Suchergebnis: Katalogdaten im Herbstsemester 2020

Energy Science and Technology Master Information
Wahlfächer
Diese Kurse sind besonders empfohlen, andere ETH-Kurse aus dem Feld Energy Science and Technology im weiteren Sinne können in Absprache mit dem Tutor gewählt werden.
Electrical Power Engineering
NummerTitelTypECTSUmfangDozierende
227-0113-00LLeistungselektronik Information W6 KP4GJ. W. Kolar
KurzbeschreibungVerständnis der Grundfunktion leistungselektronischer Energieumformer, Einsatzbereiche. Methoden der Analyse des Betriebsverhaltens und des regelungstechnischen Verhaltens, Dimensionierung. Beurteilung der Beeinflussung umgebender Systeme, Elektromagnetische Verträglichkeit.
LernzielVerständnis der Grundfunktion leistungselektronischer Energieumformer, Einsatzbereiche. Methoden der Analyse des Betriebsverhaltens und des regelungstechnischen Verhaltens, Dimensionierung. Beurteilung der Beeinflussung umgebender Systeme, Elektromagnetische Verträglichkeit.
InhaltGrundstruktur leistungselektronischer Systeme, Beispiele. DC/DC-Konverter, Potentialtrennung. Regelungstechnische Modellierung von DC/DC-Konvertern, State-Space-Averaging, PWM-Switch-Model. Leistungshalbleiter, Nichtidealitäten, Kühlung. Magnetische Bauelemente, Skin- und Proximity- Effekt, Dimensionierung. EMV. Einphasen- Diodenbrücke mit kapazitiver Glättung, Netzrückwirkungen, Leistungsfaktorkorrektur. Selbstgeführte Einphasen- u. Dreiphasen-Brückenschaltung mit eingeprägter Ausgangsspannung, Modulation, Raumzeigerbegriff. Netzgeführte Einphasen-Brückenschaltung, Kommutierung, Wechselrichterbetrieb, WR-Kippen. Netzgeführte Dreiphasen-Brückenschaltung, ungesteuert und gesteuert/kapazitive und induktive Glättung. Parallelschaltung netzgeführter Stromrichter, Saugdrosselschaltung. Gegenparallelschaltung netzgeführter Dreiphasen-Brückenschaltungen, Vierquadranten-Gleichstrommaschinenantrieb. Resonanz-Thyristorstromrichter, u-Zi-Diagramm.
SkriptSkript und Simulationsprogramm für interaktives Lernen und Visualisierung, Uebungen mit Musterlösungen
Voraussetzungen / BesonderesVoraussetzungen: Grundkenntnisse der Elektrotechnik und Signaltheorie.
227-0117-00LHigh Voltage EngineeringW6 KP4GC. Franck, U. Straumann
KurzbeschreibungHigh electric fields are used in numerous technological and industrial applications such as electric power transmission and distribution, X-ray devices, DNA sequencers, flue gas cleaning, power electronics, lasers, particle accelerators, copying machines, .... High Voltage Engineering is the art of gaining technological control of high electrical field strengths and high voltages.
LernzielThe students know the fundamental phenomena and principles associated with the occurrence of high electric field strengths. They understand the different mechanisms leading to the failure of insulation systems and are able to apply failure criteria on the dimensioning of high voltage components. They have the ability to identify of weak spots in insulation systems and to propose options for improvement. Further, they know the different insulation systems and their dimensioning in practice.
Inhalt- discussion of the field equations relevant for high voltage engineering.
- analytical and numerical solutions/solving of this equations, as well as the derivation of the important equivalent circuits for the description of the fields and losses in insulations
- introduction to kinetic gas theory
- mechanisms of the breakdown in gaseous, liquid and solid insulations, as well as insulation systems
- methods for the mathematical determination of the electric withstand of gaseous, liquid and solid insulations
- application of the expertise on high voltage components
- excursions to manufacturers of high voltage components
SkriptHandouts
LiteraturA. Küchler, High Voltage Engineering: Fundamentals – Technology – Applications, Springer Berlin, 2018 (ISBN 978-3-642-11992-7)
227-0247-00LPower Electronic Systems I Information W6 KP4GJ. W. Kolar
KurzbeschreibungBasics of the switching behavior, gate drive and snubber circuits of power semiconductors are discussed. Soft-switching and resonant DC/DC converters are analyzed in detail and high frequency loss mechanisms of magnetic components are explained. Space vector modulation of three-phase inverters is introduced and the main power components are designed for typical industry applications.
LernzielDetailed understanding of the principle of operation and modulation of advanced power electronics converter systems, especially of zero voltage switching and zero current switching non-isolated and isolated DC/DC converter systems and three-phase voltage DC link inverter systems. Furthermore, the course should convey knowledge on the switching frequency related losses of power semiconductors and inductive power components and introduce the concept of space vector calculus which provides a basis for the comprehensive discussion of three-phase PWM converters systems in the lecture Power Electronic Systems II.
InhaltBasics of the switching behavior and gate drive circuits of power semiconductor devices and auxiliary circuits for minimizing the switching losses are explained. Furthermore, zero voltage switching, zero current switching, and resonant DC/DC converters are discussed in detail; the operating behavior of isolated full-bridge DC/DC converters is detailed for different secondary side rectifier topologies; high frequency loss mechanisms of magnetic components of converter circuits are explained and approximate calculation methods are presented; the concept of space vector calculus for analyzing three-phase systems is introduced; finally, phase-oriented and space vector modulation of three-phase inverter systems are discussed related to voltage DC link inverter systems and the design of the main power components based on analytical calculations is explained.
SkriptLecture notes and associated exercises including correct answers, simulation program for interactive self-learning including visualization/animation features.
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Introductory course on power electronics.
227-0523-00LEisenbahn-Systemtechnik IW6 KP4GM. Meyer
KurzbeschreibungGrundlagen der Eisenbahnfahrzeuge und ihr Zusammenspiel mit der Bahninfrastruktur:
- Zugförderungsaufgaben und Fahrzeugarten
- Fahrdynamik
- Mechanischer Aufbau der Eisenbahnfahrzeuge
- Bremssysteme
- Antriebsstrang und Hilfsbetriebeversorgung
- Bahnstromversorgung
- Sicherungsanlagen
- Normen
- Verfügbarkeit und Sicherheit
- Betriebsleitung und Instandhaltung
Lernziel- Überblick über die technischen Eigenschaften von Eisenbahnsystemen
- Kenntnisse über den Aufbau der Eisenbahnfahrzeuge
- Verständnis für die Abhängigkeiten verschiedenster Ingenieur-Disziplinen in einem vielfältigen System (Mechanik, Elektro- und Informationstechnik, Verkehrstechnik)
- Verständnis für die Aufgaben und Möglichkeiten eines Ingenieurs in einem stark von wirtschaftlichen und politischen Randbedingungen geprägten Umfeld
- Einblick in die Aktivitäten der Schienenfahrzeug-Industrie und der Bahnen in der Schweiz
- Begeisterung des Ingenieurnachwuchses für die berufliche Tätigkeit im Bereich Schienenverker und Schienenfahrzeuge
InhaltEST I (Herbstsemester) - Begriffen, Grundlagen, Merkmale

