Wasserstofftechnik, M.Sc.

Der Studiengang „Wasserstofftechnik“ (M. Sc.) der DIU ist ein weiterbildender Studiengang, mit dem der akademische Grad eines „Master of Science in Hydrogen Technology“ erworben werden soll. Das grundlegende Ziel des Masterstudienganges „Wasserstofftechnik“ ist die praxisbezogene Vermittlung aller Aspekte dieses Fachgebietes in bis jetzt einmaliger Zusammen-führung. Für Absolventen ingenieur- und naturwissenschaftlicher Studiengänge, aber auch Wirtschafts- und Politikwissenschaftler mit technischem Grundverständnis werden die Studieninhalte unterstützt durch eine Reihe von Experimenten und Exkursionen in folgenden Modulen anschaulich angebot

• Physik, Chemie und Thermodynamik des Wasserstoffs
• Wasserstofferzeugung
• Energiewirtschaft
• Speicherung und Transport von Wasserstoff
• Wasserstoff zum Antrieb von Automobilen
• Brennstoffzellen
• Sicherheitsaspekte des Wasserstoffs
• Wasserstoff in Luft und Raumfahrt
• Nationale und internationale Aktivitäten an der Schnittstelle von Wissenschaft und Politik

Diese Interdisziplinarität, die sich auch in der Auswahl der Dozen-ten widerspiegelt, befähigt die Absolventen dieses Studienganges im Bereich dieser Zukunftstechnologie erfolgreich tätig zu werden.

In einem kontinuierlichen Prozess überwacht die wissenschaftliche Leitung des Studienganges die Aktualität und den Praxisbezug der Studieninhalte und reagiert in Abstimmung mit den Netzwerkpart-nern aus Forschung und Industrie auf veränderte Rahmenbedin-gungen, wie europäische und nationale Förder- und Innovations-programme, die in diesem Bereich gegenwärtig noch maßgeblich Entwicklungsrichtung und –tempo beeinflussen.

WASSERSTOFF – ENERGIETRÄGER DER ZUKUNFT? Viel deutet darauf hin, dass Wasserstoff tatsächlich in naher Zukunft der bedeutendste sowohl transportable als auch speicherbare Energieträger sein wird.

Um dies Wirklichkeit werden zu lassen, ist noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig. Vom Ingenieur wird dabei die Verknüpfung unterschiedlichster Technologiezweige und ein branchenübergreifendes Fachwissen verlangt, wie es bisher nur durch mehrere Einzelstudien erworben werden konnte.

Doch sind Sie auf die Anforderungen, die eine Arbeit im Bereich der Wasserstofftechnologie an Sie stellt, vorbereitet?

Der Masterstudiengang Wasserstofftechnik bietet die Möglichkeit, alle Aspekte dieses Fachgebietes in bis jetzt einmaliger Zusammenführung zu studieren. Eine enge Interaktion sowohl unter den Teilnehmern als auch mit den Dozenten schafft eine intensive Lernatmosphäre, die durch den Gedankenaustausch im späteren Arbeitsleben auch in die Zukunft getragen werden kann. In einer Reihe von Exkursionen wird der Studieninhalt anhand von experimentellen oder praxisnahen Beispielen veranschaulicht.

Das Studium umfasst neun Module: Physik, Chemie und Thermodynamik des Wasserstoffs, Wasserstofferzeugung, Energiewirtschaft, Speicherung und Transport von Wasserstoff, Wasserstoff zum Antrieb von Automobilen, Brennstoffzellen, Sicherheitsaspekte des Wasserstoffs / Kernfusion, Wasserstoff in Luft-, Raum- und Schifffahrt, Nationale und internationale Aktivitäten, Politik.

Modul 1: Physik, Chemie und Thermodynamik des Wasserstoffs

Physik und Chemie des Wasserstoffs

• Eigenschaften von Atom und Molekül
• Absorptionsspektrum
• Verhalten in Festkörpern und Flüssigkeiten
• Ortho- und Para-Wasserstoff
• Grundlagen von Detektoren

Thermodynamik der Wasserstoffreaktionen

• Absolute Entropie und Enthalpie
• Reaktionen mit Sauerstoff
• Heizwert, Brennwert, Exergie
• Bezugsgrößen für Wirkungsgrade von Verbrennungsmotoren, Brennstoffzellen, Elektrolyseuren und Hydrolyse
• Definition von Wirkungsgraden
• Wirkungsgradketten

Prozesse und Apparat

• Zustandsgrößen (Stoffdatenprogramm)
• Transporteigenschaften
• Zustandsänderungen
• Kreisprozesse
• Kompressor- und Wärmeübertrager-Auslegung

Modul 2: Wasserstofferzeugung

Wasserstoffgewinnung aus fossilen und nachwachsenden Rohstoffen und mikrobielle Produktion

• Derzeitige Nutzung des Wasserstoffs in der Industrie
• Mikrobielle Produktion von Wasserstoff

