Projektarbeiten im Wintersemester 2016/17

Für das Wintersemester 2016/17 werden im Labor für Erneuerbare Energien am Umwelt-Campus Birkenfeld folgende Projektarbeiten angeboten:

  • Weiterentwicklung des Energienutzungsplans für die Region des Nationalparks Hunsrück-Hochwald
  • Konzept für Solar-Home-Systeme in Zentralafrika
  • Studie zum weltweiten Ausbau erneuerbarer Energiesysteme zum Erreichen der globalen Klimaschutzziele
  • Konstruktion und 3D-Druck der Firmenzentrale der Simona AG, Kirn
  • Entwicklung eines Skripts zur automatischen Übertragung von DWD-Wetterdaten in eine Datenbank
  • Weiterentwicklung einer Web-Anwendung zur Optimierung von Photovoltaikanlagen (UCB PVapp)

Link zur Übersicht der Projektarbeiten

Energiesparen heißt kaltes Wasser

Soeben bei einem Gespräch zwischen Mitdreißigern:

Ein Haus zu bauen lohnt sich heute auch nicht mehr. Da muss man ja immer Energie sparen. Das heißt, man hat kaum noch warmes Wasser, weil man eine Solarheizung haben muss. Und wenn man eine warme Badewanne haben will, muss man erst einmal Holz hacken.

Wenn dies das Wissen des akademisch gebildeten Bürgertums ist, darf man sich im Grunde nicht wundern, weshalb moderne und erneuerbare Technik kaum mehr Bedeutung hat. Offensichtlich muss noch sehr viel und auch kontinuierliche Aufklärungsarbeit geleistet werden.

Rate my Prof – Energietechnik (SoSe 2016)

Die Kommentare der Studierenden aus der Veranstaltung Energietechnik (2. bzw. 4. Semester Bachelorstudierende, gemeinsam gehalten von zwei Professoren) sind, ähnlich wie in der Vorlesung zur Thermodynamik, sehr aufschlussreich, um die Erwartungen und Interessen der Studierenden zu verstehen.

Positiv gesehen wurde:

  • Der roter Faden ist sehr gut zu erkennen; die Vorlesungen sind immer sehr interessant und gut konzipiert,
  • der Einblick in die unterschiedlichen Kraftwerkstypen,
  • der behandlete Stoff ist auch für’s Alltägliche von Interesse,
  • die Möglichkeit, auch mal selbstständig zu rechnen.

Sogar ein kurzes Gedicht wurde verfasst

Für den Prof hab ich ein Gedicht,
Energietechnik ist also Pflicht.
Einen Prof hab ich nicht so gern,
drum bleib ich seiner Vorlesung fern.

Und auch die Kleidungswahl scheint die Studierenden zu beschäftigen:

Der Prof hat einen super Kleidungsstil (Einstecktuch), etwas antiquiert, sieht aber gut aus.

Kritisch bei den Studierenden ist folgendes angekommen:

  • Sehr viel Stoff, der in kurzer Zeit vermittelt wird,
  • Vorlesung montags um 9 Uhr,
  • Klausurrelevanz der Inhalte nicht klar definiert,
  • die knochentrockene Theorie.

Bei rund 1000 Folien, die am Ende der Vorlesung vorgestellt wurden, um den Studierenden sämtliche Aspekte der Energietechnik näherzubringen, scheinen die Studierenden bei der Klausurvorbereitung etwas überfordert zu sein. Jedoch birgt die Angabe von Lernzielkontrollfragen am Ende der Vorlesung die Gefahr, dass sich die Studierenden nur auf diese Fragen für die Klausur vorbereiten und weitergehende Fragen nicht vorbereiten würden. Offensichtlich bleibt jedoch der oft wiederholte Hinweis, nach der Vorlesung die wesentlichen Inhalte stichwortartig zusammenzufassen und den Stoff damit zu reduzieren, ungehört, sodass kurz vor dem Klausurtermin die klassische “Lernpanik” ausbricht, was teilweise im sogenannten “Bulemielernen” endet. Aber vielleicht lässt sich dieses Problem künftig auch noch lösen.

Rate my Prof – Thermodynamik (SoSe 2016)

In der Lehrevaluation können die Studierenden neben einer umfassenden Bewertung bzw. Benotung der Veranstaltung auch Freitextkommentare zu Positivem wie Negativem abgeben. Dabei sind die Studierenden meist ehrlich und offen, manchmal auch etwas naiv. Dennoch sind diese Kommentare in der Regel sehr hilfreich, um eine Veranstaltung zu verbessern.

Anbei gibt es einen kleinen ausgewählten Einblick in die Meinung von Studierenden. Die Fragen für die Freitextkommentare lauten: “Was hat Ihnen an der Veranstaltung (besonders) gut gefallen?” und “Was hat Ihnen an der Veranstaltung nicht gefallen?”

