Beschreibung einzelner Lerneinheiten (ECTS-Lehrveranstaltungsbeschreibungen) pro Semester

Studiengang: Master Nachhaltige Energiesysteme
Studiengangsart: FH-Masterstudiengang
Berufsbegleitend
Wintersemester 2020

Titel der Lehrveranstaltung / des Moduls Förderung individueller Kompetenzen
Kennzahl der Lehrveranstaltung / des Moduls 072722010202
Unterrichtssprache Deutsch
Art der Lehrveranstaltung (Pflichtfach, Wahlfach) Pflichtfach
Semester in dem die Lehrveranstaltung angeboten wird Wintersemester 2020
Semesterwochenstunden 2
Studienjahr 2020
Niveau der Lehrveranstaltung / des Moduls laut Lehrplan 2. Zyklus (Master)
Anzahl der zugewiesenen ECTS-Credits 6
Name des/der Vortragenden Elias EDER, Babette HEBENSTREIT, Markus PREIßINGER, Andreas SCHREINER


Voraussetzungen und Begleitbedingungen

Keine


Lehrinhalte

Diese Lehrveranstaltung behandelt grundlegende Methoden der technischen Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik, die im weiteren Studium vorausgesetzt werden.

Mathematik:

  • Lineare Algebra: Vektorräume, inneres Produkt, lineare Gleichungssysteme, Geometrie, Matrizenrechnung, Regression
  • Mehrdimensionale Differentialrechnung: partielle Ableitungen, totales Differential, Gradient
  • Mehrdimensionale Integralrechnung: Arbeits-, Flächen- und Volumenintegrale
  • Gewöhnliche Differentialgleichungen: Typen, lineare 1. und 2. Ordnung

Thermodynamik:

  • Zustand, Zustandsgrößen, Zustandsgleichung
  • Energiebilanz: 1. Hauptsatz für geschlossene und offene Systeme
  • Entropiebilanz: 2. Hauptsatz für geschlossene und offene Systeme
  • Zustandsgleichungen: ideales Gas, ideale Flüssigkeit, Medien-Tabellen und -Diagramme, Mischung aus idealem Gas und Wasser
  • Kreisprozesse mit einfachen Arbeitsmitteln: Carnot, Dampfprozesse, Gasprozesse, Wärmepumpen, Kältemaschinen
  • Kreisprozesse mit feuchter Luft: Trocknung, Befeuchtung

Elektrotechnik:

  • Elektromagnetismus: Kenngrößen elektrischer Felder, Kapazität, Induktivität
  • Stromkreis, Gleich-, Wechsel- und Drehstrom, Schaltungen
  • Komplexe Zeiger, Darstellung im Zeigerdiagramm, Ersatzschaltbilder
  • Zeitliche Vorgänge, Schaltvorgänge
  • Mechanismen der Stromleitung
  • Elektromechanische Energieumwandlung: Grundprinzip von Generatoren und Motoren (synchron, asynchron, Gleichstrom)
  • Transformatoren, Schaltanlagen
  • Grundlagen Halbleitertechnik, Leistungselektronik (Bauelemente und Verfahren)
  • Grundlagen Elektrochemie, Funktionsweise Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen, Elektrolyse
  • Netzschutz, Elektromagnetische Verträglichkeit

Studierende mit besonders qualifizierten Vorkenntnissen in den vorgnannten Fächer, absolvieren im Rahmen dieser Lehrveranstaltung ein Forschungsseminar. Dazu erstellen sie eine Seminararbeit, in der sie eigenständig eine im aktuellen Forschungsumfeld der FH Vorarlberg definierte Forschungsfrage ausarbeiten und sie in Kontext setzen. Die Lehrinhalte sind:

  • Literaturrecherche (Sachbücher, wissenschaftliche Artikel, Patente)
  • Themenfindung, Auffinden von Forschungslücken und Ableiten von Forschungsfragen mit klarem Bezug zum Forschungszentrum Energie
  • Vorstellung, Diskussion und Reflexion möglicher Fragestellungen
  • Methodenwahl, Diskussion von Methoden zur Bearbeitung der Forschungsfrage
  • Verfassen einer Seminararbeit mit Literaturrecherche, Forschungsfrage und Methodik
  • Kennenlernen von Methoden und Fachkenntnissen, die über das Kerncurricula hinausgehen
  • Reflexion des professionellen-wissenschaftlichen Arbeitens im Rahmen der Forschung

Eine Fortsetzung des Forschungsprojektes im Rahmen der Lehrveranstaltung im Kontextstudium „Forschungsprojekt Energietechnik 1“ sowie „Forschungsprojekt Energietechnik 2“ und einer Masterthesis wird angestrebt.


