Untitled - an der ZHAW
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INHALTSVERZEICHNIS M - 1. Formale Beschreibung ....................................................................................................................... 1 M - 2. Abstract ........................................................................................................................................ 1 M - 3. Kompetenzen und Learning Outcomes ................................................................................................... 2 M - 4. Modulinhalte ................................................................................................................................... 3 M - 5. Zugangsvoraussetzungen ................................................................................................................... 4 M - 6. Leistungsnachweis ........................................................................................................................... 4 M - 1. FORMALE BESCHREIBUNG Code n.BA.UI.GLEEÖT1 Modul Grundlagen Erneuerbare Energien und Öktotechnologien 1 Status Wahlpflichtmodul ECTS-Credits 4 Semester 2 M - 2. ABSTRACT In diesem Modul werden die Grundlagen für die Vertiefung Erneuerbare Energien und Ökotechnologien vermittelt. Das Modul beginnt mit einer Einführung in die Thematik, wo die Studierenden einen Überblick über die Erneuerbaren Energietechnologien und einen Einblick in die Themen Energieeffizienz und Ökotechnologien erhalten. Ausserdem werden die Themen wirtschaftliche und ökologische Nachhaltigkeit von Erneuerbaren Energien und die Herausforderungen der dezentralen Energieversorgung behandelt. Anschliessend werden die elektrotechnischen Grundlagen vermittelt, welche die Studierenden brauchen, um elektrische Systeme im Bereich der Erneuerbaren Energien und Ökotechnologien zu verstehen und zu berechnen. Dies beginnt bei den Grundbegriffen und Grundschaltungen sowie dem Verhalten der wichtigsten Bauteile im Gleichstromkreis. Darauf aufbauend werden die Grundlagen der Wechselstromtechnik vermittelt und das Verhalten derselben Bauteile in einem sinusförmigen Wechselstromkreislauf betrachtet. Die Studierenden lernen den Unterschied zwischen Wirk-, Blind- und Scheinleistung und wie man diese berechnen und darstellen kann. Es folgt eine Einführung in das Binäre Zahlensystem und in die Grundlagen der Digitaltechnik. Neben der Funktionsweise der Grundverknüpfungen lernen die Studierenden, einfache digitale Systeme mit Schaltalgebra zu vereinfachen. Zum Abschluss des Modules bauen die Studierenden eine eigene Steuerung auf. 1 M - 3. KOMPETENZEN UND LEARNING OUTCOMES M - 3.1 FACHKOMPETENZEN Teil 1: Einstieg in die Thematik (‘Big Picture’) Die Studierenden… kennen die verschiedenen Erneuerbaren Energietechnologien und deren Einsatzgebiete. kennen die aktuellen Energiestrategien und den Energiebedarf der Schweiz sowie deren Bedeutung für die EE-Technologien. kennen die wirtschaftliche Nachhaltigkeit der Erneuerbaren Energietechnologien und können so die Voraussetzungen für den wirtschaftlichen Betrieb der Technologien abschätzen. kennen die ökologische Nachhaltigkeit der Erneuerbaren Energietechnologien und können die Umweltauswirkungen abschätzen. kennen die Herausforderungen der dezentralen Netzeinspeisung und die Auswirkungen auf das Schweizer Netz sowie die Herausforderung beim Speichern der Energie. kennen die wichtigsten Begriffe und Instrumente im Bereich Energieeffizienz sowie die Hemmnisse und Treiber für die Umsetzung von Energieeffizienz Massnahmen. können die Begriffe Ökotechnologie, Umwelttechnologie, Water-Energy-Nexus und Kreislaufwirtschaft diskutieren und argumentieren, wie sie sich voneinander abgrenzen bzw. sich ergänzen. Teil 2: Grundlagen Elektrotechnik Die Studierenden… können die Grundbegriffe der Elektrotechnik (Spannung, Strom, Widerstand, Leistung und Energie) beschreiben und die physikalischen Gesetze (URI und PUI) anwenden. kennen die elektrotechnischen Grundschaltungen (Serie- und Parallelschaltungen) und die dazugehörigen Vereinfachungs- und Berechnungsmethoden (kirchhoffsche Gesetze). kennen Grundbegriffe zum elektrischen Feld und die Eigenschaften des Kondensators im Gleichstromkreis. verstehen die elektromagnetische Wechselwirkung und kennen deren wichtigste Begriffe. kennen die Eigenschaften einer Spule und können das Generatorprinzip beschreiben (Spannungserzeugung durch Induktion). kennen die Begriffe der Wechselstromtechnik und die Eigenschaften von sinusförmigen Wechselgrössen. wissen, wie sich Spulen und Kondensatoren im Wechselstromkreis verhalten. kennen die Möglichkeiten der Darstellung bei Schaltungen mit induktiven Lasten, wie z.B. dem Spannungs- und Widerstandsdreieck. verstehen die Zusammenhänge von Wirk-, Blind- und Scheinleistung und können diese grafisch darstellen. verstehen das Dual-, bzw. Binärsystem und kennen die Grundverknüpfungen der Digitaltechnik. können mit Schaltalgebra digitale Schaltungen vereinfachen. verstehen die Funktionsweise von A/D- und D/A-Wandler und können Messwerte entsprechend interpretieren. 