Bei der Vorlesung Thermodynamik handelt sich um eine Veranstaltung aus dem 2. Semester für Bachelorstudierende, gehalten von einem Kollegen und mir. Die Veranstaltung gliedert sich in eine zweistündige Vorlesung und eine zweistündige Übung.

Als positive Rückmeldungen gab es unter anderem:

  • Dass man Mitschreiben musste und somit automatisch gedanklich folgt
  • Die durchaus verständliche Vermittlung des Lehrstoffs durch den Dozenten
  • Der ständige Versuch des Professors, Thermodynamik als ein spannendes Studienfach zu vermitteln
  • Beispielhaftes Erklären, verständlich

Es scheint also möglich, den umfangreichen und teilweise komplexen Stoff der (technischen) Thermodynamik den Studierenden ansprechend näher zu bringen.

Negativ wurde gesehen:

  • Für Bachelor-Studenten teilweise bisschen unnötige Themen -> Bsp. Entropie: Braucht kein Mensch!
  • Gleichzeitiges mitschreiben und zuhören schwierig, man bekommt nur die Hälfte mit und muss parallel noch mitdenken und Notizen machen.
  • Oft sehr lang gezogene Herleitungen (zieht sich)
  • Das man zu viele Formeln wissen muss, wir haben genug Vorlesungen

Offensichtlich fehlt den Studierenden noch die Einsicht, dass die Themen im späteren Verlauf des Studiums wichtig werden (zum Beispiel Kenntnisse über Entropie zur Berechnung des Wirkungsgrads von Kraftwerksprozessen).

Manche Kommentare sind natürlich wenig sinnvoll:

Positiv: Das Grün der Tafel

Interessant sind auch die subjektive Meinungen zu den Terminen der Vorlesung (dienstags, 10:40 Uhr, und mittwochs, 13:00 Uhr – also studierendentauglich):

Positiv: Die Uhrzeit
Negativ: Die Uhrzeit, zu der die Veranstaltung stattfand

Zusammenfassend lässt sich damit festhalten, dass die Veranstaltung bei den Studierenden weitestgehend gut und positiv angekommen ist, obwohl die Thermodynamik als Grundlagenfach in der Regel selten zu großen Begeisterungsstürmen führt.

Stilblüten aus Klausuren: Energie und Leistung

Klausuren offerieren immer wieder Stilblüten von Studierenden, die sich nach langer und harter Klausurvorbereitung mit den Aufgabenstellungen auseinandersetzen und dabei Interessantes, manchmal Absurdes aber natürlich auch Richtiges produzieren.

Folgende Aufgabenstellung war in einer Klausur gegeben:

Ein benzinbetriebenes Auto mit einem Tankinhalt von 50 l wird innerhalb von zwei Minuten voll betankt.

  1. Berechnen Sie die Leistung, die während des Tankvorgangs durch die Tankanlage fließt. Geben Sie ein Energieerzeugungssystem an, das eine vergleichbare Nennleistung aufweist.
  2. Wie lange würde das Laden eines Elektrofahrzeugs dauern, wenn die Batterie die gleiche energetische Kapazität wie das benzinbetriebene Auto hätte und die Batterie mit einem Ladegleichstrom von 50 A bei einer Gleichspannung von 400 V aufgeladen wird?

Neben zahlreichen richtigen Ergebnissen gab es auch folgende Antworten:

  • Ein “Klassiker” bei solchen Aufgaben sind Probleme bei der Unterscheidung von Energie und Leistung. Regelmäßig hat die Leistung die Einheit J bzw. kWh, die obligatorische Einheit für die Leistung “kW/h” darf nicht fehlen.
  • Die Bandbreite der Leistung liegt zwischen 1,5 kW und 1,5 GW (als entsprechendes Kraftwerk wird dann ein Druckwasserreaktor aufgeführt); die Ladedauer der Batterie schwankt zwischen 0,0012 Sekunden und 625 Stunden. Den Studierenden scheint das Gefühl für Größenordnungen zu fehlen – eine kurze Reflexion des Ergebnisses (“Ist das Resultat plausibel?”) fehlt.
  • Interessant ist unter anderem der Lösungsansatz, die Leistung über die potenzielle Energie E=m·g·h (mit h als Höhenunterschied zwischen Tankstelle und Tank) und die Dauer t zu berechnen. Auch der Satz von Torricelli führt nicht unbedingt zum Ziel.
  • Auffällig ist, dass Studierende aus dem Studiengang Physikingenieurwesen mit der Aufgabe am besten zu recht kommen – scheinbar fehlt den Nichtphysikern die notwendige Freude an physikalischen Gleichungen.
  • Fehlen bei der Beantwortung der Aufgabe darf selbstverständlich nicht der sinngemäße Kommentar von Studierenden “wurde in der Vorlesung so nicht behandelt” bzw. “Formeln werden normalerweise gegeben”.

