Vertiefung D im Studiengang Maschinenbau Dezentrale und regenerative Energieanlagen

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1 Vertiefung D im Studiengang Maschinenbau Dezentrale und regenerative Energieanlagen Prof. Dr. Hartmut Krause, Dr.-Ing. Saskia Wesolowski Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

2 Agenda Vorstellung der Professur Vorstellung der Vertiefungsrichtung D Dezentrale und regenerative Energieanlagen Zertifikat: Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Berufschancen nach dem Studium Welche Wege stehen unseren Absolventen offen Wollen Sie das Fachgebiet kennenlernen Get together am Montag, ab 15:30 Uhr am Wärmetechnikum hinter dem Lampadiusbau (Gustav-Zeuner-Str. 7) (im Anschluss an die Vorstellung der Vertiefungsrichtung E Thermoprozessanlagen Konstruktion, Bau und Betrieb ) TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

3 Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

4 Struktur der Professur für Gas- und Wärmetechnische Anlagen am IWTT Lehrstuhlleitung Prof. Dr. H. Krause Sekretariat Controlling IT-Administration Koordination Ausbildung A. Graupner T. Csomor F. Gleißner Dr. S. Wesolowski Thematische Forschungsbereiche B1 Gastechnik B2 B3 B4 Verbrennungstechnik Thermoprozesstechnik Energietechnik B5 Numerische Modellierung Prof. H. Krause Dr. C. Krasselt (kom.) R. Behrend A. Herrmann Prof. S. Ray Integration EE-Gase in die Gasversorgung Gaserzeugung und -aufbereitung Modellierung von Gasnetzen Smart Gas Grids Systemanalytische Fragen der Energie- und Gasversorgung Laserdiagnostik - Modellbrenner- Untersuchungen Verbrennungstechnische Eigenschaften von Gasen und Gasgemischen Maßnahmen zur Emissionsminderung Entwicklung von Verbrennungssystemen Entwicklung von Thermoprozessanlagen Hochtemperatur- Materialien: Verhalten im Einsatz, Verschleiß und Korrosion Mikrowellen- und Hybridbeheizungsverfahren Energieeffizienz Wärmetechnische Optimierung Moderne Gasverwendungssysteme (KWK) Energieeffizienz- Management, Ökobilanzen Systemanalyse der Energieversorgung Katalytische H2- Erzeugung Einbindung thermischer Solarenergie Modellierung von Stoffund Wärmetransport Modellierung von Prozessen in porösen Medien Reaktionen in Strömungen und an Oberflächen Entwicklung numerischer Verfahren (Lattice-Boltzmann) TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

5 Warmer Maschinenbau Der sogenannte warme Maschinenbau umfasst die Vertiefungen D Dezentrale und regenerative Energieanlagen, E Thermoprozessanlagen Konstruktion, Bau und Betrieb F Gastechnik Erdgas, Biogas, Wasserstoff I Thermofluiddynamik gemeinsame Grundlagenmodule sind: Technische Verbrennung Strömungsmechanik II Wärme- und Stoffübertragung Numerische Methoden der Thermofluiddynamik I Hochgeschwindigkeits-Rekuperatorbrenner, Aichelin TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

6 Warum Dezentrale und regenerative Energieanlagen zwei wichtige Tendenzen auf dem Energiemarkt: 1. zunehmende Dezentralisierung der Energieerzeugung und Energieversorgung 2. Erhöhung des Anteils von erneuerbaren (regenerativen) Energien und CO 2 -armen Energieträgern im Energiemix Deutschlands Virtuelles Kraftwerk als Verbund von dezentralen Energiesystemen (bzw. Anlagen) bestehend aus Photovoltaik-, Windkraftanlagen, Speicher (Batterie), Elektromobilität und Blockheizkraftwerk Entwicklung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien in Deutschland BMWi auf Basis Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat); Stand: Februar 2018; Angaben vorläufig TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

7 Fachpraktikum; Bachelorarbeit; Großer Beleg Masterarbeit; Diplomarbeit Inhalte der Vertiefung dezentrale und regenerative Energieanlagen spezifische Lehrinhalte, empfohlener Ablauf des Studiums Diplom Bachelor 5. Sem. (WS) 6. Sem. (SS) Master 1. Sem. (SS) 2. Sem. (WS) Planung und Projektierung verfahrenstechnischer Anlagen Wind- und Wasserkraftanlagen / Windenergienutzung Wasserstoffund Brennstoffzellentechnologien Prozessmodellierung Dezentrale Kraft- Wärme- Kopplung Energiewirtschaft Wärmepumpenund Kälteanlagen Praktikum Energieanlagen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

