Übersichtsvorträge Kompetenzfeld Energie- und Umwelttechnik (BSc MA) Spezialisierungsfächer (MSc ENT)

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1 Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht Übersichtsvorträge Kompetenzfeld Energie- und Umwelttechnik (BSc MA) Spezialisierungsfächer (MSc ENT) Prof. Dr. techn. Günter Scheffknecht 13. Oktober 2015, 11:20-11:55, V9.01

2 Heizkraftwerk der Universität Stuttgart und das Institutsgebäude des IFK 2

3 Übersicht 3

4 Aufgaben zukünftiger Energieversorgung Versorgungssicherheit Wirtschaftlichkeit Schutz der Umwelt lokal Minderung sogenannter Primäremissionen wie NO x, SO 2, (Fein-)Staub, PCDD/PCDF, HCl, HF, Schwermetalle (Hg),.. global Minderung der CO 2 -Emissionen Energie sparen Wirkungsgrad der Anlagen verbessern CO 2 -arme Energieerzeugung und CO 2 -arme Brennstoffe CO 2 -freie Stromerzeugung 4

5 Feuerungsanlagen zur Wärme- und Stromerzeugung Kraftwerke mit Kohle-, Öl- und Gasfeuerungen, Biomassezufeuerung Hausheizungen Kleinfeuerungsanlagen für Öl, Gas und Holz als Brennstoff Industrielle Prozessfeuerungen z.b. Wärme- und Stromerzeugung, Zementwerke, Stahlwerke, Glashütten, Ziegelherstellung, etc. Thermische Abfallbehandlungsanlagen Hausmüll- und Sondermüllverbrennung 5

6 Forschung 6

7 Kleine und große Feuerungen Feuerungswärmeleistung 100 W Feuerungswärmeleistung 100 MW 7

8 Simulation einer Kraftwerksfeuerung Feuerraum und numerisches Gitter 8

9 HKW2-Video 9

10 Experimentelle Untersuchungen an Versuchsanlagen des IFK und in Großanlagen 10

11 Luftverunreinigungen im Izmir-Becken in der Türkei 12

12 Feinstaubmessstationen 13

13 CO2-concentration in atmosphere [ppm] Mittlere Temperatur and CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre Year 14 Temperature differential [ C] Quelle: Berner, BGR 2004 nach Glaser 2000 und CDIAC 2001

14 Verbrennung mit reinem Sauerstoff 15

15 Lehre 16

16 HERZLICH WILLKOMMEN ZUM STUDIUM AM IFK Studiengang Maschinenwesen Kompetenzfeld Energie- und Umwelttechnik (BSc) Spezialisierungsfächer (MSc): Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (MB, ENT) Erneuerbare thermische Energiesysteme (Biomasse, Solarthermie) (ENT) Energiespeicherung und -verteilung (ENT) Energie und Umwelt (ENT) Studiengang Verfahrenstechnik: Wahl- und Vertiefungsmodule in MSc: Energieverfahrenstechnik und Umweltverfahrenstechnik Studiengang Umweltschutztechnik: Wahl-, Kern- und Ergänzungsmodule BSc: Grundlagen der Luftreinhaltung MSc: Studienrichtung Luftreinhaltung MSc: Studienrichtung Energie (mit IER, IGE, ITW) Studiengang Erneuerbare Energien: Wahlbereich Thermische Energiesysteme Pflichtmodule mit Wahlmöglichkeit Vertiefung in Projekt-, Semester-, Studien-, Bachelor- und Masterarbeiten 17

17 Studiengänge der Fakultäten 4 und 7 Bachelor-Studiengänge Master-Studiengänge 18

18 Allgemeine Informationen zum Modul-Nr Energie- und Umwelttechnik Umfang: 4 SWS (davon 1 SWS Übungen) / 6 Leistungspunkte Termin: Montag, 8:00-11:15 Die Übungen finden als Blockveranstaltungen statt (3 Montagstermine) Schriftliche Prüfung (Termin wird vom Prüfungsamt bekannt gegeben) Dauer 2h Gewichtung: Vorlesung (Fragenkatalog) 3 / 4, Übungen (Aufgaben) 1 / 4 19

