1. Einführung: Übersicht von elektrischen und thermischen Speichertechnologien; Status quo und Beispiele
2. Speicher in nachhaltigen Energiesystemen: Regenerative Energiespeicherung; Netzdienstleistungen; Peak Shaving; Notstromversorgung; Auslegung von Speichern; Regelung von Speichern
3. Power-to-X: Chemische Speicher; Wasserstoffwirtschaft; e-fuels
4. Nachhaltigkeit von Speichern: Rohstoffe, CO2-Fußabdruck, Second Life, Recycling
   

Skript zur Vorlesung

1. Grundlagen: Geschichte, Prinzip der elektrochemischen Energiewandlung, Aufbau elektrochemischer Zellen
2. Batterien: Kennzahlen und Kennlinien, Alkali-Mangan, Blei-Säure, Lithium-Ionen, Systemtechnik
3. Brennstoffzellen und Elektrolyseure: Kennlinien, Wirkungsgrade, Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle
4. Anwendungen: portable Anwendungen, mobile Anwendungen und Elektromobilität, stationäre Anwendungen und regenerative Energiespeicher

• Skript zur Vorlesung
• Reiner Korthauer, Handbuch Lithium-Ionen-Batterien. Springer Vieweg, Berlin Heidelberg, 2013
• P. Kurzweil, O. Dietlmeier, Elektrochemische Speicher. Springer Vieweg, Wiesbaden, 2015

Energieumwandlung   

• Primärenergie   
• Sekundärenergie und Energieverfahrenstechnik/Bereitstellung von Energieträgern   
• Endenergie   
• Nutzenergie

Energieträger   

• Reserven und Ressourcen von Energierohstoffen   
• Potentiale für die Nutzung erneuerbarerer Energiequellen   
• Energieeffizienz

Grundlagen der Betriebswirtschaftslehre im Bereich der Energiewirtschaft   

• ökonomische Grundbegriffe/betriebliche Kennzahlen   
• Rechtsformen eiens Unternehmens/Organisation  
• Investitions- und Wirtschaftslichkeitsrechnung (insbes. Annuitätenmethode nach VDI 2067)   
• Finanzierung und Liquiditätssicherung   
• Produktion und Beschaffung

Energiewirtschaft   

• Grundlagen der Energiewirtschaft für Deutschland/Europa/Welt   
• Energiebilanzen   
• Nachhaltigkeit: Operationalisierung und Messung des Konzepts sowie daraus abgeleitetes energiepolitische Maßnahmen   
• Energiebereitstellung und Umweltschutz- sowie Klimaschutzmaßnahmen   
• Überblick über verschiedene Märkte/ Emmisionshandel

konventionelle Energiebereitstellung und regenerative Energiebereitstellung  

• Überblick zu Kraftwerksprozessen

Energieverteilung   

• leitungsgebundene Energie, insb. Strom und Gas

• Bhattacharyya, S.C.: Energy Economics: Concepts, Issues, Markets and Governance, Springer, London, 2011.   
• Erdmann, G.; Zweifel, P.: Energieökonomik – Theorie und Anwendungen, 2nd edition, Springer, Berlin / Heidelberg, 2010.   
• Konstantin, P.: Praxisbuch Energiewirtschaft. Energieumwandlung, -transport und -beschaffung im liberalisierten Markt, 3rd edition, Springer, Berlin, 2013.   
• Narbel, P. A., J. P. Hansen, J. R. Lien.: Energy Technologies and Economics, Springer, 2014.   
• Ströbele, W.; Pfaffenberger, W.; Heuterkes, M.: Energiewirtschaft – Einführung in Theorie und Politik, 3rd edition, Oldenbourg, Munich, 2012.   
• Schiffer, Hans-Wilhelm: Energiemarkt Deutschland: Daten und Fakten zu konventionellen und erneuerbaren Energien; Wiesbaden : Springer Fachmedien Wiesbaden, 2019

Die Registrierung von Betriebsparametern von Anlagen und Prüfständen nimmt im Rahmen von Automatisierungskonzepten einen breiten Raum ein. Für unterschiedliche Messgrößen besteht die Notwendigkeit, die gewonnenen Daten in einem Mess- und Steuerrechner weiterzuverarbeiten und darzustellen.

Es werden einführend diejenigen Teilaspekte einer Messkette wiederholt, die mit der Wandlung von analogen Signalen in digitale verbunden sind. Insbesondere sind dies die Funktionsweise von A/D-Wandlern für unterschiedliche Einsatzgebiete, eine an die A/D-Wandlung angepasste Filterung und Abtastung. Die Grundlagen der Signalverarbeitung werden soweit behandelt, dass mit den unvermeidbaren Problemkreisen des Aliasings und der zeitlichen Fensterung umgegangen werden kann.

Darauf aufbauend werden verschiedene, häufig eingesetzte Messwerterfassungssysteme vorgestellt, die jeweils unterschiedlichen Einsatzgebieten gerecht werden.

* USB-Module für Personalcomputer
* Messwerterfassung im Laborbetrieb über Instrumentierungsbusse (IEEE488, VXI)

Entscheidende Bedeutung kommt bei allen geschilderten Messwerterfassungssystemen dem Einsatz ausreichend flexibler und bedienungsfreundlicher Software zu. An Beispielen wird für die unterschiedlichen Messwerterfassungssysteme auf deren Programmierung eingegangen.

Im Praktikumsteil wird sowohl Gruppenarbeit wie auch eine Ergebnispräsentation gefordert.

