Renewable Energy and Energy Efficiency - Management, Engineering and Application, Master (PO-2026)
| Eindeutige Modulnummer | ETechn-9140-M |
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| Modulnummer / Modulcode | W-UK-05 |
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| Modulname | Wind Energy Technology |
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| Art des Moduls | Wahlpflicht |
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| Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele | Im Kurs "Mechanical Aspects of Wind Energy" sollten die Studierenden folgende Fähigkeiten erwerben:
- unterschiedliche Windturbinen-Komponenten zu entwerfen
- die Aerodynamik der Rotorenblätter zu berechnen und den optimalen Einstellungswinkel für die Rotorenblätter zu bestimmen
- die Kräfte und Leistungskurven für die Windkraftanlagen zu berechnen
- die Grunddimensionen der Windkraftanlagen zu berechnen
- unterschiedliche Gestaltungskonzepte für die Energieversorgungssysteme zu vergleichen
- die unterschiedlichen Getriebe und mechanischen Antriebe in der Maschinengondel zu entwerfen
- die Sicherheits- und Bremssysteme in der Maschinengondel zu verstehen.
- die verschiedenen Nachführungsmechanismen zu entwerfen
- die verschiedenen aerodynamischen, strukturellen und dynamischen Lasten auf die Rotorenblätter und den Turm der Windkraftanlage zu berechnen
- die durch die Verbindung von mechanischen Systemen mit dem Windrad verursachten Zusatzlasten zu schätzen
- zwischen den unterschiedlichen in der Konstruktion von Rotorenblättern eingesetzten Materialien unterscheiden zu können
- Rotorenblätter aus unterschiedlichen vorhandenen Materialien und Technologien zu entwerfen
- die unterschiedlichen Turmvarianten zu unterscheiden und die Stützvorrichtungen von Windkraftanlagen zu kennen
- einen Vorentwurf für einen Rohr-, Beton- oder Gittermast mit passendem Fundament zu erstellen
- die verschiedenen Rechts- und Transportanforderungen, die zum Bau und Betreiben einer Windkraftanlage/eines Windparks erforderlich sind, zu verstehen
- einen neuen Windpark zu planen und ein Gantt-Diagramm zu entwickeln, um zu bestimmen, wann die unterschiedlichen Design-, Konstruktions-, Test- und Inbetriebnahme-Phasen beginnen
- die verschiedenen Sicherheitsmaßnahmen und die notwendigen Serviceintervalle für Windkraftanlagen zu verstehen, die für die Zertifizierung von Windkraftanlagen erforderlichen Schritte einzuleiten
Im Kurs "Electrical Aspects of Wind Energy" sollten die Studierenden folgende Fähigkeiten erwerben:
- die verschiedenen Gerätekomponenten und Funktionen der Windenergiekonverter zu verstehen
- die unterschiedlichen Komponenten von Windenergie-konvertern beschreiben zu können
- die Einstellparameter für die Rotorenblätter zu berechnen und die Leistungskurven ermitteln zu können
- der Windkraftanlage einen passenden Generatortyp zuordnen zu können
- das passende Antriebssystem beschreiben zu können
- die verschiedenen mit der Netzintegration verbundenen Probleme verstehen zu können
- die unterschiedlichen Netztypen zu verstehen und zu kennen
- die verschiedenen Maßnahmen für die Netzsteuerung zu verstehen
- Windkraftanlagen-Steuerungskonzepte für Insellösungen, Netz- und Verbundbetrieb entwerfen zu können
- Steuerungssysteme für den Anlagenbetrieb entwerfen zu können
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| Lehrveranstaltungsarten | VLmP+Ex (3 SWS), VLmP (3 SWS) |
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| Lehrinhalte | Mechanical Aspects of Wind Energy
- Wind turbine components:
- different wind turbine designs and their components
- functional requirements
- aesthetic criteria.
- Mechanical drive train and machine house:
- comparison of different design concepts
- blade adjustment system, rotor brake
- step up gears, generator coupling tracking of wind direction
- Machine house design:
- different gear boxes and mechanical drives
- needed safety and braking systems
- Loads and structural demands:
- static aerodynamic and structural loads on blades and towers
- dynamic loads on blades and towers
- extra loads from the mechanical systems connected to the wind turbine
- modeling to calculate the loads and structural demands
- mechanical components and control system loads
- Forces and performance curves for the wind turbine
- Rotor blades in composite construction:
- materials, composite material construction
- rotor blade construction
- rotor blade connection to the hub
- Towers and foundation (design and varieties):
- steel tube towers, concrete tower, lattice tower
- suitable foundation
- Planning, installation and operation:
- planning wind farms
- developing a Gantt chart to define when the different design / construction / testing and operation will commence
- legislations for land and environmental operation
- transport facilitations for wind farm
- plant erection, testing and operation
- safety aspects
- service and maintenance
- certification of wind power plants
- Field excursion to German wind farm sites
- Towers and foundation (design and varieties):
- steel tube towers, concrete tower, lattice tower
- suitable foundation
- Planning, installation and operation:
- planning wind farms
- developing a Gantt chart to define when the different design / construction / testing and operation will commence
- legislations for land and environmental operation
- transport facilitations for wind farm
- plant erection, testing and operation
- safety aspects
- service and maintenance
- certification of wind power plants
- Field excursion to German wind farm sites
Electrical Aspects of Wind Energy
- Components and functions of Wind Energy Converter (WEC):
- main components of wind energy converters
- rotor blade with pitch drive
- input torque, generator
- mechanical drive train
- Calculation of blade setting and obtaining performance curves
- Grid integration:
- different electrical networks
- grid influences
- different problems related with grid integration
- schemes for grid control
- Control concepts and operational results:
- island grid operation of WECs
- grid operation, interconnection operation
- Control system design and plant simulation:
- plant components characteristics
- control systems for the plant operation
- development of mathematical models for control and simulation
- dimensioning of the controllers
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| Titel der Lehrveranstaltungen | Mechanical Aspects of Wind Energy
Electrical Aspects of Wind Energy |
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| Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) | lecture (Mechanical Aspects of Wind Energy)
lecture (Electrical Aspects of Wind Energy) |
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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 | 180 Stunden (90 h Präsenzstudium, 90 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: Mechanical Aspects of Wind Energy - Klausur (90 min)
Notengewichtung P1: 50%
Prüfungsleistung P2: Electrical Aspects of Wind Energy - Klausur (90 min)
Notengewichtung P2: 50% |
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| Anzahl Credits (ECTS) | 6 cp |
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| Lehreinheit | Elektrotechnik |
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| Modulverantwortliche/r | Prof. Dahlhaus |
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| Lehrende | Michael Beyer, Siegfried Heier |
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| Medienformen | black board and beamer, power point presentations |
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| Literatur |
- S. Heier and R. Waddington, Grid Integration of Wind Energy Conversion Systems, Wiley-Blackwell, 2nd edition, 2006.
- E. Hau and H. von Renouard, Wind Turbines: Fundamentals, Technologies, Application, Economics, Springer; 2nd edition 2005.
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| Bemerkungen | 6 cp (3 cp - Mechanical Aspects of Wind Energy; 3 cp - Electrical Aspects of Wind Energy) |
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