Solarthermie & Photovoltaik

Transkript

1 MODULGUIDE Solarthermie & Photovoltaik Semester 5 Modulleitung Christoph Koller Dozierende im Modul Externe Referenten Letzte Aktualisierung Juni 2013 ZHAW Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften Institut Umwelt und Natürliche Ressourcen Grüental, CH-8820 Wädenswil Telefon

2 INHALTSVERZEICHNIS M - 1. Überblick über das Modul... 1 M - 2. Modulziele... 3 M - 3. Modulinhalte... 4 M - 4. Lernen im Modul... 6 M - 5. Pflichtlektüre, empfohlene und weiterführende Literatur... 7 M - 6. Leistungsnachweis... 7 M - 7. Semesterprogramm... 8

3 M - 1. ÜBERBLICK ÜBER DAS MODUL M FORMALE BESCHREIBUNG Code n.ba.ui.stpv Modul Solarthermie Photovoltaik Status Wahlpflichtmodul ECTS-Credits 6 Semester 5 M ABSTRACT Im Modul Solarthermie & Photovoltaik steht auf der einen Seite das bessere Verständnis für die jeweiligen Märkte und auf der anderen Seite der Aufbau des Wissens in Anlageplanung- und Realisierung im Vordergrund. Dabei spielen sowohl Markt- und Technologieentwicklungen, wie auch das Verständnis für Anlagebestandteile und rechtliche Fragen eine Rolle. Das Modul ist so aufgebaut, dass sich die Studierenden nebst Inputreferaten von Dozierenden aus der Berufspraxis das Wissen auch durch Eigenaktivität in einem fachspezifischen Projekt, in Exkursionen und der Mithilfe beim Bau einer Photovoltaikanlage aneignen. M GENERELLE ZIELE Die Studierenden sind in der Lage, die theoretischen Grundlagen sowie die verschiedenen Instrumente des Moduls Solarthermie & Photovoltaik an konkreten Aufgabenstellungen aus der Praxis anzuwenden. Sie sind fähig, für einen Auftraggeber eine Anlage zu planen und anhand geeigneter Methoden nachhaltige und innovative Lösungsansätze zu entwickeln. M LEISTUNGSNACHWEIS Schriftliche Prüfung (zählt 2/3 der Erfahrungsnote) am Ende des Moduls. Die Präsentationen und die Dokumentation der Projektarbeit ergeben zusammen 1/3 der Erfahrungsnote. Die Projektarbeit wird am Ende des Moduls mit einer Präsentation abgeschlossen. M AUFBAU DES MODULS Das Modul umfasst jeweils 16 Lektionen pro Woche. Es gliedert sich in Vorlesungen mit eingebetteten Übungen, Exkursionen sowie fachspezifischen Anwendungen am Objekt (Bau einer PV-Anlage) und einer Projektarbeit. Grafische Darstellung des Modulaufbaus Semesterwochen Präsenzunterricht Projekt Präsentation Gruppenarbeit Gruppenbetreuung Exkursion geführt Prüfung

4 M ZUGANGSVORAUSSETZUNGEN Das Modul basiert auf den Learning Outcomes aus den Modulen Grundlagen Nachwachsende Rohstoffe und Erneuerbare Energien 1-3 (GL NREE 1, NREE2 und NREE 3). Dabei wird auf folgende Kompetenzen besonderen Wert gelegt: Die Studierenden sind in der Lage die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für den Einsatz von Solarthermie- und Photovoltaiksystemen zu benennen. die wichtigsten Begriffe aus der Elektronik anzugeben und angewandte Berechnungen zu erstellen. die Anwendungsgebiete von Gleich- und Wechselstromsystemen zu erläutern. die Möglichkeiten und Schwierigkeiten der Übertragung und Speicherung (elektrischer) Energie zu erläutern. zu recherchieren und entsprechende Daten zu interpretieren. M EVALUATION DES MODULS Das Modul wird im Plenum mündlich reflektiert und evaluiert. Dazu kommt eine schriftliche Evaluation, welche folgende Punkte umfasst: schriftliches Feedback basierend auf geschlossenen Fragen zu jedem Dozenten bezüglich Fachkompetenz, Methodenkompetenz und Engagement. Die Evaluation dient hauptsächlich der Weiterentwicklung des Moduls und wird mit der Forschungsgruppe Erneuerbare Energien sowie der Stele (Steuergruppe Lehre) ausgetauscht. 2