Es sollen insgesamt drei Versuche bearbeitet werden, jeweils einer aus den nachfolgenden Versuchsgruppen:

A) Analyse von Wetterdaten mit LabVIEW
B) - Messungen an einem Pt100-Widerstandsthermometer und einem Tiefpassfilter über den IEEE488-Bus
    - Vermessung eines Luftstroms mit Messgeräten an einem IEEE488-Bus
    - Messungen an einem Warmwasser-Schichtspeicher-Modell mit einem VXI-Messsystem
    - Charakterisierung von Wechselrichterschaltungen mit Messgeräten an einem IEEE488-Bus
C) - USB-Messdatenakquisition mit 5B- und SSR-Modulen
    - USB-Messdatenakquisition für einen Solarzellen-Messstand
    - USB-Messdatenakquisition an einer Wechselspannungsquelle (Dynamo, Lichtmaschine)
    - USB-Messdatenakquisition für Dehnungsmessstreifen an einem Biegebalken.

• Messtechnik und Messdatenerfassung, 2. Aufl., Weichert N, Wülker M, Oldenbourg, 2010.
• Messtechnik und Messdatenerfassung, 2. Aufl., Weichert N, Wülker M, Oldenbourg, 2010.
• Moodle-Seiten zur Messdatenerfassung, Wülker M, Böhler K, Hochschule Offenburg, 2009.

• Kommutatormaschinen für Gleich- und Wechselstrom (Betriebsverhalten, Anlassen, Drehzahlverstellung)
• Transformatoren und Wandler
• Drehstromasynchronmaschinen (Betriebsverhalten, Anlassen, Drehzahlverstellung)
• Synchronmaschinen

• Fischer. R.: Elektrische Maschinen, 14. Auflage. München : Hanser, 2009.
• Fuest, K., Döring, P.: Elektrische Maschinen und Antriebe, 7. Auflage. Wiesbaden : Vieweg+Teubner, 2007.
• Linse, H., Fischer, R.: Elektrotechnik für Maschinenbauer : Grundlagen und Anwendungen, 12. Auflage. Stuttgart : Teubner, 2005.
• Riefenstahl, U.: Elektrische Antriebstechnik, 3. Auflage, Wiesbaden : Vieweg+Teubner, 2010.

Die Vorlesung vermittelt ein strukturiertes Vorgehen zur Lösung von Programmierproblemen. Verschiedene Problemstellungen werden in Python modelliert und schrittweise gelöst. Unit-Tests dienen der Qualitätssicherung.

In der Vorlesung werden folgende Python-Konzepte behandelt:

• Funktionen, inkl. geschachtelter und anonymer Funktionen, ebenso Funktionen höherer Ordnung und rekursive Funktionen.
• Aufzählungen (Literal), Records und Union
• Listen und Tupel, geschachtelte Listen
• Schleifen (for, while)
• Veränderbarer Zustand, Aliasing
• Einfache Klassen und Objekte (ohne Vererbung)
• Module
• Dateien
• Unit-Tests
• Dictionaries und Mengen
• Exceptions

Theis, Thomas (2019): Einstieg in Python: Programmieren lernen für Anfänger. Rheinwerk Computing.

Klein, Bernd (2017): Einführung in Python 3. Hanser.

Downey, Allen (2015): Think Python: How to Think Like a Computer Scientist. O’Reilly. Online: http://greenteapress.com/thinkpython/html/index.html

In der Vorlesung werden folgende Python-Konzepte behandelt:

• Funktionen, inkl. geschachtelter und anonymer Funktionen, ebenso Funktionen höherer Ordnung und rekursive Funktionen.
• Aufzählungen (Literal), Records und Union
• Listen und Tupel, geschachtelte Listen
• Schleifen (for, while)
• Veränderbarer Zustand, Aliasing
• Einfache Klassen und Objekte (ohne Vererbung)
• Module
• Dateien
• Unit-Tests
• Dictionaries und Mengen
• Exceptions

Theis, Thomas (2019): Einstieg in Python: Programmieren lernen für Anfänger. Rheinwerk Computing.

Klein, Bernd (2017): Einführung in Python 3. Hanser.

Downey, Allen (2015): Think Python: How to Think Like a Computer Scientist. O’Reilly. Online: http://greenteapress.com/thinkpython/html/index.html

• Organische Strukturen
  Darstellung organischer Verbindungen, funktionelle Gruppen, Oxidationszahlen, Atom- und Molekülorbitale
• Organische Reaktionen
  Thermodynamik und Kinetik, gebogene Pfeile und Reaktionsmechanismen, Nukleophilie und Elektrophilie
• Alkane, Alkene, Alkine
  Reaktionen der Kohlenwasserstoffe
• Alkohole, Aldehyde & Ketone, Carbonsäuren Reaktionen der Carbonyl-Gruppe
• Aromaten und delokalisierte pi-Systeme
  Reaktionen von Aromaten
• Stereochemie
• Polymere / Kunststoffe
• Bioorganische Chemie
  chemische Synthese von Oligonukleotiden und Peptiden

• Vollhardt, K.P.C. & Schore, N.E.: Organische Chemie. Wiley VCH, 2020
• Clayden, J. et al.: Organische Chemie, Springer Spektrum, 2013
• Mortimer, C.E. & Müller, U.: Chemie: Das Basiswissen der Chemie, Thieme, 2019
• McMurry, J. & Begley, T.: Organische Chemie der biologischen Stoffwechselwege, Spektrum Akademischer Verlag, 2006

1. Einführung

1.Übersicht des Gebiets
2.Begriffsklärungen

2.Wiederholung aus ET1
1.Lineare Bauteile
2.Lineare Netzwerkanalyse
3.Zusammenhänge elementarer physikalischer Größen

