der Elektrischen Energietechnik für Bachelor und Master Informationen für Studenten Elektrotechnisches Institut der Universität Karlsruhe Stand März 2009
Elektrische Energietechnik Die Elektrische Energietechnik umfaßt alle Einrichtungen und Verfahren zur Erzeugung, Übertragung, Speicherung und Anwendung elektrischer Energie. Sie ist damit die Basis für die Energieversorgung, den Schienenverkehr und die industrielle Produktion. Bedingt durch die Forderung nach umweltschonendem Umgang mit der Energie dringt sie verstärkt in den Bereich der Automobiltechnik und der nichtfossilen Energieerzeugung vor. Der Bachelorstudiengang vermittelt die Grundlagen zum Verständnis und der Konstruktion, der Anwendung und Steuerung der Betriebsmittel der elektrischen Energietechnik. Über die Kenntnis von Kraftwerksgeneratoren, Leitungen, Stromrichter und elektrische Motoren hinaus werden auch die für die Steuerung dieser Geräte notwendigen informationstechnischen Grundlagen wie Digitaltechnik und Regelungstechnik vermittelt. Der Masterstudiengang vermittelt eine vertiefte wissenschaftliche Behandlung der Betriebsmittel und Verfahren, die für die gegenwärtige und zukünftige Elektrische Energietechnik wichtig sind. Besonders intensiv werden Hochspannungs- und Anlagentechnik sowie Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik behandelt. Innerhalb der Vertiefungsrichtung können durch Wahlvorlesungen Schwerpunkte in folgenden Bereichen gesetzt werden: - Energiesysteme und Hochspannungstechnik - Elektrische Antriebe und Leistungselektronik - Seite 2
Die effiziente und umweltschonende Erzeugung, Umformung und Übertragung elektrischer Energie ist die Grundvoraussetzung für eine wirtschaftlich leistungsfähige und langfristig überlebensfähige Zivilisation. Die Erzeugung elektrischer Energie aus regenerativen, d. h. nach menschlichem Ermessen unerschöpflichen Quellen ist daher ein wichtiges Anliegen unserer Gesellschaft. Um dieses Anliegen zu erfüllen, muß die Nutzung von Windenergie, Solarenergie aber auch der Wasserkraft weiter erforscht, optimiert und ausgebaut werden. Zusätzlich ergeben sich neue Aufgabenfelder in den Bereichen der Energiespeicherung und des Energietransports. Brennstoffzellen, Druckspeichersysteme und neue Akkumulatoren auf Lithiumbasis können hier ihren Beitrag zur Speicherung der Energie leisten. Für den Energietransport offenbaren verbesserte Leistungshalbleiter und leistungsfähige Energieübertragungs- und Informationssysteme neue Möglichkeiten zur Regelung der Leistungsflüsse innerhalb der Energienetze. Die Möglichkeit, von einer zentralen zu einer dezentralen Energieerzeugungsstruktur überzugehen, wirft interessante Fragestellungen auf und bildet einen eigenen Forschungsbereich. 1. Schwerpunktfächer, Bachelor In der Vertiefungsrichtung Elektrische Energietechnik kann ab dem vierten Semester der Schwerpunkt des Studiums bestimmt werden. Soll das Studium auf den Schwerpunkt ausgerichtet werden, so sind die passenden Schwerpunktsmodule in Tabelle 1 aufgeführt. In den Vorlesungen wird ein grundlegendes Wissen über die Erzeugung und Verteilung elektrischer Energie vermittelt. Abgerundet wird der Schwerpunkt durch die Workshops, in denen beim Aufbau von eigenen Schaltungen praktische Erfahrungen erworben werden. Fach SS 4. Sem. WS 5. Sem. V Ü V Ü Umweltverträgliche Erzeugung elektrischer Energie, Windkraftanlagen - - 2 - Workshop Schaltungstechnik 2 - - - Workshop Mikrocontroller - - 2 - Erzeugung elektrischer Energie - - 2 - Tabelle 1: Empfohlene Module des Schwerpunkts für Bachelorstudenten Seite 3
