Wirtschaftsingenieurwesen mit Schwerpunkt Energie B. Eng.

1. Mengen
2. Reelle Zahlen
3. Gleichungen und Ungleichungen
4. Lineare Gleichungssysteme
5. Der Binomische Lehrsatz
6. Vektoralgebra
7. Vektorgeometrie
8. Funktionseigenschaften
9. Koordinatentransformation
10. Grenzwerte
11. Polynomfunktionen
12. Gebrochenrationale Funktionen
13. Kegelschnitte
14. Trigonometrische Funktionen
15. Arkusfunktionen
16. Exponentialfunktionen
17. Logarithmusfunktionen
18. Hyperbelfunktionen
19. Differenzierbarkeit
20. Anwendungen der Differenzialrechnung
21. Integration als Umkehrung der Differenziation
22. Das bestimmte Integral
23. Grundintegrale
24. Integrationsmethoden
25. Uneigentliche Integrale
26. Anwendungen der Integralrechnung
27. Unendliche Reihen
28. Taylorreihen
29. Zusätzliche Kapitel der Ingenieurmathematik

1. Energieerhaltungssatz
2. Wärmeenergie
3. Mechanische Schwingungen
4. Schwingungen und Wellen
5. Licht
6. Elektrisches und magnetisches Feld
7. Elektromagnetische Schwingungen
8. Anwendungen der elektromagnetischen Wellen
9. Akustik
10. Atomphysik
11. Radioaktivität und Dosimetrie

1. Grundbegriffe der NEWTONschen Mechanik, Kraft, Energie, Leistung
2. Statik starrer mechanischer Systeme, Kräftegruppen, Drehmoment von Kräften
3. Spannungszustand - Innere Kräfte, Schnittlasten
4. Statisch bestimmt gelagerte ebene Systeme
   1. Gerader und gekrümmter Balken
   2. Gelenkbalken
   3. Fachwerke
   4. Seile und Ketten
5. Festkörperreibung
6. Statik deformierbarer Systeme (Festigkeitslehre) Spannungszustand, Deformationszustand, Werkstoffgesetz
7. Zug und Druck des geraden Stabes
8. Flächenmomente
9. Gerade und schiefe Biegung typischer Balken, Spannungsproblem, Elastische Linie
10. Schub, Torsion von Wellen
11. Knicken und Beulen

Grundlagen

• Inhalt der Vorlesung
• Einteilung der Werkstoffe und Übersicht über die Werkstoffgruppen

Atomare Struktur

• Atommodell nach Bohr
• Periodensystem der Elemente
• Interatomare Bindungen

Struktur eines Festkörpers

• Kristalline und amorphe Strukturen
• Idealer Kristall und Kristallfehler
• Realstruktur und Eigenschaften
• Aufbau von Legierungen

 Werkstoffeigenschaften

• Mechanische, elektrische und magnetische Eigenschaften
• Verfestigung

Thermisch aktivierte Prozesse

• Diffusion
• Erholung und Rekristallisation
• Kriechen

Strukturgleichgewichte

• Phasenumwandlungen
• Grundtypen binärer Zustandsdiagramme
• Eisen-Kohlenstoff-Diagramm
• Wichtige Eisen-Kohlenstoffgefüge
• Einfluss von Legierungselementen

Wärmebehandlung

• ZTU-Diagramme
• Arten der Wärmebehandlung

Bezeichnung der Stähle

• Kurznamen
• Werkstoffnummern

Werkstoffprüfung

• Zugversuch
• Härteprüfung
• Kerbschlagbiegeprüfung
• Dauerschwingversuch
• Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung

Grundtatbestände der Betriebswirtschaftslehre

• Der Untersuchungsgegenstand (Erfahrungs- und Erkenntnisgegenstand) der Betriebswirtschaftslehre
• Betrieb und Unternehmung
• Betriebswirtschaftliche Grundbegriffe

Entscheidungen in Unternehmen

• Entscheidungstheoretische Grundlagen
• Unternehmensziele, Entstehung von Unternehmenszielen