3.Grundlagen der Halbleiterphysik
1.Grundlegende Begriffe und Konzepte
2.Grundgleichungen
3.Ladungsträgertransport und Strom
4.Ausgleichsvorgänge von Ladungen

4.Passive Bauelemente
1.Widerstände
2.Kondensatoren
3.Spulen
4.Dioden

5.Aktive Bauelemente: Transistoren
1.Physikalische Grundlagen und mathematische Beschreibung
2.Bipolartransistoren
2.1Grundschaltungen
2.2Anwendungsschaltungen
3.Feldeffekttransistoren (FET)
3.1Sperrschicht-FET
3.2MOSFET

Hering, Ekbert; Endres, Julian; Gutekunst, Jürgen:Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Verlag Springer Vieweg, 8. Aufl., 2021.
Oehme, W. Friedrich; Huemer, Mario; Pfaff, Markus:Elektronik und Schaltungstechnik. Ein verständlicher Einstieg.Hanser Verlag, 2. Aufl., 2021.
Göbel, Holger: Einführung in die Halbleiter-Schaltungstechnik.Verlag Springer Vieweg, 6. Aufl., 2019.
Böhmer, Erwin; Ehrhardt, Dietmar; Oberschelp, Wolfgang:Elemente der angewandten Elektronik. Kompendium für Ausbildung und Beruf.Verlag Springer Vieweg, 17. Aufl., 2018.

WÄRMESCHUTZ:
Baulicher Wärmeschutz, Wärmetransport, Wärmebrücken, Lüftung, Wärme- und Energiebilanzen, instationäres Wärmeverhalten von Bauteilen und Gebäuden


FEUCHTESCHUTZ:
Ziele und Strategien, Feuchtespeicherung, Feuchtetransport und -übergang, instationärer Feuchtetransport in Bauteilen, hygrische Beanspruchung


KLIMA:
Außenklima, Raumklima, klimagerechtes Bauen


SCHALL:
Einführung in die Akustik, Raumakustik, Bauakustik, Schall aus gebäudetechnischen Anlagen, Schallimmisionsschutz


LICHT:
Grundlagen, Tageslicht, Kunstlicht

• Wolfgang M. Willems. Lehrbuch der Bauphysik: Schall - Wärme - Feuchte - Licht - Brand - Klima. Springer Vieweg; 8., vollst. überarb. und akt. Aufl. 2017

Wärmeversorgung: Wärmeversorgung von Gebäuden. Heizsysteme und Anlagenkomponenten. Wärmeerzeuger und Zubehör. Effizienz, Wirkungsgrad und Nutzungsgrad, Anlagenaufwandszahl

Anlagenplanung und Bemessung der Wärmeversorgungsanlage: Erschließung / Installation. Bemessung des Wärmeerzeugers (inkl. Warmwasserbereitung). Heizkörper (ausgehend von EN 12831 und nach EN 442). Regelung der Warmwasserheizung.

Grundlagen der Hydraulik: Rohre, Einzelwiderstände, Regelwiderstände. Hydraulische Verschaltungsarten. Durchgangsventile im Netz. Pumpen. Hydraulischer Abgleich.

Rohrnetzberechnung: Rohrverlegung, Rohrplan und Strangschema, Rohre und Armaturen. Regelarmaturen. Berechnung der Druckverluste (inkl. hydraulischer Abgleich). Auswahl der Umwälzpumpe.

Heizwärmebedarf und Wirtschaftlichkeit (Überblick): Betriebsverhalten und Regelung. Wärmeverluste und -gewinne (nach DIN 4108-6). Nutzungsgrade der Wärmeversorgungsanlage (nach DIN 4701-10). Wirtschaftlichkeit (nach VDI 2067).

Labor:

1. Teillastverhalten im geschlossenen, hydraulischen System
2. hydraulischer Abgleich in einer heizungstechnischen Anlage
3. thermisches Verhalten einer heizungstechnischen Anlage
4. Wirkungs- und Nutzungsrad verschiedener Wärmeerzeuger

Projektierung von Warmwasserheizungen von W. Burkhardt und R. Kraus (Oldenbourg, aktuelle Auflage)

• Einführung, Lehrsätze der Statik
• Kraftvektoren, Vektorrechnung
• Gleichgewicht am Punkt
• Resultierende von Kräftesystemen
• Gleichgewicht eines starren Körper
• Fachwerke und Systeme starrer Körper
• Schnittgrößen
• Reibung
• Schwerpunkte

• Hibbeler R. Technische Mechanik 1: Statik. München: Pearson Education. 2006
• Gross D, Hauger W, Schnell W, et al. Technische Mechanik: Band 1: Statik. Berlin: Springer. 2004
• Romberg O, Hinrichs N. Keine Panik vor Mechanik!. Wiesbaden: Vieweg. 2006

Grundlagen

• Zusammenhang zwischen Bauphysik und Anlagentechnik
• Thermische Behaglichkeit und Luftqualität

Systemkomponenten der Raumluft- und Klimatechnik

Lüftungsanlagen und Luftförderung

• Strömungstechnische Grundlagen
• Strömungswiderstände in Kanälen
• Kanalnetzberechnung
• Ventilatoren/Ventilator- und Netzkennlinie

 Raumluftströmung

• Merkmale von Lüftungskonzepten: Mischlüftung/Verdrängungslüftung/Quelllüftung
• Luftführung im Raum und Dimensionierung von Luftauslässen

 Energiebilanz und Raumtemperatur

• Freie Lüftung
• Sommerlicher Wärmeschutz
• Passive Kühlung - Raumtemperatur im Sommer