8 Inhalte der Lehrveranstaltungen (Master, Semester) Inhalte der Lehrveranstaltungen Planung und Projektierung verfahrenstechnischer Anlagen (Prof. Meyer - IEC): Die LV befähigt die Studierenden zur Planung und Projektierung von verfahrenstechnischen Anlagen. Kenntnisse zur Projektorganisation, Durchführung der Projektphasen bis zur Montage/Inbetriebnahme und gesetzlichen Regelungen werden vermittelt. Inhalte der Vorlesung Vertragsformen und gesetzliche Regelungen, Projektorganisation (Vorprojekt, Projektphasen), Investitionskostenrechnung, Rentabilität, Terminplanung, Ablauf Basic Engineering, Ablauf Detail Engineering, Montage und Inbetriebnahme Inhalte des Seminars Die Vorlesungsinhalte werden an ausgewählten Beispielen aus der Verfahrenstechnik erläutert und die Kenntnisse vertieft, Verstehen von vt. Fließbildern und Erstellung für eine konkrete Anlage, Investkostenrechnung, Rentabilität einer ausgewählten Anlage, Wiedererkennung von Ausrüstungsteilen einer vor Ort Anlage (Vergasung, Synthese) TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

9 Inhalte der Lehrveranstaltungen Inhalte der Lehrveranstaltungen (Bachelor, Semester) Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung (Dr. Wesolowski - IWTT): Die Studierenden sollen in der Lage sein, für eine gegebene Problemstellung eine geeignete Technologie auszuwählen, den Prozess zu konzipieren, die erforderlichen Komponenten zu berechnen und Vorschläge zur Fahrweise der Anlage zu unterbreiten. Inhalt: Einführung (Entwicklung der KWK, Einsatz konventioneller Technologien, Strukturen des Stromund Wärmebedarfes) Technologien; Thermodynamische Bewertung; Fahrweise (Schwerpunkt: Verbrennungsmotoren, Dampf- und Gasturbinen sowie GuD-Anlagen) ökonomische, ökologische und rechtliche Rahmenbedingungen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

10 Inhalte der Lehrveranstaltungen (Bachelor, Semester) Inhalte der Lehrveranstaltungen Wind und Wasserkraftanlagen / Windenergienutzung (Prof. Dr. R. Schwarze IMFD): Naturerscheinungen Wind und Wasser als Energieträger Umwandlung in andere Energieformen (Anwendung strömungsmechanischer Grundgesetze) Bauformen von Windenergiekonvertern und deren Eigenschaften Bauformen von Wasserkraft- und Kleinwasserkraftwerken Probleme der Energienutzung (Netzeinspeisung, Inselbetrieb, Regelung), der Errichtung und des Betriebes von Anlagen Aspekte des Umweltschutzes Wirtschaftlichkeit von Windenergie- und Wasserkraftanlagen Perspektiven der Windenergie- und Wasserkraftnutzung (lokale und globale Entwicklung, Einbindung in die gesamte Energieversorgung) TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

11 Inhalte der Lehrveranstaltungen Energiewirtschaft (Dr.-Ing. Wesolowski - IWTT): Begriffe und Methoden der Energiewirtschaft Energiemarkt Energiereserven und Energieressourcen Energieverbrauch und Energieeffizienz Energiepolitik und rechtliche Rahmenbedingungen Kosten und Wirtschaftlichkeit Ökologische Bewertung von Energiesystemen Energie und Umwelt, CO 2 und Klima Erneuerbare Energien; Regenerative Energien in den öffentlichen Versorgungsnetzen Negative Strompreise TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

12 Inhalte der Lehrveranstaltungen (Bachelor, Semester) Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologien (Prof. Dr. H. Krause IWTT): Überblick über Brennstoffzellentechnologie und Technologien zur Wasserstofferzeugung; Vermittlung vertiefter Kenntnisse über verschiedene Brennstoffzellentypen und der dazugehörigen Systemtechnik; Behandlung von Verfahren zur Wasserstofferzeugung (Reformierung) und Gasreinigung. Thermodynamische Grundlagen PEM-, PAFC-, MCFC-, SOFC-, DMFC-, Zinkoxid- Brennstoffzellentechnologien Übersicht Wasserstofferzeugung Inhalte der Lehrveranstaltungen Dampfreformierung, partielle Oxidation Wassergas-Shift-Reaktionen, CO-Feinreinigung, SELOX Alternative Brennstoffe und Wasserstofferzeugung Balance of Plant (BoP) und Brennstoffzellen- Systemtechnik PEM-Brennstoffzellensystem, RBZ TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

