Syllabus Course description

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1 Syllabus Course description Course title Solarenergiesysteme Course code Scientific sector ING-IND/11 Degree Master Energy Engineering Semester 2 Year 2 Academic year 2017/2018 Credits 6CP Modular no Total lecturing hours 40 Total lab hours Total exercise hours 20 Attendance Strongly recommended Prerequisites Course page Specific educational objectives The course aims to introduce students to different aspects of solar energy. The course starts with an introduction to the properties of solar radiation. Fundamental properties such as energy content and spectral distribution and air mass will be defined. From there, the course explores the different strategies to harvest this vastly abundant source of energy. The topics covered range from the fundamentals and latest advances in photovoltaics to the thermal uses of solar energy such as solar heating and cooling as well as concentrated solar thermal power plants. Additionally an overview of chemical usage of solar energy will be given. The students will learn the fundamental principles and the system design indications of the each of the covered technologies. Lecturer Philip Ingenhoven Scientific sector of the lecturer Teaching language Teaching assistant (if any ) NA List of topics covered Solar radiation Photovoltaic cell principles 1/6

2 Teaching format Learning outcomes Photovoltaic energy systems Thermal physics Solar thermal applications Solar cooling Solar chemistry Knowledge and understanding: The students will learn: the fundamentals of solar radiation and the measuring techniques used to monitor these; the basic working principles of a photovoltaic (PV) cell, its limitations and concepts on how to possibly overcome these problems (3rd generation PV) system design for a PV plant, including shading considerations as well as tracking systems and special aspects of building and product integrated PV the basic working principles of solar thermal collection and its different applications such as solar heating (passive vs. active), solar heat for industrial processes as well as solar cooling applications; working principles of concentrating solar thermal power plants. Overview of chemical usages of solar energy Applying Knowledge and understanding: The students will be introduced to different ways to simulate the respective systems. This help the student to use the acquired knowledge in new situation. Making judgments: The students will learn how to estimate the efficiency for each of the covered systems and learn to judge when which solution is applicable and useful. Communication skills: A 45 minute seminar talk on a recent scientific topic is mandatory to be allowed for the exam. With this exercise the student will learn to understand recent scientific texts and will learn how to communicate these. Learning skills The lecture s main philosophy is to transmit concepts. With these concepts learned the students will be able to independently tackle real life examples Assessment Assessment language Evaluation criteria and criteria for awarding marks Oral exam The students are asked to explain the concepts learned in the lecture. Depending on the depth of understanding the oral examination will continue with trying to understand if the student is able to use the gained knowledge in new 2/6

3 contexts and application. Students pass if the concepts are sufficiently reproduced. The clearer the explanation the better the grade. For a full mark it is necessary to proof transfer of learning by applying the knowledge to an unknown situation. Required readings Supplementary readings Lecture Slides 3/6

4 Syllabus Course description Course title Solarenergiesysteme Course code Scientific sector ING-IND/11 Degree Master Energy Engineering Semester 2 Year 2 Academic year 2017/2018 Credits 6CP Modular Total lecturing hours 40 Total lab hours Total exercise hours 20 Attendance dringend empfohlen Prerequisites Course page Specific educational objectives Der Kurs zielt darauf ab, den Studenten in die verschiedenen Aspekte der Solarenergie einzuführen. Der Kurs beginnt mit einer Einführung in die Eigenschaften der Sonnenstrahlung. Grundlegende Eigenschaften wie Energiegehalt und spektrale Verteilung und Luftmasse (Air Mass) werden definiert. Von dort aus erforscht der Kurs die verschiedenen Strategien, um diese im Überfluss vorhandene Energiequelle zu nutzen. Die Themen reichen von den Grundlagen über die neuesten Forschungsergebnisse in der Photovoltaik bis hin zur thermischen Nutzung von Solarenergie wie Solarheizung und -kühlung sowie konzentrierten solarthermischen Kraftwerken. Zusätzlich wird ein Überblick über die chemische Nutzung der Solarenergie gegeben. Die Studierenden lernen die Grundprinzipien und die Systemdesign-Indikationen für jede der abgedeckten Technologien. Lecturer Philip Ingenhoven Scientific sector of the lecturer Teaching language Teaching assistant (if any ) NA List of topics covered Solare Strahlung 4/6

5 Teaching format Learning outcomes Photovoltaik Zellprinzipien Photovoltaik Energie Systeme Thermal Physik Solarthermie Anwendungen Solare Kühlung Solare Chemie Wissen und verstehen: Die Schüler lernen: die Grundlagen der Sonneneinstrahlung und die Messtechniken zu deren Überwachung die grundlegenden Arbeitsgrundsätze einer Photovoltaik (PV) -Zelle, deren Einschränkungen und Konzepte zur mögliche Überwindung dieser Probleme (PV-Lösung der 3. Generation) Systemdesign für eine PV-Anlage, einschließlich Schattierungsüberlegungen sowie Tracking-Systeme und spezielle Aspekte der Gebäude- und Produktintegrierten PV die Arbeitsgrundsätze der solarthermischen Kollektoren und ihre unterschiedlichen Anwendungen wie Solarheizung (passiv vs. aktiv), Solarwärme für industrielle Prozesse sowie Solarkühlanwendungen; Arbeitsprinzipien der Konzentration von solarthermischen Kraftwerken. Überblick über die chemische Nutzung der Solarenergie Anwenden von Wissen und Verständnis: Die Schüler werden in unterschiedliche Simulation der jeweiligen Systeme eingefuehrt. Dies hilft den Studierenden, das erworbene Wissen in neuen Situationen zu nutzen. Urteile bilden: Die Schüler lernen, wie man die Effizienz für jedes der abgedeckten Systeme schätzt und lernt zu beurteilen, wann welche Lösung anwendbar und nützlich ist. Kommunikationsfähigkeit: Ein 45-minütiges Seminarvortrag über ein aktuelles wissenschaftliches Thema ist zwingend erforderlich um für die Prüfung zugelassen zu werden. Mit dieser Übung werden die Studierenden lernen, neue wissenschaftliche Texte zu verstehen und wie man diese kommuniziert. Lernfähigkeiten Die Philosophie der Vorlesung ist es, Konzepte zu übermitteln. Mit diesen Konzepten werden die Studierenden in der Lage sein, selbstständig angewandte Beispiele zu verstehen. 5/6

6 Assessment Assessment language Evaluation criteria and criteria for awarding marks Required readings Supplementary readings Mündliche Prüfung Die Studierenden werden gebeten, die in der Vorlesung gelernten Konzepte zu erklären. Abhängig von der Tiefe des Verständnisses wird die mündliche Prüfung fortfahren, zu verstehen, ob der Schüler das gewonnene Wissen in neuen Kontexten und Anwendungen nutzen kann. Die Studierenden bestehen, wenn die Konzepte ausreichend reproduziert sind. Je klarer die Erklärung, desto besser die Note. Für eine vollständige Punktyahl ist es notwendig, den Transfer des Lernens zu belegen, indem man das Wissen auf eine unbekannte Situation anwendet. Vorlesungsskript 6/6