1 Einführung:
1.1 Geschichte und Struktur des Bahnsystems
1.2 Fahrdynamik

2 Vollbahnfahrzeuge:
2.3 Mechanik: Kasten, Drehgestelle, Lauftechnik, Adhäsion
2.2 Bremsen
2.3 Traktionsantriebssysteme
2.4 Hilfsbetriebe und Komfortanlagen
2.5 Steuerung und Regelung

3 Infrastruktur:
3.1 Fahrweg
3.2 Bahnstromversorgung
3.3 Sicherungsanlagen

4 Betrieb:
4.1 Interoperabilität, Normen und Zulassung
4.2 RAMS, LCC
4.3 Anwendungsbeispiele

Voraussichtlich ein oder zwei Gastreferate

Geplante Exkursionen:
Betriebszentrale SBB, Zürich Flughafen
Reparatur und Unterhalt, SBB Zürich Altstetten
Fahrzeugfertigung, Stadler Bussnang
SkriptAbgabe der Unterlagen (gegen eine Schutzgebühr) zu Beginn des Semesters. Rechtzeitig eingschriebene Teilnehmer können die Unterlagen auf Wunsch und gegen eine Zusatzgebühr auch in Farbe beziehen.
Voraussetzungen / BesonderesDozent:
Dr. Markus Meyer, Emkamatik GmbH

Voraussichtlich ein oder zwei Gastvorträge von anderen Referenten.