Die betrieblichen Funktionsbereiche

• Aufgaben, Aufbau und Abläufe im Betrieb
• Überblick über die betrieblichen Funktionsbereiche
• Materialwirtschaft (und Logistik)
• Produktionswirtschaft
• Absatzwirtschaft
• Personalwirtschaft
• Finanzwirtschaft
• Informationswirtschaft

Die Unternehmensführung

• Das Managementsystem des Unternehmens
• Die optimale Koordination/Steuerung der Funktionsbereiche

1. Reelle Matrizen

2. Lineare Gleichungssysteme

3. Eigenwerte und Eigenvektoren

4. Fourier-Reihen

5. Definition und Darstellung einer komplexen Zahl

6. Funktionen von mehreren Variablen

7. Partielle Differenziation

8. Mehrfachintegrale

9. Differenzialgleichungen (Grundbegriffe)

10. Differenzialgleichungen 1. Ordnung

11. Lineare Differenzialgleichungen 2. Ordnung mit konstanten Koeffizienten

12. Anwendungen von Differenzialgleichungen

13. Lineare Differenzialgleichungen n-ter Ordnung

14. Numerische Integration einer Differenzialgleichung

15. Systeme linearer Differenzialgleichungen

16. Laplace-Transformation

17. Zusätzliche Kapitel der Ingenieurmathematik

1. Grundbegriffe der Thermodynamik

2. Thermodynamische Hauptsätze (erster und zweiter)

3. Zustandsänderungen des idealen Gases

4. Thermodynamische Grundlagen von den rechts- und linkslaufenden Kreisprozessen

5. Eigenschaften von realen thermodynamischen Medien (reale Gase, Dämpfe, Gasmischungen und feuchte Luft)

6. Grundlagen der Wärmeübertragung a. Wärmeleitung b. Konvektion c. Strahlung,

7. Praktische Anwendungen der thermodynamischen Grundlagen

1. Kinematik: Geradlinige Bewegung/ Kinematik des Punktes/ Kinematik des Starren Körpers/ Kinematik der Relativbewegung

2. Kinetik: Schwerpunktsatz und abgeleitete Sätze/ Momentensatz und Drallsatz/ Ebene Bewegung und Drehbewegung des Starren Körpers/ Kinetik der Relativbewegung/ Stoß/ Bauteilfestigkeit bei dynamischer Beanspruchung

3. Einführung in die Prinzipien der Mechanik: Virtuelle Arbeiten/ Prinzipien von d’ALEMBERT, HAMILTON, LAGRANGE

Grundlagen der Strömungslehre: Hydrostatik/ Grundlegende Begriffe und Phänomene in der Hydrodynamik/ Erhaltungssätze und deren Anwendung/ Reale Strömungen in Rohrleitungen und Rohrleitungselementen/ Kräfte an umströmten Körpern/ Einführung in die Gasdynamik

Anwendungen der Strömungslehre: Pumpen und Rohrleitungsanlagen/ Wasserturbinen/ Windenergieanlagen/ Gasturbinen und Verdichter/ Grundlagen der Hydraulik und Pneumatik

1. Volkswirtschaftslehre:

• Mikroökonomie: Grundbegriffe der Volkswirtschaftslehre, Grundlagen der Konsum-, Produktions- und Kostentheorie, Vorstellung ausgewählter Modelle zur Preistheorie und deren Bedeutung für die Preispolitik auf Märkten, Formen und Wirkung staatlicher Markteingriffe.
• Makroökonomie: Einführung in die Grundlagen der makroökonomischen Theorie, Vorstellung und Diskussion alternativer Erklärungen zur Funktion von Güter-, Geld- und Arbeitsmärkten. Einführung in die Wirtschaftspolitik mit den Schwerpunkten Konjunkturpolitik.

