Energiewissenschaften
Energy Science

Modul PH0021 [AEP Expert 1]

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Modulversion vom SS 2011

Von dieser Modulbeschreibung gibt es historische Versionen. Eine Modulbeschreibung ist immer so lange gültig, bis sie von einer neuen abgelöst wird.

verfügbare Modulversionen
SS 2016SS 2011

Basisdaten

PH0021 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Bachelor-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Pflichtmodule im Bachelorstudiengang Physik (6. Fachsemester, Vertiefung AEP)

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 45 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH0021 in der Version von SS 2011 war Martin Brandt.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Einführung

  • Energieformen, typische Energiegrößen
  • Qualität von Energie: Entropie, Exergie und Anergie
  • Energiewandlung und Effizienz
  • Energiequellen und Energieverbrauch

Thermodynamik von Energiewandlungsprozessen

  • Kreisprozesse: allgemeine Betrachtungen
  • Stationäre Fließgleichgewichte
  • Thermodynamische Beschreibung von Kraftwerken
  • Exergieanalyse von Kraftwerkskomponenten und Wärmepumpen

Brennstoffzellen

  • Funktionsweise und allgemeiner Aufbau
  • Thermodynamik von Brennstoffzellen
  • Überblick über die verschiedenen Brennstoffzellentypen

Solare Strahlung und Solarthermie

  • Solarstrahlung
  • Konzentration von Solarstrahlung
  • Solarthermische Energiewandlung
  • Flachkollektoren, Heliostate und Solartürme

Photovoltaik

  • Funktionsweise von Solarzellen, Effizienz, Verlustmechanismen
  • Thermodynamische Betrachtungen von Solarzellen
  • Aufbau von Solarzellen

Photosynthese und Solare Brennstoffe

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der / die Studierende
in der Lage:

  • Die energetische und exergetische Effizienz von Energiewandlungsprozessen zu bestimmen
  • Thermodynamische Analysen von stationären Fließgleichgewichten durchzuführen und auf die Komponenten von Dampf- und Gaskraftwerken anzuwenden
  • Das Prinzip von Brennstoffzellen zu erläutern
  • Energiebilanzen bei der solarthermischen Wandlung herzuleiten
  • Prinzip, maximale und reale Wirkungsgrade der Si-Solarzelle zu diskutieren

Voraussetzungen

Grundlagen in Thermodynamik und Festkörperphysik

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lern- und Lehrmethoden

Die Vorlesung wird kompakt in der ersten Hälfte der Vorlesungszeit gelesen. Die Vorlesung wird ergänzt durch Tutorübungen.

Medienformen

keine Angabe

Literatur

E. Hahne, Technische Thermodynamik, Addison Wesley 2000 (Lehrbuchsammlung)
J. Larmine, A. Dicks, Fuel Cell Systems Explained, Wiley
P. Würfel, Physik der Solarzellen (neuere Auflage auf Englisch)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

Das Erreichen der Lernergebnisse wird anhand einer mündlichen Prüfung bewertet. Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen.
 

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.