Lecturer: Dr.-Ing. U. Vogt
Content of lectures:
- Sources of air pollution and greenhouse gases and their main impacts
- Current regulations and air quality indicators
- Application of related VDI guidelines
- DSPIR Framework and impact assessment methods
- Generation of emission inventories and scenarios
- Air quality and exposure modelling
Dozent: Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Lens
Durch die Liberalisierung der Energiemärkte und der zunehmenden Einspeisung erneuerbarer Erzeugung sind el. Verbundsysteme weltweit großen Veränderungen unterworfen. Das frequenzsynchrone kontinentaleuropäische Verbundsystem erstreckt sich bereits heute von Nordafrika über Westeuropa bis in die Türkei und ist damit eines der größten Verbundsysteme weltweit. Um bei den sich verändernden Randbedingungen weiterhin einen sicheren und stabilen Netzbetrieb ermöglichen zu können, rückt das dynamische Verhalten elektrischer Verbundsysteme (Stichwort „Netzstabilität“) immer stärker in den Fokus.
Inhalt der Vorlesung:
- Grundlegende Zusammenhänge der Netzdynamik
- Momentanreserve, Netzselbstregeleffekt, Leistungs-Frequenz-Regelung
- Netzstabilität: Einordnung verschiedener Stabilitätsaspekte
- Dynamik der Erzeuger und Verbraucher
- Einfluss auf das Frequenzverhalten
- Auswirkungen zunehmender dezentraler/erneuerbarer Erzeugung
- Ursachen und Analyse elektromechanischer Schwingungen (Netzpendelungen)
Zur Vertiefung der Vorlesungsinhalte werden Rechnerübungen angeboten.
Dozent: Univ.-Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht
Inhalt der Vorlesung:
- Grundlagen zur Energieumwandlung: Einheiten, energetische Eigenschaften, verschiedene Formen von Energie, Transport und Speicherung von Energie, Energiebilanzen verschiedener Systeme
- Energiebedarf: Statistik, Reserven und Ressourcen, Primärenergieversorgung und Endenergieverbrauch
- Primärenergieträger: Charakterisierung, Verarbeitung und Verwendung
- Bereitstellungstechnologien für Wärme, Strom und Kraftstoffe
- Transport und Speicherung von Energie in unterschiedlichen Formen
- Energieintensive industrielle Prozesse: Stahlerzeugung, Zementherstellung, Ammoniakherstellung, Papierindustrie
- Techniken zur Begrenzung der Umweltbeeinflussungen
- Treibhausgasemissionen
- Rahmenbedingungen: Emissionsbegrenzung, Klimaschutz, Förderung erneuerbarer Energien
Dozent: Dr.-Ing. U. Vogt
Inhalt der Vorlesung:
- Reine Luft und Luftverunreinigungen, Definitionen
- Natürliche Quellen von Luftverunreinigungen
- Geschichte der Luftbelastung und Luftreinhaltung
- Emissionsentstehung bei Verbrennungs- und industriellen Prozessen
- Ausbreitung von Luftverunreinigungen in der Atmosphäre: Meteorologische Einflüsse, Inversionen
- Atmosphärische Umwandlungsprozesse: Luftchemie
- Umgebungsluftqualität
Lecturer: Dr.-Ing. U. Vogt
Content of lectures:
- Measurement tasks:
- Discontinuous and continuous measurement techniques, different requirements for emission and ambient air measurements
- Discontinuous and continuous measurement techniques, different requirements for emission and ambient air measurements
- Measurement principles for gases:
- IR- and UV Photometer, Colorimetry, UV fluorescence, Chemiluminescence, Flame Ionisation, Potentiometry
- IR- and UV Photometer, Colorimetry, UV fluorescence, Chemiluminescence, Flame Ionisation, Potentiometry
- Measurement principle for Particulate Matter (PM):
- Gravimetry, Optical methods, Particle size distribution, PM deposition, PM composition
- Assessment of measured values
- Data storage and processing
- Graphical presentation of data
Lecturer: Dr.-Ing. U. Vogt
Content of project work and presentation:
- Definition and description of the measurement task
- Measurement strategy
- Site of measurements, measurement period and measurement times
- Parameters to be measured
- Measurement techniques, calibration and uncertainties
- Evaluation of measurements
- Quality control and quality assurance
- Documentation and report
- Personal and instrumental equipment
Dozent: Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Lens
Inhalt der Vorlesung:
- Einführung in die Verfahrenstechnik von Dampfkraftwerken und kombinierten Gas- und Dampfkraftwerken
- Einführung in den Aufbau und die Funktionsweise der Leittechniksysteme
- Aufbau und Funktionsweise verschiedener analoger und digitaler Messungen sowie deren Anbindung an Leittechniksysteme
- Darstellung und Herleitung verschiedener Regelkonzepte und deren Anwendung im Kraftwerksbereich. Die Konzepte reichen dabei von einfachen P/PI-Reglern bis hin zu modellbasierten Regelungen.
