Energietechnik

Antriebs- und Maschinentechnik September 8, 2026 Lab

Robotergetriebe: Planeten-, Wellen- und Zykloidgetriebe

Vergleichen Sie drei Mechanismen und stellen Sie einen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit, Drehmoment und Trägheit sowie der Auswahl her. criteria beyond backlash.

Fundamentals · 5 Min. Lesezeit Leistungselektronik September 8, 2026 Lab

Von der Motordrehzahlregelung bis zur funktionsorientierten Regelung: Strom, Drehmoment und verschachtelte Regelkreise

Verstehen Sie, wie die Drehzahlregelung Strom anfordert und wie FOC rotierende Komponenten verbindet. coordinates, electrical angle and limits.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Energietechnik September 8, 2026 Lab

Simulation der Netzfrequenz: Unsymmetrie, Trägheit und Primärreaktion

Verwenden Sie ein einfaches Ein-Flächen-Modell, um die Trägheit vom primären Frequenzgang zu trennen. after a supply deficit.

Hands-on · 2 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Grundlagen der Energiespeicherung – Von der Zellchemie bis hin zu netzgebundenen Speichern und dem Batteriemanagementsystem

Eine Batterie ist kein „Kraftwerk, das Strom speichert“ – sie ist ein Energiespeicher, der Angebot und Nachfrage zeitlich verschiebt. Dieser Artikel behandelt Zellspannung, Kapazität und C-Rate, Ladezustand (SOC/SOH), thermisches Durchgehen, Sicherheitsdesign, netzgebundene Speichersysteme und V2G sowie Spitzenforschung wie Festkörperbatterien – untermauert mit mathematischen Erläuterungen und Diagrammen.

Fundamentals · 6 Min. Lesezeit Leistungselektronik September 7, 2026

Einführung in die Leistungselektronik – Verwendung von Halbleiterschaltern zur Umwandlung von Spannung, Strom und Frequenz

Leistungselektronik ist die Technologie zur Umformung elektrischer Energie durch schnelles Ein- und Ausschalten von Halbleiterschaltern. Dieser Artikel verknüpft Gleichrichter, DC/DC-Wandler, Wechselrichter, Pulsweitenmodulation (PWM), SiC/GaN-Chips, Motorantriebe, Netzanbindung und thermisches Design mit Mathematik und Wellenformen und erklärt deren Bedeutung für Elektrofahrzeuge, erneuerbare Energien und Rechenzentren.

Fundamentals · 6 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Wasserkraft 101 – Umwandlung von Fallhöhe und Durchfluss in regulierbare Energie und Speicherung

Wasserkraft wandelt einen Wassertropfen und -fluss mithilfe einer Turbine und eines Generators in Elektrizität um. Dieser Artikel behandelt die Leistungsgleichung, die Turbinenauswahl, Staudämme, Laufwasserkraftwerke und Pumpspeicherkraftwerke, Regler und Netzregelung, Fischaufstieg und Umweltaspekte sowie digitale Zwillinge und drehzahlvariable Pumpspeicherkraftwerke – und deckt damit sowohl die Anlagen als auch den Betrieb ab.

Fundamentals · 17 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Von der Erzeugung bis zur Steckdose – eine Lesekarte der Energietechnik

Verbindung von Stromerzeugung, Netzen, Umwandlung und Speicherung durch Strom, Energie, transmission losses and balancing.

Lernleitfaden · 2 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Kernenergie 101 – Von der Spaltwärme zu Dampf, Sicherheitssystemen und Netzbetrieb

Kernkraft ist eine gigantische Wärmekraftmaschine, die die Wärme der Kernspaltung an eine Dampfturbine weitergibt. Dieser Artikel beschreibt die Kettenreaktion, die primären und sekundären Systeme eines Leichtwasserreaktors, Reaktivität und Kühlung, Sicherheitssysteme, den Brennstoffkreislauf sowie SMRs und aktuelle Forschungsergebnisse. Gleichungen und Diagramme veranschaulichen Effizienz, Risiken und Netzbetrieb.

