Institut für Physik |
6 KP |
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Modulteile |
Semesterveranstaltungen Sommersemester 2019 |
Prüfungsleistung |
Vorlesung
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5.04.4063 - Introduction to Photovoltaics
Dienstag: 08:00 - 12:00, wöchentlich (ab 02.04.2019), V+Ü
Auf Basis thermodynamischer und halbleiter/ festkörperphysikalischer Grundlagen sollen die Studierenden ein fundiertes Verständnis der photovoltaischen Energiewandlung sowie der elementaren Verlustprozesse in photovoltaischen Bauelementen erlangen und dabei ihre bisher erlangten Studienkenntnisse in den o.g. Disziplinen sicher anwenden. Aus diesem Wissen sollen die Studierenden wesentliche Randbedingungen zur Konzeption einer Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad ableiten und qualitativ das Betriebsverhalten (Beleuchtungs- und Temperatureffekte) unter realen Bedingungen voraussagen können. Die Teilnehmer sollten darüber hinaus in der Lage sein, Anforderungen an die verwendeten Halbleitermaterialien (z.B. Dotierung, Tiefengradierung bestimmter Materialeigenschaften) und die internen Grenzflächen der Solarzelle physikalisch zu begründen. Neben grundlagenorientierten und materialwissenschaftlichen Kenntnissen zur Photovoltaik erwerben die Studierenden technisch geprägte Inhalte zum Funktionsprinzip und zur Konzeption von Photovoltaikmodulen sowie zur Systemtechnik photovoltaischer Anlagen.
Inhalte:
Festkörper- / halbleiterphysikalische Grundlagen, das solare Spektrum, Leistungsdichte, Absorption und Emission von Licht in Halbleitern, Generation und Rekombination, Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht, Ladungstransport, Quasi-Fermi-Niveaus, Elektrostatik des pn-Übergangs, Majoritäten- und Minoritätenströme im pn-Übergang im Gleichgewicht und unter Beleuchtung, Sammeleffizienz, geometrische Auslegung des pn-Übergangs, Strom-Spannungs-Charakteristik, Halbleiter-Heterokontakte, pin-Strukturen, Strategien zur Optimierung der Solarzelleneffizienz, Technologieüberblick in der Photovoltaik
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5.04.4064 - Advanced Solar Energy Meteorology
Dienstag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
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5.04.4071 - Fluid Dynamics II / Fluiddynamik II
Mittwoch: 08:00 - 10:00, wöchentlich (ab 03.04.2019)
Das zentrale Thema dieser Vorlesung sind turbulente Strömungen. Es werden Aspekte der numerischen Modellierung als auch der statistischen Charakterisierung behandelt (Reynolds-Gleichung, Schließungsproblem und Schließungsansätze, Turbulenzmodelle: Kaskadenmodelle - Stochastische Modelle)
Lehrsprache: "This course will be held in English. If no international students should participate, the course language can also be switched to German."
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5.04.4234 - Wind Physics Measurement Project
- Prof. Dr. Martin Kühn
- Dr. Detlev Heinemann
- Matthias Wächter
- Prof. Dr. Joachim Peinke
Montag: 12:00 - 14:00, wöchentlich (ab 01.04.2019)
Case study like problems based on real wind data will be solved on at least four important aspects in wind physics. The course will comprise lectures and assignments as well as self-contained work in groups of 3 persons.
The content consist of the following four main topics, following the chronological order of the work process:
Data handling:
- measurements
- measurement technology
- handling of wind data
- assessment of measurement artefacts in wind data
- preparation of wind data for further processing
Energy Meteorology:
- geographical distribution of winds
- wind regimes on different time and length scales
- vertical wind profile
- distribution of wind speed
- differences between onshore and offshore conditions.
Measure – Correlate – Predict (MCP):
- averaging of wind data
- bin-wise averaging of wind data
- long term correlation and long term correction of wind data
- sources of long term wind data.