Lernergebnisse

Die Lehrveranstaltung Förderung individueller Kompetenzen, hat das Ziel die unterschiedlichen Vorkenntnisse der Studierenden auszugleichen. Der Schwerpunkt liegt auf Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik. Studierende, die bereits alle Kompetenzen aus in den genannten Bereichen sowie wissenschaftliches Interesse und die Fähigkeit zu eigenständigem Arbeiten und Fragestellen mitbringen, können alternativ ein Forschungsseminar besuchen.

 

Die Studierenden verstehen die grundlegenden mathematischen Methoden, die die Lehrveranstaltungen der folgenden Semester anwenden.  Die Studierenden haben ein Grundverständnis der klassischen Termodynamik und der Elektrotechnik. Sie können die Methoden auf einfache Beispiele in der Energietechnik und Energiewirtschaft anwenden.

Mathematik: Die Studierenden

  • verstehen die grundlegenden Konzepte der linearen Algebra und mehrdimensionalen Analysis.
  • kennen typische Ingenieursanwendungen der besprochenen mathematischen Konzepte.
  • beherrschen die Rechentechniken der linearen Algebra und mehrdimensionalen Analysis.
  • können die grundlegende Lösungsmethoden für angewandte Problemstellungen in der Energietechnik und Energiewirtschaft einsetzen.
  • können gewöhnliche Differentialgleichungen für angewandte Problemstellungen aufstellen.
  • können die Komplexität und den Abstraktionsgrad technischer und wirtschaftlicher Modellbildungen bewerten.
  • sind in der Lage, größere Berechnungen in Teilschritte aufzulösen und haben ein Gespür für erfolgsversprechende Lösungswege entwickelt.

Thermodynamik: Die Studierenden

  • verstehen die Grundlagen der Thermodynamik. Sie können die relevanten Zustandsgrößen sowie die Hauptsätze der Thermodynamik erklären.
  • können verschiedene ideale und reale Zustandsgleichungen und deren Anwendbarkeit beschreiben.
  • sind in der Lage Kreisprozesse mit reinen Stoffen thermodynamisch zu modellieren.
  • können diese Kreisprozesse in Zustandsdiagrammen darstellen und anhand von Zustandsgleichungen bzw. Tabellenwerken berechnen.
  • können einfache Prozesse mit feuchten Gasen berechnen.
  • sind in der Lage, auf Basis thermodynamischer Überlegungen, Vorschläge zur Gestaltung, Auslegung und Optimierung von Prozessen zu machen.

Elektrotechnik: Die Studierenden

  • verstehen die Grundlagen des Elektromagnetismus. Sie können die relevanten Kenngrößen und Bauelemente erklären.
  • sind in der Lage stationäre Stromkreise mit Gleich-, Wechsel-, und Drehstrom zu berechnen.
  • können die Dynamik von Stromkreisen, insbesondere bei Schaltvorgängen, beschreiben.
  • können das Funktionsprinzip von Bauelementen, z.B. Motoren, Generatoren und Transformatoren, erklären, sie in Ersatzschaltbildern modellieren, in Zeigerdiagrammen darstellen und berechnen.
  • kennen die Grundprinzipien der Halbleitertechnik und Elektrochemie, deren Anwendungen in der Energietechnik und können einfache Berechnungen durchführen.
  • kennen die Grundprinzipien von Netzschutz und elektromagnetischer Verträglichkeit.
  • können Bauelemente und Verfahren der Leistungselektronik für die jeweilige Anwendung auswählen.

