Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (M.Eng.)

Seit dem Wintersemester 20/21kann an der Hochschule Esslingen das Zukunftsthema Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie studiert werden. Dieser berufsbegleitende Master-Studiengang ist an der Fakultät Maschinen und Systeme angesiedelt. Der Master Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie ist ein Kooperationsprojekt der Hochschulföderation SüdWest HfSW. Die fachlich inhaltliche Verantwortung trägt die Hochschule Esslingen, die organisatorische Betreuung liegt beim Graduate Campus Hochschule Aalen.

Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie ist ein Thema von heute und morgen, das auf die Entwicklung CO2-neutraler Energiesysteme zielt. Antrieb, Energiespeicherung und Wandlungssysteme sowie dessen wechselseitige Beziehung nehmen Einfluss auf nachhaltige Mobilitätskonzepte. Das Studium bereitet Sie mittels verschiedener Entwicklungsmethoden und Simulationswerkzeuge auf Ihren zukünftigen Berufsalltag vor. Zielgruppen des Studiengangs sind Personen mit Ingenieurberuf und technischem Erststudium, wie Maschinenbau, Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik sowie verwandten Studiengängen.

Der Studienstart ist jährlich im September, Bewerbungsfrist ist bis zum 15. Juli des Jahres. Das Studium umfasst vier Semester (2 Jahre), mit einem Leistungsumfang von 90 ECTS Punkten.

Weitere Informationen

Infos und Anmeldeunterlagen: Graduate Campus Hochschule Aalen

Download Studiengangflyer Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (M.Eng.)

Wissenschaftlicher Leiter / Studiengangkoordinator

Prof. Dr.-Ing. Walter Czarnetzki

Studiengangmanagement

Karen Huep Telefon: +49 (0) 7361 576 1453

Der Master-Studiengang Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie (M.Eng.) ist ein Studienangebot der Fakultät Maschinen und Systeme

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Daten und Fakten

Daten und Fakten - Auf einen Blick

Akademischer Grad	Master of Engineering (M.Eng.)
Fakultät	Maschinen und Systeme
Kooperationspartner	Graduate Campus Hochschule Aalen
Campus	Campus Esslingen Flandernstraße Campus Esslingen Stadtmitte
Dauer in Semestern	4
Sprache	deutsch
Studiengebühren	19.000 EUR, zahlbar in vier Raten à 4.750 EUR jeweils vor Semesterbeginn
Präsenzen im Studium	• Freitags: 15:30-20:30 Uhr und Samstags: 09:30-16:45 Uhr • 2-3 Wochenenden im Monat • Die Präsenzvorlesungen in den ersten drei Semestern finden entweder an der Hochschule oder als interaktive Online-Vorlesung statt
Infos zur Zulassung	Abgeschlossenes Hochschulstudium in einem ingenieurwissenschaftlichen Studiengang Abschluss mit einer ECTS-Leistungspunktzahl von mindestens 210 Credits. Umfasst der Abschluss weniger als 210 Credits muss die Differenz während des Studiums erbracht werden Abschlussnote von in der Regel besser als 2,5 Einschlägige Berufspraxis als Ingenieur nach abgeschlossenem Erststudium von in der Regel mindestens einem Jahr
Schwerpunkte	Systemkomponenten eines circularen Energiesystems auf Basis von Wasserstoff und Brennstoffzellen.
Zielgruppen	Personen mit Ingenieurberuf und technischem Erststudium, wie Maschinenbau, Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik sowie verwandten Studiengängen.

Bewerbung / Zulassung

Abgeschlossenes Hochschulstudium in einem ingenieurwissenschaftlichen Studiengang
Abschluss mit einer ECTS-Leistungspunktzahl von mindestens 210 Credits. Umfasst der Abschluss weniger als 210 Credits muss die Differenz während des Studiums erbracht werden
Abschlussnote von in der Regel besser als 2,5
Einschlägige Berufspraxis als Ingenieur nach abgeschlossenem Erststudium von in der Regel mindestens einem Jahr