LIDAR (Light detection and ranging):
- analyses and conversion of data from LIDAR measurements
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5.04.4236 - Aeroelastic Simulation of Wind Turbines for EWEM
- Prof. Dr. Martin Kühn
- Binita Shrestha
Dienstag: 16:00 - 18:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
A student who has met the objectives of the course will be able to:
o understand the basic concept of an aero-servo-elastic computer code to determine the unsteady aerodynamic loads,
o derive and validate the required parameters to model the aero-hydro-elastic response of a wind turbine,
o identify and interpret the required empirical parameters to correct the blade element momentum (BEM) method with respect to dynamic inflow, unsteady airfoil aerodynamics (dynamic stall), yawed flow, dynamic wake modeling,
o explain the effects of the different models on the resulting time series and validate the code,
o interpret design standards for on- and offshore wind turbines, select the required load cases according to site-specific environmental data,
o identify the dimensioning load cases and calculate design loads for different main components of a wind turbine.
Contents:
The course focuses on the practical implications and hands-on experience of the aero-hydro-servo-elastic modelling and simulation of wind turbines. The subjects are similar but the treatment is complementary to the parallel course ‘Design of Wind Energy Systems’, which deals with the underlying theo-retical background:
o advanced wind field modelling for fatigue and extreme event loading,
o modelling of wind farm flow and wake effects,
o rotor aerodynamics (e.g. stationary or dynamic effects, comparison of Blade Element Momentum theory and more advanced methods like free vortex methods or CFD),
o structural dynamics and dynamic modelling of wind tur-bine structures (modelling by ordinary or partial differential equations, stochastics, multi body system modelling),
o advanced control of wind turbines,
o design standards, design loads and design aspects of offshore and onshore wind turbines.
The students analyse in pairs a model of an entire wind turbine with the aid of a typical wind turbine design tool like GH Bladed, Flex5 or Aerodyn/FAST.
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5.06.109 - Simulation of Renewable Energy Systems
- Robin Knecht
- Dr.-Ing. Herena Torio
Montag: 10:15 - 11:45, wöchentlich (ab 01.04.2019)
Introduction to Software for the Simulation of Renewable Energy Systems
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5.06.205 - Wind Energy Applications - from Wind Resource to Wind Farm Applications
Freitag: 08:00 - 10:00, wöchentlich (ab 05.04.2019) Termine am Freitag, 17.05.2019 10:15 - 11:45
The students acquire an advanced knowledge in the field of wind energy applications. Special emphasis is on connecting physical and technical skills with the know-how in the fields of logistics, management, environment, finances, and economy. Practice-oriented examples enable the students to assess and classify real wind energy projects. Special situations such as offshore wind farms and wind farms in non-European foreign countries are included to give the students an insight into the crucial aspects of wind energy also relating to non-trivial realizations as well as to operating wind farm projects.
Contents:
Assessment of the resource wind energy:
Weibull distribution, measurement of wind speeds to determine the energy yield, fundamentals of the WAsP method, partial models of WAsP, MCP method for long-term correction of measured wind data in correlation with long-term reference data, conditions for stable, neutral and instable atmospheric conditions, wind yield assessments from wind distribution and power curve, fundamentals of determining the annual wind yield potentials of individual single-turbine units.
Tracking effects and wind farms:
Recovery of the original wind field in tracking flow of wind turbines, fundamentals of the Risø model, distance spacing and efficiency calculation of wind turbines in wind farms, fundamentals of offshore wind turbines, positive and negative effects of wind farms.