2. Nationales Recht:

• Einführung in das Zivilrecht und die juristische Methode
• Allgemeine Rechtsgeschäftslehre einschließlich AGB
• Vertrag und Eigentum
• Schuldrechtliche Leistungsstörungen
• Einige Grundzüge des Handels- und Gesellschaftsrecht

• Grundbegriffe und elektrisches Gleichfeld
• Gleichgrößen und Gesetze im linearen Gleichstromkreis
• Magnetisches Feld und magnetischer Kreis
• Sinuswechselgrößen und einfache Wechselstromkreise
• Drehstromtechnik
• Elektronische Bauelemente und Grundschaltungen

1. Berechnung und thermodynamische Beurteilung von Wärmeübertragern, Wärmerückgewinnung, Pinch-Point-Analysen, Einsatz von Wärmepumpen und KWK-Anlagen im industriellen Umfeld
2. Grundlegende Behandlung von Kompressions-Wärmepumpen (thermodynamische Prozesse, Komponenten, Regelung, Kältemittel, Prozessoptimierung), mehrstufige Kältemaschinen-Prozesse, Überblick über Sorptions-kältemaschinen
3. Kraft-Wärme-Kopplungs-Techniken (Technikvarianten, Grundsätze für Anlagenvergleiche, Bewertung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit), Fern- und Nahwärmenetze (Betriebsweisen, Verluste, Optimierung),

1. Einführung und Geschichte der EDV

2. Mathematische und technische Grundlagen

• Logik
• Informationsspeicherung und elektronische Grundlagen
• Algorithmen

3. Hardware

• Zentraleinheit (CPU)
• Peripherie

4. Betriebssysteme

• Aufgaben und Konzepte
• Linux
• Mac OS
• Windows

5. Programmiersprachen

• Basic
• CJ
• ava, Perl und PHP
• Microsoft .NET Sprachfamilie

6. Konzepte der Programmierung

• Algorithmen und Datenstrukturen
• Reguläre Ausdrücke
• Grafikprogrammierung

7. Netzwerke

• Funktionsebenen und Klassifizierung
• Protokolle
• Internet

8. Übungen

• ein erstes Programm: Daten Einlesen, Verarbeiten, Ausgeben
• Beispielprogramm aus den Bereichen Mathematik und Mechanik

9. Beispielprogramm der WEB-Application

1. Qualitätsmanagement

• Qualitätspolitik und – Philosophie, Grundbegriffe der Qualitätssicherung / Qualitätsgesichtspunkte / Qualitätsstrategien / Qualität und Marktanforderungen /
• Auszeichnungen / ON- v. OFF-Line Prüfung / Organisation
• Methoden und Verfahren der Qualitätsplanung, Qualitätskreis / Chronologie der Verfahren / QFD Quality Function Deployment / FMEA Failure Modes Effects
• Analysis / DoE Design of Experiments / 7 Werkzeuge
• Statistische Werkzeuge in der Qualitätssicherung, Statistische Verteilungen / Stichprobenprüfung / Statistische Prozessstreuung / Qualitätsregelkarte
• Qualitätssicherung in der Entwicklung, Festlegung der Qualitätsmerkmale / EC - Kennzeichnung
• Qualitätssicherung in der Produktion, Messen und Prüfen / Pre-, In- und Post-Prozessprüfung / Prozessintegrierte Prüfung / Qualitätskosten / Qualitative
• Produktivität / QFD in der Produktion / Prozess- und Maschinenfähigkeit…
• Qualitätssicherung beim Produkteinsatz, Produkthaftung / Reklamationen / Ökobilanzierung

2. Zuverlässigkeit und Sicherheitskenngrößen

• Grundlagen, Wahrscheinlichkeitsrechnung / Zuverlässigkeits- und Sicherheitskenngrößen / Ausfallratenmodelle
• Zuverlässigkeitsprüfung, Stichprobenprüfung / Statistische Schätzung von Parametern
• Sicherheitsplanung, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsmanagement / Systemstrukturen / Zuverlässigkeitserhöhung / Boolesche Modellbildung / Fehlerbaumanalyse

3. Managementsysteme im Unternehmen

• Qualitätsmanagementsystem, Beschreibung der Produkt-, Verfahrens- und Unternehmensqualität / Darstellung von Prozessentwürfen / Auditierung / Zertifizierung
• / DIN ISO 9000.2000 / QS 9000 / VDA 6. / EFQM
• Umweltmanagementsystem
• Projektmanagement, Projektorganisation / Projektwerkzeuge / EDV
• Innovationsmanagement, Produktoptimierung / Verfahrensoptimierung / Systemoptimierung

