Bachelor of Engineering (B.Eng.)Nachhaltige Gebäude- und Energietechnik

Numerische Verfahren

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen
… einige wichtige numerische Verfahren wiedergeben
… die gängigen Befehle einer Programmiersprache wiedergeben
… zu gegebenen Problemen ein passendes numerisches Verfahren auswählen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Schleifen- und Kontrollstrukturen programmieren
… Schaubilder von Funktionen mit zwei Variablen graphisch darstellen
… die in der Vorlesung Numerische Verfahren besprochenen Methoden sicher anwenden
… ingenieurwissenschaftliche Fragestellungen numerisch lösen
… die Grenzen der numerischen Verfahren bezüglich Anwendbarkeit und Genauigkeit abschätzen
… ihre numerischen Programme durch den Vergleich mit analytischen Referenzlösungen (für geeignete Spezialfälle)
überprüfen
… die einzelnen erlernten Methoden miteinander verknüpfen
… die erlernten Methoden auch auf andere Anwendungsaufgaben aus Naturwissenschaft und Technik übertragen
Übergreifende Kompetenzen
Kommunikation und Kooperation
… Übungs- und Programmieraufgaben in einer Lerngruppe gemeinsam lösen
… Probleme beim Lösen eines mathematischen Problems fachsprachlich korrekt formulieren
… programmierten Code verständlich dokumentieren
Methodenkompetenz
… ihre Lösungswege fachlich korrekt darstellen
… für mathematische Problemstellungen aus u.a. Inhalten einen geeigneten Lösungsweg auswählen
Digitale Kompetenzen
… mathematische Probleme mit Hilfe einer Programmiersprache numerisch lösen
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
Die Fähigkeit, mathematische Probleme mit Hilfe numerischer Methoden zu lösen, ist eine wichtige Kompetenz für
Ingenieure.

Inhalte
a) Vorlesung Numerische Verfahren:

• Lineare Ausgleichsrechnung
• Numerisches Lösen nichtlinearer Gleichungen und Gleichungssysteme (Newtonverfahren)
• Numerisches Lösen gewöhnlicher Differenzialgleichungen und Differenzialgleichungssysteme (Eulerverfahren)
• Diskretisierung und numerisches Lösen partieller Differenzialgleichungen am Beispiel der Laplace-/ Poissongleichung (stationäre Wärmeverteilung, elektrisches Feld) und/oder Wärmeleitungsgleichung

b) Labor Programmieren:

• Einführung in eine Programmiersprache (z.B. Matlab/Python)
• Graphische Darstellung reeller Funktionen
• Niveaulinien & Graphen von Funktionen mit zwei Variablen, z.B. ideales/reales Gasgesetz
• Kurven in Parameterdarstellung und Komplexe Ortskurven, z.B. Nyquist-Diagramme
• Messdaten einlesen und graphisch darstellen
• Schleifen und Kontrollstrukturen
• Anwendung der in der Vorlesung behandelten numerischen Verfahren auf Probleme aus Gebäude-, Energie- und Umwelttechnik sowie allgemeine naturwissenschafttich-technische Probleme
• Numerische Behandlung von ausgewählten Fragestellungen aus parallelen Vorlesungen, insbesondere Regelungstechnik,
  Wärme- und Stoffübertragung, Thermodynamik 2

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: Mathematik 1
empfohlen: Mathematik 2, Technische Mechanik, Messtechnik und Elektrotechnik, Physik, Chemie und Einführung in die
Versorgungstechnik, Thermodynamik 1, Strömungslehre, Elektrotechnik, Festigkeitslehre und Werkstoffkunde

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 60 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr. Ingo Bednarek, Prof. Dr. Andreas Narr

Regelungstechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Grundlagenwissen in der Steuerungs- und Regelungstechnik vorweisen
… Regelcharakteristiken von elementaren Regelkreisgliedern einordnen
… Regelkreisverhalten anhand von Übertragungsfunktionen beschreiben
… Stabilität von Regelkreisen z.B. mittels Ortskurven und Bode-Vefahren bewerten
… Systemverhalten anhand Zeit-, Laplace- Frequenzbereich analysieren
… einfache Probleme der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik strukturiert analysieren

Inhalte
a) Vorlesung:

•  Grundstruktur einschleifiger Regelkreis
• Modellbildung (mathematisch und experimentell) und Beschreibung von Systemen durch gewöhnliche Differentialgleichungen im Zeitbereich
• Beschreibung von Regelkreisgliedern mittels Differenzialgleichungen, Übertragungsfunktionen, Frequenzgang, Ortskurve und Bodediagramm
• Elementare Regelkreisglieder (P-, I-, D-, PT1-, PT2- und Totzeitglied)
• Regler (P-, PI-, PD-, PID-Regler)
• Beurteilung der Stabilität von Regelkreisen
• Reglerentwurf mittels Einstellregeln
• Reglerentwurf im Bode-Diagramm

b) Labor: Laborversuche zu Themen wie z.B: Übertragungsverhalten von Regelstrecken, P-/PI-/PID-Regler, Regelkreis und

• Reglereinstellung, digitale Regelungstechnik

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: Mathematik 1
empfohlen: Mathematik 2

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Dietmar Krieg, Prof. Dr.-Ing. Nikolai Kalitzin, NN

Thermodynamik 2

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
Wissen und Verstehen
… die verschiedenen Aggregatzustände unterscheiden
… die grundlegende Vorgehensweise bei der Bestimmung von Zustandsgrößen für unterschiedliche Aggregatzustände
wiedergeben und präzisieren
… grundlegend zwischen rechts- und linksläufigen Kreisprozessen unterscheiden
… die wichtigsten Kreisprozesse und deren Wirkungsgrade wiedergeben
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Thermodynamische Kreisprozesse aus der Energie- und Gebäudetechnik berechnen
Wissenschaftliche Innovation
… Thermodynamische Kreisprozesse für eine vorgegebene Anwendung optimieren.
Übergreifende Kompetenzen
Kommunikation und Kooperation
… unterschiedliche Ergebnisse in Abhängigkeit des verwendeten Lösungsansatzes (z. B. ideales vs. reales Gas) fachlich
diskutieren.
… Fragestellungen zur Energieumwandlung und Entropieerzeugung diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die gelernten Kenntnisse zu den thermodynamischen Kreisprozessen auf Anlagen der Energie- und Gebäudetechnik
transferieren und im System analysieren

Inhalte
a) Vorlesung:

• Zustandsgrößen im Bereich der festen, flüssigen und gasförmigen Phase sowie deren Mischgebiete
• Phasenübergänge fest – flüssig – dampfförmig
• Benutzung von Dampftafeln und Zustandsdiagrammen zur Bestimmung der Zustandsgrößen
• Isobare, isotherme, isochore, isenthalpe, polytrope und isentrope Zustandsänderung im p,v -, T,s -, h,s -, log p,h - Diagramm mit Nassdampfgebiet
• Thermische und kalorische Zustandsgleichungen für reale Gase, Realgasfaktor, Virialkoeffizienten, van-der-Waals und davon abgeleitete Gleichung
• Joule-Thomson Effekt – Linde Verfahren
• Thermische Maschinen (Arbeits- und Kraftmaschinen): Isotherme, isentrope und polytrope Verdichtung und Entspannung
• Wirkungsgrade und Gütegrade von Maschinen
• Rechts- und linksläufige Kreisprozesse: Carnot-, Joule-, Ericsson-, Gasturbinen-, Ottomotoren- und Dieselmotoren- Stirling-, Clausius-Rankine-, Wärmepumpen- und Kaltdampf-Prozess mit idealen und realen Gasen sowie Dämpfen

b) Labor:

• Ermittlung von Zustandsgrößen mit Hilfe von digitalen Werkzeugen
• Beschreibung von rechts- und linksläufigen Kreisprozessen unter Verwendung einer höheren Programmiersprache
• Darstellung der Prozesse im lg p, h- und h,s-Diagramm mittels einer höheren Programmiersprache

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: -
empfohlen: Thermodynamik 1; Mathematik 1 & 2; Physik

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Hermann Knaus, Prof. Dr.-Ing. Thomas Rohrbach

Wärme- und Stoffübertragung

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
… Vorgänge der Wärmeleitung in festen Körpern mit den Grundgleichung der Wärmeleitung und zugehörigen Lösungen
(eindimensional und zweidimensional, stationär und instationär, Kontakttemperatur) verstehen sowie Temperaturverläufe
und Wärmeströme berechnen,
… den Wärmeübergang bei erzwungener und freier Strömung für verschiedene typische Situationen in der Gebäude- und
Energietechnik verstehen und die entsprechenden Wärmeströme berechnen,
… den Wärmedurchgang als Kombination aus Wärmleitung und -übergang durch ebene Wände und rohrförmige Bauteile
verstehen und berechnen,
… die Vorgänge des Wärmedurchgangs bei berippten Oberflächen verstehen und die übertragene Wärmeströme
berechnen,
… das Betriebsverhalten von Wärmeübertragern verstehen und Temperaturen und übertragene Wärmeströme für
verschiedene Wärmeübertragertypen berechnen,
… die Wärmeübertragung durch Strahlung verstehen sowie Wärmeströme über Einstrahlzahlen bei unterschiedlicher
Anordnung der strahlenden Flächen berechnen,
… die Grundgleichung der Stoffübertragung sowie die Analogie von Wärmeübertragung und Dampfdiffusion verstehen
und anwenden,
… Zustandsgrößen und Zustandsänderungen bei feuchter Luft verstehen und berechnen sowie Stofftransport bei
Verdunstung und Feuchteniederschlag verstehen.

Wissen und Verstehen
...Herleitung von Temperaturfeldern und Wärmeströmen bei Wärmeleitung in festen ein- und zweidimensionalen Körpern
für stationäre und instationäre Zustand aus dem Fourierschen Wärmeleitgesetz und den zugrundeliegenden
Differentialgleichungen,
...Herleitung und Anwendung der Methodik bei der Berechnung von Wärmeübergang bzw. Konvektion zwischen Fluiden und
Feststoffen bei erzwungener und freier Strömung für verschiedene typische Wärmekonvektionsvorgänge bzw. -situationen
auf Basis der Ähnlichkeitstheorie und Nusseltgleichungen in der Energie- und Gebäudetechnik,
...Vorgänge und Wirkungsweise des Wärmedurchgangs als Kombination aus Wärmeleitung und Wärmeübergang für
mehrschichtige ebene Wände/Flächen und Rohre unter Berücksichtigung von Wärmequellen,
...Grundprinzip und Auswirkungen von berippten Oberflächen auf die Wärmeübertragung,
...grundlegende Wärmeübertragungsvorgänge bei sowie Betriebsverhalten von Wärmeübertragern im Gleich- und
...Gegenstrom sowie Lösungswege zur Berechnung der in einem Wärmeübertrager übertragenen Wärmeströme,
...Hintergründe und Grundsätze der Wärmeübertragung durch Strahlung auf Grundlage des Stefan-Boltzmann-Gesetzes
sowie Ansätze zur Berechnung von übertragenen Wärmeströmen bei verschieden angeordneten Flächen (Einstrahlzahlen),
...Grundgleichung der Stoffübertragung sowie die Analogie zwischen Wärmeübertragung und Dampfdiffusion,
...Zusammenhänge zwischen Zustandsgrößen und Vorgänge bei Zustandsänderungen in feuchter Luft,
...grundlegender Aufbau sowie Herleitung des h-x-Diagramms sowie Verlauf von Zustandsänderungen und Luftbehandlungsfunktionen in diesem
...Bilanzierung der Wärme- und Stoffströme bei Luftbehandlungsfunktionen,
...Verständnis der Verdunstungs- und Kondensationsvorgänge an Oberflächen,
...experimentelle Bestimmung und Analyse sowie theoretische Berechnung von Wärmeübertragungsvorgänge im Laborversuch „Wärmeübertrager“

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Wärmeströme durch Wärmeleitung und die zugehörigen Temperaturfelder in Festkörpern für stationäre und
instationäre sowie ein- und zweidimensionale Anwendungsfälle berechnen,
… die Ähnlichkeitstheorie bei Wärmeübergangsvorgängen anwenden und so Wärmeübergangskoeffizienten für
verschiedene Anwendungsfälle (z.B. erzwungene Rohrströmung, freie Konvektion an ebener oder senkrechter Platte, etc.)
ermitteln
… den Wärmedurchgang durch mehrschichtige Wände/Flächen und Rohre sowie Oberflächen- und Schichttemperaturen
und resultierende Wärmeströme berechnen,

… Vorgänge der Wärmeleitung/ des Wärmeübergangs bei berippten Oberflächen z.B. mit Hilfe eines
Rippenwirkungsgrades berechnen und die resultierenden Wärmeströme ermitteln,
… Temperaturen und Wärmeströme in Gleich-, Gegen- und Kreuzstromwärmeübertragern mit verschiedenen Ansätzen
berechnen und so Wärmeübertrager auslegen,
… durch Strahlung übertragene Wärme bei verschieden angeordneten Flächen ermitteln (Einstrahlzahlen),
… Luftbehandlungsfunktionen bei Feuchter Luft im h-x-Diagramm skizzieren und analytisch berechnen,
… Verdunstungsvorgänge berechnen.

Übergreifende Kompetenzen
Methodenkompetenz
… die erarbeiteten und erlernten Wärmeübertragungsvorgänge auf praktische Anwendungen übertragen,
… Zusammenhänge bei Feuchter Luft grundsätzlich verstehen und auf die Anwendung im h-x-Diagramm übertragen,
Digitale Kompetenzen
… Anwenden von einfachen Hilfsmitteln wie Excel zur numerischen, iterativen Berechnung von zweidimensionalen
Wärmeleitvorgängen

