Durch den Ausbau der erneuerbaren Energien sind viele kleine dezentrale Energieerzeuger, wie z.B. Windkraftanlagen und Photovoltaikanlagen, errichtet worden. Dies führte zu einem komplexen System mit neuen Herausforderungen, wie z.B. die zeitlich schwankende Verfügbarkeit der Sonnenenergie und Windenergie.
Energiesysteme
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Die effiziente Umwandlung verfügbarer Energie in die jeweils am besten geeignete Energieform stellt eine wesentliche Grundvoraussetzung für moderne vernetzte Energiesysteme dar.
Umwandlung in Energiesystemen: Versuchsgeräte
wassergekühlte Polymermembran-Brennstoffzelle in Kraft-Wärme-Kopplung
Lerninhalte/Übungen
- Umwandlung von chemischer Energie in elektrische und thermische Energie
- Funktion und Aufbau eines Brennstoffzellensystems
- Zusammenhänge der Betriebsparameter von Brennstoffzellen
- Einflüsse auf die elektrische Leistung von Brennstoffzellen
- Aufnahme und Visualisierung aller relevanten Kennlinien Spannung / Strom
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Zweiwellenanordnung mit Hochdruckturbine und Nutzturbine; Betrieb mit Flüssiggas
Lerninhalte/Übungen
- Wellenleistung bestimmen
- spezifischen Brennstoffverbrauch bestimmen
- Turbinenkennlinie der Nutzturbine aufnehmen
- Wirkungsgrad der Anlage bestimmen
Nutzung der Umgebungswärme zur Wassererwärmung
Lerninhalte/Übungen
- Aufbau und Funktion einer Luft-Wasser-Wärmepumpe
- Darstellung des thermodynamischen Kreisprozesses im log p,h-Diagramm
- Energiebilanzen
- Bestimmung wichtiger Kenngrößen
- Druckverhältnis am Verdichter
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Wärmepumpe für den Betrieb mit verschiedenen Quellen, Bedienung des Heizungsreglers über Touchscreen oder Webbrowser
Lerninhalte/Übungen
- Wärmepumpenanwendungen für Raumheizung und Warmwasserbereitung kennenlernen
- Nutzung der Wärmepumpe zur Kühlung
- Vor- und Nachteile verschiedener Anlagenkonfigurationen (Sole-Wärmepumpe, Luft-Wärmepumpe)
- einstellen und anpassen eines Heizungsreglers zur Wärmepumpensteuerung
- Betriebsverhalten bei variierendem Wärmeangebot und -bedarf
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Erneuerbare Energiesysteme produzieren je nach anfallender Windkraft oder der wechselnden Sonneneinstrahlung unterschiedlich viel Energie. Die Deckung z.B. des Energiebedarfs vom Abend bis in den Morgen erfordert daher eine geeignete Zwischenspeicherung der überschüssigen Energie vom Tag, wenn keine konstante Energiebereitstellung durch z.B. eine Biogasanlage erfolgen kann.
Elektrochemische Speicher
Thermische Speicher
Untersuchungen an einem Luftverdichter mit Bestimmung der mechanischen Leistungsaufnahme
Lerninhalte/Übungen
- Aufbau und Betriebsverhalten einer Drucklufterzeugungsanlage mit einstufigem Kolbenverdichter
- Bestimmung der Kennlinie
- Bestimmung des Liefergrads
- Bestimmung des isothermen Wirkungsgrads
Energieeffzienz einer Industrieanlage für Metallberufe und Mechatronik
Lerninhalte/Übungen
- energetische Bilanzierung einer Druckluftanlage, Wirkungsgrad berechnen
- Einsparpotenziale abschätzen
- typische Industriekomponenten der Anlage kennenlernen und untersuchen
- Steuerverhalten des Verdichters einstellen
- Dichtigkeitsprüfung
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Demonstration der Funktion eines Regenrückhaltebeckens und einer Talsperre
Lerninhalte/Übungen
- instationäre Abflussvorgänge in zwei hintereinander liegenden Regenrückhaltebecken demonstrieren
- instationäre Abflussvorgänge in zwei hintereinander liegenden Stauseen demonstrieren
- Schwingungen des Wasserstands in einem Wasserschloss nach einem Druckstoß aufzeichnen
- Wasserstandsschwankungen aufnehmen und darstellen
Elektrische Komponenten einer Photovoltaikanlage aus der Praxis; Betrieb mit realen Photovoltaikmodulen oder einem Photovoltaiksimulator
Lerninhalte/Übungen
- Komponenten moderner Systeme zur Photovoltaiknutzung untersuchen
- Funktion von Modulen zur Leistungsoptimierung (MPP Tracker)
- Funktion von Wechselrichtern und Ladereglern
- Betriebsverhalten bei variierender Beleuchtungsstärke und Temperatur
- Wirkungsgrad und dynamisches Verhalten von Anlagenkomponenten
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industrielle Kälteanlage mit Eisspeicher, Trockenkühlturm und Nasskühlturm
Lerninhalte/Übungen
- Aufbau und Funktion einer energieeffizienten Kälteanlage
- Funktion und Betrieb eines Eisspeichers
- Bilanzierung der Energieströme
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Umwandlung von kinetischer Windenergie in elektrische Energie
Lerninhalte/Übungen
- Umwandlung von kinetischer Windenergie in elektrische Energie
- Funktion und Aufbau eines Inselsystems mit einer Windkraftanlage
- Ermittlung des Leistungsbeiwertes in Abhängigkeit von der Schnelllaufzahl TSR (tip speed ratio)
- Energiebilanz an einer Windkraftanlage
- Bestimmung des Wirkungsgrades einer Windkraftanlage
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Windenergienutzung im Inselbetrieb unter realen Witterungsbedingungen
Lerninhalte/Übungen
- zusammen mit der Windkraftanlage ET 220.01:
- Umwandlung von kinetischer Windenergie in elektrische Energie
- Betriebsverhalten einer Windkraftanlage unter realen Witterungsbedingungen
- Komponenten, Funktion und Aufbau eines Inselsystems mit einer Windkraftanlage
- Energiebilanz eines Inselsystems mit einer Windkraftanlage
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Modul mit Pufferspeicher und bivalentem Speicher für Heizungssysteme mit erneuerbaren Energien, Bedienung des Heizungsreglers über Touchscreen oder Webbrowser
Lerninhalte/Übungen
- abhängig von der gewählten HL 320-Modulkombination können folgende Lerninhalte erarbeitet werden:
- moderne Heizungsanlagen auf der Basis erneuerbarer Energiequellen kennenlernen
- Inbetriebnahme von Heizungsanlagen mit Solarthermie und Wärmepumpe
- elektrische, hydraulischen und regelungstechnische Betriebsbedingungen
- Eigenschaften verschiedener Wärmespeicher
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