5 M - 2. MODULZIELE M KOMPETENZEN UND LEARNING OUTCOMES Fach- und Methodenkompetenzen Die Studierenden... kennen den PV- und Solarthermiemarkt in den Grundzügen. Sie können die Treiber der Märkte beschreiben und verstehen die wichtigsten Trends und Problemstellungen. können die heutige und zukünftige Grösse der PV- und Solarthermiemärkte abschätzen. Dabei sind sie in der Lage zu erkennen, in welcher Grössenordnung sich die Solarmärkte im gesamten Energiemix bewegen. können die einzelnen Bestandteile von PV- und Solarthermieanlagen beschreiben. Sie kennen deren Funktionalität und haben die Kenntnisse die einzelnen Bestandteile mittels der wichtigsten Kriterien untereinander zu vergleichen. sind in der Lage eine einfache PV- und Solarthermieanlage, auch unter zur Hilfenahme von Software, zu planen. Dazu gehören neben den technischen Aspekten auch wirtschaftliche, wie eine Kostenabschätzung. kennen die wichtigsten baurechtlichen, brandschutztechnischen und heimatschutzlichen Vorschriften in Bezug auf den Bau von PV- und Solarthermieanlagen. Dieses Wissen können sie bei der Projektierung einer Anlage einfliessen lassen. Zudem sind ihnen die wichtigsten Fördermassnahmen bekannt. sind fähig ein PV- und/oder Solarthermieprojekt aus verschiedenen Blickwinkeln (technisch, ökonomisch, ökologisch, sozial, baurechtlich etc.) darstellen, präsentieren und vermitteln zu können. Sozialkompetenzen Die Studierenden... sind in der Lage bei der Projektierung einer PV- und/oder Solarthermieanlage die Positionen verschiedener Anspruchsgruppen (Bsp. Behörden, Liegenschaftsbesitzer, Zulieferer etc.) zu verstehen, zu reflektieren und in die Problemlösung einzubinden. können auch in einer Projektgruppe zielorientiert eine Lösung ausarbeiten. Selbstkompetenzen Die Studierenden... Sind im Stande themenspezifische Fragestellungen kritisch zu reflektieren. Dazu gehören auch der sachliche Umgang mit Kritik sowie deren konstruktive Diskussion in der Gruppe. 3

6 M - 3. MODULINHALTE M THEMATISCHE EINFÜHRUNG IN DAS MODUL Das Modul Solarthermie und Photovoltaik vertieft das in den vorherigen Semestern erlangte Wissen und schlägt Brücken in die Praxis. Ist zu Beginn des Moduls der Fokus noch sehr offen, engt er sich mit dem Fortdauern des Moduls zwecks Verstärkung des Detailwissens in Anlageplanung vermehrt ein. Somit gibt das Modul einerseits zu Beginn eine Übersicht aus der Makroperspektive über den Status der PV- und Solarthermiemärkte. Dabei werden Industrietrends, wie auch Marktentwicklungen behandelt. Auch wird eine Einordnung der Solarenergie in den globalen Energiemix vorgenommen. Anschliessend werden andererseits aus der Mikroperspektive PV- und Solarthermieanlagen durchleuchtet. Das heisst, die einzelnen Anlagebestandteile werden dahingehend mit dem Ziel erläutert eine kleine Anlage mit Hilfe geeigneter Softwaretools planen zu können. Die in der Mikroperspektive wichtigen Rahmenbedingungen wie bauliche Vorschriften kommen dabei auch zur Sprache. Nebst einer praxisorientierter Fallstudie (Projektarbeit) werden die theoretischen Inhalte von Übungen sowie veranschaulichenden Exkursionen und Arbeiten am Objekt (Bau einer PV-Anlage) begleitet M INHALTLICHE SCHWERPUNKTE Schwerpunkte (immer für Photovoltaik und Solarthermie): Markt: Wie haben sich die Solarmärkte in der Vergangenheit entwickelt und welche zukünftigen Szenarien existieren? o Marktgrössen (Volumen, Potenzial) o historische und zukünftige Entwicklung o Treiber (Gridparity, Förderprogramme etc.) o offene Fragen/Probleme (Speicherung, Netzintegration) Technologietrends: Welche Technologietrends sind heute erkennbar und was sind deren Wirkungen? o Zellen (kristallin, Dünnfilm, alternative Zellen) o Systeme (Module, Anlagen) o Produktion (gesamte Wertschöpfungsketten) Anlagebau: Wie wird eine Anlage geplant, was ist dabei zu beachten? o Bestandteile einer Anlage o Planung, Dimensionierung, Umsetzung o Softwaretools für die Anlageplanung Rechtliche Aspekte: Welche rechtlichen Aspekte müssen bei der Planung einer Anlage berücksichtigt werden? o Baurechtliche Aspekte o Heimatschutz o Förderprogramme 4

7 M BEZUG ZUR NACHHALTIGEN ENTWICKLUNG Die Solarindustrie fördert die Nutzung erneuerbarer Energien und sensibilisiert die Bevölkerung zu einem schonenden Umgang mit der Ressource. Ökologische Dimension Gesellschaftliche Dimension Wirtschaftliche Dimension Räumliche Dimension Zeitliche Dimension Solarenergie unter den Aspekten der Umweltverträglichkeit. Thematisieren von unterschiedlichen Positionen der verschiedenen Anspuchsgruppen. Wirtschaftlichkeit von Solarenergie heute und in Zukunft. Attraktivität von Solarenergie in Bezug auf die geografische Lage und die Marktbedingungen. Entwicklung der Solartechnologien und -märkte in der Vergangenheit und in der Zukunft. Im nachfolgenden Diagramm sind die Schwerpunkte des Moduls visualisiert. Transformation zeitliche Dimension Ethische Grundlagen ökologische Dimension gesellschaftliche Dimension räumliche Dimension wirtschaftliche Dimension 5

