Renewable Energy and Energy Efficiency - Management, Engineering and Application, Master (PO-2026)
| Eindeutige Modulnummer | ETechn-9130-M |
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| Modulnummer / Modulcode | W-UK-04 |
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| Modulname | Solar Thermal Systems |
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| Art des Moduls | Wahlpflicht |
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| Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele |
- Erlernen der Anwendung solarthermischer Energie für klimatechnische Anlagen, Erlernen von Evaluierungsinstrumenten und Größenkennzahlen für die Auslegung solarthermischer Anlagen zur klimatechnischen Nutzung (als Komponenten eines Gesamtsystems), auch zur lösungsorientierten Planung der Verbindung von Systemen untereinander und mit dem Gebäude; Erlernen des Gebrauchs von Planungsinstrumenten und Simulationsprogrammen für die Umsetzung von Solar-Klimasystemen.
- Verstehen der Grundcharakteristika und der Leistungsfähigkeit von solarthermischen Kraftwerken (Concentrated Solar Power - CSP) in nationalen Energieversorgungssystemen; Erlernen der Bewertung des technischen und ökonomischen Potentials von CSP in einem Land und wie die besten Standorte für die Projektentwicklung ermittelt werden; Erlernen der Gestaltung und Umsetzung nachhaltiger nationaler Energieversorgungssysteme sowie Gestaltung von Szenarien für die Implementierung; Erlernen, wie solarthermische Anwendungen zur nachhaltigen Wasserversorgung beitragen; Verstehen der Grundlagen internationaler Beziehungen für den Solarstrom-Export und für Fernnetze; Kennenlernen der Umweltauswirkungen von CSP-Anlagen.
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| Lehrveranstaltungsarten | VLmP (2 SWS); VLmP (2 SWS) |
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| Lehrinhalte | Solar Thermal Cooling
- Solar thermal cooling and solar thermal assisted air conditioning:
- space cooling and refrigeration
- cooling and dehumidification
- energy demand for cooling and dehumidification
- Fundamentals and basics of absorption cooling:
- energy and mass balance of absorption cycle, solution field
- thermodynamics and efficiency
- working pairs
- enthalpy-concentration chart
- Basics of cooling towers, humid air, cooling tower concepts:
- wet cooling towers/dry cooling towers
- absorption cycles using LiBr-water or other working pairs like NH3-water and organic pairs, cycle schematic
- Balances of the components:
- evaporator, condenser, absorber, desorber, solution heat exchanger, pump, expansion valves figures of merit, performance coefficient, pump work ratio, design and technical details
- typical component design, crystallisation prevention, maintenance of vacuum
- System integration, control, characteristic equation, buffer and storage tanks, solar fraction, primary energy rate, water consumption, economics; state of the art of absorption chilliers and new developments
- Solid sorption, basics of absorption cooling, energy and mass balance of absorption cycle, thermodynamics and efficiency; working pairs, Silicagel-water, Zeolite-water, Ammonium salts, state of the art and new developments
- Further thermally driven cooling systems: open desiccant systems, solid desiccant systems, basics, design, working pairs, application, liquid desiccant systems, basics, design, working pairs
- Application: jet-cycle systems, double-effect absorption cycle, examples of installed systems
Concentrated Solar Thermal Systems
- Fundamentals: solar meteorology
- principles of solar electricity generation
- fluctuating and balancing power, storability
- short and long-term reserve capacity
- environmental impacts of CSP plants
- Assessment of CSP potentials:
- mapping and time series of direct-normal irradiance (DNI)
- mapping of site characteristics with geographic information systems
- simplified modelling of CSP performance
- mapping and evaluation of CSP potentials
- Creating scenarios for sustainable electricity:
- target definition and sustainability
- quantify the perspectives of electricity demand
- quantify renewable electricity potentials
- other electricity sources
- how to match time series of electricity load and supply, technical and economic learning curves
- least cost optimization
- Concentrating solar power for seawater desalination:
- water demand perspectives in the Middle East and North Africa
- concepts for solar powered seawater desalination
- scenarios for sustainable freshwater supply
- economic and environmental impacts
- Trans-Mediterranean interconnection:
- CSP in the European electricity mix
- opportunities of the Union for the Mediterranean (UfM)
- long-term perspectives of CSP in Europe
- MENA and worldwide
- economic and environmental impacts
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| Titel der Lehrveranstaltungen | Solar Thermal Cooling
Concentrated Solar Thermal Systems |
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| Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) | lecture (Solar Thermal Cooling)
lecture (Concentrated Solar Thermal Systems) |
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| Verwendbarkeit des Moduls | |
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| Dauer des Moduls | 1 Semester |
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| Häufigkeit des Angebotes | jährlich im Sommersemester |
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| Sprache | English |
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| Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul | |
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| Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul | keine |
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| Studentischer Arbeitsaufwand | 120 Stunden (60 h Präsenzstudium, 60 h Selbststudium) |
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| Studienleistungen | keine |
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| Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung | keine |
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| Prüfungsleistungen | Prüfungsleistung P1: Solar Thermal Cooling - Klausur (90 min)
Notengewichtung P1: 50%
Prüfungsleistung P2: Concentrated Solar Thermal Systems - Klausur (90 min) oder schriftliche Ausarbeitung (5-6 Seiten)
Notengewichtung P2: 50% |
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| Anzahl Credits (ECTS) | 4 cp |
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| Lehreinheit | Elektrotechnik |
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| Modulverantwortliche/r | Prof. Dahlhaus |
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| Lehrende | Salman Ajib, Adel Khalil |
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| Medienformen | black board and beamer, lectures and power point presentations |
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| Literatur |
- J.A. Duffie and W.A. Beckman, Solar Engineering of Thermal Processes, Wiley, 3rd edition, 2006.
- H.-M. Henning, Solar-Assisted Air-Conditioning in Buildings: A Handbook for Planners, Springer; 2nd edition, 2007.
- Lecture notes on Solar Thermal Systems I.
- Concentrating Solar Power for the Mediterranean Region, German Aerospace Center (DLR), Institute of Technical Thermodynamics, Section Systems Analysis & Technology Assessment, 2005, downloadable from www.dlr.de/tt/med-csp.
- Trans-Mediterranean Interconnection for Concentrating Solar Power, German Aerospace Center (DLR), Institute of Technical Thermodynamics, Section Systems Analysis & Technology Assessment, 2006, downloadable from www.dlr.de/tt/trans-csp
- Concentrating Solar Power for Seawater Desalination, German Aerospace Center (DLR), Institute of Technical Thermodynamics, Section Systems Analysis & Technology Assessment, 2007, downloadable from www.dlr.de/tt/aqua-csp
- Selection of published papers on concentrated solar thermal power will be announced.
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| Bemerkungen | 4 cp (2cp - Solar Thermal Cooling; 2 cp - Concentrated Solar Thermal Systems) |
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