Es zeigt sich, dass auch vermeidlich einfache Aufgaben zu überraschenden Lösungswegen führen können.

Wirtschaftlichkeit von Kleinwindenergieanlagen

Vor kurzem bin ich über eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung von Kleinwindenergieanlagen (KWEA) gestoßen, in der erwartungsgemäß herauskommt, dass sich KWEA für Privatkunden sowie Gewerbetreibende lohnen und bereits nach weniger als 15 Jahren rentieren. Eine überschlägige Rechnung zeigt jedoch, dass sich KWEA absehbar wirtschaftlich nicht rechnen werden.

Genehmigungsrechtliche Fragen sollen unberücksichtigt bleiben; folgende Angaben diesen als Eingangsparameter für die Betrachtung

  • Lebensdauer der KWEA: 20 Jahre (damit sollte die Amortisationszeit < 20 Jahre betragen),
  • Elektrische Leistung: 5 kW, spezifische Kosten: 5.000 EUR, Betriebskosten 1,5 % der Investkosten mit einer Steigerung von 1%/a.
  • Stromkosten 0,28 EUR/kWh, Strompreissteigerung 2 %/a, Einspeisetarif 0,086 EUR/kWh, Eigenverbrauchsquote 70 %
  • Weibullparameter für Geschwindigkeitsverteilung an einem inländischen Standort: a = 5,0; k=1,6

Damit ergäbe sich, dass die mittlere Windgeschwindigkeit mindestens 4,5 m/s auf Nabenhöhe betragen müsste (entspräche knapp 1.500 Volllaststunden und einem Stromgestehungspreis von rund 0,263 EUR/kWh), damit sich die KWEA spätestens nach 20 Jahren amortisiert hätte. Solche Werte sind in der Regel sicher unrealistisch.

Selbst unter der Annahme von optimaleren Eingangsparametern für Gewerbetreibende (größere Nabenhöhe mit damit verbundener größerer Windgeschwindigkeit) wird sich die Amortisation nicht verbessern, da meistens die Stromkosten für Gewerbetreibende deutlich kleiner als der Strompreis für Privatkunden sind. Daraus ergibt sich typsicherweise eine Verschlechterung der Amortisation.

Sicherlich kommt es immer auf den Einzelfall an, in den meisten Fällen wird sich eine KWEA jedoch sowohl im privaten als auch gewerblichen Bereich wirtschaftlich nicht rentieren. Und durch die kontinuierlichen Anpassungen des EEG in Bezug auf die Einspeisebedingungen wird die Rentabilität weiter sinken. Von daher ist bei den Kleinwindenergieanlagen keine positive Entwicklung zu erwarten und die Anlagen werden keinen signifikanten Beitrag zur Energiewende leisten können.

Klausurzeit gleich Klausurstress

Rechtzeitig vor Beginn der Klausurphase trudeln wieder vermehrt E-Mails von Studierenden ein, die ihre Wünsche zu den Klausurterminen äußern. Dabei geht es darum, die zentral organisierten Termine der Klausuren der Pflichtveranstaltungen verschieben zu lassen, da es zu den unterschiedlichsten Terminkollisionen kommen soll. Eigentlich gibt es bei den Klausuren, die am Ende eines jeden Fachsemesters geschrieben werden, in der Regel keine Terminkollisionen, da typischerweise in den vier Wochen nach Ende der Vorlesungen die Klausuren so terminiert werden, dass ausreichend Puffer zwischen den Klausuren liegt.

Allerdings zeigt sich bei einer wachsenden Zahl an Studierenden, dass diese gar nicht die Klausuren aus ihrem Fachsemester schreiben, sondern durch eine fachsemesterübergreifende Belegung von Modulen Klausuren aus verschiedenen Semestern schreiben. Das Curriculum wird mehr als Liste der abzuleistenden Module und weniger als Vorgabe für einen inhaltlichen Aufbau des Studiums angesehen. Dass es sinnvoll ist, zunächst die Grundlagenfächer wie Mathematik oder Physik zu belegen, um die Grundlagen für die weiterführenden Veranstaltungen zu erlernen, wird damit abgetan, dass diese Fächer mit traditionell höherer Durchfallquote erst später belegt werden, um damit die Wahrscheinlichkeit, diese Module zu bestehen, zu steigern. So sitzen immer mehr Studiernde bereits in Modulen, die fortgeschrittene Fachkenntnisse verlangen und auf den Basismodulen aufbauen, ohne die Grundlagen be- und auch verstanden zu haben.