 Kühllastberechnung

• h,x-Diagramm für feuchte Luft
• Zustandsgrößen feuchter Luft
• Zustandsänderungen im h,x-Diagramm

Dimensionierung von RLT-Anlagen und Gebäudekühlung

• Projektierung
• Definitionen in raumlufttechnischen Anlagen
• Gebäudeklimatisierung
• Auslegungsbeispiele

LABOR

1. Luftförderung
2. Klimaanlage
3. Raumluftströmung
4. Raumklima

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.). Handbuch der Klimatechnik (VDE Verlag, 2011). Band 1 „Grundlagen", Band 2 „Anwendungen" und Band 3 „Bauelemente"

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

Der Gasturbinenkraftwerksprozess und der Dampfkraftprozess in GuD und Geothermie sowie Solarthermiekraftwerken inklusive der Kraftwärmekopplung

Zahoransky, R., 2019, Energietechnik, 8. Auflage. Wiesbaden: Springer Vieweg Verlag. ISBN: 978-3-658-21846-1

Photovoltaik-Anlagen

-in privaten Energiesystemen

• Grundlagen
• Planung (inklusive Ertragsgutachten, Wirtschaftlichkeit und Finanzierung)
• Installationo Betrieb (Kontrolle, Wartung, Versicherung, Steuern)
• Umwelt- und Nachhaltigkeit
• Balkon-PV

-in kommerziellen Energiesystemen

-als Freiflächenanlagen

Windkraftanlagen

an Lando Grundlagen

• Planung (inklusive Ertragsschätzung, Wirtschaftlichkeit und Finanzierung)
• Installationo Betrieb
• Umwelt- und Nachhaltigkeito Kleinwindkraftanlagen

-off-shore

• Andreas Wagner: Photovoltaik Engineering: Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung (2019)
• Robert Gasch und Jochen Twele: Windkraftanlagen: Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb, 9. Auflage (2016)

• Begriffe: Zufallsgrößen, Zufallsexperimente, Ereignisse, Ergebnisse
• Dichtefunktionen und Verteilungsfunktionen (Normalverteilung, Lognormalverteilung, Weibullverteilung...)
• Quantile, Erwartungswert, Varianz
• Kovarianz, Korrelation
• Schätz- und Testverfahren (t-Test, Kolmogorov-Smirnov, ...)
• Zeitreihenanalyse (Regressionsanalyse, AVF, AKF, Moving-Average-Prozesse...)
• Risikoanalyse und Simulation (Volatilität, Brownsche Bewegung, Monte Carlo Simulation...)
• Anwendung auf studiengangspezifische Beispiele

• Aeneas Rooch: Statistik für Ingenieure, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2014
• H. Schiefer, F. Schiefer: Statistik für Ingenieure. Eine Einführung mit Beispielen aus der Praxis, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2018
• Mathias Bärtl: Statistik Schritt für Schritt, Independently published, 2017, ISBN 978-1520186832

• Einführung
• Explorative Datenanalyse
• Überwachte Lernverfahren
• Deep Learning
• Unüberwachte Lernverfahren

John D. Kelleher, Brian MacNamee and Aoife D'Arcy.Fundamentals of machine learning for predictive data analytics : algorithms, worked examples, and case studies. 2020 - Second edition. - The MIT Press

Jiawei Han, Micheline Kamber and Jian Pei. Data mining : concepts and techniques. 2012 - Third edition. - Elsevier

Kristian Kersting, Christoph Lampert, Constantin Rothkopf (Hrsg.). Wie Maschinen lernen : künstliche Intelligenz verständlich erklärt. 2019 - Springer

• Erkenntnisse der Neuro-Wissenschaften zum Verständnis menschlichen Verhaltens
• Systemtheorie: Projekte als komplexe dynamische Systeme
• Grundlagen von Kommunikation, Veränderung und Lernen
• Praktische Übungen zu Kritikäußerung, Repräsentationssystemen und Kreativität

Stephanie Borgert, "Holistisches Projektmanagement", Springer-Verlag, 2012

Die Studierenden lernen

• die weiterführenden Begriffe Betriebswirtschaftslehre zu erörtern.
• das Verständnis für Prozessketten in produktionswirtschaftlichen Systemen zu Lehren und in Gruppenarbeiten zu vertiefen.
• Funktionsinhalte, Ziele, Aufgaben sowie Zielkonflikte der Materialwirtschaft zu verstehen.
• Standardisierungsmethoden von der Materialbeschaffung über die Pareto-Portfolio-Analyse zu erarbeiten.
• Materialdisposition und die Wechselwirkung von Beständen kennen.
• die Produkt-Quantum-Analyse. Diese wird neben dem theoretischen Ansatz anhand von praktischen Beispielen vermittelt.
• Themen der Arbeitsvorbereitung im Gesamtzusammenhang eines betrieblichen Ablaufs zu verstehen.

Einführung und Grundlagen

• das ökonomische Prinzip
• der Wirtschaftsstandort Deutschland, Wettbewerbsstaaten, Wettbewerbskriterien
• Betrieb und Unternehmen
• die Organisation von Unternehmen
• Aufbau und Ablauforganisation
• Organisationsformen in Unternehmen
  

Ingenieurmäßige, weitgehend selbstständige Mitarbeit in einem, höchstens in zwei der Arbeitsgebiete:

• Entwicklung, Konstruktion, Normung
• Prüffeld, experimentelle Erprobung von Produkten
• Produktion, Fertigungsplanung, Qualitätskontrolle
• Projektierung, technische Kundenbtreuung

Ausarbeitung eines ausführlichen Berichts über eines der durchgeführten Industrieprojekte mit mündlicher Präsentation.