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… Wärmeübertragungsvorgänge in verschiedenen Bereichen der Energie- und Gebäudetechnik in Ihre Arten „zerlegen“,
analysieren und bewerten und für nutzerorientierte Auslegungen und Berechnungen nutzen,
… Verständnis für weitere Themen der Wärmeübertragung entwickeln, wie z.B.
- der Einfluss der Strahlungstemperatur auf Behaglichkeit,
- die Auswirkung von Oberflächentemperaturen bei Heiz- und Kühlflächen verschiedenster Arten auf übertragene
Wärmeleistung und Temperaturen sowie deren Verläufe etc. - Grundprinzip und Auswirkungen von berippten
Oberflächen auf die Wärmeübertragung,
… Verständnis für die Vorgänge bei Zustandsänderungen von Feuchter Luft als Basis für die spätere Anwendung des h-x-
Diagramms,
… Temperaturfelder und Wärmeströme bei Wärmeleitung des Fourierschen Wärmeleitgesetzes und zugrundeliegenden
Differentialgleichungen in festen ein- und zweidimensionalen Körpern für stationäre und instationäre Zustand herleiten,
verstehen und berechnen
… Wärmeübergang bzw. Konvektion zwischen Fluiden und Feststoffen bei erzwungener und freier Strömung für
verschiedene typische Wärmekonvektionsvorgänge bzw. -situationen auf Basis der Ähnlichkeitstheorie und Nusselt-
Gleichungen in der Energie- und Gebäudetechnik herleiten und verstehen, und so Wärmeübergangskoeffizienten für
verschiedene Anwendungsfälle (z.B. erzwungene Rohrströmung, freie Konvektion an ebener oder senkrechter Platte, etc.)
ermitteln,
… Wärmeübertragungsvorgänge bei sowie das Betriebsverhalten von Wärmeübertragern im Gleich- und Gegenstrom
verstehen sowie Lösungswege zur Berechnung der in einem Wärmeübertrager übertragenen Wärmeströme anwenden,
… Wärmeübertragungsvorgänge anhand des Laborversuchs „Wärmeübertrager“ analysieren, experimentell bestimmen
sowie theoretisch berechnen,
… die erarbeiteten und erlernten Wärmeübertragungsvorgänge auf praktische Anwendungen übertragen
… die Hintergründe und Grundsätze der Wärmeübertragung durch Strahlung auf Grundlage des Stefan-Boltzmann-
Gesetzes sowie Ansätze zur Berechnung von übertragenen Wärmeströmen bei verschieden angeordneten Flächen
(Einstrahlzahlen) verstehen,
… die Grundgleichung der Stoffübertragung sowie die Analogie zwischen Wärmeübertragung und Dampfdiffusion
verstehen,
… Zustandsänderungen und Luftbehandlungsfunktionen von feuchter Luft sowie die zugehörigen Wärme- und Stoffströme
bilanzieren,
… Verdunstungs- und Kondensationsvorgänge an Oberflächen verstehen,

Inhalte
a) Vorlesung/ Übungen:

•  Wärmeleitung ein- und zweidimensional sowie stationär und instationär
•  Wärmekonvektion – frei und erzwungen für verschiedenen Anwendungssituationen
•  Wärmedurchgang an ebenen Flächen und Rohren
•  Wärmedurchgang an berippten Oberflächen
•  Wärmeübertragung durch Wärmestrahlung
•  Feuchte Luft – Zustandsgrößen und -änderungen, Stofftransport bei Verdunstung
•  Experimente zu Berippung und Feuchteaustausch
•  Beispielrechnungen
•  Gruppenübungen
•  Tutorials

b) Labor:

•  Wärmeübertrager im Gleich- und Gegenstrom
•  experimentelle Ermittlung von kA-Werten
•  theoretische Ermittlung von kA-Werten mit Nusselt-Gleichungen
•  Einfluss von Berippung bei der Wärmeübertragung

Teilnahmevoraussetzungen
Verpflichtend: keine
empfohlen: Mathematik 1, Mathematik 2, Thermodynamik 1

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Robert Grob M.Sc.

Gas- und Verbrennungstechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
… die Herkunft und die Eigenschaften der Brenngase einordnen
… die sich aus der Verbrennungsrechnung ergebenden Verbrennungsgrößen umgehen und mit diesen rechnen und
bilanzieren
… die grundlegenden Verbrennungsmechanismen fester, flüssiger und gasförmiger Brennstoffe verwenden und
Verbrennungsrechnungen und Energiebilanzen auch als Auslegungsbasis von Anlagen durchführen
… die Auswirkungen auf Feuerungen und deren Betrieb einschätzen, was die umwelttechnischen Auswirkungen auf
Emissionswerte und Energieverbrauch beinhaltet

Inhalte
a) Vorlesung: Gas- und Verbrennungstechnik

• Eigenschaften und Austausch von Brenngasen: Gaszustand (Bezugszustände, Mengenangaben); Ideales und reales Verhalten; Gasgemische; Verflüssigte Gase; Gaskennwerte (Brennwert und Heizwert; Dichte und relative Dichte; Gasdruck; Wobbeindex; Gasmodul und Primärluftverhältnis); Einteilung der Brenngase (Einteilungskriterien; Gasfamilien)
• Austausch und Zusatz von Gasen; Umstellung und Anpassung von Gasanlagen
• Grundlagen der Gasverbrennung: Verbrennungsvorgang; Verbrennungsrechnung; Verbrennungskontrolle; Theoretische Verbrennungstemperatur; Enthalpiebilanzen, Verluste und Wirkungsgrade; Gasfeuchte und Abgastaupunkt
• Verbrennungsvorgang bei Feststoffen; Verbrennungsrechnung und Bilanzen; Wasser und Aschegehalt; Einsatz von Primär- und Sekundärluft; Feuerungstechniken
• Entstehung und Relevanz von Schadstoffemissionen; Maßnahmen zur Minimierung der Emissionen

b) Labor: 2 Laborversuche aus dem Laborpraktikumsangebot wie z.B.

• Versuch GA "Gasarten umstellen" (EG/Flüssiggas/H2-haltige)
• Versuch GB Gasbrennwertkessel (auch mit H2-Anteil)
• Versuch Holzverbrennung
• Versuch Wasserstofftechnik

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: keine
empfohlen: Strömungslehre, Wärme- und Stoffübertragung, Chemie

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 min, (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Timm Heinzel, Prof. Philipp Akkawi

Elektrische Regenerative Energien

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…

Wissen und Verstehen
… das Potenzial, die Verfügbarkeit und die Nutzungsmöglichkeiten regenerativer Energien einordnen
… die Nutzung von Photovoltaik, Windenergie, Wasserkraft, oberflächennahe und Tiefen-Geothermie, Biomassen in fester,
flüssiger und gasförmiger Form einschätzen
… die Speichermöglichkeiten von Regenerativen Energien überblicken

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… regenerative Energien in Energieversorgungskonzepte integrieren und mit konventionellen Systemen kombinieren
Wissenschaftliche Innovation
… [Fachliche Gesetze, Modelle, Methoden, Analyseverfahren] auf eigene erstelle Kriterien überprüfen, um neue
Erkenntnisse im [Fachbereich] entwickeln zu können
… [fachliche Hypothese] beurteilen
… neue Modelle / Methoden / Analyseverfahren im Bereich [bestimmter Teil des Fachgebietes] entwerfen
… [Fachliche Anwendungen, Modelle, Methoden, Analyseverfahren] optimieren
… eigenständig Ansätze/Konzepte im Bereich [bestimmter Teile des Fachgebietes] entwickeln
… Konzepte zur Optimierung von [fachlichen Anwendungen] entwickeln
… indem sie [bestimmte Modelle/Formeln/Begriffe] berücksichtigen/nutzen/verwenden.

