Erneuerbare Energien 2
Renewable Energies 2

Modul PH2089

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.

Basisdaten

PH2089 ist ein Semestermodul in Deutsch auf Master-Niveau das im Sommersemester angeboten wird.

Die Gültigkeit des Moduls ist bis WS 2013/4.

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 40 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2089 ist Martin Stutzmann.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

Inhalt dieses Moduls sind die elektronischen, nicht-klassischen Formen der erneuerbaren Energien. Speziell werden die Energiewandlung durch photovoltaische Prozesse sowie die analogen biophysikalischen Phänomene bei der Photosynthese behandelt. Für photovoltaische Prozesse werden insbesondere alle relevanten Generations-Rekombinations-Phänomene in Halbleitern ausführlich diskutiert, entsprechende Ratengleichungen analysiert sowie verschiedene Solarzellen-Typen besprochen. Im direkten Vergleich mit der Photovoltaik werden die grundlegenden biophysikalischen und molekularen Prozesse der Photosynthese dargestellt und die Nutzung von Biomasse zur Energieerzeugung besprochen. Schließlich wird die thermoelektrische Energiewandlung als aktuelles Forschungsgebiet diskutiert. Die physikalischen Grundlagen des Seebeck-Effektes sowie die konkrete Realisierung thermoelektrischer Wandler sind ebenso Inhalt der Vorlesung wie auch die Diskussion maximaler Wirkungsgrade und deren Verbesserung durch den gezielten Einsatz nanotechnologischer Ansätze zur Erhöhung der thermoelektrischen "figure of merit".

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage: 1) Die Funktionsprinzipien photovoltaischer und thermoelektrischer Wandler und deren Strom-Spannungs-Kennlinien zu beschreiben. 2) Die Auswirkungen von Verlustmechanismen auf den Wirkungsgrad solcher Wandler abzuschätzen. 3) Gegenwärtige Optimierungsstrategien zur Verbesserung von Wirkungsgraden und zur Senkung der Herstellungskosten zu verstehen und deren Potential einzuschätzen. 4) Im Vergleich zu diesen technologischen Ansätzen die biomolekularen Grundlagen der Photosynthese zu beschreiben und die darauf basierenden "biofuel"-Verfahren hinsichtlich ihres Energie-Potentials und ihrer System-Effizienz einzuordnen.

Voraussetzungen

Keine Vorkenntnisse nötig, die über die Zulassungsvoraussetzungen zum Masterstudium hinausgehen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VO 2 Erneuerbare Energien 2 Brandt, M. einzelne oder verschobene Termine

Lern- und Lehrmethoden

Vortrag, Beamerpräsentation, Tafelarbeit

Medienformen

Vorlesungsskript, Präsentationsunterlagen, begleitende Internetseite

Literatur

"Die Energiefrage" , K. Heinloth (Vieweg)
"Erneuerbare Energien" , M. Kaltschmitt, A. Wiese (Springer)
"Energie" , B. Diekmann, K. Heinloth (Teubner)
"Regenerative Energiesysteme" , V. Quaschning (Hanser)
"Erneuerbare Energien", A. Wokaun (Teubner)
"Solar Cells" S.M. Sze (Wiley)
"Physics of Solar Cells" P. Würfel (Wiley)

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester 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.