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Windenergiesysteme

Modulbezeichnung:
Bezeichnung des Moduls innerhalb des Studiengangs. Sie soll eine präzise und verständliche Überschrift des Modulinhalts darstellen.
Windenergiesysteme
Studiengang:
Studiengang mit Beginn der Gültigkeit der betreffenden ASPO-Anlage/Studienordnung des Studiengangs, in dem dieses Modul zum Studienprogramm gehört (=Start der ersten Erstsemester-Kohorte, die nach dieser Ordnung studiert).
Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2013
Code: MAM.2.1.6.1
SAP-Submodul-Nr.:
Die Prüfungsverwaltung mittels SAP-SLCM vergibt für jede Prüfungsart in einem Modul eine SAP-Submodul-Nr (= P-Nummer). Gleiche Module in unterschiedlichen Studiengängen haben bei gleicher Prüfungsart die gleiche SAP-Submodul-Nr..
P241-0325
SWS/Lehrform:
Die Anzahl der Semesterwochenstunden (SWS) wird als Zusammensetzung von Vorlesungsstunden (V), Übungsstunden (U), Praktikumsstunden (P) oder Projektarbeitsstunden (PA) angegeben. Beispielsweise besteht eine Veranstaltung der Form 2V+2U aus 2 Vorlesungsstunden und 2 Übungsstunden pro Woche.
4V (4 Semesterwochenstunden)
ECTS-Punkte:
Die Anzahl der Punkte nach ECTS (Leistungspunkte, Kreditpunkte), die dem Studierenden bei erfolgreicher Ableistung des Moduls gutgeschrieben werden. Die ECTS-Punkte entscheiden über die Gewichtung des Fachs bei der Berechnung der Durchschnittsnote im Abschlusszeugnis. Jedem ECTS-Punkt entsprechen 30 studentische Arbeitsstunden (Anwesenheit, Vor- und Nachbereitung, Prüfungsvorbereitung, ggfs. Zeit zur Bearbeitung eines Projekts), verteilt über die gesamte Zeit des Semesters (26 Wochen).
5
Studiensemester: 1
Pflichtfach: nein
Arbeitssprache:
Deutsch
Prüfungsart:
Klausur

[letzte Änderung 25.08.2011]
Verwendbarkeit / Zuordnung zum Curriculum:
Alle Studienprogramme, die das Modul enthalten mit Jahresangabe der entsprechenden Studienordnung / ASPO-Anlage.

MAM.2.1.6.1 (P241-0325) Engineering und Management, Master, ASPO 01.10.2013 , 1. Semester, Wahlpflichtfach
Arbeitsaufwand:
Der Arbeitsaufwand des Studierenden, der für das erfolgreiche Absolvieren eines Moduls notwendig ist, ergibt sich aus den ECTS-Punkten. Jeder ECTS-Punkt steht in der Regel für 30 Arbeitsstunden. Die Arbeitsstunden umfassen Präsenzzeit (in den Vorlesungswochen), Vor- und Nachbereitung der Vorlesung, ggfs. Abfassung einer Projektarbeit und die Vorbereitung auf die Prüfung.

Die ECTS beziehen sich auf die gesamte formale Semesterdauer (01.04.-30.09. im Sommersemester, 01.10.-31.03. im Wintersemester).
Die Präsenzzeit dieses Moduls umfasst bei 15 Semesterwochen 60 Veranstaltungsstunden (= 45 Zeitstunden). Der Gesamtumfang des Moduls beträgt bei 5 Creditpoints 150 Stunden (30 Std/ECTS). Daher stehen für die Vor- und Nachbereitung der Veranstaltung zusammen mit der Prüfungsvorbereitung 105 Stunden zur Verfügung.
Empfohlene Voraussetzungen (Module):
Keine.
Sonstige Vorkenntnisse:
MAB.2.4, MAB.3.6, MAB.4.4

[letzte Änderung 25.08.2011]
Als Vorkenntnis empfohlen für Module:
MAM.2.2.18 Grundlagen des Umwelt- und Immissionsschutzrechts


[letzte Änderung 01.03.2022]
Modulverantwortung:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller
Dozent/innen:
Prof. Dr.-Ing. Tobias Müller


[letzte Änderung 17.02.2012]
Lernziele:
Auf der Basis der spezifischen Kenntnisse über die Bauarten, konstruktiven Elemente und das äolisch-mechanisch-elektrische Gesamtverhalten einer Windenergieanlagen können die Studierenden Komponenten von WEA konstruieren und berechnen.

[letzte Änderung 25.08.2011]
Inhalt:
1. Die Bedeutung der regenerativen Energien 1.1 Das Angebot an erneuerbaren Energien weltweit
1.2 Die Entwicklung des Weltenergieverbrauchs bis 2060
1.3 Die zeitlichen Dimensionen der Energieversorgung
1.4 Der bisherige Beitrag der Windenergie zur Erzeugung elektrischer Energie
1.5 Der Beitrag der HTW zur Erforschung und Entwicklung von Windenergieanlagen
1.6 VENSYS ein saarländischer Hersteller
1.7 Offshore Windparks
1.8 Historische Windmühlen
1.9 Zusammenfassung
 
2. Der Rotor als Motor
2.1 Der Wind
2.2 Messung der Windgeschwindigkeit
2.3 Welche Leistung lässt sich aus dem Wind gewinnen?
2.4 Widerstandsläufer
2.5 Auftriebsläufer
2.6 Vergleich von Widerstands und Auftriebsläufern
2.7 Tragflügeltheorie
2.8 Anströmverhältnisse und Luftkräfte am rotierenden Flügel
2.9 Rotorkennfelder
2.10 Die Leistungskennlinie
2.11 Der Stall – Rotor
2.12 Rotorblattfertigung
 
3. Konstruktiver Aufbau von Windenergieanlagen
3.1 Historische Windmühlen
3.2 Die Baugruppen einer Windenergieanlage
3.3 Einteilung der Windenergieanlage
3.4 Rotorbauformen
3.5 Der mechanische Triebstrang
3.6 Die Windrichtungsnachführung
3.7 Der Turm und das Fundament
 
4. Systeme zur mechanischen- elektrisch Energiewandlung
4.1 Energiewandlersysteme
4.2 Betriebsbereiche von Windturbine und Generator
4.3 Die Drehfeldmaschinen
4.4 Die Asynchronmaschine
4.5 Die Synchronmaschine
4.6 Netzeinspeisung mit Synchronmaschinen
4.7 Vielpolsynchrongeneratoren
 
5. Direkt angetriebene Windenergieanlagen
5.1 Begriffe, Definitionen
5.2 Generatorbauarten
5.3 Stromrichtersysteme
5.4 Generatorkühlung
5.5 Marktteilnehmer
5.6 Wirkungsgrade
5.7 Massenwachstum
 
6. Blattverstell- und Sicherheitssysteme
6.1 Sicherheitsanforderungen
6.2 Möglichkeiten der Leistungsbegrenzung
6.3 Blattlagerung
6.4 Blattverstellsysteme
6.5 Energieversorgung und ausgeführte Bauformen
 
7. Belastungen von Windenergieanlagen
7.1 Ursache der Belastungen einer Windenergieanlage
7.2 Kräfte und Koordinatensystem am Rotor
7.3 Lastfälle
7.4 Vereinfachte Lastannahmen
7.5 Betriebslastensimulation
7.6 Extremlasten
7.7 Lastkollektive
7.8 Bauteilnachweis (Betriebsfestigkeit)
 
8. Betriebsfestigkeitsnachweis
8.1 Betriebslasten
8.2 Spannungskollektive
8.3 Der Wöhlerversuch
8.4 Der Betriebsfestigkeitsversuch
8.5 Die Palmgren – Miner – Regel
8.6 Betriebsfestigkeitsnachweis nach Eurocode 3
 
9. Modellgesetze
9.1 Wie kommt man schnell zu Ergebnissen?
9.2 Eigenschaften ähnlicher Bauteile
9.3 Komplexere Eigenschaften
9.4 Hochskalierung von Kräften und Momenten
9.5 Was passiert beim Skalieren mit den Spannungen?
9.6 Nutzung von Skalierungen bei der Planung von Windkraftanlagen
9.7 Ähnlichkeitsbeziehungen im Überblick
9.8 Beispiel
 
10. Betriebslasten und ihre Simulation
10.1 Ursachen der Belastungen
10.2 Ziel der Simulation
10.3 Simulationssoftware
10.4 Simulationsbeispiele
10.5 Definition der Betriebsbedingungen
10.6 Postprocessing
10.7 Extremwerte der Lastkomponenten
10.8 Spannungsermittlung
 
 
11. Offshore Windenergieanlagen
11.1 Warum sollte man Windkraftanlagen im Wasser aufstellen?
11.2 Windbedingungen an Offshore-Standorten
11.3 Fundamente für große Offshore-Anlagen

[letzte Änderung 25.08.2011]
Weitere Lehrmethoden und Medien:
Vorlesung

[letzte Änderung 25.08.2011]
Literatur:
Robert Gasch, Windkraftanlagen, Teubner Verlag Stuttgart
Siegfried Heier, Windkraftanlagen im Netzbetrieb, Teubner Verlag Stuttgart
Erich Hau, Windkraftanlagen, Springer

[letzte Änderung 25.08.2011]
 
[Sat Dec 28 09:07:05 CET 2024, CKEY=mwf, BKEY=mm, CID=MAM.2.1.6.1, LANGUAGE=de, DATE=28.12.2024]