Bewerbung über Graduate Campus Hochschule Aalen

Studienverlauf - Module

1. Semester	Theoretische Grundlagen der Elektromobilität 5 ECTS Theoretische Grundlagen der Elektromobilität Lehrinhalte a) Einführung in die Elektro-/Regelungstechnik • Grundlagen Gleich- und Wechselstromtechnik • Berechnung von Wechsel-/Drehstromnetzen • Elektrische Leistung in Gleich-/Wechsel-/Drehstromnetzen • Elektromagnetismus, Spannungsinduktion • Lineare Systeme im Zeitbereich, Differentialgleichungen • Modellierung dynamischer Zustandsraummodelle • Lineare Systeme im Frequenzbereich • Laplace-Transformation, Frequenzgänge, Stabilität • Übertragungsfunktionen im Regelkreis • Matlab Control System Toolbox b) Mathematik • Komplexe Rechnung • Matrizen • Verfahren zur Lösung von Gleichungssystemen • Polynome • Differentialgleichungen (DGL) und Anfangswertprobleme (AWP) c) Matrixorientierte Programmierung • Matlab • Simulink Systemsimulation 5 ECTS Systemsimulation Lehrinhalte a) Vorlesung Systemsimulation • Einleitung und Motivation • Grundlagen der signalflussorientierten Systemmodellierung • Anwendung Numerischer Simulationsverfahren und Echtzeitsimulation • Modellbildung von Streckenmodellen (mechanisch/ elektrisch/ thermisch / usw.) • Identifikationsverfahren im Zeit- und Frequenzbereich • Modellierung informationsverarbeitender Systeme b) Rechnerlabor Systemsimulation • Einführung in die signalflussorientierte Systemmodellierung (Matlab/Simulink) • Einstellung und Anwendung numerischer Simulationsverfahren • Modellierung, Identifikation und Parameterstudie eines elektrischen Antriebssystems • Modellierung und Auslegung eines Temperaturbeobachters für einen Wechselrichter Theoretische Konzepte der Brennstoffzelle 5 ECTS Theoretische Konzepte der Brennstoffzelle Lehrinhalte a) Thermodynamik und Kinetik der Brennstoffzelle • Thermodynamik der Mehrstoffsysteme • Fundamentalgleichung mit chemischem und elektrochemischem Potential • Kinetik der Elektrodenprozesse • Polarisationsarten, Ladungs- und Massentransport in der Zelle • Leistungsverhalten der gesamten Zelle, Modellierung und Charakterisierung b) Laborübung Brennstoffzellen • Bau von Einzellern • Charakterisierung der Zelle Technologie der Brennstoffzelle 5 ECTS Technologie der Brennstoffzelle Lehrinhalte • Übersicht und Einführung in elektrochemische Energiespeicher • Nachhaltigkeit und Zukunftstrends für elektrochemische Speicher im Überblick • Grundkenntnisse in Elektrochemie (Anode, Kathode, Elektrolyt, Aufbau einer Zelle) • Thermodynamik und Kinetik für galvanische Elemente (Brennstoffzellen) • Charakterisierung von Brennstoffzelle (Messtechnik: Stromdichte/Spannungskurven, Leistungsdichte) • Materialien für Brennstoffzellen (GdL, MEA) und Herstellungsverfahren • Verfahrenstechnik zu Brennstoffzellen in mobilen Anwendungen • Aufbau eines Gesamtsystems unter Deklaration aller Baugruppen • Anforderungen an eine zulassungsfähige Integration in Fahrzeuganwendungen • Legislative Vorgaben bei der konstruktiven Gestaltung von Brennstoffzellen-Systemen
2. Semester	Elektrische Antriebe 5 ECTS Elektrische Antriebe Lehrinhalte a) Elektrische Maschinen und Antriebe • Wichtige elektrische Maschinen für Traktionsantriebe • Grundlagen elektrischer Maschinen: Werkstoffe, Verlustmechanismen, Kühlung, Nutzfelder und Streuung • Entwurf mit Kenngrößen • Stationäres Betriebsverhalten von Drehfeldmaschinen am Wechselrichter • Drehfeldbildung und Drehstromwicklungen b) Modellbasierte Regelung elektrischer Antriebe • Vorgehensmodell modellbasierte Softwareentwicklung • Entwurf von Reglerfunktionen für elektrische Antriebe • Modellierung und Simulation von Regelkreisen für elektrische Antriebssysteme in MATLAB/Simulink • Auto-Code-Generierung • Validierung und Verifikation der Antriebsregler c) Labor Elektrische Maschinen und Antriebe • Aufbau von Prüffeldern für elektrifizierte Antriebe im KFZ • Prüfung eines elektrischen Traktionsantriebs für Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug; • Modellbildung und Simulation der Dynamik eines Antriebssystems; Entwurf und Modellbildung von Drehmomenten-, Drehzahl- und Positionsreglern • Auto-Code-Generierung und Inbetriebnahme der Regler auf Antriebssystem Technologie des Wasserstoffs 5 ECTS Technologie des Wasserstoffs Lehrinhalte a) Eigenschaften, Herstellung, Speicherung und Transport von Wasserstoff • Eigenschaften des Wasserstoffs • Erzeugung von Wasserstoff, Elektrolyse • Speicherung von Wasserstoff • Transport von Wasserstoff • Wasserstoffinfrastruktur • Wasserstoff als Ausgangsprodukt für Synthetische Kraftstoffe b) Laborübung Wasserstofftechnologie • Elektrolyse • Betankung von Wasserstofffahrzeugen Leistungselektronik und Sicherheitskonzepte 5 ECTS Leistungselektronik und Sicherheitskonzepte Lehrinhalte a) Leistungselektronik und