4. Durch Übungen mit hohem Betreuungsaufwand wird die Methodenkompetenz der Studierenden gefördert. Die intensive Betreuung der Studierenden ermöglicht es, auf Impulse, Probleme und individuelle Neigungen der einzelnen Personen einzugehen und so die Selbstkompetenz der Studierenden zu fördern.
5. Metrologie als wissenschaftliche Grundlage der Messtechnik
6. Das Internationale Einheitensystem SI und dessen Eigenschaften
7. Grundbegriffe der Messtechnik Messobjekt, Messgröße, Messwert, Messsystem, Messergebnis, Messabweichung, Messprinzip, Messverfahren u.a.
8. Gerätetechnische Grundbegriffe in der Messtechnik (Messeinrichtung, Messglied, Messkette, Messanlage, Aufnehmer Fühler Anpasser, Ausgeber u.a.)

Personal und Organisation

Formen von Unternehmensorganisation/ Gestaltung der Aufbau- und Ablauforganisation/ Ziele und Aufgaben des Personalmanagements/ Personalführung und Motivation/ Managementmethoden

Marketing

Grundlagen des Marktes, Marketing/ Märkte und Unternehmen/ Definition des Wettbewerbsvorteils/ Schaffung von Kundennutzen Marketingkonzeption, Marktorientierung und Marktprozesse, Marketinggestaltung, Marktsegmentierung, Gestaltung des Leistungsprogramms/ Gestaltung der Distributionsleistung/ Gestaltung der Kommunikationsleistung/ Gestaltung des Leistungsentgelts, der Preispolitik, Charakteristika von Business-to-Business Transaktionen

1. Begriff der Mechatronik

• Begriffsklärung
• Beispiele für mechatronische Systeme
• Entwicklungssystematik

2. Systeme und ihre Beschreibung

• Differentialgleichung und Zustandsraumbeschreibung
• Stabilitätsbegriff
• Frequenzbereichsbeschreibung und Übertragungsfunktion
• Strukturbilder
• Frequenzgänge und ihre Darstellung

3. Simulation dynamischer Systeme

• Modellbildung und Simulation auf dem Digitalrechner
• Einfache Integrationsverfahren
• Einführung in MATLAB© / SIMULINK©

4. Die Grundstruktur von Regelkreisen und ihre Übertragungsfunktionen

• Stabilität des Regelkreises
• Reglerformen und Realisierungen
• Synthese von Regelkreisen
• Quasikontinuierliche

Begriffe der elektrischen Antriebstechnik und der Elektrischen Maschinen gemäß VDE 0532, Kennlinien von Arbeitsmaschinen, Stabilität im Arbeitspunkt und Übergangszustände, Einführung in die Theorie der Gleichstrommaschinen, Anwendung drehzahlgesteuerter Gleichstromantriebe, praktische Einführung in die Verwendung von Drehfeldmaschinen und drehzahlgesteuerter Drehstromantriebe, Sonderbauformen, Praktischer Einsatz in der Handhabungstechnik, Vernetzte Antriebe in der Automatisierungstechnik. Die Veranstaltung dient der Vermittlung praktischer Kenntnisse und Fähigkeiten in der elektrischen Antriebstechnik, wobei die Anwendung im Labor erfolgt.

Abhängig vom gewählten Modul

Treibhauseffekt; Solarbetriebene Kreislaufwirtschaft; Akteure der Energiewirtschaft; Ausgewählte Prozesse innerhalb der Energiewirtschaft; Funktionsweise der Strombörse mit angebotenen Produkten; Verteilung inkl. intelligenter Netze; Vorkommen und Förderung fossiler Energieträger; geopolitische Einflüsse und Bedeutung der Förderstätten; Energiehandel fossiler Energieträger; CO₂-Handel und Zertifikate; Wandel der Bedeutung fossiler Energieträger mit zunehmender Umsetzung der Energiewende; Aktuelle energiewirtschaftliche Entwicklungen