EST I (Herbstsemester) kann als in sich geschlossene einsemestrige Vorlesung besucht werden. EST II (Frühjahrssemester) dient der weiteren Vertiefung der Fahrzeugtechnik und der Integration in die Bahninfrastruktur.
227-0526-00LPower System AnalysisW6 KP4GG. Hug
KurzbeschreibungZiel dieser Vorlesung ist das Verständnis der stationären und dynamischen, bei der elektrischen Energieübertragung auftretenden Vorgänge. Die Herleitung der stationären Modelle der Komponenten des elektrischen Netzes, die Aufstellung der mathematischen Gleichungssysteme, deren spezielle Charakteristiken und Lösungsmethoden stehen im Vordergrund.
LernzielZiel dieser Vorlesung ist das Verständnis der stationären und dynamischen, bei der elektrischen Energieübertragung auftretenden Vorgänge und die Anwendung von Analysemethoden in stationären und dynamischen Zuständen des elektrischen Netzes.
InhaltDer Kurs beinhaltet die Herleitung von stationären und dynamischen Modellen des elektrischen Netzwerks, deren mathematische Darstellungen und spezielle Charakteristiken sowie Lösungsmethoden für die Behandlung von grossen linearen und nichtlinearen Gleichungssystemen im Zusammenhang mit dem elektrischen Netz. Ansätze wie der Netwon-Raphson Algorithmus angewendet auf die Lastflussgleichungen, Superpositions Prinzip für Kurzschlussberechnung, Methoden für Stabilitätsanalysen und Lastflussberechnungsmethoden für das Verteilnetz werden präsentiert.
SkriptVorlesungsskript.
227-0731-00LPower Market I - Portfolio and Risk ManagementW6 KP4GD. Reichelt, G. A. Koeppel
KurzbeschreibungPortfolio und Risiko Management für Energieversorgungsunternehmen, Europäischer Strommarkt und -handel, Terminkontrakte, Preisabsicherung, Optionen und Derivate, Kennzahlen für das Risikomanagement, finanztechnische Modellierung von Kraftwerken, grenzüberschreitender Stromhandel, Systemdienstleistungen, Regelenergiemarkt, Bilanzgruppenmodell.
LernzielErwerb von umfassenden Kenntnissen über die weltweite Liberalisierung der Strommärkte, den internationalen Stromhandel sowie die Funktion von Strombörsen. Verstehen der Finanzprodukte (Derivate) basierend auf dem Strompreis. Abbilden des Portfolios aus physischer Produktion, Verträgen und Finanzprodukten. Beurteilen von Strategien zur Absicherung des Marktpreisrisikos. Beherrschen der Methoden und Werkzeuge des Risiko Managements.
Inhalt1. Europäischer Strommarkt und –handel
1.1. Einführung Stromhandel
1.2. Entwicklung des Marktes
1.3. Energiewirtschaft
1.4. Spothandel und OTC-Handel
1.5. Strombörse EEX

2. Marktmodell
2.1. Marktplatz und Organisation
2.2. Bilanzgruppenmodell / Ausgleichsenergie
2.3. Systemdienstleistungen
2.4. Regelenergiemarkt
2.5. Grenzüberschreitender Handel
2.6. Kapazitätsauktionen

3. Portfolio und Risiko Management
3.1. Portfoliomanagement 1 (Einführung)
3.2. Terminkontrakte (EEX Futures)
3.3. Risk Management 1 (m2m, VaR, hpfc, Volatilität, cVaR)
3.4. Risk Management 2 (PaR)
3.5. Vertragsbewertung (HPFC)
3.6. Portfoliomanagement 2
3.7. Risk Management 3 (Energiegeschäft)

4. Energie & Finance I
4.1. Optionen 1 – Grundlagen
4.2. Optionen 2 – Absicherungsstrategien
4.3. Einführung Derivate (Swaps, Cap, Floor, Collar)
4.4. Finanztechnische Modellierung von Kraftwerken
4.5. Wasserkraft und Handel
4.6. Anreizregulierung
SkriptHandouts mit den Folien der Vorlesung
Voraussetzungen / Besonderes1 Exkursion pro Semester, 2 Case Studies, externe Referaten für ausgewählte Themen.
Kurs Moodle: Link
227-0615-00LSimulation of Photovoltaic Devices - From Materials to ModulesW3 KP2GU. Aeberhard
KurzbeschreibungThe lecture provides an introduction to the theoretical foundations and numerical approaches for the simulation of photovoltaic energy conversion, from the microscopic description of component materials, nanostructures and interfaces to macroscopic continuum modelling of solar cells and network simulation or effective models for entire solar modules and large scale photovoltaic systems.
LernzielKnow how to obtain and assess by simulation the key material properties and device parameters relevant for photovoltaic energy conversion.
InhaltThe lecture provides an introduction to the theoretical foundations and numerical approaches for the simulation of photovoltaic energy conversion, from the microscopic description of component materials, nanostructures and interfaces to macroscopic continuum modelling of solar cells and network simulation or effective models for entire solar modules and large scale photovoltaic systems.
Voraussetzungen / BesonderesUndergraduate physics, mathematics, semiconductor devices
227-0617-00LSolar CellsW4 KP3GA. N. Tiwari, R. Carron, Y. Romanyuk
KurzbeschreibungPhysics, technology, characteristics and applications of photovoltaic solar cells.
LernzielIntroduction to solar radiation, physics, technology, characteristics and applications of photovoltaic solar cells and systems.
InhaltSolar radiation characteristics, physical mechanisms for the light to electrical power conversion, properties of semiconductors for solar cells, processing and properties of conventional Si and GaAs based solar cells, technology and physics of thin film solar cells based on compound semiconductors, other solar cells including organic and dye sensitized cells, problems and new developments for power generation in space, interconnection of cells and solar module design, measurement techniques, system design of photovoltaic plants, system components such as inverters and controllers, engineering procedures with software domonstration, integration in buildings and other specific examples.
SkriptLecture reprints (in english).
Voraussetzungen / BesonderesPrerequisites: Basic knowledge of semiconductor properties.
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