13 Inhalte der Lehrveranstaltungen (Master, Semester) Wärmepumpen und Kälteanlagen (SS, Prof. Fieback - IWTT): Konzeption von Wärmepumpen und Kälteanlagen durch Auswahl eines geeigneten Verfahrens, Auslegung der Komponenten und konstruktive Gestaltung Grundlagen (Thermodynamik, Wärmeübertragung) grundlegende Verfahren zur Erzeugung tiefer Temperaturen einschließlich ihrer prinzipiellen Umsetzung Kaltdampf-Kompressionsmaschinen, Dampfstrahlmaschinen, Sorptionsmaschinen, Kaltluftmaschinen, elektrothermische Verfahren Antriebe, Wärmequellen, Eigenschaften der verwendeten Arbeitsstoffe Berechnung und Gestaltung der einzelnen Komponenten (Verdichter, Expansionsventil, Verdampfer, Verflüssiger, Absorber, Austreiber) Spezielle Umsetzungen in der Praxis (Kältemaschinen, elektrothermische Kälteerzeugung) solare Klimatisierung (solare Kühlung) Inhalte der Lehrveranstaltungen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

14 Inhalte der Lehrveranstaltungen Inhalte der Lehrveranstaltungen (Master, Semester) Prozessmodellierung (Prof. Ray IWTT): Das Modul vermittelt das grundlegende Wissen für die Durchführung einer rechnergestützten Prozessmodellierung und Optimierung. Zielsetzung ist es komplexe Prozesse, wie z.b. in der Energieerzeugung, in KWK-Anlagen, in der chemischen Industrie etc. zu modellieren und den Gesamtprozess mit allen impliziten Zusammenhängen zu bilanzieren und sein Verhalten zu simulieren. Dabei werden Methoden zur systematischen Optimierung und Wärmeintegration vorgestellt Erfassung des Prozesses/Fließbilder Möglichkeiten zur Simulation von Teilprozessen/Gesamtprozessen Vereinfachte Modelle und detaillierte Simulation Mehrzieloptimierung Softwareübersicht / Einführung Strömungssimulation in ein Schmelzofen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

15 Inhalte der Lehrveranstaltungen (Master, Semester) Inhalte der Lehrveranstaltungen Praktikum Energieanlagen (Dr. Wesolowski IWTT u.a.): Themen und Versuche z.b.: Schallemissionsmessungen an energieverfahrenstechnischen Anlagen Hybridofen - Energetische Bilanzierung Mini- und Mikro-Kraft-Wärme-Kopplung Solarthermische Anlagen Biogaserzeugung Photovoltaik Windkraft, Wasserkraft Wärmepumpen Wärmedämmstoffe Schallemissionsmessungen an einer Fackel TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

16 Zertifikat Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Mehr Informationen gibt es beim Get together am Montag, ab 15:30 Uhr im Anschluss an die Vorstellung der Vertiefungsrichtung E Thermoprozessanlagen am Wärmetechnikum hinter dem Lampadiusbau (Gustav-Zeuner-Str. 7) für Studierende im Master- und Diplomstudiengang in den Vertiefungsrichtungen des warmen Maschinenbau (D, F, E, I) Zertifikat berechtigt zur Führung der Berufsbezeichnung Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik zusätzlich zum akademischen Grad Master of Science Ausbildungskonzept erarbeitet in Zusammenarbeit mit der Gas- und Energiewirtschaft und anderen Interessierten; vertreten durch den DVGW (Deutscher Verein des Gasund Wasserfaches e.v.) Lehrinhalte berücksichtigen die Vorstellungen/ Wünsche von wichtigen Vertretern der Energiebranche anerkannt, Türöffner für den Berufseinstieg in der Branche TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

17 Zertifikat Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Module zur Erlangung des Zertifikates Ingenieur für Gas-, Wärme-, und Energietechnik Modul Vertiefung LP Energiewirtschaft D 4 Dezentrale Kraft-Wärme-Kopplung D 4 Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien D, F 4 Wärmepumpen und Kälteanlagen D 3 Praktikum Energieanlagen D 4 Einführung in die Gastechnik F 5 Praktikum Gastechnik F 6 Betrieb, Sanierung und Arbeitssicherheit bei Gasanlagen F 5 Grundlagen der Förder- und Speichertechnik IBF 3 Netzregulierung/Netzmanagement GWA 3 Elektroenergiesysteme IET 4 Vertiefung Deutsches und Europäisches Umweltrecht BA - ET 3 Wärmetechnische Prozessgestaltung und wärmetechnische Berechnungen E, F 6 Projektarbeit zum Fachgebiet 11 Master Thesis Maschinenbau zum Fachgebiet 30 Summe 95 im Curriculum Vertiefung D bereits enthalten im Curriculum Vertiefung F bereits enthalten im Curriculum Vertiefungen D und F bereits enthalten TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