• Inhalte Investition und Finanzierung: Grundbegriffe der Investitionsrechnung / Verfahren zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit von Investitionenen )statische und dynamische Investitionsrechnung) / Grundbegriffe der Finanzierung / Möglichkeiten der Kapitalaufbringung: Außen- und Innen- / Eigen- und Fremdfinanzierung / Sonderformen der Finanzierung: Leasing, Factoring, Asset Backed Securities.
• Inhalte Betriebliches Rechnungswesen: Begriffe des internen Rechnungswesens / Kostenrechnung (Kostenartenrechnung, Kostenstellenrechnung, Kostenträgerrechnung) / Erlösrechnung / Ergebnisrechnung / Begriffe des externen Rechnungswesens / Unternehmensbilanz / Gewinn- und Verlustrechnung / Steuerermittlung / Finanz-Controlling / Liquiditätsrechnung / Cash-Flow Analyse

1. Elektrochemische Zellen und Zellreaktionen

2. Energie- und Wirkungsgradbetrachtungen

3. Bauformen von Zellen und Batterietypen (Lithium-Batterien, Redox-Flow-Batterien, …)

4. Kenngrößen von Energiespeichern, Lade- und Entladestrategien, Recycling

5. Wasserstoff als Energiespeicher

6. Ein- und Ausspeichertechnologien (insbesondere Elektrolyse und Brennstoffzellen)

7. Anwendungen im Kraftwerksmaßstab

8. Vertiefungen

Windkraftanlagen (Konzepte, Funktionsweise & Komponenten, Betriebsführung), Wasserkraft (Land und Meer), Netzintegration, Zertifizierungsverfahren von Energieerzeugungseinheiten, Potentiale und Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Techniken, Förderstrategien

Abhängig vom gewählten Modul

Eigenschaften Solarangebot/Thermische Solaranlagen/ kurz- und langzeitige Wärmespeicherung/ PV-Solaranlagen/ Heimspeicher/ Tiefen-Geothermie/ Biomasse/ Potentiale und Wirtschaftlichkeit der verschiedenen Techniken/ Förderstrategien/ Beiträge zur Energiewende/Angebot und Beurteilung Dach- und Freiflächen

Das Modul dient der Vermittlung ausgewählter Themen zur Einführung in die Wirtschaftsinformatik. Im Mittelpunkt stehen betriebliche Anwendungssysteme. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt: Technologische und betriebswirtschaftliche Grundlagen von ERP-Systemen/ Marktübersicht und SAP als Marktführer/ Architektur des SAP-Systems als Anwendungsbeispiel/ Geschäftsprozessmodellierung/ Datenbanksysteme und Datenmodellierung/ Internet, TCP/IP und Anwendungen (http, smtp, …)

Zudem erhalten die Studierenden anhand einer semester-umfänglichen Fallstudie einen Einblick in grundlegende Prozesse des SAP-Systems. Beispiele aus dem Rechnungswesen und der Logistik werden erläutert und sind in Einzelarbeit am System zu lösen.

Vorbereitungsmodul zur Durchführung des Praxissemester. Dieses Modul bereitet die Studierenden auf das Praxissemester vor. Dabei werden Information über Ziele und Form des Praxissemesters und Information über organisatorische Strukturen und betriebliche Abläufe in einem Unternehmen vermittelt.

Es werden u.a. rechtliche, soziale, kulturelle, finanzielle und technische Gesichtspunkte der Unternehmensorganisation durchgenommen. Im Rahmen des Vorbereitungsmoduls stellt der zugewiesene
Mentor eine zusätzliche (theoretische) Aufgabe, die während des Praxissemesters zu bearbeiten ist (Projektarbeit/Studienarbeit). Diese Aufgabe kann aber muss nicht mit den Aufgaben, die im Betrieb bearbeitet werden, im Zusammenhang stehen. Um die angestrebten Lernziele zu erreichen, werden in der Lehre folgende spezifischen Kompetenzschwerpunkte gesetzt:

• Das Umgehen mit komplexen Problemsituationen
• Der Problemlösungsprozess
  • Probleme entdecken und identifizieren
  • Zusammenhänge und Spannungsfelder
  • Analyse von Wirkungsverläufen
  • Gestaltungs- und Lenkungsmöglichkeiten
  • Strategien und Maßnahmen planen
  • Problemlösungen umsetzen und verankern
  • Die ganzheitliche Sicht von Unternehmen
• Projektmanagement
  • Aufgabenformulierung
  • Projektstrukturplan
  • Terminplan
• Präsentationstechniken
  • Mündliche Präsentation
  • Schriftliche Präsentation

Ausführung von ingenieurmäßigen Arbeiten im Betrieb unter betrieblichen Bedingungen und unter betriebserfahrener und fachkundiger Anleitung; Förderung der Fähigkeit und Bereitschaft, Erlerntes erfolgreich umzusetzen und zugleich kritisch zu überprüfen; Eigenständige Bearbeitung der vom Mentor gestellten zusätzlichen (theoretischen) Aufgabe mit ingenieurtechnisch-wissenschaftlichem Inhalt (Projektarbeit/Studienarbeit);

Durchführung der für die Themenbearbeitungen erforderlichen inhaltlichen
Recherchen; Anwendung moderner Präsentationstechniken mit dem Ziel die erarbeiteten Lösungsvorschläge und Ideen, sowie die geplanten Vorgehensweisen im Team abzustimmen; Studium der betrieblichen Abläufe; Darstellung der Arbeitsergebnisse in schriftlicher und mündlicher Form nach den dafür geltenden Richtlinien.

Prinzip, Aufbau, Betrieb und Bewertung wasserstoffbasierte industrielle Produktionsverfahren (z. B. Stahl- und Zementherstellung,…); Wirtschaftliche Aspekte des Wechsels zu grünem Wasserstoff, Einfluss der Fluktuation der Erzeugung auf industrielle Prozesse, Vergleich zur direkten Stromnutzung, Bedarfsanalyse, Nutzung Wasserstoff zur industriellen Energieversorgung, Transport und Speicherung von Wasserstoff, Antriebsmaschinen und Speicher für Wasserstoff für mobile Anwendungen (insbesondere Schiffe, Flugzeuge, LKW); erforderliche Infrastruktur-Maßnahmen, Wirtschaftlichkeit, Vergleich zu Elektromobilität.

Kriterien energieeffizienter Gebäude, Behaglichkeitskriterien, Berechnung von Heizleistung und Wärmebedarf, Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung, Heizen mit Lüftungsanlagen, Kanalnetzberechnung, Wärmepumpen, Bewertung von Kesseln und Brennstoffzellen im Rahmen der Energiewende, Wärmeverteilung, Wärmeübergabe, Regelung, Trinkwarmwasserbereitung, Klimaanlagen, Darstellung und Berechnung von Klimaanlage, Kühllastberechnung, Erdwärme-/kältenutzung, Nutzung von Gebäudeflächen für PV und Solarthermie

Die Projekte behandeln Themen der thermischen oder interdisziplinären Energietechnik und erfüllen einschlägig ingenieursmäßig-wissenschaftliche Gesichtspunkte. Die Themen werden gemeinsam zwischen Dozenten und Studierenden zu Beginn festgelegt, wobei auch Themen aus der Industrie behandelt werden können. Die Projektarbeiten können als Bachelor-Thesis weitergeführt werden.

Schwerpunkte der Projekte sind die Bilanzierung komplexer Energiesysteme vor dem Hintergrund der Einbindung fluktuierender Erneuerbarer Energien sowie die Möglichkeiten einer Speicherung. In diesem Zusammenhang werden auch konventionelle Energieerzeuger eingeschlossen, die die Residuallasten decken müssen

Die Bearbeitung des Themenbereiches der Thesis erfolgt unter Anleitung des Themenstellers nach den Regeln wissenschaftlichen und ingenieursmäßigen Arbeitens. Die zugeordneten Arbeitstechniken werden dabei verbessert und weiter entwickelt. Die Ausführungsbestimmungen der Bachelorthesis sind in der Prüfungsordnung des Studiengangs beschrieben.