Elektrolyse

• Grundlagen der Elektrolyse
• Bauarten von Elektrolyseuren
• Kommerzielle Produkte
• Abschaltfeste Groß-Elektrolyseure zur H2-Erzeugung mit Lastkompensation der Kraftwerksregelung
• Entwicklungstendenzen

Wasserstoff aus Solar- und Windenergie

• Solarenergieanlagen
• Wasserstoffgewinnung aus Solaranlagen
• Windkraftanlagen
• Wasserstofferzeugung aus Windkraftanlagen
• Potential und Kosten

Thermochemische Produktion von Wasserstoff

• Grundlagen der Spaltung von Wasser bei hohen Temperaturen
• Wasserstoffbildung als unerwünschtes Phänomen in Kernkraftwerken
• Wasserstofferzeugung in künftigen Kernenergieanlagen

Modul 3: Energiewirtschaft

Energiewirtschaft ohne Wasserstoff

• Übersicht über derzeitige Energiewirtschaft
• Reichweite der fossilen Brennstoffe
• Rolle der Elektrizität als Energieträger
• Einfluss der Politik auf die Energiewirtschaft und Preise

Elektrolyse

• Produktionsmengen, Nutzung
• Verteilwege, Kosten und Preise
• Wünschbarkeit bzw. Notwendigkeit eines Beitrags des Wasserstoffs zur Energiewirtschaft
• Notwendige politische, industrielle und finanzielle Weichenstellungen
• Roadmaps

Zukünftige Herstell- und Verteilkosten

• Zukünftige Herstellkosten aus Kohlenwasserstoffen
• Herstellkosten aus Sonnen- und Windenergie
• Herstellkosten aus Kernreaktoren
• Kosten der Verteilung und Lagerung

Modul 4: Speicherung und Transport von Wasserstoff

Druckwasserstoff

• Kompressoren für Wasserstoff
• Druckspeicher
• Verfahren zur Herstellung von Druckspeichern
• Pipelines
• Umfüllprozesse, Tanken von Druckwasserstoff

Flüssiger Wasserstoff

• Thermodynamik der Verflüssigung
• Prozesse zur Verflüssigung
• Lagerung von flüssigem Wasserstoff
• Transport von flüssigem Wasserstoff
• Tanken von flüssigem Wasserstoff

Wasserstoff in Metallen

• Speicherfähigkeit und Beweglichkeit, Unterschied zwischen den Metallen
• Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Konstruktionswerkstoffen
• Einfluss auf die optischen Eigenschaften
• Sensoren

Metallhydridspeicher

• Speicherfähigkeit
• Beladung und Entladung

Adsorption

• Speicherung in Kohlenstoff
• Speicherung in Molekularsieben

Modul 5: Wasserstoff zum Antrieb von Automobilen

Wasserstoff Verbrennungsmotor

• Typen von Verbrennungsmotoren
• Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz
• PEM mit hoher Leistungsdichte und Kaltstartfähigkeit
• Komponenten (Membran, Bipolarplatte, ...)
• Peripherie (Luftversorgung, Kühlung, ...)
• Brennstoffzellen für den portablen Einsatz, inkl. portable H2-Versorgung
• Nutzung der Elektroenergie im Automobil

Speicherung im Automobil

• Druckspeicher
• Flüssigspeicher
• Feststoffspeicher
• Tanken

Tankstellen

• Aufbau von Tankstellen
• Versorgung von Tankstellen mit Wasserstoff
• Aufbau von Netzen

Modul 6: Brennstoffzellen

Theorie der Brennstoffzelle

• Thermodynamik
• Grundkonzepte
• Wärme-, Stoff- und Stromtransportvorgänge

Technik der Brennstoffzelle

• Bauarten
• Entwicklungstendenzen

Brennstoffzellen im praktischen Einsatz

• Einsatzgebiete
• Betriebserfahrungen
• Wirtschaftlichkeit

Modul 7: Sicherheitsaspekte des Wasserstoffs/Kernfusion

Gefahrenpotential von Wasserstoff

• Dichtheit von Systemen, Diffusion, Lecksuche
• Detektion von Wasserstoff
• Unterscheidung Deflagration, Detonation, Explosion
• Zündgrenze
• Explosionsgrenze, EX-Zonen und Explosionsschutz
• Vorschriften und Vorsorge

Brennstoffzellen für den mobilen Einsatz

• IEC 61508
• Administrative Anforderungen
• Organisatorische Anforderungen
• Sicherheitslebenszyklus
• Verifikation, Validierung
• Beurteilung der funktionalen Sicherheit
• Zulassungsprozeduren

Wasserstoff in der Erdatmosphäre

• Wasserstoff in der Troposphäre
• Wasserstoff in der Stratosphäre
• Ozonabbaupotential
• Beitrag zum Treibhauseffekt