Operating wind farms:
Influences on the energy yield of the power efficiency of wind farms, three-column model of sustainability: “magic triangle”, profit optimization for increased energy production
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5.06.302 - Photovoltaic Systems
- Hans-Gerhard Holtorf, PhD
- Robin Knecht
- Prof. Dr. Jürgen Parisi
Donnerstag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 04.04.2019)
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5.06.306 - Future Power Supply (Lecture)
- Prof. Dr. Carsten Agert
- Babak Ravanbach
Montag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 01.04.2019)
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5.06.600 - Laboratory: Performance of Renewable Energy
- Robin Knecht
- Hans-Gerhard Holtorf, PhD
Freitag: 13:00 - 18:00, wöchentlich (ab 05.04.2019)
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5.06.606a - Resilient Energy Systems
- Dr.-Ing. Herena Torio
- Michael Golba
Dienstag: 10:00 - 12:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
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5.06.606b - Resilient Energy Systems
- Dr.-Ing. Herena Torio
- Michael Golba
Dienstag: 08:00 - 10:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
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Seminar und Übung
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13.01.015 - Deutschkurs 5 (Stufe B1.1)
Mittwoch: 16:00 - 20:00, wöchentlich (ab 03.04.2019), Ort: A06 0-004 Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019), Ort: A06 0-004 Termine am Freitag, 14.06.2019, Freitag, 21.06.2019 16:00 - 18:00, Ort: A06 0-003 (Multimediaraum)
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13.01.017 - Deutschkurs 6 A (Stufe B1.2)
Mittwoch: 16:00 - 20:00, wöchentlich (ab 03.04.2019), Ort: A01 0-005 Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019), Ort: A06 0-009 Termine am Freitag, 03.05.2019 16:00 - 18:00, Ort: A06 0-009
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13.01.019 - Deutschkurs 6 B (Stufe B1.2)
Mittwoch: 16:00 - 20:00, wöchentlich (ab 03.04.2019) Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019) Termine am Samstag, 29.06.2019 09:00 - 16:00, Mittwoch, 10.07.2019 16:00 - 20:00, Freitag, 12.07.2019 14:00 - 16:00
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13.01.019a - Deutschkurs 6 C (Stufe B1.2)
Mittwoch: 16:00 - 19:30, wöchentlich (ab 03.04.2019), Ort: A14 1-114 Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019), Ort: A10 1-121a, A10 1-121 (Hörsaal F) Termine am Freitag, 17.05.2019, Freitag, 31.05.2019 14:00 - 17:00, Ort: A10 1-121a
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13.01.022 - Deutschkurs 7 (Stufe B2.1)
Mittwoch: 16:00 - 20:00, wöchentlich (ab 03.04.2019), Ort: A06 5-531 Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019), Ort: A06 0-011
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13.01.023 - Deutschkurs 8 (Stufe B2.2)
Mittwoch: 16:00 - 20:00, wöchentlich (ab 03.04.2019) Freitag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 05.04.2019)
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2.12.133 - International Environmental Governance
- Prof. Dr. Bernd Siebenhüner
- Bernd Hackmann
- Alkje Wegner
Termine am Freitag, 05.04.2019 12:00 - 16:00, Freitag, 14.06.2019 14:00 - 20:00, Samstag, 15.06.2019 10:00 - 18:00, Ort: V03 0-E002, V03 0-E003
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5.04.4063 - Introduction to Photovoltaics
Dienstag: 08:00 - 12:00, wöchentlich (ab 02.04.2019), V+Ü
Auf Basis thermodynamischer und halbleiter/ festkörperphysikalischer Grundlagen sollen die Studierenden ein fundiertes Verständnis der photovoltaischen Energiewandlung sowie der elementaren Verlustprozesse in photovoltaischen Bauelementen erlangen und dabei ihre bisher erlangten Studienkenntnisse in den o.g. Disziplinen sicher anwenden. Aus diesem Wissen sollen die Studierenden wesentliche Randbedingungen zur Konzeption einer Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad ableiten und qualitativ das Betriebsverhalten (Beleuchtungs- und Temperatureffekte) unter realen Bedingungen voraussagen können. Die Teilnehmer sollten darüber hinaus in der Lage sein, Anforderungen an die verwendeten Halbleitermaterialien (z.B. Dotierung, Tiefengradierung bestimmter Materialeigenschaften) und die internen Grenzflächen der Solarzelle physikalisch zu begründen. Neben grundlagenorientierten und materialwissenschaftlichen Kenntnissen zur Photovoltaik erwerben die Studierenden technisch geprägte Inhalte zum Funktionsprinzip und zur Konzeption von Photovoltaikmodulen sowie zur Systemtechnik photovoltaischer Anlagen.
Inhalte:
Festkörper- / halbleiterphysikalische Grundlagen, das solare Spektrum, Leistungsdichte, Absorption und Emission von Licht in Halbleitern, Generation und Rekombination, Gleichgewicht und Nichtgleichgewicht, Ladungstransport, Quasi-Fermi-Niveaus, Elektrostatik des pn-Übergangs, Majoritäten- und Minoritätenströme im pn-Übergang im Gleichgewicht und unter Beleuchtung, Sammeleffizienz, geometrische Auslegung des pn-Übergangs, Strom-Spannungs-Charakteristik, Halbleiter-Heterokontakte, pin-Strukturen, Strategien zur Optimierung der Solarzelleneffizienz, Technologieüberblick in der Photovoltaik
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5.04.4064 - Advanced Solar Energy Meteorology
Dienstag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
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5.04.4065 - Advanced Wind Energy Meteorology
Mittwoch: 12:00 - 14:00, wöchentlich (ab 03.04.2019), Ort: W33 0-003, W33 0-001 (alpha)
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5.04.4071Ü - Übung zu Fluid Dynamics II / Fluiddynamik II
Mittwoch: 10:00 - 12:00, wöchentlich (ab 10.04.2019)
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5.04.4234 - Wind Physics Measurement Project
- Prof. Dr. Martin Kühn
- Dr. Detlev Heinemann
- Matthias Wächter
- Prof. Dr. Joachim Peinke
Montag: 12:00 - 14:00, wöchentlich (ab 01.04.2019)
Case study like problems based on real wind data will be solved on at least four important aspects in wind physics. The course will comprise lectures and assignments as well as self-contained work in groups of 3 persons.
The content consist of the following four main topics, following the chronological order of the work process:
Data handling:
- measurements
- measurement technology
- handling of wind data
- assessment of measurement artefacts in wind data
- preparation of wind data for further processing
Energy Meteorology:
- geographical distribution of winds
- wind regimes on different time and length scales
- vertical wind profile
- distribution of wind speed
- differences between onshore and offshore conditions.
Measure – Correlate – Predict (MCP):
- averaging of wind data
- bin-wise averaging of wind data
- long term correlation and long term correction of wind data
- sources of long term wind data.
LIDAR (Light detection and ranging):
- analyses and conversion of data from LIDAR measurements
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5.06.302 - Photovoltaic Systems
- Hans-Gerhard Holtorf, PhD
- Robin Knecht
- Prof. Dr. Jürgen Parisi
Donnerstag: 14:00 - 16:00, wöchentlich (ab 04.04.2019)
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5.06.306b - Future Power Supply (Seminar)
Dienstag: 16:00 - 18:00, wöchentlich (ab 02.04.2019)
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5.06.600 - Laboratory: Performance of Renewable Energy
- Robin Knecht
- Hans-Gerhard Holtorf, PhD
Freitag: 13:00 - 18:00, wöchentlich (ab 05.04.2019)
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Hinweise zum Modul |
Prüfungsleistung Modul |
2 Prüfungsleistungen: Das Modul ist unbenotet, jedoch müssen 2 der möglichen Kurse mindestens als ‚bestanden‘ gewertet werden um das Modul zu bestehen. Mögliche Prüfungsformen sind: Klausur (1 h), mündliche Prüfung (20 min), Referat (10 Seiten Ausarbeitung + 10 Minuten Präsentation), Hausarbeit (max. 20 Seiten), fachpraktische Übung (max. 8), Seminararbeit (max. 20 Seiten), Portfolio, Präsentation (15 min.) In Seminaren wird Aktive Teilnahme (siehe Ergänzung zu „§ 9 Abs. (6) ) gefordert.. |
Kompetenzziele |
After completing the module students will be able to:
- describe basic knowledge in two of a wide field of disciplines (technical, scientific, social, political, transferrable, language) as required for the implementation of renewable energy
- critically discuss basic principles of the implementation of renewable energy
- justify their personal decision on educational fields for their career development
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