Übersichtsvorträge Kompetenzfeld Energie- und Umwelttechnik (BSc MA) Spezialisierungsfächer (MSc ENT, MSc verf)
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- Daniel Krämer
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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, MSc verf) Prof. Dr. techn. Günter Scheffknecht
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 CO2 in Vol% CO, VOC und NOx in mg/m3 Emissionsverlauf Kleinfeuerung (Strohverbrennung) 20 CO2 VOC NOx CO Anfahren Teillast Volllast :00 0:07 0:14 0:21 0:28 0:36 0:43 0:50 0:57 Versuchszeit in h:mm 11
12 Luftverunreinigungen im Izmir-Becken in der Türkei 12
13 Feinstaubmessstationen 13
14 Temperature differential [ C] CO 2 -concentration in atmosphere [ppm] Mittlere Temperatur and CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre Year Quelle: Berner, BGR 2004 nach Glaser 2000 und CDIAC
15 Verbrennung mit reinem Sauerstoff 15
16 Lehre 16
17 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
18 Studiengänge der Fakultäten 4 und 7 Bachelor-Studiengänge Master-Studiengänge 18
19 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
20 Inhalt des Modul Energie- und Umwelttechnik (1) 1. Introduction Fundamentals in energy conversion, units, energetic characteristics, various forms of energy, transport and storage of energy, energy balances of various systems 2. Energy demand statistics, reserves and resources 1. Primary energy supply and final energy consumption 2. Key indicators 3. Detailed statistics of certain nations (typical) 4. Reserves and resources of fossil and nuclear fuels 5. Future trends 3. Fossil fuels: characterisation, processing and utilisation 1. Coal 2. Crude oil 3. Natural gas 4. Calorific value, particle size distribution, fundamental reactions 4. Conversion technologies in the various sectors 1. Conversion technologies for power generation 2. Conversion technologies in the industries 3. Conversion technologies for residential heating 20
21 Inhalt des Modul Energie- und Umwelttechnik (2) 5. Environmental control technologies 1. Regulation policies 2. Particulate matter control 3. SO x -control 4. NO x -control 5. Others 6. Greenhouse gas emissions 1. Fundamentals 2. Current status of greenhouse gas emissions and forecast 3. Regulation and directives 4. Abatement of greenhouse gas emissions 7. Renewable energy 1. Overview, regulation and incentives 2. Geothermal 3. Hydropower 4. Solar thermal 5. Photovoltaic 6. Wind 7. Heat pump 8. Biomass 8. Hydrogen and fuel cells Overview hydrogen economy, energy conversion and utilisation schemes, fuel cell technologies, hydrogen production and storage, roadmap towards hydrogen economy 21
22 MSc Energietechnik Spezialisierungsfächer (fachspezifisch) Erneuerbare thermische Energiesysteme Feuerungs- und Kraftwerkstechnik Gebäudeenergetik Kernenergietechnik Strömungsmechanik und Wasserkraft Techniken zur Effizienten Energienutzung Thermische Turbomaschinen Windenergie 22
23 MSc Energietechnik - Spezialisierungsfächer mit Querschnittscharakter Elektrische Maschinen und Antrieb Energie und Umwelt Energiespeicher und -verteilung Energiesysteme und Energiewirtschaft Festigkeitslehre und Werkstofftechnik Methoden der Modellierung und Simulation 23
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 Ergänzungsfächer (6 LP) Einführung in die energetische Nutzung von Biomasse Regelung von Kraftwerken und Netzen Modellierung und Simulation von Technischen Feuerungsanlagen Einführung in die numerische Simulation von Verbrennungsprozessen Modellierung und Simulation turbulenter reaktiver Strömungen Ergänzungsfächer (3 LP) Thermal Waste Treatment Basics of Air Quality Control Regelungstechnik für Kraftwerke Optimierung des Kraftwerksportfolios Kraftwerksabfälle Verbrennung und Verbrennungsschadstoffe Dampfturbinentechnologie Solartechnik II Konstruktion von Wärmeübertragern Praktikum: Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (3 LP) 24