Technische Berichte, Hering, Lutz, Hering, Heike (Vieweg, 2000)

Ein Industrieprojekt ist selbstständig zu bearbeiten. Das Thema soll sich vorzugsweise mit den Projekten der Praxisphase befassen. Das wissenschaftliche Arbeiten soll in diesem Industrieprojekt eingeübt und in der anschließenden Präsentation vorgestellt werden.

Die LV umfasst folgende Lerninhalte:

• ETL-Prozesse
• Datenqualität
• Messaging-Architekturen und Systeme
• Stream Processing
• NoSQL-Datenbanken
• Hadoop DFS und MapReduce
• Verteile Analyse großer Datenmengen mit verteilten Systemen wie Apache Spark, Flink
• Cloud-Dienste zur Verarbeitung und Speicherung von großen Datenmengen

• Kleppmann, Martin (2018): Designing data-intensive applications. The big ideas behind reliable, scalable, and maintainable systems. Fifth release. Beijing, Boston, Farnham, Sebastopol, Tokyo: O'Reilly.
• White, Tom (2015): Hadoop. The definitive guide. 4. edition: O'Reilly & Associates.
• Chambers, Bill; Zaharia, Matei (2018): Spark. The definitive guide: big data processing made simple. First edition. Sebastapol, CA: O'Reilly Media.
• Apel, Detlef (2015): Datenqualität erfolgreich steuern. Praxislösungen für Business Intelligence Projekte. 3., überarbeitete und erweiterte Auflage. Heidelberg [Germany]: dpunkt.verlag (Edition TDWI).

Vertiefung der Lerninhalte aus der Vorlesung durch individuelle praktische Übungen in den Bereichen

• ETL-Prozesse
• NoSQL-Datenbanken
• HDFS und MapReduce
• Spark

Géron, Aurélien (2019): Hands-on machine learning with Scikit-Learn, Keras, and TensorFlow. Concepts, tools, and techniques to build intelligent systems. Second edition. Sebastopol, CA: O'Reilly Media, Inc.

Vorlesung:

• Kälteerzeugung: Verfahren der Kälteerzeugung / Überblick. Kältemittel. Kältemaschinenöle. Kompressionskältemaschinen und -wärmepumpen. Thermisch angetriebene Kältemaschinen und Wärmepumpen. Gaskältemaschinen: Stirling-Prozess und Luftverflüssigung. Kryotechnik.
• Kälteverteilsysteme: Direktverdampfung. Kaltwassersatz. Speichersysteme.
• Komponenten und Bauteile: Verdichter, Wärmetauscher, Verdampfer/Luftkühler, Verflüssiger/Rückkühlanlagen, Kältemittelregelung und -verteilung, Apparate und Behälter im Kältemittelkreislauf, Pumpen/Ventilatoren/Rohrleitungen/Armaturen, Anlagentechnik.
• Anwendungen / Anlagenplanung: Klimatechnische Anwendungen (Kälte- und Wärmebereitstellung). Industrielle und gewerbliche Hoch, Tief- und Tiefsttemperaturanwendungen. Mehrstufige Systeme und Kaskadierung. Kälte/Wärme-Verbundsysteme. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit.

1. Leistungszahl einer Kompressionskältemaschine
2. Leistungsregelung einer Kompressionskältemaschine
3. Philips-Gaskältemaschine
4. Kältemischungen

• Pohlmann – Taschenbuch der Kältetechnik, IKET (VDE Verlag, aktuelle Auflage)
• Technische Thermodynamik, E. Hahne (Oldenbourg, 2010)
• Kälte- und Klimasystemtechnik : Lehrbuch zur Industriekälte, G. Weber (VDE Verlag, 2014)
• Kältetechnik für Ingenieure, T. Maurer (VDE Verlag, 2016)
• Strömungs- und Kolbenmaschinen im Kälte-/Klima-Anlagenbau, G. Weber (VDE Verlag, 2013)
• Der Kälteanlagenbauer, Bd. 1+2, K. Breidenbach (C.F. Müller, 2014)
• Lehrbuch der Kältetechnik, Bd. 1+2, H. Cube (C.F. Müller, 1997)

• PV-Marktentwicklung
• Grundlagen Halbleiterphysik
• Parameter der Hellkennlinie
• Elemente von kommerziellen Solarzellen
• Solarzellencharakterisierung
• Verfahrenstechnik zur Herstellung von Solarzellen
• Modulverschaltung
• Systemtechnik
  
  
   

Verpflichtende Literatur:

• H. Wirth, „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland”, www.pv-fakten.de

Empfehlung:

• Kapitel 1, 3, 4, 5, 6, 8 aus K. Mertens, „Photovoltaik”, Hanser-Verlag

Vertiefende Literatur:

• P. Würfel, „Physik der Solarzellen”, Spektrum-Verlag (Empfehlung)
• A. Goetzberger, „Sonnenenergie: Photovoltaik”, Teubner-Verlag
• M. A. Green, „Solar Cells” (rot + grün), UNSW Sydney
• K. R. McIntosh, „Humps, bumps and lumps”, Dissertation, UNSW 2001 (Empfehlung)