Steuergeräte / Sicherheitskonzepte • Standard Converter Topologien o Buck Converter o Boost Converter o Single Phase Half Bridge Converter o Single Phase Full Bridge Converter o Three Phase PWM Voltage Source Inverter o Pulse Width Modulation Methods • Sicherheitskonzepte der E-Mobilität o Gefahren des elektrischen Stroms o Elektrische Sicherheitstechnik o Sicherheitsregeln o Eigensichere Hochvoltsysteme o Ladekonzepte o Ausbildungs- und Qualifizierungsmaßnahmen b) Labor Schaltungsmodellierung und -simulation • Simulation von Stromrichterschaltungen in Matlab/Simulink sowie deren Analyse o Dreiphasensysteme und deren Beschreibung mit Raumzeigern o Buck Converter o Boost Converter o Single Phase Half Bridge Converter o Single Phase Full Bridge Converter o Three Phase PWM Voltage Source Inverter o Pulse Width Modulation Methods o Stromregelung mit Hilfe leistungselektronischer Schaltungen Wasserstoff-Sicherheitstechnik 5 ECTS Wasserstoff-Sicherheitstechnik Lehrinhalte • Mögliche Gefahren im Umgang mit Wasserstoff • Grundlegende Sicherheitsaspekte im Umgang mit Wasserstoff • Sicherheitsaspekte im Umgang mit Wasserstoff im Vergleich zu anderen Gasen und Kraftstoffen • Generelle und technische Schutzmaßnahmen • Aufbau von wasserstoffführenden Systemen in Industrieanlagen und Fahrzeugen • Geltende Vorschriften für Wasserstoffanlagen Transferprojekt I 5 ECTS Transferprojekt I Lehrinhalte • Bearbeitung einer individuell festgelegten Aufgabenstellung aus dem thematischen Umfeld der Studieninhalte des Masterstudiengangs Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie. Die Ausarbeitung erfolgt zu Hause oder im Arbeitsumfeld. Ggf. bieten wir als Alternative folgende Auswahlmöglichkeit an: • Bearbeitung einer Aufgabenstellung im Rahmen einer Blockveranstaltung (z.B. Projektwoche) oder im Rahmen einer Auslandsstudienwoche. Die genauen Themen und Aufgabenstellungen werden zusammen mit unseren Kooperationspartnern (z.B. Partnerhochschulen) während der Vorbereitungsphase abgestimmt.
3. Semester	Systems Engineering 5 ECTS Systems Engineering Lehrinhalt a) Systems Engineering • Begriffe und Definitionen (System, technisches System, Mechatronisches System, Systemstruktur, Funktionsstruktur, Variabilität, Problemraum, Lösungsraum, …) • Vorgehensmodelle (Wasserfall-, V-, Spiralmodell, PEP) • Systemkontext • Systementwurf, Requirements Engineering, Systementwurf / Architekturphase, Systemdesign jeweils dokumentenbasiert und modellbasiert • Fallstudien zur Veranschaulichung von Methoden und Werkzeugen b) Projektmanagement • Projekt-Organisationsformen • Projekt-Definition nach DIN • Projektablauf / Phasenmodell • Projektplanung (Termin-, Kosten-, Kapazitätsplanung) • Netzplantechnik – Beispiel • Termin-Kosten-Trade-offs • Teambildung, Rolle des Projektleiters • Projekt-Controlling, Projekte als Kostenträger • Zielkostenmanagement (Target Costing) • Projektmanagement-Tools • Multiprojekt-Management o F&E-Projekt-Typen o Projekt-Portfolio o Integrierte Projekt-Programm-Planung Fahrer und Fahrstrategien 5 ECTS Fahrer und Fahrstrategien Lehrinhalte a) Energetische Betriebsstrategie und Thermomanagement • elektrische Fahrentscheidung, Zustart und Emissionierung • Betriebsmodi, Gesetzliche Anforderungen und Typprüf-Vorschriften • Energiemanagement (SOC, Klimatisierung, Thermomanagement) und energetische Vorausschau • Aspekte des Wärmemanagements sowie Grundlagen der Thermodynamik • Auslegung und Absicherung der Fahrzeugklimatisierung im Sommer und Winterbetrieb • Speicher-Thermomanagement im Systemansatz sowie Kopplung von Wärmequellen und Senken. b) Usability Engineering Vermittlung der Grundlagen von • Usability • mensch-zentrierter Gestaltung (User Centered Design) • iterativen Designs • User Experience Design o Nutzungskontextanalyse o Spezifikation und Modellierung o Gestaltung von Mensch-Maschine-Schnittstellen o Prototyping o Evaluierung Wasserstoffwirtschaft 5 ECTS Wasserstoffwirtschaft Lehrinhalte • Übersicht und Einführung in Wasserstoff als Energieträger • Charakterisierung der Verfahren und Prozesse zur Erzeugung, Transport, Lagerung und Wandelung des Energieträgers Wasserstoff • Beschreibung von Energiewandlern zur Nutzung von Wasserstoff als Energieträger in stationären als auch mobilen Anwendungen • Bilanzierung und Vergleich mittels Well-to-Wheel sowie Cradle-to-Grave-Methodik • Kalkulation und Wirtschaftlichkeitsanalyse nach TCO und LCC-Methodik Transferprojekt II 5 ECTS Transferprojekt II Lehrinhalte Individuell aus dem thematischen Umfeld der Studieninhalte des Masterstudiengangs Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.
4. Semester	Mastermodul 25 ECTS Mastermodul Lehrinhalte Individuell aus dem thematischen Umfeld der Studieninhalte des Masterstudiengangs Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie.