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Anzeigesprache

Energiespeichersysteme

12

Deutsch/Englisch

#40088 / #4

SS 2017 - WiSe 2021/22

Fakultät IV

EMH 2

Institut für Energie und Automatisierungstechnik

34312100 FG Elektrische Energiespeichertechnik

Kowal, Julia

Korth Pereira Ferraz, Pablo

julia.kowal@tu-berlin.de

POS-Nummer PORD-Nummer Modultitel
170640 33944 Energiespeichersysteme

Lernergebnisse

Die Studierenden sind in der Lage elektrische und elektrochemische Energiespeichersysteme auszulegen und zu simulieren (bei entsprechender Fachwahl) und die geeignete Technologie für eine gegebene Anwendung auszuwählen.

Lehrinhalte

In dem Modul werden verschiedene Energiespeichertechnologien bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften, Funktionsweise, Alterung und Eignung für verschiedene Anwendungen betrachtet. Wahlweise wird auch die Modellierung von Batterien vorgestellt. Inhalt von Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen: In dem Modul werden verschiedene Energiespeichertechnologien bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften und Eignung für verschiedene mobile Anwendungen betrachtet. Im begrenzten Umfang wird auch die Funktionsweise und die Alterung vorgestellt. Ein weiterer Schwerpunkt sind Auslegung von Speichersystemen und Batteriemanagement. Behandelte Technologien: Kondensatoren, Schwungräder, Bleibatterien, Lithiumbatterien, NiMH, Hochtemperaturbatterien, Metall-Luft-Batterien, Brennstoffzellen. Inhalt von Energiespeichertechnologien für stationäre Anwendungen: In dem Modul werden verschiedene Energiespeichertechnologien bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften und Eignung für verschiedene stationäre Anwendungen betrachtet. Im begrenzten Umfang wird auch die Funktionsweise und die Alterung vorgestellt. Kostenrechnungen werden vorgestellt. Behandelte Technologien: Kondensatoren, Spulen, Schwungräder, Pumpspeicherkraftwerke, Druckluft, Bleibatterien, Lithiumbatterien, NiCd, Hochtemperaturbatterien, Redox-Flow-Batterien, thermische Speicher, Brennstoffzellen. Inhalt von Grundlagen Batterietechnik: Es werden die Grundlagen des elektrochemischen Verhaltens und des Betriebs elektrochemischer Energiespeichersysteme auf Basis der Zellchemie vermittelt. Besonders betrachtet werden Bleibatterien, Lithium-Ionen-Batterien und Supercaps. Die resultierenden Anforderungen an den Betrieb und die Auswahl eines geeigneten Speichers für eine Anwendung werden behandelt. Inhalt von Modellierung und Simulation von Batterien: Elektrische Modellierung: Impedanzbasierte Modellierung, physikalisch-chemisch und Energieflussmodelle thermische Modellierung: ortsaufgelöste Wärmeerzeugung und -verteilung Alterungsmodellierung: physikalisch-chemische Modellierung und empirische Modellierung basierend auf dem Ah-Umsatz Die Besonderheiten von Bleibatterien, Lithium-Ionen-Batterien und Supercaps werden bei den verschiedenen Modellierungsarten vorgestellt.

Modulbestandteile

Wahlgruppe:

Aus den folgenden Veranstaltungen muss/müssen 12 Leistungspunkte abgeschlossen werden.

Lehrveranstaltungen Art Nummer Turnus Sprache SWS VZ
Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen VL 0430 L 113 WS Keine Angabe 2
Grundlagen Batterietechnik VL 0430 L 111 SS Keine Angabe 2
Modellierung und Simulation von Batterien VL 0430 L 115 SS Keine Angabe 2
Stationary Energy Storage Technologies VL 0430140 SS Keine Angabe 2
Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen UE 0430 L 114 WS Keine Angabe 2
Grundlagen Batterietechnik UE 0430 L 112 SS Keine Angabe 2
Modellierung und Simulation von Batterien UE 0430 L 116 SS Keine Angabe 2
Stationary Energy Storage Technologies UE 0430141 SS Keine Angabe 2

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen (VL):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 2.0h 30.0h
60.0h(~2 LP)

Grundlagen Batterietechnik (VL):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Prüfungsvorbereitung 1.0 30.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 3.0h 45.0h
105.0h(~4 LP)

Modellierung und Simulation von Batterien (VL):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 3.0h 45.0h
75.0h(~3 LP)

Stationary Energy Storage Technologies (VL):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 2.0h 30.0h
60.0h(~2 LP)

Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen (UE):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Gruppenarbeit, Präsentation, Dokumentation 1.0 60.0h 60.0h
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 2.0h 30.0h
120.0h(~4 LP)

Grundlagen Batterietechnik (UE):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 3.0h 45.0h
75.0h(~3 LP)

