TY - THES A1 - Everth, Stefanie A1 - Kaßner, Astrid T1 - „Die Pflege entwickelt sich weiter“ : eine Forschungsarbeit zur Lehre in der Praxis T1 - “Nursing continues to be developed” : a research work on teaching in practice N2 - Die Masterarbeit untersucht das pflegewissenschaftliche und pflegedidaktische Anleitungshandeln sowie die habitualisierten Praktiken von Lehrenden in der Praxis in der pflegeberuflichen Ausbildung. Verglichen werden akademische und berufsbildende Lehrende in der Praxis aus den pflegerischen Settings: akutstationär, stationäre Langzeitpflege und ambulante Pflege. Ziel ist es, empirische Erkenntnisse über die Gestaltung der Praxislehre und über das Selbstverständnis zu gewinnen sowie Entwicklungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Mittels qualitativer Sozialforschung wurden 14 leitfadengestützte Expertinnen- und Experteninterviews mit Lehrenden in der Pflegepraxis nach der Grounded-Theory-Methodologie durchgeführt und ausgewertet. Die Datenanalyse erfolgte durch offenes, axiales und selektives Kodieren inklusive der Anwendung des mentalen Felds als Forschungstool. Die Ergebnisse zeigen, dass die habitualisierten Praktiken im Anleitungshandeln von Lehrenden in der Praxis kontrastierende pflegewissenschaftliche und pflegepädagogische Begründungsmuster aufweisen. Ihr Berufsverständnis, ihre Kompetenzbildung und Wissensbedarfe beeinflussen maßgeblich die Gestaltung der Praxislehre. Anhand von Fallrekonstruktionen werden unterschiedliche Anleitungsprofile herausgearbeitet. Die Forschungsarbeit begründet empirisch die Notwendigkeit einer stärkeren Professionalisierung der Lehrenden in der Pflegepraxis. Empfehlungen zur hochschulischen Qualifizierung unter Einbindung der berufsbildenden Lehrenden werden abgeleitet. N2 - The master's thesis examines the nursing-scientific and nursing-didactic instructional behaviour as well as the habitualised practices of teachers in practice in nursing training. It compares academic and vocational teachers in practice from the following nursing settings: acute-care, long-term-care and home-care. The aim is to gain empirical insights into the organisation of practical teaching and self-image, as well as to identify development opportunities. Using qualitative social research, 14 guideline-based expert interviews with teachers in nursing practice were conducted and analysed according to grounded theory methodology. The data was analysed using open, axial and selective coding, including the use of the mental field as a research tool. The results show that the habitualised practices in the instructional actions of teachers in nursing practice exhibit contrasting patterns of justification in terms of nursing science and nursing education. Their understanding of the profession, their competence formation and knowledge requirements have a decisive influence on the design of practical teaching. Different instruction profiles are worked out on the basis of case reconstructions. The research work empirically substantiates the need for greater professionalisation of teachers in nursing practice. Recommendations for higher education qualification with the involvement of vocational training teachers are derived. KW - Lehre in der Pflegepraxis KW - Habitualisierte Praktiken KW - Pflegeberufliche Ausbildung KW - Lehrendenprofessionalisierung KW - Anleitungshandeln KW - Teaching in nursing practice KW - Habitualised practices KW - Nursing education KW - Professionalisation of teachers KW - Instructional action KW - Pflegeberuf KW - Pflegepädagogik KW - Pflegewissenschaft KW - Professionalisierung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71762 ER - TY - THES A1 - Martens, Christian T1 - A study of the charge and spin order dynamics for cuprate superconductors : a Gutzwiller analysis for the single-band Hubbard model T1 - Eine Untersuchung der Ladungs- und Spinordnungsdynamik bei Kupferoxid-Supraleitern : eine Gutzwiller-Analyse für das Einband-Hubbard-Modell N2 - In recent years, the role of charge density waves (CDW) in the study of high-temperature superconductors, such as cuprates and nickelates, has gained importance, so that CDW can provide potential insights into the mechanism of high-temperature superconductivity. Cuprates and nickelates are transition metals and have their valence electrons in the d-orbitals, which makes them belong to the family of correlated materials. In the past, a variety of experimental techniques, such as X-ray scattering and neutron scattering, have been performed to better understand such materials and the electronic properties of CDWs and spin-density waves (SDWs), which are thought to be connected to high-temperature superconductivity. However, the exact nature of CDW, SDW is not yet fully understood. Often correlated materials are described with the so-called multi-band