19 Inhalt des Modul Energie- und Umwelttechnik (1) 1. Einführung Grundsätzliches zur Energiewandlung, Einheiten, unterschiedliche Energieformen, Transport und Speicherung von Energie, Energiebilanzen 2. Statistiken zu Energiebedarf, Reserven und Ressourcen 1. Primärenergie- und Endenergiebedarf 2. Kennzahlen 3. Reserven und Ressourcen fossiler und nuklearer Brennstoffe 4. Trends und Prognosen 3. Primärenergieträger: Entstehung, Gewinnung, Eigenschaften 1. Brennstofftechnik 2. Erdöl 3. Kohle 4. Erdgas 5. Kernbrennstoffe 6. Biomasse 7. Windenergie 8. Solarenergie 9. Wasserkraft

20 Inhalt des Modul Energie- und Umwelttechnik (2) 4. Bereitstellungstechnologien 1. Wärmebereitstellung 2. Stromerzeugung 3. Bereitstellung von Kraftstoffen 5. Transport und Speicherung von Energie 1. Einführung 2. Erdöl 3. Kohle 4. Erdgas 5. Strom 6. Wärme 6. Energietechnische Anwendungen in der Industrie 1. Einführung 2. Stahlerzeugung 3. Papierproduktion 4. Ammoniakproduktion 5. Zementherstellung 6. Glasproduktion

21 Inhalt des Modul Energie- und Umwelttechnik (3) 7. Umwelttechnologien 1. Einführung und Emissionsgrenzwerte 2. Minderung von Partikelemissionen 3. SO x -Minderung 4. NO x -Minderung 5. Andere Schadstoffe 8. Treibhausgasemissionen 1. Grundlagen 2. CO 2 -Emissionen 3. Kennzahlen 4. Trends und Prognosen 5. Minderungstechnologien 9. Politische Rahmensetzung 1. Schadstoffemissionen 2. Treibhausgasemissionen 3. Erneuerbare Energien 4. Energieeffizienz 5. Andere Bereiche

22 MSc Energietechnik Spezialisierungsfächer (fachspezifisch) Erneuerbare thermische Energiesysteme Feuerungs- und Kraftwerkstechnik Gebäudeenergetik Kernenergietechnik Strömungsmechanik und Wasserkraft Techniken zur Effizienten Energienutzung Thermische Turbomaschinen Windenergie 23

23 MSc Energietechnik - Spezialisierungsfächer mit Querschnittscharakter Elektrische Maschinen und Antriebe Energie und Umwelt Energiespeicher und -verteilung Energiesysteme und Energiewirtschaft Festigkeitslehre und Werkstofftechnik Methoden der Modellierung und Simulation Thermofluiddynamik 24

24 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (MB + ENT) Verantwortlicher Professor: Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Kernfächer (6 LP): Firing Systems and Flue Gas Cleaning Kraftwerksanlagen Dampferzeugung Kern-/Ergänzungsfächer (6 LP): Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse Firing Systems and Flue Gas Cleaning Kraftwerksanlagen Regelung von Kraftwerken und Netzen Berechnung von Wärmeübertragern Dampferzeugung Modellierung und Simulation von Technischen Feuerungsanlagen Einführung in die numerische Simulation von Verbrennungsprozessen Modellierung und Simulation turbulenter reaktiver Strömungen Ergänzungsfächer (3 LP): Geothermische Energienutzung Thermal Waste Treatment Regelungstechnik für Kraftwerke Verbrennung und Verbrennungsschadstoffe Dampfturbinentechnologie Solartechnik II Konstruktion von Wärmeübertragern Praktikum (3 LP): Feuerungs- und Kraftwerkstechnik 25

25 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Erneuerbare thermische Energiesysteme (nur ENT) Verantwortliche Professoren: Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Prof. Dr.-Ing. K. Spindler, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) Kernfächer (6 LP): Solarthermie Firing Systems and Flue Gas Cleaning Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse Biologische und chemische Verfahren für die industrielle Nutzung von Biomasse Kern-/Ergänzungsfächer (6 LP): Thermische Energiespeicher Berechnung von Wärmeübertragern Produktionsökologie von Energiepflanzen und nachwachsenden Rohstoffen Grundlagen der Energiepflanzenproduktion I Ergänzungsfächer (3 LP): Solartechnik II Rationelle Wärmeversorgung Geothermische Energienutzung Sonderprobleme der Gebäudeenergetik Verbrennung und Verbrennungsschadstoffe Dampfturbinentechnologie Kraftstoffe aus Erneuerbaren Energien Praktikum (3 LP): Erneuerbare Thermische Energiesysteme 26