Übergreifende Kompetenzen
Kommunikation und Kooperation
… aktiv innerhalb einer Organisation kommunizieren und Informationen beschaffe.
… in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für die gestellte Aufgabe zu finden
Methodenkompetenz
… den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen
… [fachliche] Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren
Digitale Kompetenzen
… [Fachübergreifende Skills] zusammenzufassen und in einem anderen Kontext durchzuführen
… [digitale Elemente aus dem Fachgebiet] gegenüberstellen und auf eigene erstellte Kriterien überprüfen

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… um einen [bestimmten Teil des Fachgebietes] konzipieren.
…um auf Basis von angefertigten Analysen und Bewertungen Entscheidungsempfehlungen in dem Bereich
[bestimmter Teil des Fachgebietes] entwickeln
…um Konzepte im Bereich [bestimmter Teil des Fachgebietes] unter gesellschaftlicher und ethischen Perspektiven
planen
…um die gelernten [Fachkompetenzen, Übergreifende Kompetenzen] zur Bewertung des [Fachgebietes] heranziehen und
nach eigenen aufgestellten Kriterien optimieren
… um mit den gelernten [Fachkompetenzen] in darauffolgenden Semestern komplexe Fragestellungen zu
bearbeiten/eigenständig zu arbeiten
… um im [späteren Berufsfeld] [bestimmte Teile des Fachgebiets und Kompetenzen in einer gewissen Situation] anwenden
zu können

Inhalte
Vorlesung:

• Einführung in die grundsätzliche Problematik einer zukunftsfähigen Weltenergieversorgung (Gesichtspunkte u.a.:
• Ressourcen, Umwelt, Sicherheit, Versorgungssicherheit, Kosten)
•  Physikalische und ökonomische Grundlagen zur Energieumwandlung
• Eigenschaften der Solarstrahlung in Bezug auf die photovoltaische Nutzung
• Photovoltaische Energiesysteme
•  Windkraftnutzung
•  Wasserkraftnutzung (inländisch sowie Bewegung des Meerwassers)
•  Geothermische Stromerzeugung (Überblick)
•  Systemintegration erneuerbarer Stromquellen
•  Elektrische Anbindung mit Ladeinfrastruktur

Teilnahmevoraussetzungen
empfohlen: Messtechnik und Elektrotechnik, Elektrotechnik, Thermodynamik 1, Strömungslehre; die parallele Teilnahme am
Modul Wärme- und Stoffübertragung wird empfohlen

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 Minuten (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Heiner Hüppelshäuser, N.N.

Energieeffizienzbewertung

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…
… Gebäude auf der Basis der bauphysikalischen Grundlagen bewerten
… das GEG (Gebäude-Energien-Gesetz) in seinen Grundzügen und seiner Bilanzierungsmethodik verstehen
… die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden nach DIN V 18599 berechnen
… anlagentechnische Aspekte bei der Effizienzbewertung berücksichtigen
… Prinzipien zur Realisierung von „Nearly Zero Energy Buildings“ umsetzen
… Fernwärmenetze und Energieversorgungen bis hin zu Quartieren energetisch bilanzieren

Inhalte
a) Vorlesung:

• Bauphysikalische Grundlagen (Voraussetzungen Energieberater)
• Zielsetzung und Wirkweise des GEG
• Bilanzierungsmethodik von DIN V 4108-6, DIN V 4701-10 sowie DIN V 18599
• Berechnung des Jahresheizwärmebedarfs
• Effizienzbewertung von heiztechnischen Anlagen
• Effizienzbewertung von Lüftungsanlagen
• Effizienzbewertung von Trinkwassererwärmungsanlagen
• Effizienzbewertung von Anlagen zur Gebäudekühlung
• primärenergetische Bewertung von stromerzeugenden Anlagen
• PE-Faktoren von Fernwärme- und Quartierkonzepten
• Praxisbeispiele und Bearbeitung von Übungsaufgaben

b) Seminar: Exemplarische Bearbeitung von Sanierungsprojekten mit kommerzieller Energieberatersoftware

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: Keine
empfohlen: Thermodynamik 1 & 2, Wärme- und Stoffübertragung

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 Minuten (benotet)
b) Testat

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Heiner Hüppelshäuser

Gas-, Wasser- und Wasserstoffversorgung

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
In der Gas-und Wasserstoffversorgung
… die öffentliche Gas- und zukünftige Wasserstoffversorgung sowie deren Anwendung in der Geräte- und Anlagentechnik
einordnen und darstellen
… Anlagen der öffentlichen und häuslichen Gasversorgung nach den einschlägigen Regelwerken planen und auslegen
… Kenntnisse über die Verbrennungsluftversorgung sowie die Abgasabführung von Gasgeräten nachweisen
… Kenntnisse über Grundlagen der Gaspreisbildung sowie des Vertragswesens in der Gasversorgung nachweisen
In der Wasserversorgung:
… den rechtlichen Rahmen, die Aufgaben und die Anforderungen der Wasserversorgung darstellen
… den Wasserbedarf ermitteln
… die Rohwasserarten und deren Gewinnung erläutern, das Funktionsprinzip eines Brunnens beschreiben und auslegen.
… die Hauptkomponente eines Wasserwerks erläutern und beschreiben
… Wasserschutzgebiete beschreiben und deren Besonderheiten erläutern
… die Hauptkomponente der Wasserverteilungssysteme beschreiben

Inhalte
Vorlesung Gasversorgung:

• Gastransport und Gasverteilung: Druckverlustberechnung an Gasleitungen bei raumveränderlicher und raumbeständiger Fortleitung, Netzformen. Bedeutung der Wasserstoffverteilung, Wasserstoff-Backbone.
• Ausrüstung von Gasanlagen in Gebäuden und auf Grundstücken (TRGI, TRF): Grundlagen, Leitungsanlagen, Berechnung von Leitungsanlagen nach TRGI und TRF, Verbrennungsluftversorgung
• Abgasanlagen: Grundlagen, Arten, Berechnung, Marketing, Tarifwesen und Absatzplanung

Vorlesung Wasserversorgung:

• Wirtschaftliche Aspekte, Tarifwesen und Absatzplanung der Wasserversorgung
• Herausforderungen der Wasserversorgungssysteme im Hinblick auf die Verunreinigung der Ressource Wasser
• Wassergewinnungssysteme und deren Besonderheiten
• Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht und die Bedeutung der Trinkwasseraufbereitung
• Komponenten der Wasserwerke und deren Aufbau
• Berechnungen zu Wasserbedarfsermittlung
• Horizontal- und Vertikalfilter-Brunnenauslegung

Übungen zur Auslegung von Gastransportleitungen und Leitungsanlagen auf Grundstücken und in Gebäuden

Teilnahmevoraussetzungen
Verpflichtend: keine
empfohlen: Wärme- und Stoffübertragung, Strömungslehre

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Philipp Akkawi

Thermische Regenerative Energien

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, …
… kennen die Studierenden die Nutzungsprinzipien von thermischer Solarenergie (aktiv/passiv), NT-Geothermie und
Umweltwärme, und Biomasse als Festbrennstoff
… können die Studierenden das Potenzial, die Verfügbarkeit und die Nutzungsmöglichkeiten der genannten regenerativen
Energien beschreiben und einschätzen
… können die Studierenden die genannten regenerativen Energien in Energieversorgungskonzepte konzeptionell
integrieren und mit konventionellen Systemen kombinieren
… können die Studierenden Berechnungen zur solaren Einstrahlung und zur Umwandlung in Nutzenergie sowie zur
Auslegung von Solarthermie-Systemen und Anlagenkomponenten sowie zur Wirtschaftlichkeit durchführen und damit
Solarthermieanlagen konzipieren, auslegen, einschließlich relevanter Komponenten planen und die Wirtschaftlichkeit der
Anlagen berechne.
… können die Studierenden die Prozessketten der energetischen Biomassebereitstellung und -nutzung verstehen und
beschreiben
… können die Studierenden die Grundlagen und Techniken zur Bereitstellung und Energetischen Nutzung von Biomasse,
(Schwerpunkt Festbrennstoffe) beschreiben
kennen die Studierenden verschiedene Feuerungsanlagen und Anlagentechniken und können die Funktionen erläutern
… können die Studierenden wärme- und verbrennungstechnischen Berechnungen (aus der Vorlesung Gas- und
Verbrennungstechnik) für Biomassefeuerungen anwenden und Feuerungen energetisch bilanzieren
… können die Studierenden geeignete Konzepte der Nutzung versch. Einsatzstoffe und entsprechender Feuerungsanlagen
und Anlagentechnik anwenden
… können die Studierenden Thermochemische Berechnungen (Verbrennungsrechnung, Verbrennungstemperatur) aus der
durchführen
… Niedertemperatur-Geothermie-Wärmenutzung mittels Wärmepumpen auslegen