18 Zertifikat Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Empfehlungen zur Wahl der Vertiefungen Bachelor Master/Diplom Gastechnik (BA) Gastechnik (MA) und Dez. u. reg. Energieanlagen oder Thermoprozessanlagen (E) oder Thermofluiddynamik Dez. u. reg. Energieanlagen (BA) Dez. u. reg. Energieanlagen (MA) und Gastechnik oder Thermoprozessanlagen (E) oder Thermofluiddynamik Thermoprozessanlagen (E) (BA) Thermoprozessanlagen (E) (MA) und Dez. u. reg. Energieanlagen oder Gastechnik oder Thermofluiddynamik TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

19 Ausbildung zum Berufliche Perspektiven Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Berufs- und Einsatzfelder in: Forschung und Entwicklung Konstruktion, Planung und Projektierung Bau, Bauüberwachung, Betrieb und Qualitätssicherung Kundenberatung, Vertrieb Management TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

20 Berufliche Perspektiven Es existieren ausreichende Herausforderungen für die Zukunft: Integration Regenerativer Energieträger in die Energieinfrastruktur Entwicklung und Einführung neuer hocheffizienter Technologien in Haushalte, Gewerbe und Industrie Smart Gas Grids: Integration von intelligenten Komponenten (IKT) in die Energie-Netzwelt Es gibt reichlich vakante Stellen, viel Neues und das tagtäglich! TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

21 Ausbildung zum Berufschancen nach dem Studium: Ingenieur für Gas-, Wärme- und Energietechnik Vertiefung Dezentrale und regenerative Energieanlagen vielseitige Aufgaben in: Energieversorgungsunternehmen aller Sparten (Gas- und Wärmeversorgungsunternehmen, Kraftwerke, Mehrspartenunternehmen wie z.b. Stadtwerke) Energiedienstleistungsunternehmen Prüfstellen Industriellen, kommunalen und regionalen Forschungs- und Entwicklungsbereichen Ingenieurbüros Institutionen der öffentlichen Verwaltung u.ä. Einrichtungen (Behörden) Universitäten und Hochschulen Energieabteilungen der Industrie aller Branchen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

22 Kontakt Prof. Dr.-Ing. Hartmut Krause Inhaber der Professur Tel.: Dr.-Ing. Saskia Wesolowski Koordination Ausbildung Tel Professur Gas- und Wärmetechnische Anlagen im Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Fax web: Adresse: Lampadiusbau, Gustav-Zeuner-Straße 7 TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

23 Backup Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls Gas- und Wärmetechnische Anlagen TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

24 Themen in den Forschungsbereichen Im Bereich Gastechnologien: Biogas- und Wasserstoff-Technologien Gasaufbereitung Mess- und Regeltechnik Systemanalytische Fragen der Gasversorgung Zusammenarbeit mit dem An-Institut DBI-GTI TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

25 Themen in den Forschungsbereichen Im Bereich Verbrennungstechnik: Laserdiagnostik - Modellbrenner- Untersuchungen Brenngeschwindigkeiten Rußcharakterisierung Verbrennung in porösen Medien Synthesegase und Sonderbrennstoffe Brenner- und Reformerentwicklung TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

26 Themen in den Forschungsbereichen Im Bereich Thermoprozesstechnik: Mikrowellentechnologien: Energieeffizienz in Thermoprozessen Gestaltung von Hochtemperaturprozessen Hochtemperaturmaterialien Wärmetechnische Optimierung Entwicklung von Industrieöfen und Thermoprozessanlagen Materialien: Verhalten im Einsatz, Verschleiß und Korrosion z.b. wurden im Projekt Daphne völlig neue Verfahren entwickelt, Mikrowellentechnologie im industriellen Maßstab einzusetzen und so»energiefresser«in der energieintensiven Glas, Keramik- und Zementindustrie abzulösen mit den Forschungsergebnissen war das Projektteam der TU Bergakademie unter den ersten drei Gewinnern des Deutschen Nachhaltigkeitspreises 2016 TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

27 Themen in den Forschungsbereichen Im Bereich Energietechnik: Katalytische H 2 -Erzeugung und -Aufbereitung aus Kohlenwasserstoffen Einbindung von thermischer Solarenergie Energieeffizienzmanagement und Technologiebewertung Kraft-Wärme-Kopplung TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str

28 Themen in den Forschungsbereichen Im Bereich Numerische Modellierung: Modellierung und Simulation von Stoff- und Wärmetransport Vorgängen Modellierung und Simulation von Prozessen in porösen Medien Lattice-Boltzmann-Simulationen Simulation of Metal Melt Filtration through Porous Filters Prediction of Effective Properties of Complex (Composite, Porous/ Partially Porous) Materials Simulation of Evaporation inside Porous Structures Heat Treatment of Stacked Goods in Large Furnaces TU Bergakademie Freiberg I Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik Lehrstuhl für Gas- und Wärmetechnische Anlagen I Gustav-Zeuner-Str