- Netzschutszeinrichtungen

- Normen und Richtlinien bei elektrischen Energieversorgungseinrichtungen

- Schutz von Personen und Tieren bei elektrischen Einrichtungen

• Adolf J.: Elektroenergiesysteme. Erzeugung, Transport, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. 3. Auflage. Springer, Berlin 2012, ISBN 978-3-642-21957-3.
• Schossig, Walter; Schossig, Thomas: Netzschutztechnik. 5. Auflage. EW Medien und Kongress GmbH, Frankfurt am Main und VDE-Verlag, Berlin 2016, ISBN 978-3-8022-1137-9 und ISBN 978-3-8007-3927-1.
• Schossig, Walter: Geschichte der Schutztechnik. VDE, ETG-Mitgliederinformation Juli 2014, S. 31-36, online. Abgerufen am 28. Dezember 2015.
• Doemeland, Wolfgang; Handbuch Schutztechnik. Grundlagen. Schutzsysteme. Inbetriebsetzung. 6. Auflage Verlag Technik, 1997, ISBN 9783341011874
• Brechtken, Dirk; Schutz und Selektivität in Niederspannungsanlagen, 2., neu bearbeitete Auflage 2022, ISBN 978-3-8007-5844-9, E-Book: ISBN 978-3-8007-5845-6

Grundlagen

• Einführung: System/Signal/Übertragungsfunktion
• Definition und Aufgabenstellungen der Mess- und Regelungstechnik
• Darstellung von MSR-Aufgaben Symbolik, Normen, Symbole, Blockdiagramme

Wiederholung komplexe Zahlen und Funktionen

• Normalform und Gauß'sche Zahlenebene, trigonomische Form, Exponentialform
• Rechnen mit komplexen Zahlen und Funktionen: Ortskurve und Bodediagramm

Systemtheoretische Grundlagen

• Physikalischer Prozess, technischer Prozess, technisches/dynamische System
• Eingangs- und Ausgangsgrößen, Systemgrößen, Systemparameter, Systemanalyse
• Übertragungsverhalten (im Zeitbereich), Übertragungsfunktion, insb. Impulsantwort, Sprungantwort und Antwort auf periodische Anregung

Lineare, kontinuierliche Systeme im Zeit- und Bildbereich

• Modellbildung eines Übertragungssystems (Aufstellen der Differentialgleichung), Test- und Antwortfunktion
• Linearisierung, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, elementare Übertragungsglieder, Frequenzdarstellung zusammengesetzter Systeme
• Umformen von Blockstrukturen
• Anwendung der Regeln auf verschiedene Problemstellungen

Der Regelkreis

• Zeitverhalten typischer Regler, Standard-Regelkreis, Regelkreisgleichung, Führungs- und Störverhalten, statisches und dynamisches Verhalten
• Synthese von Regelkreisen

Stabilität und Reglerentwurf im Zeitbereich

• Kenngrößen eines Regelkreises und Stabilitätskriterien
• Bestimmung von Reglerparametern/Einstellregeln

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• Jürgen Bechtloff: Regelungstechnik, Vogel Verlag, Würzburg, 2012, 1. Auflage
• Hildebrand Walter: Grundkurs Regelungstechnik, Vieweg + Teubner, Wiesbaden, 2009, 2. Auflage

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek

Eigenständiges Erarbeiten eines Themas in den jeweiligen Sektoren des Energiesystems, angeleitet durch den Lehrveranstaltungsverantwortlichen. Es werden sowohl sektorenbetreffende Themen als auch Themen, die die einzelnen Sektoren verknüpfen, vergeben. Es wird das wissenschaftliche Erarbeiten des Themas mit Bezug zu einem zukünftigen erneuerbaren Energiesystem fokussiert. Im Rahmen einer kurzen wissenschaftlichen Ausarbeitung sowie eines Vortrages werden die Ergebnisse dokumentiert.

• Sterchele Philip, Brandes Julian, Heilig Judith, Wrede Daniel, et al. Paths to a Climate-Neutral Energy System: The German Energy Transition in its Social Context. Freiburg: Fraunhofer ISE; 2020.
• Sensfuß F, Pfluger B. Optimized pathways towards ambitious climate protection in the European electricity system. Karlsruhe, Germany: Fraunhofer ISI; 2014.
• Hecking H, Hintermayer M, Lencz D, Wagner J. The energy market in 2030 and 2050 – The contribution of gas and heat infrastructure to efficient carbon emission reductions. K ̈oln: EWI Energy Research & Scenarios gGmbH; 2018
• Osorio S, Pietzcker R, Tietjen O. Documentation of LIMES-EU - A long-term electricity system model for Europe. Berlin: Potsdam Institute for Climate Impact Research; 2021.
• ”dena-Leitstudie Integrierte Energiewende: Impulse für die Gestaltung des Energiesystems bis 2050,” German Energy Agency, Berlin; 2018.
• Agora Energiewende. Renewables versus fossil fuels – comparing the costs of electricity systems. Berlin: Agora Energiewende; 2017.
• International Energy Agency (IEA). World Energy Outlook 2020. IEA; 2020.
• Forschungszentrum Jülich, ”Wege für die Energiewende Kosteneffiziente und klimagerechte Transformationsstrategien für das deutsche Energiesystem bis zum Jahr 2050,” Forschungszentrum Jülich, Jülich; 2020. 

• Einführung in das dynamische Verhalten von Energiesystemen
• Modellierung ausgewählter Anlagenkomponenten
• Numerische Anlagensimulation
• Numerische Bewertung von Betriebsführung und Regelungsstrategie
• Energiewirtschaftliche Optimierung im Betrieb (mit digitalen Zwillingen)
• Einführung in das Energie- und Anlagenmonitoring

Programmierung in Python: Ein kompakter Einstieg für die Praxis, Ralph Steyer (Springer, aktuelle Auflage)

In der Lehrveranstaltung werden die grundlegenden Ansätzeder Simulation in der Ingenieurtechnik erarbeitet. Anwendungsbeispiele kommen aus der nachhaltigen Energiesystemtechnik. Grundlegende Simulationen werden im integrierten Labor von den Studierenden aufgebaut. Die Simulationen werden mit Hilfe der Software XXX bearbeitet.