Fundamentals · 7 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Solarenergie 101 – Umwandlung von Licht in Gleichstrom und dessen Anbindung an das Stromnetz und Batterien

Solarenergie ist ein System, das Licht an der pn-Übergangsstelle einer Photovoltaikzelle in Gleichstrom umwandelt und diesen anschließend über MPPT, Wechselrichter und Transformator an Verbraucher oder das Stromnetz abgibt. Dieser Artikel behandelt Strom-Spannungs-Kennlinien, die Auswirkungen von Temperatur, Verschattung und Sonneneinstrahlung, Netzanschluss, Batterien, aktuelle Betriebsmittel und neueste Forschung im Bereich Perowskit-Solarzellen – dargestellt anhand von Gleichungen und Diagrammen.

Fundamentals · 5 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Umspannwerke und Übertragungsleitungen 101 – Hochspannung, Schutzrelais und HGÜ anhand des Netzverhaltens verstehen

Warum wird der Strom eines Kraftwerks auf Hunderte von kV hochtransformiert und dann in Umspannwerken stufenweise wieder heruntertransformiert? Dieser Artikel veranschaulicht die Rollen von Transformatoren, Leistungsschaltern, Sammelschienen, Schutzrelais und Übertragungsleitungen – die Gleichungen hinter Verlusten, Leistungswinkel und Isolationskoordination – sowie die heutige Ausrüstung, digitale Umspannwerke und die Forschung im Bereich der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) als ein einziges System.

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Energiesysteme 101 – Erzeugung, Übertragung und Speicherung als ein System verstehen

Wasserkraft, thermische Energie, Kernenergie, Solarenergie und Windenergie haben auf den ersten Blick nichts gemeinsam, wenn man nur die Erzeugungsmethoden vergleicht. Dieser Artikel betrachtet Frequenz, Angebots- und Nachfrageausgleich, Umspannwerke, Übertragungsverluste, Batterien und Schutzrelais als ein einheitliches Energiesystem und erläutert die Gleichungen, die Leistung und Stabilität bestimmen, die heute eingesetzten Anlagen und die zukünftige Entwicklung der Forschung im Bereich erneuerbarer Energien.

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Energietechnik September 7, 2026

Einführung in die Windkraft – Umwandlung der Windenergie in Rotation, Strom und Netzsteuerung

In der Windkraft nutzen Rotorblätter die Windenergie, um sich zu drehen. Ein Generator und ein Wechselrichter wandeln diese Drehbewegung in Strom um. Dieser Artikel behandelt die Betz-Grenze, die Blattwinkelregelung, Systeme mit fester und variabler Drehzahl, Offshore-Windparks, Prognosen, Netzanschluss, Lärm- und Vogelschlagprobleme sowie aktuelle Forschung zu schwimmenden Windkraftanlagen anhand von Gleichungen und Diagrammen.

Fundamentals · 5 Min. Lesezeit Leistungselektronik September 4, 2026

DC/DC-Wandler – Abwärts-, Aufwärts- und Trennwandler.

Ein DC/DC-Wandler zerlegt Gleichstrom und speichert die Energie in Induktivitäten oder Transformatoren, um eine neue Gleichspannung zu erzeugen. Dieser Leitfaden erklärt Funktionsweise, Steuerung, Verluste und Sicherheitsaspekte von Abwärts-, Aufwärts-, Abwärts-Aufwärts-, Sperrwandlern, LLC- und DAB-Wandlern anhand von Diagrammen und Gleichungen.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Leistungselektronik September 4, 2026

Wechselrichterschaltungen – Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom

Ein Wechselrichter zerlegt Gleichstrom mithilfe von Halbleiterschaltern und erzeugt daraus die für eine Last benötigte Wechselspannung, -frequenz und -phase. Dieser Leitfaden behandelt ein- und dreiphasige Topologien, Pulsweitenmodulation (PWM), Motorsteuerung, Verluste und Schutzfunktionen anhand von Diagrammen und Gleichungen.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Leistungselektronik September 4, 2026

SiC- und GaN-Leistungshalbleiter – Warum WBG Geschwindigkeit ermöglicht

SiC-MOSFETs und GaN-HEMTs nutzen im Vergleich zu Silizium größere Bandlücken und höhere kritische Feldstärken, um effizientes Schalten mit hohen Frequenzen zu ermöglichen. Dieser Leitfaden behandelt Physik, Verluste, Gate-Ansteuerung, elektromagnetische Störungen, Zuverlässigkeit und Anwendungen mit entsprechenden Gleichungen.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Energietechnik September 4, 2026

Geothermie-Grundlagen – Umwandlung von Erdwärme in Strom mit Flash- und Binärsystemen

Geothermie ist eine stabile Energiequelle, die direkt unter den Füßen des vulkanischen Japans schlummert. Obwohl das Land weltweit den dritten Platz im Hinblick auf sein Ressourcenpotenzial belegt, wird nur ein Bruchteil davon genutzt. Dieser Artikel erläutert die Unterschiede zwischen Flash- und Binärsystemen, die Risiken der Ressourcenbewertung und -bohrung, die regulatorischen Herausforderungen rund um heiße Quellen und Nationalparks sowie Zukunftstechnologien wie EGS und überkritische Geothermie.