- Modellbasierte Steuerungen als Ergänzung der Regelkonzepte
Lecturer: Dr.-Ing. H.-J. Gehrmann
Content of lectures:
In addition to an overview about the waste treatment possibilities the students get a detailed insight to the different kinds of thermal waste treatment. The legal aspects for thermal treatment plants regarding operation of the plants and emission limits are part of the lecture as well as the basic combustion processes and calculations.
- Legal and administrative aspects of thermal waste treatment
- Trends in waste production
- Trends and development of thermal waste treatment
- Thermal conversion technologies for waste treatment (pyrolysis, gasification, combustion)
- General overview of air pollution control devices
- Monitoring and process control systems
- Calculations concerning waste combustion
- Calculations concerning firing system layout
- Calculations used in design of a thermal waste treatment plant
Excursion to a Thermal Waste Treatment Plant
Vorlesungen des IFK im Wintersemester 23/24
Dozent: Dr.-Ing. U. Vogt
Inhalt der Vorlesung:
- Air pollutant compounds, definitions
- Natural sources of air pollutants
- Pollutant formation during combustion and industrial processes
- Dispersion of air pollutants in the atmosphere, meteorological influences, inversions
- Chemical reactions in the atmosphere (overview)
- Impacts on human beings, vegetation and materials (overview)
- Ambient air quality
Dozent: Dr.-Ing. H.-J. Gehrmann
Inhalt der Vorlesung:
- firing system for thermal waste treatment
- exercise - calculations for thermal waste treatment
- exercise - calculations for design of a plant
- design of a thermal waste treatment facility
Dozenten: Univ.-Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht / Dr. sc. agr. L. Eltrop / Apl. Prof. Dr.-Ing. U. Schnell
Inhalt der Vorlesung:
I: Bereitstellung von biogenen Energieträgern
- Biologische und verfahrenstechnische Grundlagen zur Produktion und Bereitstellung von Biomasse als Brennstoff zur energetischen Nutzung
- technisch-wirtschaftliche Entwicklungsperspektiven und ökologische Auswirkungen
- Einordnung der systemanalytischen und energiewirtschaftlichen Zusammenhänge
- Rahmenbedingungen einer Nutzung in Energiesystemen
II: Energetische Nutzung von Biomasse
- Brennstofftechnische Charakterisierung von Biomasse
- Einführung in Verbrennungs- und Vergasungstechnologien sowie die Fermentation
- Emissionsverhalten und Einführung in die Abgasreinigung
- Einführung in die Umwandlungsverfahren zur Erzeugung von Strom und/oder Wärme
- Einführung in physikalisch-chemische und biochemische Umwandlungsverfahren
Lernziele:
- Die Studierenden haben die Grundlagen der Nutzung von Biomasse verstanden.
- Sie kennen Qualität, Verfügbarkeit und Potentiale von Biomasse, die wichtigsten Umwandlungsverfahren Verbrennung, Vergasung und Fermentation, die damit verbundenen Emissionen sowie die nachgeschalteten Prozesse zur Strom- und/oder Wärmeerzeugung.
- Sie können ihre erlangten Kenntnisse für die Beurteilung des verstärkten Einsatzes von Biomasse zur Energieerzeugung einsetzen. Des weiteren können sie Anlagen- und Nutzungskonzepte energetisch beurteilen und vergleichend gegenüberstellen.
Dozentin: Dr. Carolina Acuña Caro
Inhalt der Projektübung:
- Einführende Vorlesung und Sprechstunden:
Besprechung der generellen Thematik und der Vorgehensweise bei der Projektübung - Projektarbeit mit Präsentation:
Erarbeitung der Emissionsminderungsmöglichkeiten für einen ausgewählten konkreten Fall aus Industrie oder Gewerbe:- Beschreibung des ausgewählten industriellen oder gewerblichen Prozesses
- Beschreibung der Emissionsquellen und der Emissionsentstehung bei diesem Prozess
- Möglichkeiten der Emissionsminderung bei dem spezifischen Prozess
In der einführenden Vorlesung erfolgt eine Einführung in das Thema. Es werden Themen ausgegeben, über die die Studierenden eigenständige Ausarbeitungen (Gruppenarbeit zu dritt) erstellen. Die genaue Festlegung des jeweiligen Themas und die Besprechung der Vorgehensweise erfolgen in der ersten Sprechstunde. In einem zweiten Sprechstundentermin können fachliche Aspekte und Fragen zur Präsentation besprochen werden. Die Präsentationen dieser Arbeiten erfolgen durch die Studierenden am Semesterende in Deutsch oder Englisch.
