Industrietransformation und Energiewende

Maschinenbau, Master (PO-2023)

Modulnummer / Modulcode WP-InduEn
Modulname Industrietransformation und Energiewende
Art des Moduls Wahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden kennen zentrale Grundlagen, Konzepte, Prozesse und Technologien der Transformation zu einer klimaneutralen und ressourcenschonenden Grundstoffindustrie. Sie gewinnen ein Bewusstsein für die Relevanz zentraler Stoffkreisläufe und (Grundstoff-)Industrien für die Energiewende und eine nachhaltige Entwicklung.

Sie erarbeiten die energiesystemische Einbettung der Transformation der Grundstoffindustrie und kennen zentrale Szenariostudien zur Energiewende. Sie kennen zentrale Aspekte der Einbindung der Grundstoffindustrie in globale Stoffkreisläufe.

Die Studierenden erarbeiten anhand ausgewählter Stoffkreisläufe eine systemische Perspektive auf die Zusammenhänge von Materialeinsatz und Recycling, Energiesystemtransformation und Elektrifizierung sowie Innovation und technologischem Wandel in der Grundstoffindustrie und erkennen zentrale technisch-ökonomische Herausforderungen einer nachhaltigen Transformation.
Lehrveranstaltungsarten VLmP (1 SWS), HS (1 SWS)
Lehrinhalte

Grundlagen der Energie- und Industriesystemanalyse

  • Nationale und internationale Energiesystemszenarien mit besonderem Fokus auf Industrie und Energiesystem
  • Methodische Grundlagen: Energiesystemmodellierung und Energiesystemszenarien, Life-Cycle-Analysen
  • Energie- und produktionsstatistische Grundlagen / Treibhausgasinventare

Zentrale Technologien und Prozesse einer klimaneutralen und ressourcenschonenden Industrie

  • Energieeffizienzpotenziale in der Industrie (Querschnittstechnologien in der Industrie)
  • Disruptive Technologien für eine klimaneutrale Industrie (Stahlindustrie, Zementindustrie, Chemische Industrie, Aluminium- und Nichteisenmetallindustrie, Glasindustrie, Papierindustrie, Nahrungs- und Genussmittelindustrie…)
  • Materialeffizienz und Circular Economy für eine klimaneutrale Industrie
  • Veränderung industrieller Wertschöpfungsletten und Standortfaktoren im Zuge der Dekarbonisierung der Industrie (green leakage / renewables pull)

Gekoppelte Energiesystemtransformation und Industrietransformation

  • Herausforderungen der Elektrifizierung der Industrie
  • Perspektiven der Wasserstoffwirtschaft
  • Energieinfrastrukturen eines dekarbonisierten Energie- und Industriesystems

Die Veranstaltung besteht aus einem inhaltlichen Basisprogramm, das ergänzt wird um fakultative Inhalte, aus denen Themen in Absprache mit den Studierenden in der Veranstaltung gewählt werden können.
Titel der Lehrveranstaltungen Industrietransformation und Energiewende
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) Vorlesung, Seminar, Selbststudium, Gruppenarbeit, Vortrag und Ausarbeitung
Die erste Hälfte des Moduls ist als 2-stündige Vorlesung organisiert und schließt mit einer mündlichen Prüfung (ggf. in Kleingruppen) oder einer Klausur ab. Die zweite Hälfte ist als 2-stündiges Seminar mit Vorträgen der Studierenden sowie fakultativen inhaltlichen Ergänzungen organisiert.
Verwendbarkeit des Moduls M. Sc. Maschinenbau, Vertiefungsrichtungen:
• Nachhaltige Werkstoffe und Fertigungsverfahren
• Energietechnik und Umwelttechnik
• Mensch - Organisation - Technik
• Nachhaltige Fahrzeugtechnik
M. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen
M. Sc. Umweltingenieurwesen
M. Sc. Nachhaltiges Wirtschaften
M. Sc. RE2
Additive Schlüsselkompetenz
Dauer des Moduls Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes jährlich im Wintersemester
Sprache deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Studentischer Arbeitsaufwand 1 SWS VL (15 Std.), 1 SWS HS (15 Std.), Selbststudium (30 Std.), Schriftliche Ausarbeitung eines Vertiefungsthemas und Vorbereitung eines Vortrags (30 Std.)
Studienleistungen S1: Schriftliche Ausarbeitung eines Vertiefungsthemas (12 – 15 S.) und Vortrag (20 – 45 Minuten) im Rahmen des Seminarteils (als Kleingruppe)
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung
Prüfungsleistungen Prüfungsgespräch, ggf. in Kleingruppen (15 – 30 Minuten) oder Klausur (45 – 60 Min.) zum Abschluss des Vorlesungsteils am Ende der ersten Hälfte des Semesters
Anzahl Credits (ECTS) 3 cp
Lehreinheit Maschinenbau
Modulverantwortliche/r Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer
Lehrende Prof. Dr. Stefan Lechtenböhmer
Medienformen Rechner und Beamer, vorlesungsbegleitende Unterlagen, ggf. Onlineapplikationen
Literatur

Grundlage:

Agora Energiewende und Wuppertal Institut (2019): Klimaneutrale Industrie: Schlu?sseltechnologien und Politikoptionen fu?r Stahl, Chemie und Zement. Berlin, November 2019. (Ohne Teile D und E), https://www.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2018/Dekarbonisierung_Industrie/164_A-EW_Klimaneutrale-Industrie_Studie_WEB.pdf

Vertiefung:

Lechtenböhmer S, Nilsson L.J:, Åhman M., Schneider C: (2016): Decarbonising the energy intensive basic materials industry through electrification – implications for future EU electricity demand,  Energy (2016), Volume 115, Part 3, 15 November 2016, Pages 1623–1631, doi: 10.1016/j.energy.2016.07.110

Prognos, Öko-Institut, Wuppertal-Institut (2020): Klimaneutrales Deutschland. Studie im Auftrag von Agora Energiewende, Agora Verkehrswende und Stiftung Klimaneutralität, https://www.agora-verkehrswende.de/fileadmin/Projekte/2020/KNDE2050/A-EW_195_KNDE_Langfassung_DE_WEB.pdf

Bataille, C., Åhman, C., Neuhoff, K.,  Nilsson, L.J., Fischedick, M., Lechtenböhmer, S.,  Solano-Rodriquez, B., Denis-Ryan, A., Stiebert, S., Waisman, H. Sartor, O., Rahbar, S. (2018): A review of technology and policy deep decarbonization pathway options for making energy-intensive industry production consistent with the Paris Agreement, Journal of Cleaner Production 187 (2018) 960-973 DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.03.107

Agora Energiewende (Hrsg.) (2020): Breakthrough Strategies for Climate-Neutral Industry in Europe – Policy and Technology Pathways for Raising EU Climate Ambition, Summary; https://static.agora-energiewende.de/fileadmin/Projekte/2020/2020_10_Clean_Industry_Package/A-EW_197_Strategies-Climate-Neutral-Industry-EU_Summary_WEB.pdf