Inhalte
a) Vorlesung:

• Solare Einstrahlungspotenziale, Sonnenbahn, Einstrahlungswinkel, Verschattung
• Aktive thermische Solarenergienutzung, Anlagenkomponenten, Speicher
• Ertrags- und Auslegungsberechnungen, Planung von Solaranlagen und Systemauslegung, Wirtschaftlichkeitsrechnung
• Passive thermische Solarenergienutzung an Gebäuden
• PVT-Kollektoren
• Umweltwärmenutzung unter Anwendung Wärmepumpe
• Geothermie zur Niedertemperatur-Wärmenutzung
• Energetische Nutzung fester Biomasse zur dezentralen Wärmeerzeugung (Pelletkessel, HHS, Scheitholz in dezentralen Kesseln und Öfen und in Nahwärmesystemen)

b) Übungen: Berechnungen integriert in Vorlesung wie in den bisherigen Vorlesungen RE1 und En. Nutzung von Biomasse
c) Laborversuch/Praktikum: Kollektor-Versuchsstand, Pelletkessel, ergänzend Demoversuch Schichtspeicher.

Teilnahmevoraussetzungen
empfohlen: Gas- und Verbrennungstechnik, Thermodynamik 1+2 , Wärme- und Stoffübertragung

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 min (benotet)
b) Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Timm Heinzel (Solarthermie, Energetische Nutzung fester Biomasse, Labor); NN (Teil Umweltwärme/Wärmepumpen)

Urbane Umwelttechnik & Chemie

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
a) Vorlesung Urbane Umwelttechnik
Wissen und Verstehen
… die Analogien zwischen Energie-, Stoff- und Informationsströmen verstehen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
... Energie- und Stoffbilanzen aufstellen und berechnen
Wissenschaftliche Innovation
… v.
Kommunikation und Kooperation
…
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die Bedeutung ihrer Kenntnisse für Effizienzverbesserungen im beruflichen Umfeld einsetzen

b) Vorlesung Chemie 2
Wissen und Verstehen
… vertiefte Grundkenntnisse des Aufbaus und der chemischen Veränderungen der Materie verstehen und darlegen
… chemische Begriffe, die wichtigsten Reaktionstypen und Theorien verstehen
… die Bedeutung der Chemie in der Technik und der Umwelt beschreiben
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
... chemische Begriffe, Reaktionsgleichungen und Theorien anwenden
… Kenntnisse des Aufbaus der Materie in technischen Aufgabenstellungen einsetzen
… sich ausgehend von vertieften Grundkenntnissen in neue Themengebiete insbesondere der Versorgungs- Energie- und
Umwelttechnik
Wissenschaftliche Innovation
… vertiefte Grundkenntnisse anwenden, um spezifische Kenntnisse der angewandten Chemie, besonders für die
Nachhaltigkeit und elektrochemische Energiespeicherung zu gewinnen.
Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen.
… in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
… angewandte Chemie im politischen und gesellschaftlichen Kontext diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung und Konzeption einsetzen.
… technische Verfahren auf der Basis der erlernten Kompetenzen naturwissenschaftlich und ethisch bewerten.
c) Kolloquien

Inhalte
a) Vorlesung Urbane Umwelttechnik

• Stoffströme, Energieströme, Informationsströme
• Kreislaufwirtschaft
• LCA
• Stoffstrommanagement & urbane Kreisläufe
• volkswirtschaftliche Rahmenbedingungen für Kreislaufwirtschaft
• Geschäftsmodelle für Kreislaufwirtschaft
• Ökobilanzen

b) Vorlesung Chemie 2

• Reaktionskinetik, Grundlagen
• Wasserchemie, Gleichgewichte im wässrigen Medium, Komplexchemie, Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht, Wasserentsalzung
• Elektrochemie, Leitfähigkeit von Elektrolytlösungen, Reaktionsarbeit, Elektrolyse, Energiespeichersysteme

c) Kolloquien: Verschiedenste Themen der Gebäude-Energie- und Umwelttechnik werden durch Vertreter von Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen angesprochen

Teilnahmevoraussetzungen
Verpflichtend: Chemie 1
empfohlen: Wärme- und Stoffübertragung

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Carla Cimatoribus, Prof. Dr. rer. nat. Stephan Appel, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Eser

Wahlpflichtfach Energieanlagentechnik oder Heizungstechnik 1

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde,
Wissen und Verstehen
… verstehen die Studierenden die Grundzusammenhänge thermischer Energieanlagen in der industriellen und
kommunalen Wärmewirtschaft und Kraftwerkstechnik
… wissen die Studierenden, wie Erzeugungsanlagen in die Energieversorgungsstrukturen (Strom- und Wärme)
eingebunden werden
… kennen die Studierenden die thermische und mechanische Verfahren, wie sie beispielhaft in den Komponenten der
Kraftwerks- Heizkraftwerks- und Kesseltechnik im Mittelpunkt stehen und wie diese verwirklicht werden
… verstehen die Studierenden die eingesetzten Systeme und relevanten Komponenten zur Strom- und Wärmeerzeugung
und von Nebenanlagen in ihren Funktionen und ihrem Zusammenspiel
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… können die Studierenden die zugrundeliegenden Prozesse theoretisch (Clausius-Rankine, Joule, KWK,
Wärmeauskopplung, Energiebilanzen, Verluste etc.) berechnen und in Ihrer Umsetzung analysieren
… können die Studierenden sich an vielfältigen Beispielen aus industrieller und kommunaler Anwendung der Prozesse
orientieren
… können die Studierenden o.g. thermischen und mechanischen Verfahren und Komponenten der Kraftwerks-
Heizkraftwerks- und Kesseltechnik sowie der eingesetzten Systeme und relevanten Komponenten zur Strom- und
Wärmeerzeugung und von Nebenanlagen in ihren Funktionen und ihrem Zusammenspiel charakterisieren, vergleichen und
einordnen
Wissenschaftliche Innovation
… haben die Studierenden vertiefte Kenntnisse zu Thermischen Energieanlagen in der zukünftigen Energielandschaft und
unter Nachhaltigkeitsaspekten
Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen.
… in der Gruppe kommunizieren und kooperieren, um adäquate Lösungen für eine gestellte Aufgabe zu finden.
… Thermische Energieanlagen im politischen und gesellschaftlichen Kontext diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung und Konzeption einsetzen.
… technische Verfahren auf der Basis der erlernten Kompetenzen naturwissenschaftlich und ethisch bewerten

Inhalte
a) Vorlesung und Übungen Thermische Energieanlagen:

• Konzepte von Kraftwerks- HKW und Wärmeerzeugungsanlagen, KWK, Einbindung in die Strom- Dampf- Wärmenetze
• Anlagentechnik kommunaler/industrieller Erzeugungs- und Versorgungsanlagen aus dem Bereich Kraftwerke und Wärmeversorgungstechnik, Wärmewirtschaft, Dampfversorgung. Schwerpunkt Einsatz zur Abdeckung der verbleibenden Residuallast im Stromnetz und den Wärmesystemen, als Spitzenlast- und Reserveanlagen
• Energiequellen wie Gas/Öl, Wasserstoff, Biomasse (HHS, Altholz, ind. Reststoffe, Müll etc.) und deren Nutzungstechniken
  • Dampferzeuger, Dampfturbinenprozess mit Wasserdampf-Kreislauf, Turbinen, Wärmeabfuhr und Wärmenutzung, Heizkondensatoren
  • Gasturbinen
  • GuD-Anlagen, Abhitzekessel
  • ORC-Prozess/ORC-Anlagentechnik
  •  Konzepte/Anlagen mit Groß-BHKW
  •  Großwasserraumkessel zur Dampf- und Fernwärmeerzeugung

b) Labor, Exkursionen:

• Dampferzeuger
• Exkursionen Energieanlagentechnik

Teilnahmevoraussetzungen
Thermodynamik 1, Thermodynamik 2, Wärmeübertragung

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Timm Heinzel

Wahlpflichtfach ET (4.Sem)

Die Auswahl an Wahlpflichtfächer finden Sie im Modulhandbuch

Energiewirtschaft

Lernergebnisse und Kompetenzen
Die Studierenden erarbeiten sich die Grundzusammenhänge der Energieversorgung weltweit, in Europa sowie in Deutschland.
Neben Fragen der Beschaffung, Veredlung und Anwendung von leitungsgebundenen Energieträgern sowie Emissionsfragen stehen
die Liberalisierung der Energiemärkte sowie deren Auswirkung auf Energieversorgungsunternehmen im Mittelpunkt. Daneben
werden Komponenten der Energietechnik sowie Kraftwerkskonzepte erörtert und berechnet. Weiter werden Kostenstrukturen der
Stromerzeugung sowie Preisstrukturen leitungsgebundener Energieträger erörtert
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
Wissen und Verstehen
… die grundlegenden Zusammenhänge der Energieversorgung weltweit, in Europa sowie in Deutschland verstehen und
einordnen
… die Grundlagen der Energieversorgung und Energietechnik sowie ein Verständnis für wirtschaftliche, technische und
ökologische Erfordernisse im Energiemarkt entwickeln
… die Grundzüge der Liberalisierung der Energiemärkte sowie deren Auswirkung auf Energieversorgungsunter-nehmen
begreifen
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Fragen der Beschaffung, Veredlung und Anwendung von leitungsgebundenen Energieträgern sowie Emissionsfragen
beantworten
… Komponenten der Energietechnik sowie Kraftwerkskonzepte erörtern und berechnen
… erarbeitete Kenntnisse grundlegender technischer Komponenten und andere wichtige Prozesse der Stromerzeugung
und deren Entwicklungspotentiale anwenden
… die Energiewirtschaft im System und nicht nur in singulären Techniken/Technologien denken
Wissenschaftliche Innovation
… eigene Lösungswege bei energiewirtschaftlichen Fragestellungen in Studien- und Projektarbeiten erarbeiten
Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse auf breiter Wissensbasis interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen.
… Energiewirtschaftliche Zusammenhänge im politischen und gesellschaftlichen Kontext diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung im energiewirtschaftlichen Kontext einsetzen.
… ihre Markt- und Technologiekenntnisse im Systemdenken lösungsorientiert einsetzen

Inhalte

• Fragen der weltweiten Energieversorgung: Verbrauchsentwicklung, Wirtschaftlich sowie technisch gewinnbare Ressourcen von fossilen Energieträgern und der Kernenergie; Erneuerbare Energien; Energieversorgung in Europa.
• Energieflussbild der Bundesrepublik Deutschland: Beschaffung, Veredlung und Anwendung von Energieträgern in Industrie, Haushalten und im Verkehrssektor
• Gaswirtschaft: Differenzierung der Brenngase, Gastransport in Pipelines, LNG, CNG, Brenngase aus erneuerbaren Energien und nachwachsenden Rohstoffen, Gasspeicherung, Gasabrechnung, Betrieb von Gasnetzen, Interoperabilität
• Elektrizitätswirtschaft: Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern sowie durch Nutzung erneuerbarer Energien incl. Bewertung der Kosten und der Emissionen, Einsatzreihenfolge von Kraftwerken, Stromspeicherung, Betrieb elektrischer Netze, Einsatz von Regelenergie
• Merkmale liberalisierter Energiemärkte; Unbundling der Energieversorgungsunternehmen, Merit Order, Förderinstrumente, Vergütung von Reserveleistung, Emissionshandel, Preiss trukturen leitungsgebundener Energieträger

Teilnahmevoraussetzungen
verpflichtend: keine
empfohlen: Energietechnik-Vorlesungen des 4. Semesters

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Heiner Hüppelshäuser

Kommunale Energieversorgung

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
in der Dezentralen Energietechnik …

Wissen und Verstehen
… die Wärme-, die Strom- und die gemischt-orientierte Betriebsweise von Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplungsanlagen
einordnen und bewerten
… die KWK-Technologien mit ihren spezifischen Vor- und Nachteilen klassifizieren
… die Wirtschaftlichkeit von KWK-Anlagen nach VDI 2067 mit Förderung nach BAFA sowie Vergütungsmodellen bewerten
… die Funktionsweise von Brennstoffzellen und ihre Betriebsweise verstehen

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… auf der Basis von Klimadaten nach DIN 4710/Gradtagszahlen eine Jahresdauerlinie erstellen, unter Berücksichtigung von
Wärmegewinnen korrigieren und anhand verschiedener Warmwasser-Zapfprofile anpassen
… das Summenlinienverfahren als praktisches Tool zur kombinierten Erzeuger-Speicher-Dimensionierung anwenden
… KWK-Anlagen anhand der Dauerlinie dimensionieren
… mit Hilfe der VDI 4655 die zeitliche Abdeckung der Wärme- und Stromerzeugung sowie die Bedarfsbilanzierung für
… Eigenstromnutzung und Einspeisung durchführen

Wissenschaftliche Innovation
… die Dauerlinie wie das Summenlinienverfahren für Transfer-Themenstellungen zu nutzen (z.B. Strom-Batterie, Wind)
Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse auf breiter Wissensbasis interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen
… Bedeutung dezentraler Energieversorgungsstrukturen im politischen und gesellschaftlichen Kontext diskutieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung für dezentrale Erngieversorgungskonzepte und -
strukturen einsetzen
… ihre Markt- und Technologiekenntnisse im Systemdenken lösungsorientiert umsetzen
in der Nah- und Fernwärmeversorgung …

Wissen und Verstehen
… verschiedene Wärmenetz- und Rohrleitungstypen und deren Einsatzbereiche sowie Vor- und Nachteile einordnen

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… den Wärmebedarf unterschiedlicher Abnehmer einzeln und als Summenbedarf bestimmen
verschiedene Versorgungsnetzkonzepte und FW-Bereitstellungskonzepte für ein Versorgungsgebiet skizzieren und
qualitativ vergleichen
… Leitungskapazitäten bestimmen, Rohrleitungsdimensionen festlegen sowie die Wärmeverluste,
Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverluste der Rohrleitungen an Hand von einfachen Beispielen bestimmen
… die Besonderheiten und Berechnungsansätze bezüglich der Rohrstatik verschiedener FW-Systeme kennen und das
thermischen Verhalten speziell bei KMR für einfache Fälle berechnen
Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse auf breiter Wissensbasis interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen
… Bedeutung dezentraler Energieversorgungsstrukturen und Wärmeversorgungsnetze im politischen und
gesellschaftlichen Kontext diskutieren

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität

… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung für dezentrale Energieversorgungs- und
Wärmekonzepte und -strukturen einsetzen
… ihre Markt- und Technologiekenntnisse im Systemdenken lösungsorientiert umsetzen