• Vorlesung: Einführung, Erste Schritte der Modellierung und Simulation, Modellierungsformalismen, Eigenschaften von dynamischen Systemen, Zeitdiskretisierung, Systemsimulation
• Computerlabor: Einfaches und detailliertes Batteriemodell, Elektrofahrzeug

• Skript zur Vorlesung
• M. Gipser, Systemdynamik und Simulation, Teubner (1999)

• Einführung in die Optimierung
• Modellbildung und Einführung zu Optimierungsmodellen
• Lineare Optimierung
• Ganzzahlige  und Kombinatorische Optimierung
• Weitere…

• Poler, R., J. Mula, M. Díaz-Madroñero: Operations Research Problems: Statements and Solutions, Springer, Berlin / Heidelberg, 2014.
• Kasana, H.S.; Kumar, K.D.: Introductory Operations Research – Theory and Applications, Springer, Berlin / Heidelberg, 2004.
• J. K. Sharma: Business Statistics, Second Edition, Pearson India, 2006.
• Suhl, L.; Mellouli, T.: Optimierungssysteme – Modelle, Verfahren, Software, Anwendungen, 2nd edition, Springer, Berlin, 2009.
• Williams, H. P.: Model Building in Mathematical Programming, 5th Edition, John Wiley & Sons, 2013.

VORLESUNG

Projektierung/Projektablauf

• Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
• Auftragnehmer/Auftraggeber und Lastenheft / Pflichtenheft
• Leistungsphasen der HOAI

Bilanzierung von komplexen Energiesystemen

• Einführung in das dynamische Verhalten von Energiesystemen
• Modellierung ausgewählter Anlagenkomponenten
• numerische Anlagensimulation

energiewirtschaftliche Bewertung

• Kostenberechnung
• Wirtschaftlichkeit nach der Annuitätenmethode (VDI 2067)
• Sensitivität / Unsicherheit / Optimierung
• Preis- und Vertragsgestaltung

Auslegung und Auswahl beispielhafter Komponenten für Energiesysteme (insb. Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe)

• Erzeugung
• Speicherung und Verteilung
• Übergabesysteme

Betrieb energietechnischer Anlagen

• Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
• Instandhaltung
• Betriebsführung
• energiewirtschaftliche Optimierung im Betrieb

SEMINAR

Im Seminar werden einerseits technische, rechtliche und/oder sozio-ökonomische Aspekte der Planung und des Betriebs energietechnischer Anlagen in Form von Referaten und einer kritischen Diskussion beleuchtet. Andererseits wird das Planspiel "Ingenieurbüro" (Anwendung der Lehrinhalte aus der Vorlesung auf ein konkretes Planungsbeispiel) durch das Seminar begleitet.

Aufgaben- und Materialsammlung sowie Folienskript als Unterlage für die Vorlesung.

Literatur aus der Bibliothek, separate Literaturliste

Schriftliche Dokumentation der Bachelorarbeit im Umfang von nicht mehr als 100 Seiten und mündliche Präsentation der Bachelorarbeit in einem abschließenden Kolloquium.

Fachvortrag:

Vortrag zu dem Bachelor-Arbeitsthema im Umfang von 20 Minuten.

• entsprechende weiterführende Literatur wird angegeben, (2000)
• Visualisieren, Präsentieren, Moderieren, J. W. Seifert (GABAL Verlag GmbH, 2000)

• Grundlagen
  Eigenschaften von Fluiden, Molekularer Aufbau, Stoffdaten, Newtonsche und nicht-newtonsche Medien

• Hydro-und Aerostatik
  Druckverteilung im Schwere-und Zentifugalfeld, Kraftwirkungen auf Behälterwände, Archimedischer Auftrieb,

• Reibungsfreie Strömungen
  Stromfadentheorie, Bernoulli-Gleichung, Wirbelströmungen, Druckbegriffe und deren Messung, Ausströmen aus Behältern, ebene Strömungen, Potentialströmungen und Tragflügeltheorie

• Reibungsbehaftete Strömungen
  Reibungseinfluss, Kennzahlen, laminare und turbulente Strömungen, Navier-Stokessche Gleichungen, Druckabfall in durchströmten Leitungen, Impulssatz, Grenzschichttheorie,

• Druckverlust und Strömungswiderstand
  Energiegleichung, Druckverlust in durchströmten Bauteilen, Krümmer, Düsen, Diffusoren, Widerstand umströmter Körper, Fahrzeuge, Tragflügel, Gebäude

• Gasdynamik
  Strömungen kompressibler Medien, Laval-Düse

• Grundzüge der Strömungslehre, J. Zierep, K.Bühler (Vieweg+Teubner Verlag, 2010)
• Strömungslehre und Strömungsmaschinen, E. Käppeli (Harry, 1987)
• Strömungsmechanik, J.Zierep, K.Bühler (Springer Verlag, 1991)
• Technische Strömungslehre, Bohl, W. (Vogel, 2000)