Hubbard model, which takes into account the Coulomb interactions in d- or f-orbitals with a local parameter U. In the structure of the cuprate high-temperature superconductor LCO, the low-energy electron structure of the CuO2 planes is of interest, as this is where CDW, SDW and 2D high-temperature superconductivity take place. For this reason, the 3-band Hubbard model is often used, which takes into account the interaction of the Cu and O orbitals. Here we describe the time-dependent Gutzwiller approximation (TDGA) for the single-band Hubbard model. The description of a single-band construct for the Hubbard model was discussed in the work of Zhang and Rice, where they assume a hybridisation of the copper atom with the neighbouring oxygen atoms inside the unit cell forming a singlet state. While the Gutzwiller approximation can be solved analytically in one dimension using the Bethe ansatz, for real systems one has to resort either to the exact diagonalisation of small clusters or to approximation methods. We analyse the non-equilibrium dynamics of the electron structure in comparison to the optical conductivity in the linear response and non-equilibrium case. The starting point is the half-filled antiferromagnetic (AF) state, which is forms in LCO at weak hole doping p and allows the description of the stripe state by introducing hole doping near zero temperature. The focus here is on the site-centered and bond-centered stripe states characterized by a domain wall, which possesses an accumulation of hole doping and inverts the spin order. The results of the TDGA are compared with those of the time-dependent Hartree-Fock approximation (TDHF) and, in the case of the stripe states, also with the time-dependent Landau theory (TDL). N2 - In den letzten Jahren hat die Rolle von Ladungsdichtewellen (CDW) in der Untersuchung von Hochtemperatursupraleitern, wie Kupraten und Nickelaten, an Bedeutung gewonnen, so dass CDW potenzielle Einblicke in den Mechanismus der Hochtemperatursupraleitung bieten können. Kuprate und Nickelate sind Übergangsmetalle und haben ihre Valenzelektronen in den d-Orbitalen ausgeprägt, was diese zur Familie der korrelierten Materialien gehören lässt. In der Vergangenheit wurde eine Vielzahl an experimentellen Techniken, wie Röntgenstreuung und Neutronenstreuung, durchgeführt, um solche Materialien sowie die elektronischen Eigenschaften der CDW und Spin-Dichtewellen (SDW) besser zu verstehen. Es wird vermutet, dass CDW und SDW mit der Hochtemperatursupraleitung in Verbindung stehen. Dennoch ist die genaue Natur von CDW, SDW noch nicht vollständig verstanden. Hier beschreiben wir die zeitabhängige Gutzwiller-Approximation (TDGA) für das Einband-Hubbard-Modell. Die Beschreibung eines Einbandkonstrukts für das Hubbard-Modell wurde in der Arbeit von Zhang und Rice beschrieben, wo sie eine Hybridisierung des Kupferatoms mit den benachbarten Sauerstoffatomen innerhalb der Einheitszelle unter Bildung eines Singlet-Zustands annehmen. Während die Gutzwiller-Approximation in einer Dimension analytisch mit dem Bethe-Ansatz gelöst werden kann, muss man für reale Systeme entweder auf die exakte Diagonalisierung kleiner Cluster oder auf Approxi-mationsmethoden zurückgreifen. Wir analysieren die Nicht-Gleichgewichtsdynamik der Elektronenstruktur im Vergleich zur optischen Leitfähigkeit im Linear-Response und starken Ungleichgewichtsfall. Der Ausgangspunkt ist der halbgefüllte antiferromagnetische Zustand, welcher in LCO bei schwachen Lochdotierungen vorliegt, und die Beschreibung des Stripe-Zustands durch die Einführung von Loch-Dotierung ermöglicht. Der Fokus liegt hier auf den Site-centered oder Bond-centered Stripe-Zuständen mit einer charakterisierenden Domänenwand, welche eine Ansammlung an Loch-Dotierungen besitzt und die Spinordnung invertiert. Die Ergebnisse der TDGA werden hier mit denen der zeitabhängigen Hartree-Fock-Näherung (TDHF) und im Falle der Stripe-Zustände auch mit der zeitabhängigen Landau-Theorie (TDL) verglichen. KW - Charge stripes KW - Spin stripes KW - Time-dependent Gutzwiller approximation KW - Single-band Hubbard model KW - Zeitabhängige Gutzwiller-Approximation KW - Ladungs-Stripes KW - Spin-Stripes KW - Einband-Hubbard-Modell KW - Hochtemperatursupraleitung KW - Cuprate KW - Ladungsdichtewelle KW - Spindichtewelle KW - Elektronenstruktur Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71945 ER - TY - THES A1 - Extra, Simon Karl T1 - Ein Beitrag zur ganzheitlichen Optimierung in der Kerntriebwerksvorauslegung T1 - A contribution to holistic optimization in core engine design N2 - Die etablierte Methode der Kerntriebwerksvorauslegung, die den Pfad immer größerer Komplexität und Abbildungsgenauigkeit bei abnehmender Abstimmung und Interaktion zwischen den Komponenten des Kerntriebwerks beschreitet, kann eine Systemverbesserung