Modul 16: Nachhaltige Energieversorgung: Energieanlagen, -netze und -wirtschaft
Das Modul „Nachhaltige Energieversorgung: Energieanlagen, -netze und -wirtschaft“ besteht aus vier Lehreinheiten:
- Energiewirtschaft (Studienbrief)
- Energiekonversionstechnologien (Studienbrief)
- Leistungsgebundene Energieversorgung (Studienbrief)
- Energieversorgung von Objekten (Studienbrief)
Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen:
Nach Absolvieren dieses Moduls sind die Studierenden in der Lage bisherige, aktuelle bzw. zukünftige energiewirtschaftliche/-politische/-technische Entwicklungen im Rahmen der Energiewende benennen, einordnen und bewerten zu können. Die Studierenden können die Funktionsweisen der relevanten Energiekonversionstechnologien erläutern und deren jeweilige Vor- und Nachteile benennen. Zudem sind sie in der Lage, grundlegende Berechnungen durchzuführen und vergleichende Abschätzungen zu treffen. Die Studierenden sind imstande, den Aufbau und Funktionsweise von Strom-, Wärme-/Kälte- und Gasnetzen darzulegen sowie aktuelle Entwicklungen bei diesen zu benennen. Darüber hinaus können sie Methoden und Vorgehensweisen erläutern, mit deren Hilfe wirtschaftliche, nachhaltige und umweltverträgliche Energieversorgungskonzepte für Objekte erstellt werden können – sowohl für Wohngebäude als auch für gewerbliche/industrielle Objekte.
Inhalte:
Das Modul 16 stellt sowohl die technologischen Grundlagen von modernen Energieanlagen und Energienetzen dar als auch die relevanten wirtschaftlichen, systemischen und ökologischen Zusammenhänge. Aufbauend auf diesem breiten Grundlagenwissen werden aktuelle Entwicklungen erläutert und diskutiert sowie Anwendungsbeispiele vorgestellt. Dazu ist das Modul in vier Lehreinheiten mit mehreren weiterführenden interaktiven Lerneinheiten gegliedert.
Lehreinheit 1: Energiewirtschaft
Ziel der Lehreinheit ist es, die Grundzüge der Energiewirtschaft kennenzulernen und zu verstehen. Dies umfasst verschiedenste technische, wirtschaftliche und rechtlich-regulatorische Aspekte. Die Schwerpunkte liegen auf folgenden Themen: Verfügbarkeit bzw. Potenziale und Nutzung der verschiedenen Energieträger, heutige Organisation der Energiewirtschaft in Deutschland (Bilanzkreise, Strommarkt, Regelleistung, CO2Handel), Ziele und Elemente der Energiewende in Deutschland.
Lehreinheit 2: Energiekonversionstechnologien
Die Lehreinheit hat zum Ziel, den Studierenden einen breiten Überblick über technische Anlagen zur Energieumwandlung zu vermitteln: Hierzu umfasst sie einen Überblick über alle Technologien zur Stromerzeugung, zur Wärme- und Kälteversorgung sowie zur Speicherung elektrischer und thermischer Energie. Hierzu zählen sowohl Anlagen auf Basis konventioneller Energieträger als auch Anlagen auf Basis erneuerbarer Energien. Ebenso sind jegliche Leistungsklassen enthalten – von großen zentralen Kraftwerken oder Speichertechnologien bis hin zu dezentralen Anlagen für die Versorgung von Einfamilienhäusern.
Lehreinheit 3: Leitungsgebundene Energieversorgung
Unter leitungsgebundener Energieversorgung werden das Stromnetz, Wärme- sowie Kältenetze und das Gasnetz zusammengefasst. Diese Netze sind essentiell für den Transport und die Verteilung von Energie. Ziel der Lehreinheit ist es, den Aufbau und Funktionsprinzipien der verschiedenen Netze zu vermitteln, Grundkenntnisse zu deren Auslegungsprinzipien und ihrem Betrieb vorzustellen sowie die jeweiligen aktuellen Entwicklungen (bspw. Smart Grids) vorzustellen und zu diskutieren.
Lehreinheit 4: Energieversorgung von Objekten
Im ersten Teil der Lehreinheit wird die Entwicklung von Konzepten für den Bereich der privaten Haushalte erläutert, weit verbreitete Konzepte vorgestellt sowie eine Methode zur vergleichenden Wirtschaftlichkeitsberechnung eingeführt. Im zweiten Teil der Lehreinheit wird die Methode der Energieanalyse vorgestellt, mit deren Hilfe die Energieversorgung von komplexeren Objekten (v.a. im gewerblichen bzw. industriellen Kontext) analysiert und optimiert werden kann, um Energieeinsparungen und damit Kosteneinsparungen zu erreichen.
Interaktive Lerneinheit: „Die Stadt als Speicher“
Die interaktive Lerneinheit führt die Studierenden durch ein aktuelles Forschungsprojekt von Fraunhofer UMSICHT, bei dem es um die Vernetzung von flexiblen Versorgungsanlagen und Speichern zu einem so genannten virtuellen Kraftwerk bzw. Speicher geht.