2. Schwerpunktfächer, Master Im Masterstudium kann der Schwerpunkt Regenerative Energien weiter herausgearbeitet werden. In den Modulen wird ausführlich auf die Energieerzeugung, die Energieumformung und den Energietransport eingegangen. Die Vorlesung Energiewirtschaft behandelt zusätzlich die wirtschaftlichen und gesetzlichen Randbedingungen bei der regenerativen Erzeugung elektrischer Energie. In dem Laborpraktikum wird der Umgang mit den Leistungselektronischen Bauelementen und Generatoren praktisch vermittelt und in dem Seminar werden aktuelle Forschungsergebnisse und Entwicklungen der Brennstoffzellen selbst erarbeitet und präsentiert. Mögliche Wahlmodule des Schwerpunkts sind in Tabelle 2 aufgelistet. Fach WS 1. Sem. SS 2. Sem. WS 3. Sem. SS 4. Sem. V Ü V Ü V Ü V Ü Automation in der Energietechnik 2 - - - - - - - Stromrichtersteuerungstechnik - - 2 - - - - - Seminar: Ausgewählte Kapitel aus dem Gebiet der Brennstoffzellen - - 1 - - - - - Elektronische Systeme und EMV - - 2 - - - - - HGÜ-Technologie und FACTS - - - - 2 - - - Photovoltaische Systemtechnik - - - - - - 2 - Tabelle 2: Module des Schwerpunkts für Masterstudenten Seite 4
3. Berufsaussichten Die Entwicklung im Gebiet der regenerativen Energien wird durch hochqualifizierte und engagierte Ingenieure und Wissenschaftler aus allen Bereichen der Elektrotechnik und angrenzender Wissenschaften vorangetrieben. Die Arbeit an diesen zukunftsweisenden Technologien erfolgt in einem internationalen Umfeld und erfordert die Bereitschaft alte Wege zu verlassen, um neue Lösungen für die zukünftige Energiebereitstellung und -nutzung zu finden. Die Aufgabenstellungen überstreichen dabei ein weites Tätigkeitsfeld. Es reicht von der Grundlagenforschung, z. B. im Bereich der Solarzellen und Brennstoffzellen, über die Konzeption großer Anlagen mit diesen neuen Technologien, die Entwicklung und Projektierung von Baugruppen und Anlagen bereits bewährter Technologien zur großtechnischen Erzeugung elektrischer Energie bis hin zur Entwicklung neuer Lösungen zur Flexibilisierung elektrischer Energienetze durch moderne Leistungshalbleiter und intelligente Betriebsführungsprinzipien. Seite 5
Studienplan Studienschwerpunkt der Elektrischen Energietechnik für Bachelor Semester Fach SWS V Ü Mathematik 1 4 2 Wahrscheinlichkeitstheorie 2 1 1 Physik 1 4 1 Lineare elektrische Netze 4 1 Digitaltechnik 3 2 Mathematik 2 4 2 Komplexe Analysis und Integraltransformationen 2 1 2 Physik 2 4 1 Elektronische Schaltungen 2 1 Informationstechnik 2 1 Praktikum Informationstechnik 0 2 Felder und Wellen 4 2 Grundlagenpraktikum 0 4 3 Mathematik 3 2 1 Systemdynamik und Regelungstechnik 3 1 Elektrische Maschinen und Stromrichter 2 2 Elektroenergiesysteme 2 2 Passive Bauelemente 2 1 Festkörperelektronik 2 1 4 Technische Mechanik 2 1 Praxis elektrischer Antriebe 2 1 Schlüsselqualifikationen 4 0 Workshop Schaltungstechnik 2 0 Signale und Systeme 2 1 Halbleiterbauelemente 2 1 Grundlagen der Hochfrequenztechnik 2 1 Energietechnisches Praktikum 0 4 5 Umweltverträgliche Erzeugung elektrischer Energie, Windkraftanlagen 2 0 Erzeugung elektrischer Energie 2 0 Management elektrischer Energie 2 2 Workshop Mikrocontroller 2 0 6 Bachelorarbeit 8 0 Grün: Module für alle Vertiefungsrichtungen Blau: Schwerpunktmodule Seite 6
Studienplan Studienschwerpunkt der Elektrischen Energietechnik für Master Semester 1 2 3 4 Fach SWS V Ü Leistungselektronik 1 2 0 Industrieelektronik 2 0 Hochspannungstechnik 1 2 1 Anlagen- und Systemtechnik 2 2 Solarenergie 3 0 Brennstoffzellen und Batterien 1 2 0 Praktikum: Elektrische Antriebe und Leistungselektronik oder Informationssysteme in der elektrischen Energietechnik 0 4 oder Brennstoffzellentestlabor Leistungselektronik 2 2 0 Regelung elektrischer Antriebe 3 1 Hochspannungstechnik 2 2 1 Brennstoffzellen und Batterien 2 2 0 Veranstaltungen aus dem Wahlbereich 7 0 Veranstaltungen aus dem Wahlbereich 6 0 Schlüsselqualifikationen 4 0 Berufspraktikum 0 10 Photovoltaische Systemtechnik 2 0 Masterarbeit 0 20 Blau: Schwerpunktmodule Regenerativen Energien Seite 7
Anschrift des Schwerpunktberaters ETI Dipl.-Ing. A. Stahl Elektrotechnisches Institut (ETI) Universität Karlsruhe Adenauerring 7, Geb. 11.10 D-76128 Karlsruhe Tel: Email: Link: 0721-6082700 stahl@eti.uni-karlsruhe.de http://www.eti.uni-karlsruhe.de Anschrift des Schwerpunktberaters IEH Dr.-Ing. Bernd Hoferer Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (IEH) Engesserstr. 11, Geb. 30.36 D-76131 Karlsruhe Tel: Email: Link: 0721-6083062 hoferer@ieh.uni-karlsruhe.de http://www.ieh.unikarlsruhe.de/hoferer.php Seite 8