Fundamentals · 11 Min. Lesezeit Energietechnik September 4, 2026

Einführung in die Netzträgheit und Frequenzregelung – Wenn die rotierende Masse verschwindet, wer schützt dann die Frequenz?

Die in der rotierenden Masse eines Synchrongenerators gespeicherte kinetische Energie wirkt als Stoßdämpfer und dämpft plötzliche Angebots- und Nachfrageschwankungen im Sekundenbereich. Doch wie kann das Stromnetz instabil werden, wenn der Anteil von an Wechselrichter angeschlossenen Energiequellen – Solar-, Wind- und Batteriespeicher – zunimmt und dieser Stoßdämpfer an Wirksamkeit verliert? Dieser Artikel analysiert die Schwingungsgleichung, die Regelleistung von der Primär- bis zur Tertiärversorgung, die synthetische Trägheit und reale großflächige Stromausfälle.

Fundamentals · 10 Min. Lesezeit Energietechnik September 4, 2026

Einführung in Pumpspeicherkraftwerke und Wasserstoffspeicherung – Die Wahl zwischen stundenweiser und jahreszeitlicher Speicherung

Lithium-Ionen-Batterien eignen sich hervorragend, um Angebot und Nachfrage über Minuten bis wenige Stunden auszugleichen. Für längere Speicherzeiträume ist jedoch eine andere Technologie erforderlich. Dieser Artikel erläutert anhand der Effizienz von Pumpspeicherkraftwerken und deren Betrieb mit variabler Drehzahl, der Elektrolyse, Speicherung und Rückumwandlung von grünem Wasserstoff, realer Projekte sowie einer Effizienzvergleichstabelle die Designprinzipien für großvolumige Langzeitspeicher.

Fundamentals · 8 Min. Lesezeit Energietechnik September 4, 2026

Smart-Grid-Einführung – Verteilungsnetze, die bidirektionalen Stromfluss mit einer Informationsschicht unterstützen

Mit der zunehmenden Verbreitung von Solaranlagen und Batteriespeichern in Privathaushalten und entlang von Stromverteilungsleitungen fließt Strom nicht mehr nur einseitig vom Kraftwerk zum Verbraucher. Dieser Artikel veranschaulicht intelligente Stromzähler (AMI), Kommunikationsprotokolle, Lastmanagement und selbstheilende Automatisierungssysteme in der Stromverteilung und stellt deren Zusammenhang mit der Funktionsweise von Umspannwerken und Übertragungsnetzen her.

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Energietechnik September 4, 2026

VPP (Virtuelles Kraftwerk) – Einführung: Bündelung verteilter Ressourcen und deren Verkauf als Kraftwerk

„Dachsolaranlagen, Heimspeicher, Elektrofahrzeuge, Lastmanagement in Fabriken: Dieser Artikel veranschaulicht, wie ein virtuelles Kraftwerk (VPP) verteilte Ressourcen auf einer IT-Plattform bündelt und sie dem Markt so anbietet, als wären sie ein einziges Kraftwerk, neben Japans Aggregatorsystem, dem Regelenergiemarkt und realen Demonstrationsfällen.“

Fundamentals · 8 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 4, 2026

Grundlagen der Bremssysteme – Scheibenbremsen, Trommelbremsen, Rekuperationsbremsen und Brake-by-Wire

Bremsen ist die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme oder Elektrizität, um ein Fahrzeug anzuhalten. Dieser Artikel behandelt die Reibung und Wärmeableitung von Scheiben- und Trommelbremsen, Hydraulikkreisläufe und ABS/ESC, die regenerative Bremskraftrückgewinnung in Elektro- und Hybridfahrzeugen sowie den aktuellen Stand der elektronischen Bremsanlage (Brake-by-Wire) – inklusive mathematischer Erläuterungen und Diagrammen.