Kernfusion

• Isotope des Wasserstoffs
• Schweres Wasser
• Tritium
• Brennstoffkreislauf von Fusionskraftwerken
• Wasserstoffblasenkammern
• Kalte Neutronenquellen

Modul 8: Wasserstoff in Luft-, Raum- und Schifffahrt

Flugzeugantrieb

• Wasserstoff-Gasturbinen
• CRYOPLANE

Raketenantrieb

• Wasserstoffraketen
• Wasserstoff-Speicherung in der Rakete
• Wasserstoffversorgung des Triebwerks
• Flüssiger Wasserstoff in der Schwerelosigkeit

U-Boot-Antrieb

• Brennstoffzellen für den Schiffsantrieb
• Speicherung des Wasserstoffs auf Schiffen
• Tanken

Antrieb anderer Fahrzeuge

Modul 9: Nationale und internationale Aktivitäten an der Schnittstelle von Wissenschaft und Politik

Länderinitiativen, Politik der Bundesregierung, andere europäische Länder, EU-Initiativen

Aktivitäten in den USA, Japan und China

Öffentlichkeitsarbeit

• Ausstellungen
• Konferenzen

Wasserstoff in den Medien

• Wissenschaftliche Literatur, Konferenzen
• Meinungsmacher
• Populärwissenschaftliche Bücher und Zeitschriften
• Wasserstoff in den Zeitungen und im Fernsehen

Wissenschaftliche Leitung:

• Prof. Dr. Antonio Hurtado
  TUD, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik

Dozenten (Auswahl):

• Prof. Dr. Ernstwendelin Bach
  Forschungsinstitut Fahrzeugtechnik, HTW Dresden

• Prof. Dr. Thomas Bley
  Professur für Bioverfahrenstechnik, TU Dresden

• Prof. Dr. Ulrich Bünger
  Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH

• Prof. Dr. Achim Dittmann
  Professur für Technische Thermodynamik, TU Dresden

• Dr. Andreas Engel
  Institut für Atmosphäre und Umwelt, Universität Frankfurt

• Arno A. Evers
  ARNO A. EVERS FAIR-PR

• Prof. Dr. Stefanos Fasoulas
  Professur für Raumfahrtsysteme/Raumfahrtnutzung, TU Dresden

• Dr. Manfred Glugla
  Forschungszentrum Karlsruhe

• Dr. Oliver Gutfleisch
  IFW Dresden

• Dr. Christoph Haberstroh
  Professur für Kälte- und Kryotechnik, TU Dresden

• Prof. Dr. Lutz M. Hagen
  Professur für Kommunikationswissenschaft II, TU Dresden

• Prof. Dr. Jobst Hapke
  TU Hamburg-Harburg

• Konstantin Jonas
  Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme

• Prof. Dr. Jürgen Knorr
  Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik, TU Dresden

• Stefan Krummrich
  Howaldtswerke-Deutsche Werft (HDW)

• Christian Machens
  HYDROGENICS EUROPE

• Prof. Dr. Florian Mertens
  Institut für Physikalische Chemie, TU Bergakademie Freiberg

• Prof. Dr. Alexander Michaelis
  Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe

• Prof. Dr. Norbert Mollekopf
  Professur für Thermische Verfahrenstechnik und Umwelttechnik, TU Dresden

• Prof. Dr. Hans Quack
  Professur für Kälte- und Kryotechnik, TU Dresden

• Dr. Johann Schnagl
  BMW

• Dr. Erhard Schubert
  ATC About The Cell

• Prof. Dr. Gotthard Seifert
  Professur für Physikalische Chemie, TU Dresden

• Prof. Dr. H.J. Ullrich
  Institut für Werkstoffwissenschaften, TU Dresden

• Prof. Dr. Christian von Hirschhausen
  DREWAG-Stiftungslehrstuhl für Energiewirtschaft, TU Dresden

• Michael Wenske
  HYDROGENICS EUROPE

• Prof. Dr. Gotthard Will
  Professur für Kälte- und Kryotechnik, TU Dresden

• Dr. Joachim Wolf
  Geschäftsbereich Gas, Linde AG

Zum Studium im Masterstudiengang Wasserstofftechnik kann nur zugelassen werden, wer:

• Einen ersten berufsbegleitenden Hochschulabschluss auf einem ingenieurwissenschaftlichen Gebiet oder einen ersten berufsqualifizierenden Hochschulabschluss auf einem anderen Gebiet und eine mehrjährige Berufserfahrung nachweist. Interessenten ohne Hochschulabschluss aber mit langjährigen Praxiserfahrungen auf die Modulinhalte tangierenden Fachgebieten können am Studium bei reduzierten Studiengebühren teilnehmen. Am Ende des Studiums erhalten diese ein qualifiziertes Sonderzertifikat von der DIU und TU Dresden.
• Im Zulassungsgespräch bzw. anhand seiner beigebrachten Unterlagen den Nachweis von grundlegenden Kenntnissen auf den Gebieten der Ingenieurwissenschaften erbracht hat.