2 M - 3.2 METHODENKOMPETENZEN Die Studierenden… können die Herausforderungen bei den Erneuerbaren Energien sachlich darlegen und in Bezug auf deren ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit fachlich korrekt argumentieren. können ausgewählte Ökotech-Kriterien auf ein beliebiges Objekt Ihrer Wahl anwenden. können die Zusammenhänge der Grundbegriffe der Elektrotechnik fachgerecht beschreiben und diese bei konkreten Problemstellungen anwenden. können Schaltungen aus Wirkwiderständen und induktiven oder kapazitiven Blindwiderständen berechnen. können elektrotechnische Schaltungen mit Hilfe der geltenden physikalischen Gesetze vereinfachen und berechnen. können branchenübliche Darstellungen von Wechselstromgrössen (Zeigerdiagramm) lesen und zeichnen. können Leistungen im Wechselstromkreis berechnen und richtig darstellen. können eine Digitale Schaltung mit Schaltalgebra beschreiben und sie vereinfachen. M - 3.3 SELBST- UND SOZIALKOMPETENZEN Die Studierenden… können sich mit Hilfe eines Lehrmittels selbstständig in ein neues Thema einlesen und sind fähig, sich Unklarheiten zu vermerken und sie in der Kontaktlektion zu klären. M - 4. können im Team die Versuche in den Praktika durchführen. MODULINHALTE M - 4.1 TEIL 1: EINSTIEG IN DIE THEMATIK (‘BIG PICTURE’) Im Modul EEÖT1 beginnt die Vertiefung Erneuerbare Energien und Ökotechnologien. Die Studierenden werden in im Teil ‘Big Picture’ in die Thematik eingeführt. Sie erhalten dort einen Einblick in die diversen Bereiche der Vertiefung. Es gibt Einführungen zu den Themen Energiebedarf Schweiz, Erneuerbare Energietechnologien, Energieeffizienz und Ökotechnologien sowie fachliche Inputs zur wirtschaftlichen und ökologischen Nachhaltigkeit von Erneuerbaren Energien und zu den Herausforderungen dezentralen Energieversorgung und Energiespeicherung. 3 M - 4.2 TEIL 2: GRUNDLAGEN ELEKTROTECHNIK Im zweiten Teil des Moduls werden den Studierenden die Grundlagen der Elektrotechnik vermittelt. Die Studierenden lesen sich als Vorbereitung auf die Kontaktlektionen jeweils in ein Thema ein (Lehrmittel). In der Kontaktlektion wird das so erworbene Wissen mit konkreten Beispielen, Übungen und Praktika vertieft und gefestigt. Übungen und Praktika zu den Grundbegriffen und den Messmethoden der Elektrotechnik (Spannung, Strom, Widerstand, Leistung und Energie) und deren Zusammenhänge (URI- und PUI-Gesetz) Übungen und Praktika zu Grundschaltungen der Elektrotechnik (Serie- und Parallelschaltungen) und physikalische Grundgesetzte (kirchhoffsche Gesetze) zur Vereinfachung dieser Schaltungen Beispiele und Berechnungen zu elektrischen Felder und Praktika zu Kondensatoren im Gleichstromkreis Übungen und Praktika zu Elektromagnetismus und Spulen im Geleichstromkreis Übungen zum Generatorprinzip (Spannungserzeugung durch Induktion) Übungen und Beispiele zur Wechselstromtechnik und sinusförmigen Wechselgrössen Betrachtung von Widerstand, Kondensator und Spule im Wechselstromkreis Berechnungen und grafische Darstellungen zu Wirk-, Blind- und Scheinleistung Übungen zum Binärsystem und den Grundverknüpfungen der Digitaltechnik Berechnung und Aufbau einer Steuerung M - 5. ZUGANGSVORAUSSETZUNGEN Zugangsvoraussetzung für das Modul ist die Naturwissenschaftliche BMS oder eine äquivalente Vorbildung. Insbesondere sollten folgende Kompetenzen vorhanden sein: Grundkenntnisse zu Strom, Spannung und Widerstand Grundkenntnisse zum Unterschied zwischen Energie und Arbeit Ausreichende Kenntnisse in Trigonometrie um einfache Vektoroperationen durchzuführen M - 6. LEISTUNGSNACHWEIS M - 6.1 QUALIFIKATIONSSCHRITTE Die Modulnote besteht aus einer Erfahrungsnote (33%) und einer abgesetzten Modulabschlussprüfung (67%). Die Studierenden erhalten zum Teil Grundlagen Elektrotechnik in 12 Unterrichtseinheiten ein Aufgabenblatt, welches sie im Selbststudium bis spätestens zu Beginn der nächsten Unterrichtseinheit (max. 1 Woche) lösen müssen. Die 11 besten Aufgabenblätter ergeben Erfahrungsnote. Qualifikationsschritt Beurteilung Gewichtung für Modulnote Erfahrungsnote Note 33% Abgesetzte Modulprüfung Note 67% 4