• Einführung in die Wärmeübertragung
  anhand bekannter Beispiele aus der Thermodynamik (Wärmepumpe/ Kältemaschine, Energiebilanz, Wirkungsgrad und Leistungziffer, Wärmetauscher)
• Prinzipielle Mechanismen der Wärmeübertragung
• Wärmeleitung - oder der Wärmeübergang in ruhenden Systemen
  Fourier-Gleichung für die Wärmeübertragung
  Anwendung der stationären Wärmeleitung auf unterschiedliche Geometrien
  Instationäre Wärmeleitung (Einführung die Methodik der dimensionslosen Kennzahlen und der Ähnlichkeitstheorie, Fo und Bi)
• Wärmekonvektion - oder der Wärmeübergang in bewegten Systemen
  Erzwungene Konvektion und deren kinetischer Ansatz für die Wärmeübertragung (Kennzahlen Nu, Re, Pr, Nußelt-Theorie, Wärmeübergangszahlen für verschiedene Anwendungen)
  Freie Konvektion und deren dimensionslose Kennzahlen (Graßhof)
• Wärmestrahlung - oder der Wärmetransport durch elektromagnetische Strahlung
  Grundgesetz der Temperaturstrahlung, Stefan-Boltzmann-Gesetz und Lambertsche Gesetze
  Strahlungsaustausch

• P. von Böckh, Th. Wetzel: Wärmeübertragung, 5. Auflage, 2014, Springer-Verlag
• VDI-Wärmeatlas: Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 13. Auflage, 2019, Springer-Verlag
• R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot: Transport Phenomena, 2nd edition 2002, John Wiley & Sons, Inc.
  

Durchführung und Auswertung von Wärmeübertragungsversuchen im Technikumsmaßstab

Doppelrohrwärmetauscher

Wärmetransport in der Wirbelschicht

Kompressionskältemaschine

Trocknungsprozess in der Klimakammer

• J. Zimmer, S. Mall-Gleißle, Versuchsbeschreibungen
• VDI-Wärmeatlas: Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 13. Auflage, 2019, Springer-Verlag

• Einführung in die Stoffübertragung
• Analogie von Wärme- und Stoffübertragung
• Feuchte Luft
  Definition der Enthalpie für feuchte Luft, das Mollier-Programm
  Klimatisierungsprozesse
• Trocknungsprozesse
• Diffussion am Beispiel der Kondensation
  Nußeltsche Wasserhauttheorie

• P. Stephan, K. Schaber, K. Stephan, F. Mayinger: Thermodynamik, Band 1: Einstoffsysteme, 19. Auflage, 2013, Springer-Verlag
• VDI-Wärmeatlas: Berechnungsblätter für den Wärmeübergang, 13. Auflage, 2019, Springer-Verlag
• R. B. Bird, W. E. Stewart, E. N. Lightfoot: Transport Phenomena, 2nd edition 2002, John Wiley & Sons, Inc.

• Leitungs- und Netzformen
• Ersatzschaltungen- und Kenndaten der Betriebsmittel
• Drehstromnetz im symmetrischen und unsymmetrischen Betrieb
• Netzberechnungsverfahren
• Lange Leitungen
• Leistungs-, Frequenz- und Spannungsregelung
• Kurzschlussstromberechnung
• Symmetrische und Unsymmetrische Fehler
• Stabilität der Energieübertragung
• Transformatoren
• Physiologische Wirkungen des Stromes und Schutzmaßnahmen

Elektrische Anlagentechnik: Kraftwerke, Netze, Schaltanlagen, Schutzeinrichtungen, Carl Hanser Verlag GmbH, Wilfried Knies, Klaus Schierack , 6. Auflage. 05/2012

Elektrische Energieversorgung 1, Springer Berlin Heidelberg, Print ISBN: 978-3-642-22345-7, Electronic ISBN: 978-3-642-22346-4, 4. Auflage, 2015

Elektrische Energieverteilung, René Flosdorff, Günther Hilgarth, Springer Vieweg, eBook ISBN 978-3-8348-2363-2, Softcover ISBN 978-3-8351-0244-6, 10. Auflage, 2020

Versuche zu folgenden Themen der Vorlesung: 

• Komplexe Verbraucher,
• Synchron- und Asynchrongeneratoren,
• Modellkraftwerk,
• Hochspannungsdrehstromübertragung (HDÜ) und Leitungen, Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) und Leitungen, Netzsynchronisation,
• Dezentrale Erzeuger,
• Mischstromübertragung (HMÜ)

• Elektrische Anlagentechnik: Kraftwerke, Netze, Schaltanlagen, Schutzeinrichtungen, Carl Hanser Verlag GmbH, Wilfried Knies
• Elektrische Energieversorgung 1-3, Springer Fachmedien München GmbH, Valentin Crastan
• Elektrische Energieverteilung, Flosdorff, René, Hilgarth, Günther

• Versuche zu Thyristoren und netzgeführten Stromrichtern
• Versuche zum Gleichstromsteller
• Versuche zu Motorwechselrichtern in Drehstrombrückenschaltung
• Netzrückwirkungen und Blindleistungskompensation
• Versuche zu Netzwechselrichtern in Drehstrombrückenschaltung

Specovius, Joachim: Grundkurs Leistungselektronik, 10. Auflage, Wiesbaden, Springer Vieweg Verlag, 2020.

Die LV gliedert sich folgendermaßen:

• Aufgaben der Leistungselektronik
• Bauelemente der Leistungselektronik
• Wechselstrom- und Drehstromsteller
• Netzgeführte Stromrichter
• Selbstgeführte Stromrichter
• Umrichter
• Verfahren zur Ansteuerung von Stromrichtern

• Jäger, R., Stein, E.: Leistungselektronik, VDE-Verlag, Berlin, Offenbach, 2011
• Schröder, D.: Leistungselektronische Schaltungen, 3. Auflage, Berlin, Heidelberg, Springer-Verlag, 2012
• Specovius, J.: Grundkurs Leistungselektronik, 8. Auflage, Wiesbaden, Vieweg Verlag, 2017
• Hagmann, G.: Leistungselektronik, 6. Auflage, Wiebelsheim, AULA-Verlag, 2019