Inhalte
a) Vorlesung Dezentrale Energietechnik

• Werkzeuge und Grundlagen zur Auslegung von Kraft-Wärme-(Kälte-)Kopplungs-Anlagen (Erstellung Jahresdauerlinie, Summenlinien-Verfahren)
• Wärme-Kraft-Prozesse und Technologien (BHKW, Gasturbine, Stirling) sowie Stromerzeugung und Wärmeauskopplung
• Brennstoffzellen, Funktionsweise, Technologien, Einbindung
• Wärme- und Strom-Bilanzierung nach VDI 4655
• Wirtschaftlichkeitsrechnung nach VDI 2067 mit BAFA-Förderung, Einspeisevergütung, vermiedenen Strombezugskosten

b) Vorlesung: Nah- und Fernwärmeversorgung

• Fern-/Nahwärme als Versorgungsaufgabe: Definitionen, Grundlagen für die Aufstellung von Versorgungskonzepten.
• Fern- & Nahwärmebedarf (Wohngeb., Gewerbe, Industrie): Wärmebedarf für Heizung, TWE und Prozesswärme für zusammenhängende Versorgungsgebiete: Einflussfaktoren, Benutzungsdauer, Gleichzeitigkeiten, Jahresdauerlinien und charakteristische Tagesganglinien.
• Übersicht: Möglichkeiten der dezentr./kommunalen Erzeugung/Bereitstellung der Wärme (Anlagentechniken dazu in Parallelvorlesung therm. Energieanlagen)
• Vergleich unterschiedlicher Wärmeversorgungskonzepte abhängig vom Bedarf und den lokalen Erzeugungsmöglichkeiten
• Fernwärmeverteilnetz:
• Netzsysteme, Verlegearten, Rohrleitungstypen und Materialien, Komponenten, Pumpen, Druckverläufe im Netz in versch. Situationen, Druckhaltung
• Auslegung (Temperaturen, Leitungskapazitäten, Wärmeverluste, Druckverluste)
• Berechnungen zur Rohrstatik speziell bei KMR
• Hausanschlüsse und Übergabestationen, Technische Anschlussbedingungen

Planungsübungen zur Konzepterstellung und Detailuntersuchung eines Versorgungsgebietes mit Dezentraler Energietechnik bzw. Versorgung über Wärmenetze

Teilnahmevoraussetzungen
empfohlen: Thermodynamik 1, Thermodynamik 2, Wärme- und Stoffübertragung, Strömungslehre, Thermische und Elektrische
Regenerative Energien, Energieanlagentechnik, Betriebswirtschaftliche Grundlagen und Umweltmanagement

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) & b) Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Timm Heinzel, Prof. Dr.-Ing. Thomas Rohrbach

Energiespeicher und Sektorkopplung

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden…

In der Vorlesung Energiespeicherung

Wissen und Verstehen

… elementare (elektro-)chemische und thermodynamische Grundprinzipien inhaltlich begreifen
… den Aufbau und Funktionsweise von Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen und Elektrolyseuren verstehen
einschließlich ihres Alterungs- und Sicherheitsverhaltens.
… den Aufbau und die Funktionsweise weiterer Formen von Energiespeicher- und Wandlersystemen verstehen
… Zielsetzungen für und Anforderungen an Speichersysteme verstehen, bewerten und vertiefen

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Quantitative Berechnungen für Energiespeicher- und Wandlersysteme durchführen
… Technische Anwendbarkeit von Energiespeicher- und Wandlersystemen beurteilen, abschätzen und bewerten
… Realistische Anwendungskonzepte entwerfen
Wissenschaftliche Innovation
… Abschätzungen erarbeiten, ob Zusagen technischer Eigenschaften und Spezifikationen prinzipiell möglich sind
… Neue Entwicklungen in diesem Feld auf ihre Eignung für den technischen Einsatz beurteilen
 

Übergreifende Kompetenzen
Kommunikation und Kooperation
… Inhalt technischer Innovationen in diesem Bereich selbst erarbeiten, verstehen, zusammenfassen und anderen mit dem
Ziel der Wissensvermittlung und –weitergabe präsentieren
Methodenkompetenz
… den erarbeiteten Lösungsweg theoretisch und methodisch begründen.
… [fachliche] Inhalte präsentieren und fachlich diskutieren.​​​​​​​
Digitale Kompetenzen

… [fachübergreifende Skills] zusammenzufassen und in einem anderen Kontext durchzuführen.
… [digitale Elemente aus dem Fachgebiet] gegenüberstellen und auf eigene erstellte Kriterien überprüfen

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität

… Durchführung eigener Recherchen zur Vertiefung neuer Themenfelder beherrschen
… Eigenständige Ansätze für neue Konzepte entwickeln und auf ihre Eignung für Anwendungen beurteilen

Inhalte

a) Vorlesungsteil Elektrische Energiespeicherung

• Elementare physikalische Grundlagen, chemische Ergänzungen, elektrochemische Reaktionen, eingesetzte Materialien
• Elektrochemische Systeme: Galvanische Elemente, Akkumulatoren und Batterien, Brennstoffzellen
• Weitere Speicher- und Wandlersysteme: mechanisch, fotoelektrisch, thermodynamisch und -elektrisch, chemisch
• Technik: Lade-Entlade-Kennlinien, Ladungszustand, Wirkungsgrad, Batteriemanagement, Alterung, Modellierung und Simulation, stationäre und mobile Anwendungen
• Charakterisierung von Akkumulatoren und Brennstoffzellensystemen
• Aktuelle Entwicklungen in den Bereichen Materialien, Komponenten und Gesamtsysteme

Vorlesungsteil Thermische Energiespeicherung

• Systematik, Anwendungen, Speicherzeiträume und Zyklen, Verluste und Wirkungs/Nutzungsgrade der versch. Speicher
• Thermische Speicher im Hoch- und Niedertemperaturbereich, mit/ohne Latentwärme durch Phasenübergang, Chemische Wärmespeicher

Vorlesungsteil Sonstige Energiespeicher

b) Sektorenkopplung, Gas- und Brennstoffspeicher

• Systemkopplung Strom- und Gasnetze über Erzeugung und Speicherung von H2/CH4 aus energiewirtschaftlicher und netzbetrieblicher Sicht. Power to Gas, Gasspeichertypen und Gasnetze, Wiederverstromung bzw. Nutzungskonzepte, KWK mit Gas/H2, Spitzenlastabdeckung Strom/Wärme mit Gasturbinen/GuD-Systemen, Biomassespitzenlastkesseln, …
• Verteilte Kopplungskonzepte
• Kopplung mit Mobilitätsbereich

c) Labor:

• Charakterisierung von Brennstoffzellen
• Charakterisierung von Elektrolyse

Teilnahmevoraussetzungen

empfohlen: Chemie, Thermodynamik 1, Thermodynamik 2, Wärme- und Stoffübertragung, Energiewirtschaft, Gas-und
Verbrennungstechnik, Energieanlagentechnik, Gasversorgung, kommunale Energieversorgung

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten

a) , b) & c) Klausur 90 min (benotet)
c)Testat (unbenotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende

Prof. Dr. Hanno Käß (Energiespeicherung), Prof. Dr.-Ing. Timm Heinzel/N.N., Prof. Dr.-Ing. Thomas Rohrbach (Verteilte
Kopplungskonzepte und Mobilitätsbereich, Speicher, Labore), Prof. Dr.-Ing. Jan Singer