Fundamentals · 6 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 4, 2026

Antriebsstränge für Elektrofahrzeuge – Motor, Wechselrichter und Untersetzungsgetriebe

Ein Elektrofahrzeug wandelt den Gleichstrom der Batterie in Drehstrom um und leitet das elektromagnetische Drehmoment über ein Untersetzungsgetriebe und ein Differenzial an die Räder weiter. Dieser Leitfaden vergleicht Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) und Induktionsmotoren, Rekuperation, Wärmeableitung und aktuelle integrierte Plattformen.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 4, 2026

Hybridsysteme – Leistungsaufteilung, Rückgewinnung und Steuerung

Ein Hybridantrieb koordiniert Verbrennungsmotor und Elektromotor durch serielle, parallele oder leistungsverteilte Schaltungen. Anhand des Toyota THS-Planetengetriebes werden in diesem Leitfaden Ladezustandsmanagement, Rekuperation, thermische Grenzwerte und Regelung mithilfe von Gleichungen und Diagrammen erläutert.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 4, 2026

Grundlagen der Fahrwerksabstimmung – Von Federn und Dämpfern bis hin zu Geometrie und aktiver Fahrwerksregelung

Das Fahrwerk nutzt Federn und Dämpfer, um Fahrkomfort und Fahrstabilität in Einklang zu bringen. Dieser Artikel behandelt die grundlegenden Gleichungen des Viertelfahrzeugmodells, die geometrischen Unterschiede zwischen MacPherson-Federbeinen, Doppelquerlenkern und Mehrlenkerachsen, aktive/adaptive Dämpfungssysteme wie MagneRide und Porsche Active Ride sowie deren Zusammenhang mit der Gewichtsverlagerung beim Bremsen – inklusive mathematischer Erläuterungen und Diagrammen.

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 4, 2026

Getriebearten – Vergleich von Schaltgetriebe, Automatikgetriebe, CVT und DCT

Ein Getriebe passt Motordrehzahl und Drehmoment an die Räder an. Dieser Leitfaden vergleicht die Funktionsweise von Schaltgetrieben (MT), Wandlerautomatikgetrieben (AT), stufenlosen Getrieben (CVT) und Doppelkupplungsgetrieben (DCT) hinsichtlich ihrer Verluste, Schaltqualität und Steuerung und erklärt anschließend, warum Elektrofahrzeuge häufig nur ein einziges Untersetzungsgetriebe verwenden.

Fundamentals · 4 Min. Lesezeit Energietechnik September 3, 2026

Thermische Energietechnik 101 – Umwandlung von Brennstoffwärme in Elektrizität durch Dampf-, Gas- und Kombikraftwerke

Thermische Energieerzeugung ist mehr als nur die Verbrennung von Brennstoff. Dieser Artikel betrachtet Kessel, Dampfturbine, Gasturbine, Wärmerückgewinnung, Generator und Rauchgasreinigung als ein einziges thermodynamisches und netzbetriebsrelevantes System und ordnet Wirkungsgrad, Emissionen, Anlaufzeit, Wasserstoff-/Ammoniak-Mitverbrennung und CCS mithilfe von Gleichungen und Diagrammen.

Fundamentals · 8 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 3, 2026

Dieselmotoren – Kompressionszündung, Drehmoment und Abgasnachbehandlung

Thermodynamik des Dieselprozesses, Common-Rail-Einspritzung, Drehmoment und Kraftstoffverbrauch, DPF/SCR-Abgasnachbehandlung, aktuelle Gerätebeispiele, Elektrifizierung und Sicherheit.

Fundamentals · 3 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 3, 2026

Gasturbinen – Brayton-Kreisprozess und Kombikraftwerke

Eine Gasturbine verdichtet Luft, verbrennt kontinuierlich Brennstoff und expandiert das heiße Gas in mehreren Turbinenstufen. Dieser Leitfaden behandelt den Brayton-Kreisprozess, Varianten für Flugzeuge und Kraftwerke, GuD-Kraftwerke sowie Wasserstoffkraftwerke und enthält Gleichungen und Diagramme.

Fundamentals · 5 Min. Lesezeit Antriebs- und Maschinentechnik September 3, 2026

Benzinmotoren – Fremdzündung, Effizienz und Elektrifizierung

„Eine praxisorientierte Einführung in Viertakt-Benzinmotoren: Otto-Zyklus-Thermodynamik, Drehmoment und Kraftstoffverbrauch, Emissionskontrolle, aktuelle Produkte und Elektrifizierung.“

Fundamentals · 3 Min. Lesezeit