8 M - 4. LERNEN IM MODUL M DIDAKTISCHE GRUNDSÄTZE Einerseits ist das Modul hauptsächlich durch Inputs von externen Referenten aufgebaut, entsprechend besteht ein praxisnaher Bezug. Dabei steht nicht einer oder mehrere Kernprozesse im Mittelpunkt, sondern themenbezogenes, spezifisches Fachwissen. Andererseits beinhaltet das Modul beispielsweise eine Projektarbeit, bei welcher nicht nur das Endprodukt zählt, sondern auch die Entstehungs- sowie die abschliessenden Reflektionsprozesse wichtig sind. Um die Vielfalt, der im Modul angesprochenen Themen zum Ausdruck zu bringen, beginnt das Modul mit Makroperspektiven, welche mit dem Fortschreiten des Moduls immer mehr vertieft werden und so fokussiert in die Mikroperspektive überleiten. Entsprechend ist die Inhaltsauswahl zu Beginn des Moduls eher exemplarischer Art und wird dann mit zunehmender Detailtreue vollständiger. Die Inhaltserschliessung erfolgt dabei mehrheitlich problemorientiert. Der Praxisbezug durch die externen Referenten impliziert dies. Entsprechend herrscht eine induktive Vorgehensweise vor, wobei deduktive Elemente durchaus auch ihren Platz haben (Bsp. Bauvorschriften). Da die externen Referenten in den meisten Fällen einen Input liefern, ist die erste Phase des Lernprozesses oft rezeptiv. Danach folgen aktive handlungsorientierte Phasen unterschiedlicher Dauer (Übungen, Projektarbeit, Arbeit am Objekt), welche eine starke kommunikative (Bsp. Präsentation der Projektarbeit oder Diskussion von Übungen) und reflektive Komponente (Bsp. Projektarbeit) haben. Dabei stehen Learning by Doing und Praxisbezogenheit im Vordergrund. Die das Modul begleitenden Exkursionen sollen zudem die Möglichkeit zur Praxisreflektion bieten. M LERNARRANGEMENTS Vorlesung mit Übungen, teilweise verbunden mit Literaturstudium zur Vor- und/oder Nachbereitung selbständige Projektarbeit mit dazwischen geschalteten Feedback- und Frageeinheiten Blended Learning Exkursionen und Arbeit am Objekt (Bau einer eigenen Photovoltaikanlage) stehen mit den Vorlesungen und Übungen sowie der Projektarbeit in Beziehung und fördern nebenbei auch affektives Lernen. Moodle als Informationsplattform. Diskussionsforen oder auch Blogs zu bestimmten Themen sind denkbar. M ART DER DOKUMENTATION Handouts und Literatur/Pflichtlektüre der jeweiligen Gastreferenten Eigene Notizen Im Kurs werden Handouts der einzelnen Referenten abgegeben. Die Unterlagen zum Modul stehen auf der E- Learning-Plattform Moodle zum Download bereit. In der Regel basieren Prüfungen auf dieser Dokumentation und der Pflichtlektüre. 6

9 M - 5. PFLICHTLEKTÜRE, EMPFOHLENE UND WEITERFÜHRENDE LITERATUR Folgt in Absprache mit den externen Referenten. M - 6. LEISTUNGSNACHWEIS M QUALIFIKATIONSSCHRITTE Qualifikationsschritt Beurteilung Gewichtung für Modulnote Projektarbeit inkl. Präsentation Note 1/3 Schriftliche Prüfung Note 2/3 M RAHMENBEDINGUNGEN Es gilt das jeweilige aktuelle Prüfungsreglement der ZHAW Dep. N 7

10 M - 7. SEMESTERPROGRAMM Tag Thema ReferentIn 1 Die Solarindustrie auf dem Weg zur Industrialisierung und zur Netzparität Richard Frei, Analyst ZKB 2 Exkursion Meyer Burger AG + 3S, Thun diverse 3 Die Solarindustrie auf dem Weg zur Netzparität/Wirtschaftlichkeit/Umweltverträglichkeit Richard Frei, Analyst ZKB 4 selbständige Arbeit Claudius Bösiger, Planeco 5 PV - Anlagebau Christian Roeske, Sundesign 6 PV - Anlagebau Christian Roeske, Sundesign 7 Solarthermie Stephan Mathez, Solar Campus GmbH 8 Solarthermie Stephan Mathez, Solar Campus GmbH 9 Solarthermie Stephan Mathez, Solar Campus GmbH 10 selbständige Arbeit Claudius Bösiger, Planeco 11 Exkursion Schweizer Metallbau AG, Hedingen diverse 12 Rechtliche Aspekte - Heimatschutz/KEV Fredy Fischli/Hans- Heiri Frei, Swissgrid 13 Gestaltung von Solaranlagen/Posterpräsentation Arbeit Doris Ehrbar, HS Horw/diverse Sabine Frei, schriftliche Prüfung 14 ZHAW 8