HPW-04

Solar Energy Systems (Solarenergie-Systeme)

Siehe Studienverlaufsplan

Pflicht

Professur Green Technology (i.B.)

Deutsch / Englisch

Mind. 1 x jährlich

1 Semester

150 Std.

Präsenz: 32 Std. | Selbststudium: 56 Std. | Transfer: 62 Std.

5 CP

Klausur (60 min.) / Transferarbeit (6-8 Seiten) / Case

Seminar (Präsenzlehre), ergänzend Selbststudium und Transfer, ggf. E-Learning, Pre- und Post-Reading.

Grundlagen der Solarenergie und deren Anwendungsbereich / Fundamentals of solar energy and the scope of application:

• Photovoltaische Solarzellen und -module - Funktionsprinzipien, Wirkungsgrad, Typen, Leistung und Zuverlässigkeit / Solar Photovoltaic (PV) cells and modules – operating principles, efficiency, types, performance, and re-liability

• PV-Systemkomponenten und Kraftwerkskonstruktion, Betrieb und Wartung / PV system components and power plant designing, operation and maintenance.

• Berechnung - Energieerzeugung mit Energierücklaufzeit (EPBT), Energierendite (EROI) und Stromgestehungskosten (LCoE) / Calculation - Energy generation with Energy Payback time (EPBT), Energy Return of Investment (EROI) and Levelized Cost of Energy (LCoE)

• Konzentrierte Solarenergie (CSP) - Funktionsprinzip, Technologien, Machbarkeitsanalyse, Optimierung und Verbesserung / Concentrated Solar Power (CSP) – working principle, technologies, feasibility analysis, optimization, and improvement.

• Energiespeichertechnologien - Bedeutung, Herausforderungen und Lösungen / Energy storage technologies – importance, challenges and solutions

• Integration erneuerbarer Energien in Stromnetze - Komponenten und Struktur, Komplexität/technische Herausforderungen und Lösungen / Renewable Energy Integration in Power Grids – components and structure, complexities/technical chal-lenges, and solutions

• Netzanbindung, Inselsysteme und Hybridsysteme / Grid connection, stand-alone and hybrid system

• Solare Brennstoffe - Herstellung von Wasserstoff mit Hilfe von Solartechnik / Solar fuels – Production of hydrogen using solar technology

• Wirtschaftliche Analyse - Art der Kosten und Kostenfragen. Macht der Preis-Erfahrungs-Kurven und LCoE / Economic analysis – Type of costs involved and cost issues. Power of Price-Experience-Curves and LCoE

• Zukunftsperspektive - Erreichen eines 100% erneuerbaren Energiesystems mit Solar-, Wasserstoff- und anderen erneuerbaren Technologien / Future outlook – attaining 100% renewable energy system with solar, hydrogen and other renewable technologies

Das Modul ist ohne Vorkenntnisse aus anderen Modulen studierbar.

Wissensverbreiterung

• Kenntnisse über das grundlegende Konzept der Solarenergie, der photovoltaischen (PV) Zellen und Module / Knowledge of the basic concept of solar energy, photovoltaic (PV) cells and modules

• Kenntnisse wie man ein PV-System/Kraftwerk plant, betreibt und wartet / Knowledge of how to plan, operate and maintain a PV system/power plant

• Kenntnisse über die konzentrierten Solarenergie (CSP), der zugehörigen Technologien und ihrer Optimierung und Verbesserung / Knowledge of concentrated solar power (CSP), the associated technologies and their optimisation and improvement

• Kenntnisse über die verschiedenen Energiespeichertechnologien, ihrer Bedeutung/Vorteile, Herausforderungen und Vergleiche / Knowledge of the various energy storage technologies, their significance/advantages, challenges and comparisons

• Kenntnisse über den Unterschied zwischen Netzanschluss-, Insel- und Hybridsystemen sowie deren Komponenten und elektrischen Auslegungen / Knowledge of the difference between grid connection, island and hybrid systems as well as their components and electrical designs

• Kenntnisse über die Ausarbeitung von Solarkraftstoff (Wasserstofferzeugung mit Solarenergie) / Knowledge of the development of solar fuel (hydrogen production with solar energy)

Wissensvertiefung

• Fähigkeit, Energieerzeugung, Energierücklaufzeit (EPBT), Energierendite (EROI) und Energiekosten (LCoE) zu berechnen / Ability to calculate energy production, energy payback time (EPBT), energy return on investment (EROI) and energy costs (LCoE)

• Fähigkeit, die technischen Herausforderungen und Lösungen für die Integration erneuerbarer Energien in das Stromnetz zu beschreiben / Ability to describe the technical challenges and solutions for the integration of renewable energies into the electricity grid

• Fähigkeit, der wirtschaftlichen Analyse und die Realisierung der finanziellen Vorteile durchzuführen / Ability to perform the economic analysis and the realisation of financial benefits

• Fähigkeit, zur Identifizierung von Zukunftstechnologien, die zusammen das Ziel von 100 % erneuerbarer Energie erreichen können / Ability to identify future technologies that together can achieve the goal of 100 % renewable energy

Wissensverständnis

• Fähigkeit, erworbenes Wissen auf neue Unternehmensbereiche anzuwenden durch die obligatorischen Transferprojekte des Studiums.

Masterstudiengang Sustainable Technology

Zum Selbststudium empfiehlt sich den Studierenden folgende Literatur:

• Solar Photovoltaic System Applications : A Guidebook for Off-Grid Electrification, edited by Parimita Mohanty, Tariq Muneer, Mohan Kolhe. 1st ed. 2016. Cham : Springer International Publishing, 2016. (Green Energy and Technology). ISBN: 978-3-319-14663-8 ; 978-3-319-14662-1

• The performance of concentrated solar power (CSP) systems : modelling, measurement and assessment, edited by Peter Heller. Duxford ; Cambridge, MA ; Kidlington : Elsevier, 2017. - 1 Online-Ressource (290 Seiten) (Woodhead Publishing Series in Energy). Includes index ISBN: 978-0-08-100448-7

• PV Technology and Manufacturing, edited by Abdul Hai Alami. 1st ed. 2023 Cham : Springer International Publishing, 2023. - 1 Online-Ressource (XXI, 174 p. 228 illus., 206 illus. in color) (Advances in Science, Technology & Innovation, IEREK Interdisciplinary Series for Sustainable Development). ISBN: 978-3-031-31349-3

• Photovoltaic solar energy conversion : technologies, applications and environmental impacts, edited by Shiva Gorjian (Biosystems Engineering Department, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran, Ashish Shukla (Centre for Built and Natural Environment, Faculty of Engineering, Environment and Computing, Coventry University, Coventry, United Kingdom), London, United Kingdom ; San Diego, CA, United States ; Cambridge, MA, United States ; Kidlington, Oxford, United Kingdom : Academic Press, an imprint of Elsevier, [2020]

• Renewable Energy Market Update : Outlook for 2022 and 2023, International Energy Agency Paris : OECD Publishing, 2022. ISBN: 978-92-64-41204-0

• World Energy Outlook, International Energy Agency (IEA)

Keine