Systemtechnik - - 2 - E 0727 Umweltverträgliche Erzeugung elektrischer Energie / Wind-

kraftanlagen 2 - - -

E 0726 Praktikum Elektroenergiesysteme - 4 - - E 0705 Hochspannungstechnik I 2 1 - - E 0707 Hochspannungstechnik II 2 1 E 0708 Erzeugung elektrischer Energie 2 - - - E 0714 Diagnostik elektrischer Betriebsmittel 2 - - - E 0734 Elektrische Installationstechnik - - 2 - E 0729 Hochspannungsprüftechnik - - 2 1 EU 002 Biomasse – eine Ergänzung zu fossilen Energie-trägern - - 2 - BGU 001 Energiewasserbau - - 2 2 E 0639 Seminar: Leistungselektronik in Systemen der regenerativen

Energieerzeugung - - 3 -

E 0628 Praxis elektrischer Antriebe 2 1 - - E 0718 HGÜ-Technologie und FACTS 2 - - – E 0702 Elektronische Systeme und EMV - - 2 - E 23745 Photovoltaics 2 - - -

E 23742 Arbeitsgemeinschaft Organische Solarzellen - - 1 -

Studienarbeit (Institut frei wählbar) - 8/- - -/8

Teamprojekt (Institut frei wählbar) - 4/- -/4

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Regenerative Energien MODELLPLAN

WS SS Wählbare Modellfächer

V Ü V Ü Systemtechnik und Signalverarbeitung E 0402 Sensoren 2 - - - E 0416 Einführung in die Programmierung automatischer Systeme - - 2 - E 0629 Regelung elektrischer Antriebe - - 3 1 E 0328 Zeitdiskrete Regelungssysteme - - 2 1 E 0314 Entwurf von Mehrgrößenregelungen im Zustandsraum - - 2 - E 0204 Methoden der Signalverarbeitung 3 1 - - E 1008 Digitale Signalverarbeitung 2 1 - - E 0323 Identifizierung und Optimierung technischer Prozesse 2 1 - - E 0714 Diagnostik elektrischer Betriebsmittel 2 - - - E 1201 Praktikum über Anwendungen der Mikrorechner - 4/- - -/4 E 0725 Automation in der Energietechnik (Netzleittechnik) - - 2 - E 0712E Power System Analysis (engl.) 2 - - - E 1303 Optoelektronik I - - 3 - E 0709 Praktikum Informationssysteme in der elektrischen Energie-

technik - - - 4

E 0632 Praktikum Elektrische Maschinen und Stromrichter - - - 4 Studienarbeit (Institut frei wählbar) - 8/- - -/8 Teamprojekt (Institut frei wählbar) 4/- - -/4 Management und Betriebswirtschaft E 0711 Betriebswirtschaft für Ingenieure an Fallbeispielen 2 - - - IIE 004 Entrepreneurship I 2 - - - IIE 005 Entrepreneurship II - - 2 - MB 030 Qualitätsmanagement - - 2 - I 0210 Deutsches und Europäisches Umweltrecht 2 oder 2 - PH 016 Globale Klimaveränderung 2 - - - E 0701 Energiewirtschaft 2 - - -

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VORLESUNGSBESCHREIBUNG Regenerative Energien

Elektrische Anlagen- und Systemtechnik I, II Dozent: Prof. Dr.-Ing. T. Leibfried

Betreuung: Dipl.-Ing. A. M. Nagel

Umfang: 2+2 SWS im Wintersemester, 2+2 SWS im Sommersemester

Prüfung: Semesterbegleitende schriftliche Prüfung (jeweils 2 Stunden)

Unterlagen: Vorlesungsskript, Übungsaufgaben

Link: http://www.ieh.uni-karlsruhe.de/eas1.php

http://www.ieh.uni-karlsruhe.de/eas2.php

Die Vorlesung Elektrische Anlagen- und Systemtechnik (EAS) ist als zweisemestrige Vorlesung angelegt und behandelt weite Teile der Technik zur elektrischen Energiever-sorgung. Sie bildet dadurch ein Kernstück der beiden Studienmodelle „Elektroenergie-systeme und Hochspannungstechnik (9)“ und „Regenerative Energien (18)“ und bereitet optimal auf die Ingenieurtätigkeit in der Industrie (Siemens, ABB, Alstom als Großunternehmen sowie zahlreiche mittelständische Unternehmen) und bei Energie-versorgungsunternehmen (EnBW, RWE, E.ON, Vattenfall sowie zahlreichen Stadtwerken) vor.

Im ersten Teil der Vorlesung (EAS I) werden die Energieerzeugung, die Betriebsmittel elektrischer Energienetze und die Charakteristik der Drehstromübertragung behandelt. Es werden alle Verfahren zur großtechnischen Erzeugung elektrischer Energie diskutiert, wobei die regenerative Energieerzeugung ein besonderer Schwerpunkt darstellt. Die mathematischen Grundlagen des Drehstromsystems einschließlich der verschiedenen Komponen-tensysteme, das Systemverhalten aller wichtigen Betriebsmittel elektrischer Energienetze und deren Auslegungs-regeln, sowie die Charakteristik und die technischen Grenzen der Drehstromübertragung werden betrachtet.

Der wesentliche Inhalt des zweiten Teils der Vorlesung (EAS II) sind die Berechnung elektrischer Energienetze sowie moderne Technologien zur Energieübertragung auf der Basis von Leistungshalbleitern. Es werden Verfahren zur Netzanalyse, Lastfluss- und Kurzschlussstromberechnung vorgestellt. Um dem zunehmenden Einsatz moder-ner leistungselektronischer Komponenten in der Energieversorgung Rechnung zu tragen, werden FACTS (Flexible AC Transmission Systems) zur gezielten Steuerung der Lastflüsse in Energieübertragungsnetzen, und die HGÜ-Technik (Hochspannungs-

gleichstromübertragung) zur Energieübertragung über weite Distanzen behandelt. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Topologie, Funktionsweise und Berechnung der Schaltungen. Zuletzt wird schließlich die Systemdynamik von Elektroenergiesystemen beschrieben.

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Regenerative Energien VORLESUNGSBESCHREIBUNG

Brennstoffzellen und Batterien I, II Dozentin: Prof. Dr.-Ing. E. Ivers-Tiffée (WS) , Dr.-Ing. A. Weber (SS)

Betreuung: Dipl.-Ing. A. Leonide (Tel. 608-6484)

Umfang: 2 SWS im Wintersemester, 2 SWS im Sommersemester

Prüfung: Jeweils 25 Minuten mündlich

Unterlagen: Vorlesungsskript, Folien

Link: http://www.iwe.uni-karlsruhe.de/vl_batterien_brennstoffzellen.php

Globale Klimaveränderungen aufgrund zunehmender CO2-Emissionen und lokal ansteigende Umweltbelastungen haben dazu geführt, dass Brennstoffzellen und Batterien im vergangenen Jahrzehnt eine stürmische Entwicklung genommen haben. Brennstoffzellen als elektrochemische Energiewandler sind effizienter, sauberer und leiser als etablierte Technologien. Batterien mit hoher Energie- und Leistungsdichte sind ein wichtiger Baustein für elektrische Hybridantriebe. Daher sind Brennstoffzellen und Batte-rien vielversprechend für die zukünftige Energieerzeugung und -Speicherung im stationären und mobilen Bereich.

Die beiden Vorlesungen behandeln die elektrochemischen und werkstoffwissenschaftlichen Grundlagen von Brennstoffzellen und Batterien, sowie Herstellungstechnologien, Design und elektrochemische Charakterisierung. Innovative Anwendungen in der Verkehrs- und Energietechnik werden vorgestellt, der Systemaufbau und die erforderlichen Systemkomponenten besprochen.

Solarenergie Dozent: Prof. Dr. rer. nat. U. Lemmer

Betreuung: Mattias Heinrich M.Sc.

Umfang: 3 SWS

Prüfung: schriftlich

Unterlagen: Folien+“Skript“ ( Vorlesungsfolien): (download von Vorlesungsseite)

Link: www.lti.uni-karlsruhe.de

Vorkenntnisse: Quantenmechanik/Halbleiterbauelemente hilfreich

Lehrziel: Erarbeitung der Grundlagen der Nutzung der Solarenergie

Vorlesungsinhalt: Die Vorlesung führt ein in die Grundlagen der Nutzung der Solarenergie. Hierbei werden neben einem detaillierten Verständnis der Technologie, der Wirkungsweise und der Systemeinbindung von Solarzellen auch die weiteren Formen der Nutzung von solarer Energie erarbeitet.

Aus dem Inhalt:

• Wirkungsweise, Technologie und Optimierung kristalliner Silizium-Solarzellen • Wirtschaftliche Aspekte/Energiequelle Sonne • Halbleiterphysikalische Grundlagen photovoltaischer Materialien • Anorganische und Organische Dünnschichtsolarzellen • Photovoltaische Systeme • Solarkollektoren • Passive Sonnenenergienutzung • Solarthermische Kraftwerke • Energiespeicher/Solarchemie • Energieszenarien

Im Rahmen der Vorlesung findet eine Exkursion statt

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VORLESUNGSBESCHREIBUNG Regenerative Energien

Netzgeführte Stromrichter Dozent: Prof. Dr.-Ing. M. Braun

Betreuung: Durch den Dozenten

Umfang: 2 SWS

Prüfung: Mündlich, Termin nach Vereinbarung

Unterlagen: Vorlesungsskript

Link: http://www.eti.uni-karlsruhe.de/institut/Lehre/NSR.html

Für eine effiziente und vielseitige Nutzung von regenerativen Energiequellen ist der Einsatz von Stromrichtern erforderlich. Sie sorgen als steuer- und regelbares Leistungs-stellglied für eine optimale Kopplung des Energieerzeugers mit dem Verbraucher. Die Vorlesung Netzgeführte Stromrichter behandelt Stromrichterschaltungen mit nicht abschaltbaren Halbleiterventilen wie Thyristoren und Dioden. Solche Stromrichter wer-den besonders im Bereich hoher Leistungen eingesetzt, wie z.B. bei der Hochspan-nungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Zu den behandelten Grundschaltungen gehört die zweipulsige Brückenschaltung für einphasige Systeme, sowie die drei-, sechs- und höherpulsige Brückenschaltungen für Drehstromnetze. Bei diesen Schaltungen findet eine Umformung zwischen Gleich- und Wechselspannungen statt. Eine weitere Art der Netzgeführten Stromrichter sind die Wechsel- oder Drehstromstel-ler, mit denen die Spannung eines Wechsel- und Drehspannungssystems in der Amplitude gesteuert werden kann. Solche Schaltungen kennt man z.B. als Dimmerschaltungen für Beleuchtungen. Neben der prinzipiellen Funktion der Netzgeführten Stromrichter wird in der Vorlesung das Verhalten dieser Schaltungen unter realen Einsatzbedingungen erläutert. Außerdem werden die charakteristischen Eigenschaften der eingesetzten Leistungshalbleiter vorgestellt und Maßnahmen für deren Schutz vor Überspannungen und die Entwärmung aufgezeigt.

Selbstgeführte Stromrichter Dozent: Prof. Dr.-Ing. M. Braun

Betreuung: Durch den Dozenten

Umfang: 2 SWS

Prüfung: Mündlich, Termin nach Vereinbarung

Unterlagen: Vorlesungsskript

Link: http://www.eti.uni-karlsruhe.de/institut/Lehre/SSR.html

Selbstgeführte Stromrichter unterscheiden sich zu den netzgeführten darin, dass ihre Leistungshalbleiter jederzeit durch die Umrichtersteuerung abgeschaltet wer-den können. Als Gleichstromsteller werden solche Schaltungen z.B. für Batterieladegeräte einge-setzt und ermöglichen somit eine optimale Ausnutzung der von einem Solargenera-tor gelieferten Energie und die Verbesserung der Lebensdauer eines Akkumulators. Selbstgeführte Wechsel- und Drehstrombrücken werden zur Steuerung drehzahlve-ränderrbarer Motoren und Generatoren benutzt und sind ebenfalls unerlässlich in der Nutzung regenerativer Energien. Sie ermöglichen z.B. den Aufbau eines Insel-

netzes für Verbraucher die nicht an das öffentliche Stromnetz angeschlossen werden können. Diese Umrichter wandeln die Gleichspannung die von einem Fotovoltaikgenerator, einer Brennstoffzelle oder einer Batterie geliefert wird in ein 50 Hz Wechsel- oder Drehspannungssystem um. Auch für die direkte Einspeisung von regenerativen Energien in das öffentliche Netz werden solche Schaltungen häufig eingesetzt. So können selbst-geführte Umrichter auch in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung der Netzqualität und Zuverlässig-keit leisten. Neben der Funktion und dem Verhalten der selbstgeführten Stromrichterschaltungen werden in der Vorlesung die verschieden Modulationsarten behandelt, mit denen die Schaltmuster für die Ansteuerung der Leistungshalbleiter ermittelt werden. Außerdem werden die Eigenschaften und der Schutz der in selbstgeführten Stromrichtern eingesetzten Halbleiterventile, wie z.B. IGBTs, MOSFETs und GTOs erläutert.

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Regenerative Energien VORLESUNGSBESCHREIBUNG

Praktikum: Elektrische Maschinen und Stromrichter Dozent: Dr.-Ing. K.-P. Becker

Betreuung: Studentische Hilfskräfte und Mitarbeiter

Umfang: 4 SWS

Prüfung: Mündlich, vor oder nach jedem Praktikumsversuch. Mittelwertbildung aus den 8 Teilnoten

Unterlagen: Versuchbeschreibungen

Link: http://www.eti.uni-karlsruhe.de/institut/Lehre/PEMS.html

In diesem Praktikum wird das charakteristische Betriebsverhalten verschiedener elektrischer Maschinen und Stromrichter einschließlich eines industriellen drehzahlvariablen Antriebssystems mit Stromrichter anschaulich gemacht. Die in den Vorlesungen und den Versuchsunterlagen vermittelten Grundlagen werden in den Ver-suchsdurchführungen angewendet. Einige der Versuche sind dabei zunächst mit Hilfe eines Schaltplans selbst zu verkabeln. Die Versuche werden üblicherweise in Gruppen zu je drei Studierenden durchgeführt. Die Ergebnisse werden in einem Protokoll festgehalten. Die Versuche umfassen im Einzelnen folgende Themen:

• Transformator • Gleichstrommaschine • Asynchronmaschine • Kreisdiagramm der Asynchronmaschine • Synchronmaschine • Drehzahlvariables Antriebssystem • Ungesteuerter Gleichrichter • Leistungshalbleiter

Praktikum: Informationssysteme in der elektrischen Energietechnik Dozent: Prof. Dr.-Ing. T. Leibfried

Betreuung: Mitarbeiter

Umfang: 4 SWS im Sommersemester

Prüfung: Praktikumsbegleitende mündliche Prüfungen

Unterlagen: Aufgabenstellungen werden ausgehändigt

Link: http://www.ieh.uni-karlsruhe.de/pidee.php

Im Vergleich zu den primären Installations- und Schalteinrichtungen eines Elektroener-giesystems sind die sekundären Anlagen zwar wesentlich kleiner aber nicht weniger wichtig. Unter diese Anlagen fällt alles, was nicht unmittelbar der Energieübertragung dient, dies sind vor allem informationstechnische Anlagen.

Den IT-Aspekt beleuchtet dieses Praktikum mit mehreren praxisnahen Versuchen aus verschiedenen Bereichen der Energietechnik.

Aus dem Inhalt:

• Modellierung einer Hochspannungsdurchführung mit dem Finite-Elemente-Programm Maxwell

• Realisierung einer Aufzugssteuerung mit dem Siemens Simatic S7 SPS-System und Test am realen Modell

• Lastflussrechnung in einem Elektroenergienetz mit DigSilent • Programmierung der Schaltlogik eines Schaltanlagenfelds

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VORLESUNGSBESCHREIBUNG Regenerative Energien

Praktikum: Sensoren und Aktoren Dozent: Dr.-Ing. W. Menesklou, Dr.-Ing. A. Weber

Organisation: Dipl.-Wi.-Ing. J. Hayd (Tel. 608-7573)

Umfang: 4 SWS im Sommersemester

Prüfung: Durchführung der Versuche, mündliche Befragungen und Versuchsprotokolle

Unterlagen: Versuchsbeschreibungen

Link: http://www.iwe.uni-karlsruhe.de/vl_praktikum.php

Ziel des Praktikums ist die Applikation und Charakterisierung von Sensoren, Aktoren und deren Materialien. In der Versuchsvorbereitung werden die werkstoffwissenschaftlichen Grundlagen der Bauelemente, deren Anwen-dungsgebiete sowie die messtechnischen und analytischen Methoden erarbeitet, die während der Versuchsdurchführung zur Anwendung kommen. Die Versuche werden in Gruppen zu je drei Studierenden durchgeführt. Folgende Themenge-biete werden in den Versuchen abgedeckt.

• Abgassensoren • Magnetische Sensoren • Piezoelektrische Aktoren • Adaptronik • Kondensatoren und Dielektrika • Keramische Temperatursensoren (NTC, PTC) • Analytik-Rasterelektronenmikroskop (REM) • Wissenschaftliches Vortragen

Praktikum: Brennstoffzellentestlabor Dozent: Dr.-Ing. A. Weber

Organisation: Dipl.-Ing. M. Kornely (Tel. 608-8456)

Umfang: 4 SWS im Sommer- und Wintersemester

Prüfung: Durchführung der Versuche, mündliche Befragungen und Versuchsprotokolle

Unterlagen: Versuchsbeschreibungen

Link: http://www.iwe.uni-karlsruhe.de/2308.php

Ziel des Praktikums ist die Applikation von Testverfahren zur Charakterisierung von Brennstoffzellensystemen und deren Komponenten. Die Versuche werden aus Kapazitätsgründen 1x pro Semester in einer Gruppe von drei bis fünf Studierenden durchgeführt. Folgende Themengebiete werden in den Versuchen abgedeckt:

• Ballard Nexa Power Modul: Test eines 1 kW PEMFC-Stacks • Idatech-System: Test eines methanolbetriebenen 1 kW

PEMFC-Systems • Modellbildung und Simulation der getesteten Systeme in

Matlab-Simulink • Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC: Tests zur Bestim-

mung der Leistungsfähigkeit einer Einzelzelle • Hochtemperatur-Brennstoffzelle SOFC: Impedanzspektro-

skopie zur Analyse der Verlustanteile in einer Einzelzelle

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Regenerative Energien FORSCHUNGSGEBIETE Im Rahmen von Teamprojekten, Studien-, Diplom- und Masterarbeiten haben Sie die Möglichkeit, selbständig ein Teilgebiet aktueller Forschungsprojekte zu bearbeiten, Ihr erlerntes Wissen umzusetzen und Ihre eigenen Ideen einzubringen. Die derzeitigen Forschungsrichtungen der das Studienmodell unterstützenden Institute sind unter anderem:

Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik (IWE)

• Energiewandler: mobile und stationäre Brennstoffzellen

• Energiespeicher: Lithium-Batterien

• Fossile Kraftwerke: Gasseparationsmembranen

• Automobil: Abgassensoren

• Nanowissenschaften: Elektrolyt- und Elektrodenwerkstoffe

• Diagnose, Modellbildung und Simulation von Brennstoffzellen und Batterien

Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH)

• Dynamische Modellierung elektrischer Betriebsmittel und Netze

• Prüfanlagen mit statischen Frequenzumrichtern zur Spannungsprüfung von Netzbetriebsmitteln

• Verhalten von Isolierstoffen bei hochfrequenter Hochspannung, Auslegung elektrischer Isolati-onssysteme

• Diagnostik von Leistungstransformatoren, Diagnostik von Energiekabeln

• FACTS-Betriebsmittel mit Vakuumschaltern (Vaccuum Switched FACTS Controllers)

• Untersuchung der elektrischen Eigenschaften von regenerativen Pflanzenölen

Elektrotechnisches Institut (ETI)

• Modellierung und Regelung elektrischer Antriebe

• Neue Stromrichterschaltungen

• Anwendung von neuen aktiven und passiven Bauelementen in der Leistungselektronik

• Stromrichtersysteme für spezielle Anwendungen wie z.B. regenerative Energien und Fahrzeuge

• Regelungshard- und software

• Integration von elektrischen und mechanischen Systemen

Lichttechnisches Institut (LTI)

• Optoelektronische Bauelemente (Solarzellen, Photodetektoren und OLED) auf der Basis organi-scher Halbleiter, anorganische Dünnschichtsolarzellen

• Gasentladungslampen (elektronische Betriebsgeräte, Modellierung, Simulation)

• Photonische Kristalle, Nanoakustooptik, Nanophotonik für Biosensoranwendungen

• Nanoskalige optoelektronische Bauelemente

• UV-, VIS- und IR-Anwendungen (z. B. UV-Polymerisation, Reinigung von Oberflächen)

• Angewandte Lichttechnik, Lichtmeßtechnik und visuelle Optik

Für nähere Informationen zu möglichen Arbeiten stehen Ihnen unsere Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter gerne zur Verfügung.

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BETEILIGTE INSTITUTE Regenerative Energien

Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik Prof. Dr.-Ing. Ellen Ivers-Tiffée

Gebäude 50.40 (Adenauerring 20, FZU)

Tel.: 0721/608-7491

Fax: 0721/608-7492

Email: andre.weber@iwe.uni-karlsruhe.de

Link: http://www.iwe.uni-karlsruhe.de

Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik Prof. Dr.-Ing. Thomas Leibfried

Geb. 30.36 (Engesserstraße 11)

Tel.: 0721/608-2520

Fax: 0721/695224

Email: ander@ieh.etec.uni-karlsruhe.de

Link: http://www.ieh.uni-karlsruhe.de/

Elektrotechnisches Institut Prof. Dr.-Ing. Michael Braun

Geb. 11.10 (Adenauerring 7)

Tel.: 0721/608-2472

Fax: 0721/608-2472

Email: czapnik@eti.uni-karlsruhe.de

Link: http://www.eti.uni-karlsruhe.de

Lichttechnisches Institut Prof. Dr. rer. nat. Uli Lemmer

Geb. 30.34. (Engesser Str. 13)

Tel.: 0721/608-7742

Fax: 0721/608-2590

Email: Mattias.Heinrich@lti.uni-karlsruhe.de

Link: http://www.lti.uni-karlsruhe.de