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 Ergänzungsfächer (6 LP) Thermische Energiespeicher Simulation thermischer Prozesse Berechnung von Wärmeübertragern Produktionsökologie von Energiepflanzen und nachwachsenden Rohstoffen Grundlagen der Energiepflanzenproduktion I Rohstoffliefernde Pflanzen der Tropen und Subtropen Ergänzungsfächer (3 LP) Solartechnik II Wärmepumpen Kraft-Wärme-Kältekopplung (BHKW) Rationelle Wärmeversorgung Optimale Energiewandlung Geothermische Energienutzung Sonderprobleme der Gebäudeenergetik Verbrennung und Verbrennungsschadstoffe Dampfturbinentechnologie Kraftstoffe aus Erneuerbaren Energien Praktikum: Erneuerbare Thermische Energiesysteme (3 LP) 25
26 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Windenergie Verantwortlicher Professor: Prof. Voit-Nitschmann (Kommissarischer Abteilungsleiter SWE), A. Rettenmeier, Stifungslehrstuhl Windenergie (SWE) am Institut für Flugzeugbau (IFB) Kernfächer (6 LP): Grundlagen der Windenergie Planung und Betrieb von Windparks Entwurf von Windenergieanlagen Windenergie-Projekt Ergänzungsfächer (6 LP) Leichtbau Festigkeitslehre I Fluidmechanik 2 Numerische Strömungsmechanik Ergänzungsfächer (3 LP) Netzintegration von Windenergie Numerische Methoden in Fluid- und Strukturmechanik Festigkeitslehre II Strömungs- und Schwingungsmesstechnik für Turbomaschinen Praktikum: Werkstoff- und Bauteilprüfung (3 LP) 26
27 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Energie und Umwelt (nur ENT) Verantwortliche Professoren: Prof. Dr.-Ing. G. Baumbach, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Prof. Dr.-Ing. R. Friedrich, Institut für Energiewirtschaft u. Rationelle Energieanwendung (IER) Kernfächer (6 LP): Grundlagen der Verbrennung und Umweltauswirkungen der Energiewandlung Ergänzungsfächer (6 LP) Firing Systems and Flue Gas Cleaning Air Quality Control and Management Energie- und Umwelttechnik Ergänzungsfächer (3 LP) Thermal WasteTreatment Kraftwerksabfälle Grundlagen technischer Verbrennungsvorgänge I + II Umweltökonomie, Umweltrecht, Umweltmanagement Measurement of Air Pollutants Emissionsminderung bei ausgewählten industriellen und gewerblichen Prozessen Luftreinhaltung am Arbeitsplatz Strahlenschutz Praktikum: Energie und Umwelt (3 LP) 27
28 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Energiespeicherung und -verteilung (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): Thermische Energiespeicher Elektrochemische Energiespeicher Ergänzungsfächer (6 LP) Regelung von Kraftwerken und Netzen Dynamik elektrischer Verbundsysteme Solarthermie Simulation thermischer Prozesse Kraft-Wärme-Kopplung und Versorgungskonzepte SMART GRIDS Ergänzungsfächer (3 LP) Optimale Energiewandung Regelungstechnik für Kraftwerke Elektrochemische Energiespeicherung in Batterien Lithiumbatterien: Theorie und Praxis Energiewirtschaft in Verbundsystemen Netzintegration von Windenergie Praktikum: Energiespeicherung und -verteilung (3 LP) 28
29 Enthaltene Module im Spezialisierungsfach Energieverfahrenstechnik (MSc verf) Verantwortlicher Professor: Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht, Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) Berechnung von Wärmeübertragern Brennstoffzellentechnik - Grundlagen, Technik und Systeme Elektrochemische Energiespeicherung in Batterien Firing Systems and Flue Gas Cleaning Flue Gas Cleaning Grundlagen der Luftreinhaltung Konstruktion von Wärmeübertragern Kraft-Wärme-Kältekopplung (BHKW) Kraftwerksanlagen Kältetechnik Lithiumbatterien: Theorie und Praxis Measurement of Air Pollutants Modellierung und Simulation von Technischen Feuerungsanlagen Numerische Methoden in der Energietechnik Optimale Energiewandlung Rationelle Wärmeversorgung Simulation solarthermischer Anlagen Solartechnik I Solartechnik II Thermal Waste Treatment Thermophysikalische Stoffeigenschaften Wärmepumpen 29
30 Berufsbild und Berufsaussichten 30
31 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 Abfallverwertungs- konzepte, Entsorgung von Kraftwerksnebenprodukten Überwachung Ministerien, Gewerbeaufsicht, Techn. Überwachungsvereine, Messinstitute Forschung Industrie und Forschungseinrichtungen 31
32 Wo kommen der Strom und die Raumwärme in der Universität her? Besichtigung des Heizkraftwerks der Universität Stuttgart für Studierende des 5. Semesters Mittwoch, , Uhr Treffpunkt: Institut für Feuerungsund Kraftwerkstechnik (IFK) Pfaffenwaldring 23, Foyer IFK Bitte tragen Sie sich bei der Fachschaft in die entsprechende Liste ein!
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