- Teilnahme an einer Exkursion
Content of Project work:
- Introducing lecture and office hours
Discussion of the general subject and procedure of the project work - Project work with presentation:
Working out of possibilities of emissions reduction measures for a special selected case of industrial processes:- Description of the selected industrial process
- Description of the emissions sources and pollutant formation within this process
- Possibilities of emissions reduction for this specific process
During the first lecture an introduction into the subject will be given. Possible specific subjects will be presented about which the students work independently (in groups of 3 participants). The final fixation of the subject will be realized in the first office hour. During a second office hour special questions of the subject and the presentation can be discussed. At the end of semester the projects will be presented in English or German.
- Participation in one excursion
Dozent: Univ.-Prof. Dr. techn. G. Scheffknecht
Inhalt der Vorlesung:
- Combustion and Firing Systems: Characterisation of fuels, combustion fundamentals, gasification principles, design of firing and gasification systems
- Flue Gas Cleaning: Methods for dust removal, nitrogen oxide reduction (catalytic/ non-catalytic), flue gas desulfurisation (dry and wet), processes for the separation of specific pollutants.
Dozent: Dr.-Ing. U. Vogt
Inhalt der Vorlesung:
- Strahlung und Strahlungsbilanz
- Meteorologische Elemente (Luftdichte, Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Wind) und ihre Messung
- Allgemeine Gesetze
- Aufbau der Erdatmosphäre
- Klein- und großräumige Zirkulationssysteme in der Atmosphäre
- Wetterkarte und Wettervorhersage
- Ausbreitung von Schadstoffen in der Atmosphäre
- Stadtklimatologie
- Globale Klimaveränderungen und ihre Auswirkungen, „Ozonloch“
Dozent: Hon. Prof. Dr.-Ing. H. Kohler
Inhalt der Vorlesung:
- Definition of primary technologies and end of pipe applications
- Total energy and material balance
- Advantages and risks of both solutions
- Primary technologies in product and production; examples and study results
- Consequences for product lifetime and quality
- Hierarchy regarding environmental technologies.
Excursion to an industrial plant to illustrate the subjects of the lecture The participation in one excursion is compulsory for this module.
Dozenten: Dr.-Ing. U. Vogt und Dr.-Ing. A. Blanco-Vogt
Content of lectures:
Introduction to air quality measurements and processing of data:
- outlayer tests,
- calibration / correction of data,
- determination of measurement uncertainty and other process parameters. Use of excel to process data with the help of power queries and pivot tables,
- preparation and visualisation of data from vertical soundings, e.g. balloon soundings or drone soundings with Excel,
- visualisation of time series from point measurements with open source software R:
- diurnal, weekly, monthly, yearly courses as well as box whisker plots,
- preparation of wind and air pollutants data from time series to visualise them in wind and pollution roses,
- Geographic Information Systems (GIS) will be taught.
- fundamentals of a GIS, data representations, geo statistics, interpolation methods,
- coordinate systems, some data collection techniques, visualisation of data of mobile measurements on maps using open source software QGIS and Python.
Dozent: Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Lens
Inhalt der Vorlesung:
- Einführung in grundlegende Regelaufgaben in elektrischen Energieversorgungssystemen
- Regelungstechnisches und dynamisches Zusammenwirken von Kraftwerken und Verbrauchern mit dem elektrischen Netz im Verbundbetrieb
- Aufgaben der Netzführung unter Berücksichtigung der Primär- und Sekundärregelung
- Lastflussrechnung als Grundlage für das detaillierte dynamische Netzverhalten
- Spannungsregelung und Blindleistungshaushalt
- Einsatzoptimierung von Kraftwerken
- Dynamisches Verhalten und Regelkonzepte verschiedener Typen von Kraftwerken auf Basis von erneuerbarer und konventioneller Energie
- Aktuelle Herausforderungen an das europäische Übertragungsnetz:
- Einbindung stark schwankender Anteile erneuerbarer Energien
- Zunahme der Leistungsflüsse über große Entfernungen
- Ausweitung des Stromhandels
- Rolle von Speichern
- Zur Vertiefung der Inhalte werden verschiedene Übungen angeboten.