Des Weiteren führt diese Vermischung der Module zwangsläufig dazu, dass es zu Kollisionen bei Klausurterminen kommt. Eine Terminierung der Klausuren ohne semesterübergreifende Überschneidungen ist wegen der Vielzahl an Modulen, Kursen und Studiengängen nicht möglich. Dadurch kann es zwangsläufig dazu kommen, dass Studierende an zwei aufeinander folgenden Tagen oder sogar am gleichen Tag zwei Klausuren schreiben. Dies führt häufig dazu, dass die Leistungen in diesen Klausuren schlechter als beim Wahrnehmen der regulären Klausurtermine sind.

Was wäre also aus Sicht der Studierenden zu tun? Ideal wäre ein weitestgehendes Einhalten des Studienverlaufplans ohne ein Auslassen und Verschieben von Veranstaltungen aus den ersten Semestern. Eine Überschneidung von Modulen sollte nur auftreten, wenn es zu einer Wiederholung von Modulen wegen Nichtsbestehens kommt. Falls Klausurtermine kurz hintereinander folgen, sollte die Priorität zur Klausurvorbereitung immer auf der Klausur aus dem niedrigeren Semester liegen. Im Zweifelsfall sollte das Mitschreiben der Klausur aus dem höheren Semster auf einen späteren Zeitpunkt (z. B. auf das Folgesemester) verschoben werden. Dazu kommt natürlich idealerweise eine laufende Mitarbeit während des Semesters, um den Prüfungsstoff nicht innerhalb kürzester Zeit erlernen und vorbereiten zu müssen.

Fotogalerie über Flickr

Die Fotos in der Galerie sind ab sofort über Flickr auf der Webseite eingebunden. Im Laufe der Zeit werde ich Bilder zu (erneuerbaren) Energiesystemen, dem Transport von Energie sowie von Industrieanlagen und dem Umwelt-Campus über die Galerie-Seite verfügbar machen. Des Weiteren sind die Fotos auf Flickr zu finden:

Die Fotos können unter der Creative Commons Lizenz CC BY-NC-SA 3.0 DE bearbeitet und verwendet werden.

CC-BY CC-BY CC-NC CC-SA

Labor für Erneuerbare Energien am Tag der offenen Tür 2016 am Umwelt-Campus

Das Labor für Erneuerbare Energien präsentiert sich auch in diesem Jahr wieder am Tag der offenen Tür zum 20jährigen Bestehend des Umwelt-Campus Birkenfeld am Samstag, den 21.05.2016.

Folgende Programmpunkte sind geplant:

  • Infostand zum Studiengang Erneuerbare Energien im Zentralen Neubau (ZN) mit Versuchsaufbauten
  • Vorstellung der Studiengänge Erneuerbare Energien und Wirtschaftsingenieurwesen/Umweltplanung. 11:00 Uhr Hörsaal SR2
  • Besichtigung der Photovoltaikanlage auf dem Dach des Glasbaus. Treffpunkt: 13:00 Uhr im Zentralen Neubau (ZN)
  • Schnuppervorlesung: Eine windige Geschichte – technische, juristische und ökonomische Aspekte der Windenergienutzung. 13:40 Uhr Hörsaal SR1

Weiterführende Informationen zum Tag der offenen Tür sind hier zu finden. Infoflyer herunterladen.

Bachelorarbeit: Energieaudit in physiotherapeutischer Praxis

Erstellung eines Energieaudits nach DIN EN 16247 für eine physiotherapeutische Praxis

Beschreibung

Im Zuge der Bachelorthesis soll für eine physiotherapeutische Praxis ein Energieaudit nach DIN EN 16247 erstellt werden. Mittels der von Ihnen erstellten energetischen Ausgangsbasis sollen Energieeinsparmaßnahmen identifiziert und geplant werden, mit dem Ziel, die Umsetzung der Maßnahmen vorzubereiten und ggf. zu initiieren. Die Praxis befindet sich in Mannheim, die Anwesenheit dort beschränkt sich jedoch auf die Zeit, die zum Durchführen von Messungen etc. benötigt wird.

Zielgruppe

Bachelorarbeit für Studierende aus den Studiengängen Erneuerbare Energien oder Wirtschaftsingenieur/Umweltplanung

Voraussetzungen

  • Gute Kenntnisse in Energietechnik
  • Gute Kenntnisse in Excel
  • Flexibilität, eigenverantwortliches Arbeiten

Ziele

  • Erstellung einer Übersicht über die Verbraucher (Energetische Ausgangsbasis)
  • Analyse des Energieverbrauchs und Aufzeigen der Optimierungs- und Einsparpotenziale
  • Identifikation von Maßnahmen zur Reduktion der Energiekosten
  • Einholen von Angeboten mit anschließender Projektplanung und Durchführung

Herunterladen der Beschreibung der Bachelorarbeit