Modellierung und Simulation von Batterien (UE):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Präsentation der Ergebnisse 1.0 15.0h 15.0h
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Schriftliche Zusammenfassung 1.0 15.0h 15.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 3.0h 45.0h
105.0h(~4 LP)

Stationary Energy Storage Technologies (UE):

Aufwandbeschreibung Multiplikator Stunden Gesamt
Gruppenarbeit, Präsentation, Dokumentation 1.0 60.0h 60.0h
Präsenzzeit 15.0 2.0h 30.0h
Vor-/Nachbereitung 15.0 2.0h 30.0h
120.0h(~4 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 360.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 12 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Die Lehrveranstaltungen bestehen aus Vorlesung und Übung. Die Vorlesung vermittelt die theoretischen Grundlagen. In der Übung werden Beispiele gezeigt und berechnet. Die Veranstaltung Modellierung und Simulation von Batterien beinhaltet ein Simulationspraktikum, in dem die Studierenden ein Simulationsmodell erstellen und präsentieren. Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen und Stationary Energy Storage Technologies bestehen jeweils in der ersten Semesterhälfte aus Vorlesung und Übung. In der zweiten Semesterhälfte wählen die Studierenden in Gruppen eine Anwendung für Energiespeicher und führen eine Auswahl und Auslegung durch. Die Ergebnisse werden präsentiert und schriftlich zusammengefasst.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Inhaltlich werden Grundkenntnisse der Physik, Chemie und Elektrotechnik (Oberstufenniveau) vorausgesetzt. Für die erfolgreiche Teilnahme an Modellierung und Simulation von Batterien wird der Inhalt aus Grundlagen Batterietechnik vorausgesetzt.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Keine Angabe

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache

Deutsch/Englisch

Prüfungselemente

Name Punkte Kategorie Dauer/Umfang
Wahlpflichtveranstaltung 1 50 flexibel siehe Prüfungsformbeschreibung
Wahlpflichtveranstaltung 2 50 flexibel siehe Prüfungsformbeschreibung

Notenschlüssel

1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
95.090.085.080.075.070.065.060.055.050.0

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Insgesamt können 100 Portfoliopunkte erreicht werden. Es müssen zwei von vier Veranstaltungen bestehend aus jeweils Vorlesung und Übung gewählt werden. 1. Energiespeichertechnologien für mobile Anwendungen: 50 Punkte - (punktuelle Leistungsabfrage) schriftlicher Test 25 Punkte. Dauer: 30 Minuten/Gruppe - (Ergebnisprüfung) Vortrag 15 Punkte. Dauer: 30 Minuten/Gruppe - (Ergebnisprüfung) Ausarbeitung einer schriftlichen Zusammenfassung 10 Punkte. Dauer: 10 Seiten/Gruppe 2. Grundlagen Batterietechnik: 50 Punkte - (punktuelle Leistungsabfrage) schriftlicher Test 50 Punkte. Dauer: 2 h 3. Modellierung und Simulation von Batterien: 50 Punkte - (Ergebnisprüfung) drei Hausaufgaben mit je 5 Punkten, also insgesamt 15 Punkte - (Ergebnisprüfung) drei Zwischenabgaben mit je 2 Punkten, also insgesamt 6 Punkte. Dauer: 3-4 Seiten/Gruppe - (Ergebnisprüfung) Präsentation der Ergebnisse 15 Punkte. Dauer: 5 Min/Person - (Ergebnisprüfung) Ausarbeitung einer schriftlichen Zusammenfassung 14 Punkte. Dauer: 10 Seiten/Gruppe 4. Stationary Energy Storage Technologies: 50 Punkte - (punktuelle Leistungsabfrage) schriftlicher Test 25 Punkte. Dauer: 1 h - (Ergebnisprüfung) Vortrag 15 Punkte. Dauer: 30 Minuten/Gruppe - (Ergebnisprüfung) Ausarbeitung einer schriftlichen Zusammenfassung 10 Punkte. Dauer: 10 Seiten/Gruppe Die Gesamtnote gemäß § 47 (2) AllgStuPO wird nach dem Notenschlüssel 2 der Fakultät IV ermittelt

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
2 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Winter- und Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Prüfungsanmeldung erfolgt im Prüfungsamt bzw. über QISPOS.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Die Folien werden in ISIS zum Download bereitgestellt.

Literatur

Empfohlene Literatur
Keine empfohlene Literatur angegeben.

Zugeordnete Studiengänge

Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Verwendungen (3)
Studiengänge: 2 Stupos: 2 Erstes Semester: SS 2017 Letztes Semester: WiSe 2021/22

Diese Modulversion wird auf folgenden Modullisten verwendet (alte Studiengangsabbildung):

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Sonstiges

Die Teilnehmerzahl für den Teil Modellierung und Simulation von Batterien ist auf 35 Studierende begrenzt. Anmeldung über www.eet.tu-berlin.de