26 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Windenergie (nur ENT) Verantwortlicher Professor: Prof. P. W. Cheng, Stifungslehrstuhl Windenergie (SWE) am Institut für Flugzeugbau (IFB) Kernfächer (6 LP): Windenergie 1 - Grundlagen der Windenergie Windenergie 2 - Planung und Betrieb von Windparks Windenergie 3 - Entwurf von Windenergieanlagen Windenergie 4 - Windenergie-Projekt Kern-/Ergänzungsfächer (6 LP): Windenergie 1 - Grundlagen der Windenergie Windenergie 2 - Planung und Betrieb von Windparks Windenergie 3 - Entwurf von Windenergieanlagen Windenergie 4 - Windenergie-Projekt Leichtbau Festigkeitslehre I Numerische Strömungsmechanik Ergänzungsfächer (3 LP): Netzintegration von Windenergie Numerische Methoden in Fluid- und Strukturmechanik Festigkeitslehre II Strömungs- und Schwingungsmesstechnik für Turbomaschinen Praktikum (3 LP): Windenergie 27

27 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Energie und Umwelt (nur ENT) Verantwortliche Professoren: Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Prof. Dr.-Ing. R. Friedrich, Institut für Energiewirtschaft u. Rationelle Energieanwendung (IER) Kernfächer (6 LP): Grundlagen der Luftreinhaltung Grundlagen der Verbrennung und Umweltauswirkungen der Energiewandlung Firing Systems and Flue Gas Cleaning Energie- und Umwelttechnik Kern-/Ergänzungsfächer (6 LP): Firing Systems and Flue Gas Cleaning Grundlagen der Luftreinhaltung Energie- und Umwelttechnik Grundlagen der Verbrennung und Umweltauswirkungen der Energiewandlung Grundlagen technischer Verbrennungsvorgänge I + II Measurement of Air Pollutants Ergänzungsfächer (3 LP): Thermal WasteTreatment Emissions reduction at selected industrial processes Luftreinhaltung am Arbeitsplatz Strahlenschutz Praktikum (3 LP): Energie und Umwelt 28

28 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Energiespeicherung und -verteilung (nur ENT) Verantwortliche Professoren: Prof. Dr.-Ing. K. Spindler, Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) Kernfächer (6 LP): Thermische Energiespeicher Elektrochemische Energiespeicherung Kern-/Ergänzungsfächer (6 LP): Regelung von Kraftwerken und Netzen Berechnung von Wärmeübertragern Solarthermie Thermische Energiespeicher Kraft-Wärme-Kopplung und Versorgungskonzepte Smart Grids Speichertechnik für elektrische Energie I Speichertechnik für elektrische Energie II Ergänzungsfächer (3 LP): Dynamik elektrischer Verbundsysteme Optimale Energiewandung Regelungstechnik für Kraftwerke Elektrochemische Energiespeicherung in Batterien Lithiumbatterien: Theorie und Praxis Energiewirtschaft in Verbundsystemen Netzintegration von Windenergie Thermodynamik der Energiespeicher Praktikum (3 LP): Energiespeicherung und -verteilung 29

29 Berufsbild und Berufsaussichten 30

30 Der Ingenieur in der Energie- und Kraftwerkstechnik - Berufschancen Planung Planungs- und Ingenieurbüros für Energieversorgungsanlagen, Kraftwerke, Feuerungs- und Abgasreinigungsanlagen Herstellerindustrie für Komplettanlagen oder Komponenten Betreiber der Anlagen Entsorgung Müll- und Abfallverwertungskonzepte, Entsorgung von Kraftwerksnebenprodukten Überwachung Ministerien, Gewerbeaufsicht, Techn. Überwachungsvereine, Messinstitute Forschung Industrie und Forschungseinrichtungen 31

31 Wo kommen der Strom und die Raumwärme in der Universität her? Besichtigung des Heizkraftwerks der Universität Stuttgart: Strom- und Wärmeversorgung des Universitätsgebiets Pfaffenwald Mittwoch, :00 15:00 Uhr 15:30 16:30 Uhr Treffpunkt: Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Pfaffenwaldring 23 im Foyer des Instituts Onlineanmeldung über folgende Links: oder