Wahlpflichtfach
Netzplanung und Rohrnetze oder Wärmepumpen- und Kältetechnik

Lehrveranstaltung

Netzplanung und Rohrnetze

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
In der Vorlesung Netzplanung
Wissen und Verstehen
… Rohrnetzsysteme für die Wasserversorgung und für die Abwasserentsorgung charakterisieren
… Einflüsse auf Rohrleitungssysteme erdverlegter Trinkwasser- und Gasverteilsysteme erläutern
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… Rohrnetzsysteme für die Wasserversorgung und für die Abwasserentsorgung annähernd auslegen, auch mit Hilfe von
Software-Anwendungen
… die einschlägigen Richtlinien und Normen sowie die Einbauvorschriften von Rohrleitungssystemen anwenden
Kommunikation und Kooperation
…
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung und Konzeption einsetzen.
… energietechnische Fragen auf der Basis der erlernten Kompetenzen naturwissenschaftlich und ethisch bewerten
In der Vorlesung Rohrnetze
Im Seminar Software-gestützte Netzplanung
…den rechtlichen Rahmen, die Aufgaben und die Anforderungen der Wasserversorgung darstellen
… den Wasserbedarf ermitteln
… die Rohwasserarten und deren Gewinnung, das Funktionsprinzip eines Brunnens beschreiben
… die Hauptkomponente eines Wasserwerks beschreiben, auswählen und auslegen
… die Hauptkomponente der Wasserverteilungssysteme beschreiben
… Trinkwasserbehälter: Arten und Materialien beschreiben

Inhalte
a) Vorlesung Netzplanung

• Rohrnetzplanung auch komplexer, vermaschter Netze
• Rohrnetzbetrieb, Druckstöße

b) Vorlesung Rohrnetze

• Rohrleitungsbau Gas, Wasser, Fernwärme
• Trinkwasserbehälter und erdverlegte Trinkwasserrohrleitungen
• Anforderungen an Rohrleitungssysteme: mechanische und chemische Beeinflussung
• Rohrgraben für erdverlegte Rohrleitungssysteme
• Hausanschlussleitungen Gas,-Wasser, Fernwärme
• Gebäudeeinführungen mit Mauerwerksabdichtung
• Einfluss des Innendruckes auf Verbindungstechniken: Längskraftschlüssigkeit, Nicht Längskraftschlüssigkeit
• Definition Rohrleitungsinnendrücke nach EN 805
• Industrieller Rohrleitungsbau
• Festpunkte, Auslegung von Materialien und Rohrwandberechnung
• Seminar Software-gestützte Netzplanung
• Rohrnetzsimulation, Netztechnik-Software, Gruppenübungen Stanet (bzw. andere Netzsimulationssoftware) für Gas-, Wasser-, Wärmenetze

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
N.N.

Lehrveranstaltung

Wärmepumpen und Kältetechnik

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …
Wissen und Verstehen
… die verschiedenen Technologien der Wärmetransformation einordnen
… anhand der eingesetzten Komponenten und eines h,x-Diagramms den Prozess der Adiabaten Kühlung und der
sorptionsgestützten Klimatisierung nachvollziehen und verstehen
… die Kältemittel hinsichtlich ihrer thermodynamischen Eigenschaften und ihrer Umweltproblematik bewerten
Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… den linksgängigen Kreisprozess für Wärmepumpen- und Kompressionskältemaschinen-Prozesse theoretisch und real mit
allen Verlusten berechnen
… anhand der Bestimmung von Leistungsziffern, Jahresarbeitszahlen und Gütegraden die Effizienz von Wärmepumpenund
Kompressionskälte-Prozessen bewerten
… die Wärmetransformation für höhere Temperaturdifferenzen mittels mehrstufigen und Kaskaden-Anlagen berechnen
… die Funktionsweise von verschiedenen Anlagenkomponenten wie Verdichter, Verdampfer, Verflüssiger, Expansionsventil
sowie weiterer Komponenten im Rohrnetz verstehen und dimensionieren
… Wärmequellen und Wärmesenken einordnen und ggf. für einen energieeffizienten Betrieb kombinieren und
aufeinander abstimmen
Wissenschaftliche Innovation
… verschiedene Technologien wie u.a. auch Ad-/Absorption-Wärmepumpen-/Kältemaschinen-Prozesse bewerten und zu
ihren bevorzugten Einsatzgebieten einordnen
Kommunikation und Kooperation
… das Betriebsverhalten einer Wärmepumpe und eines Hybrid-Kühlturms unter verschiedenen Bedingungen im
Reallabor zu messen, auszuwerten, zu dokumentieren, zu verstehen und zu präsentieren
Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld und Planungen zur Problemlösung und Konzeption einsetzen.
… Kälte- und Wärmepumpen-technische Fragen auf der Basis der erlernten Kompetenzen naturwissenschaftlich und
gesellschaftlich bewerten

Inhalte
a) Vorlesung:

• Adiabate Kühlung und sorptionsgestützte Klimatisierung
• Kältespeicherung
• Kältemischungen
• Kompressionskältemaschinen (Arbeitsprozess, Kältemittel mit GWP-/ODP-Problematik, COP und Gütegrad,
• Mehrstufige Anlagen und Kaskadenschaltung, Anlagenkomponenten und Auslegung) Absorptionskältemaschinen (Funktionsprinzip, Auslegung)
• Übungen: Beispiele/Gruppenarbeit/Arbeitsblätter zu den Themen

b) Labor:

• Wärmepumpe
• Reallabor Hybrid-Kühlturm

Teilnahmevoraussetzungen
Empfohlen: Thermodynamik 1, Thermodynamik 2, Wärme- und Stoffübertragung

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
Klausur 90 min (benotet)

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. Thomas Rohrbach, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Eser

Wahlpflichtfach ET (6.Sem.)

Die Auswahl an Wahlpflichtfächer finden Sie im Modulhandbuch

Energietechnische Seminare

Lernergebnisse und Kompetenzen
Nachdem das Modul erfolgreich absolviert wurde, können die Studierenden …

Wissen und Verstehen

… ein vertieftes Wissen in speziellen Fragestellungen der Energietechnik erlangen
… Energietechnische Problemstellung im Kontext besser verstehen

Einsatz, Anwendung und Erzeugung von Wissen
Nutzung und Transfer
… selbständig Quellensuche und Recherche betreiben
… selbständig Ergebnisse zu Aufgabenstellungen erarbeiten

Wissenschaftliche Innovation
… Projektergebnisse wissenschaftlich aufbereiten und dokumentieren

Kommunikation und Kooperation
… Inhalte und Ergebnisse interpretieren, fachlich diskutieren und Schlussfolgerungen ziehen
… (Teil-) Ergebnisse in Teamsitzungen präsentieren und verteidigen

Wissenschaftliches Selbstverständnis/ Professionalität
… die vertieften Kenntnisse im beruflichen Umfeld zur Problemlösung und Konzeption einsetzen.
… energietechnische Fragen auf der Basis der erlernten Kompetenzen naturwissenschaftlich und ethisch bewerten

Inhalte

• Wissenschaftliche Vertiefung einer energietechnischen Aufgabenstellung
• Anwendung der theoretischen Grundlagen des Studiengangs an einem praktischen Beispiel (Planungsübung oder technische Aufgabenstellung)
• Berichtswesen in Teamsitzungen
• Aufbereitung von Ergebnissen in Präsentationen und schriftlicher Ausarbeitung (Projektarbeit)

Teilnahmevoraussetzungen
Abhängig vom jeweiligen Thema des Seminars

Prüfungsformen und Voraussetzungen für die Vergabe von Leistungspunkten
a) Projektarbeit
b) Projektarbeit

Modulverantwortliche/r und hauptamtlich Lehrende
Prof. Dr.-Ing. T. Rohrbach, alle Professoren des Fachbereichs