Studierende, die das Forschungsseminar besuchen, erhalten einen Einblick in wissenschaftliches Arbeiten in der Energieforschung, insbesondere zu Themen des Forschungszentrums Energie. Die Studierenden können eine Forschungsfrage eigenständig definieren, die Methodik zur Beantwortung der Forschungsfrage diskutieren und die dazu notwendige Literaturrecherche durchführen. Die Studierenden

  • haben einen Überblick über Forschungsfragen und aktuelle Aktivitäten in der Energieforschung, insbesondere im Forschungszentrum Energie.
  • sind mit einem ausgewählten Thema in der Energieforschung vertraut. Sie können den aktuellen Stand der Energieforschung zu diesem Thema darstellen.
  • können eine Recherche der wissenschaftlichen Literatur durchführen und wissenschaftlich aufbereiten.
  • sind in der Lage aus einer Analyse der Fachliteratur mögliche Forschungsfragen abzuleiten.
  • sind fähig ihre Rechercheergebnisse zu begründen und mit fachlicher Kritik umzugehen.
  • können die Methodik zur Beantwortung einer Forschungsfrage entwickeln.
  • erwerben vertiefte Fachkenntnisse, die sie auf spätere wissenschaftliche Tätigkeiten während des Studiums (z.B. Forschungsprojekt, Masterarbeit) bzw. danach (z.B. Dissertation) vorbereiten.

Geplante Lernaktivitäten und Lehrmethoden

Je nach Bedarf eine Mischung aus:

  • Übungen
  • Team-Coaching
  • Diskussion

Prüfungsmethode und Beurteilungskriterien

Die Prüfung erfolgt in einem der vier Themengebiete (Mathematik, Thermodynamik, Elektrotechnik, Forschungsseminar). Die Festlegung, welcher der vier Bereiche geprüft wird, erfolgt individuell für jede Studierende bzw. jeden Studierenden im Rahmen des Aufnahmeverfahrens.

Die Prüfung erfolgt als abschließende, schriftliche Klausur in Mathematik, Thermodynamik oder Elektrotechnik, oder durch Abgabe einer Seminararbeit im Forschungsseminar.

Es wird ein optionaler Prüfungstermin zu Beginn des Semesters angeboten.


Kommentar

Die in dieser Lehrveranstaltung aufgezählten Themen in Mathematik, Thermodynamik und Elektrotechnik werden in allen anderen Lehrveranstaltungen des Studiums vorausgesetzt.


Empfohlene Fachliteratur und andere Lernressourcen

Zu Beginn der Lehrveranstaltung wird auf verschiedene Möglichkeiten der Wissensaneigung hingewiesen. Je nach Fach stehen Videoaufzeichnungen, der Besuch einer Lehrveranstaltung in einem andern Studiengang, Fachbücher und andere Unterlagen zur Verfügung. Empfohlene Fachliteratur

Mathematik:

  • Papula, Lothar (2018): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 1. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-21746-4 (Zugriff am: 23.09.2019).
  • Papula, Lothar (2015): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 2. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-07790-7 (Zugriff am: 23.09.2019).
  • Papula, Lothar (2016): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Band 3. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden. Online im Internet: DOI: 10.1007/978-3-658-11924-9 (Zugriff am: 23.09.2019).
  • Papula, Lothar (2019): Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler - Anwendungsbeispiele: 222 Aufgabenstellungen mit ausführlichen Lösungen. 8., überarb. Auflage 2019. Wiesbaden: Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH.
  • Arens, Tilo u.a. (Hrsg.) (2013): Mathematik. 2. Aufl., 1. korrigierter Nachdr. Heidelberg: Spektrum, Akad. Verl.

Thermodynamik:

  • Baehr, Hans Dieter; Kabelac, Stephan (2016): Thermodynamik: Grundlagen und technische Anwendungen. 16., aktualisierte Auflage. Berlin: Springer Vieweg (= Lehrbuch).
  • Weigand, Bernhard; Köhler, Jürgen; Wolfersdorf, Jens von (2016a): Thermodynamik kompakt. 4., aktualisierte Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Vieweg (= Springer-Lehrbuch).
  • Weigand, Bernhard; Köhler, Jürgen; Wolfersdorf, Jens von (2016b): Thermodynamik kompakt - Formeln und Aufgaben. 2. Auflage. Berlin Heidelberg: Springer Vieweg (= Lehrbuch).

Elektrotechnik:

  • Busch, Rudolf (2015): Elektrotechnik und Elektronik für Maschinenbauer und Verfahrenstechniker. Wiesbaden: Springer Vieweg.
  • Meister, Heinz (2007): Elektrotechnische Grundlagen: mit Versuchsanleitungen, Rechenbeispielen und Lernziel-Tests. 14. Aufl. Würzburg: Vogel-Buchverl (= Elektronik).
  • Schwab, Adolf J. (2017): Elektroenergiesysteme: Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie. 5. Auflage. Berlin: Springer Berlin.

Art der Vermittlung

Präsenzveranstaltung