nicht zuverlässig herbeiführen. Dabei beginnt die Betrachtung des zu entwerfenden Triebwerks mit einer Gesamtbetrachtung und wird anschließend an weitgehend getrennte Expertengruppen übergeben. In diesen wird dann mit Auslegungswerkzeugen steigenden Detailgrads von analytischen Rechnungen mit empirischer Unterstützung über Stromlinienkrümmungsverfahren hin zu 3D-CFD-Methoden der Entwurf durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, den Entwurfsprozess für das Kerntriebwerk weg von einer Optimierung einzelner Komponenten mit detaillierten Methoden hin zu einer ganzheitlichen Betrachtung der Qualität des Entwurfs zu führen. Dies überwindet die oben beschriebenen Einschränkungen in der Auslegung und ist trotzdem in der Lage, auf bestehende validierte Analysewerkzeuge zurückzugreifen. Dazu werden die dafür genutzten Kopplungsstrategien einer vergleichenden Untersuchung mithilfe eines analytischen Kerntriebwerksmodells unterzogen. Dabei wird die Wichtigkeit einer leistungsfähigen Kopplungsstrategie in Verbindung mit einem passenden Optimierungsalgorithmus dargestellt. Dies führt nicht nur zu einer Verbesserung der Ergebnisqualität, sondern ermöglicht oftmals erst den Einsatz kooperativer Methoden. Ein Verfahren mit stochastischem Sampling und der Nutzung von Antwortflächen wird in diesem Kontext erläutert und weiterentwickelt. Den Schnittstellen zwischen den Komponenten und ihrer Definition, Abbildung und Beeinflussung durch das Optimierungsverfahren kommt dabei entscheidende Bedeutung zu. Auf Basis dieses Vergleichs werden auf industriellen Methoden basierende Komponentenprozesse für die Analyse und Optimierung von Verdichter, Brennkammer und Turbine auf ihre Eignung im Rahmen einer ganzheitlichen Optimierung hin zunächst untersucht und dann angepasst. Die evaluierten Kopplungsstrategien und die angepassten Komponentenoptimierungsprozesse werden in einen Systemoptimierungsprozess überführt. Dazu wird die gewählte Kopplungsstrategie hierfür angepasst und demonstriert nach der Optimierung eine Verbesserung hinsichtlich der Systemzielfunktion, wodurch die Anwendbarkeit von kooperativen Auslegungsmethoden im industriellen Kontext gezeigt wird. N2 - The state-of-the-art method for the preliminary design of aero engines uses the path of increasing complexity and details while decreasing interaction and interdependence of the components of the core engine. This method is not able to provide a meaningful improvement of the overall system performance. Whilst the initial steps of the engine design are deeply integrated, the current method steps away from that and gives design decisions to separate groups of experts, where methods with ever-increasing level of detail are applied to design. This covers analytical tools with correction factors taken from empirical methods Meanline analysis methods as well as 3D-CFD methods. The objective of the present work is to move the design process for the core engine away from an optimization of isolated components towards a holistic approach assessing the overall system quality. This allows the designer to overcome the limitations described above whilst retaining the knowledge inherent to established design methods. The used coupling strategies are, therefore, applied to an analytical representation of a core engine model and compared. This shows the importance of finding the right coupling strategy in conjunction with an appropriate optimization strategy. It not only improves the results but may be the key to using a specific coupling method in the first place. A method using stochastic sampling in combination with response surfaces is described in detail and expanded. The interfaces between components are a major focus and are important with respect to their definition, representation and modification. Based on this, industrial methods for the analysis and optimization of compressor, combustor and turbine are checked for their performance and modified accordingly. A system optimization process is created using the coupling methods and system processes discussed earlier. The chosen coupling strategy is modified and shows its potential to improve the system goal function during the optimization process. This shows the validity of using cooperative design methods in the context of industrial aero engine design. KW - Luftfahrtantriebe KW - Kerntriebwerk KW - Antwortflächen KW - Vorauslegung KW - Kopplungsstrategien KW - Aero engines KW - Core engine KW - Response surfaces KW - Pre-design KW - Coupling methods KW - Flugtriebwerk KW - Entwurf KW - Optimierung KW - Komplexes System KW - Bemessung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71459 ER - TY - THES A1 - Kayatz, Benjamin T1 - Supporting accounting and decision-making in agricultural water management under data scarcity : chances, limits and potential improvements T1 - Bilanzierung und Entscheidungsfindung im landwirtschaftlichen Wassermanagement unter begrenzter Datenverfügbarkeit : Chancen, Grenzen und Verbesserungsmöglichkeiten N2 - Alleviating water scarcity and ending hunger are two Sustainable Development Goals that are inextricably linked, as 70% of water is used for agricultural production. However, assessing and identifying improved water management requires costly field trials or knowledge and data to run agro-hydrological models. This thesis addresses this challenge by integrating an agro-hydrological model with global soil, crop and climate datasets into a user-friendly, web-based agricultural water management assessment tool, the Cool Farm Tool Water (CFTW). This dissertation substantially contributes to the development and assessment of this modelling framework as well as identifies levers to enhance the model performance. Model results were compared to published scientific field trials, eddy covariance observations as well as Water Footprint Network data. Finally, the model framework was applied to five cereals across India between 2005 and 2014, representing a high spatial, inter- and intra-annual heterogeneity. The modelling framework explained 96% of the variability in seasonal water footprints and reduced the error of water footprints by 70% compared to state-level averages by the Water Footprint Network. However, CFTW captured only 50% of the variance in seasonal crop water use. CFTW enables the assessment of the daily dynamics of evapotranspiration, can reproduce daily crop water stress but overestimates irrigation requirements by an average of 40%. It helps identify relative improvements in agricultural water management but lacks the accuracy for absolute assessments. Using local input data reduced the bias from 18.6% to 4.3% for evapotranspiration. While results showed site- and season-specific differences, the greatest model improvement is replacing global precipitation data with local observations, reducing e.g. the bias by 70.6% for daily water use. Water footprints and water use of India revealed the importance of considering crop-, season-, year- and location-specific differences. Total Rabi (dry season) water footprints were between 33.4% and 45.0% lower than Kharif (monsoon) water footprints. However, the Rabi blue water footprints accounted for up to 78.3%. Overall, India increased cereal production by 26.4% without utilising additional water resources, mainly through increases in yield, partly by shifting production to the higher-yielding Rabi season. CFTW supports addressing water scarcity and food security at seasonal timescales and, to some extent, at daily timescales. Global datasets combined with an uncalibrated agro-hydrological model can inform improved agricultural water management by providing water footprints, water use and water stress. However, model outcomes also revealed considerable offsets. These results highlight the difficulties of overcoming data scarcity in decision support tools for agricultural water management. The rapid development of global datasets may help to overcome identified limitations in the future. N2 - Die Bekämpfung von Wasserknappheit und Hunger sind eng miteinander verknüpft, da 70% der globalen Wassernutzung auf die landwirtschaftliche Produktion entfallen. Die Bewertung und Identifizierung von Verbesserungsmöglichkeiten im landwirtschaftlichen Wassermanagement erfordern jedoch kostenintensive Feldversuche oder fundierte Kenntnisse sowie geeignete Daten für den Einsatz agrarhydrologischer Modelle. Die vorliegende Arbeit greift dies auf, indem sie ein agrohydrologisches Model mit globalen Datensätzen zu Boden-, Pflanzen- und Klimainformationen in einem nutzerfreundlichen, webbasierten Tool, dem des Cool Farm Tool Water (CFTW), vereint. Diese Dissertation trägt maßgeblich zur Entwicklung und Bewertung des Modellansatzes bei und erarbeitet Möglichkeiten zur Optimierung. Die Resultate wurden mit Daten aus wissenschaftlichen Feldversuchen sowie Informationen des Water Footprint Network verglichen. Darüber hinaus analysiert diese Arbeit den Getreideanbau in Indien zwischen 2005 und 2014 mit Hilfe des CFTW. Dieser Modellaufbau kann 96% der Variabilität der saisonalen Wasserfußabdrücke abbilden und reduziert den Fehler um 70% verglichen zu den Durchschnittswerten des Water Footprint Network. Jedoch konnte CFTW nur 50% der Varianz der saisonalen Wassernutzung erfassen. Das Modell ermöglicht die Simulation der täglichen Schwankungen der Evapotranspiration, unterschätzt jedoch die absoluten Werte. Relative Verbesserungen des landwirtschaftlichen Wassermanagements können identifiziert werden. Durch die Verwendung lokaler Inputdaten kann der Bias von 18,6% auf 4,3% reduziert werden. Darüber hinaus kann CFTW den täglichen Wasserstress der Nutzpflanzen erfassen, überschätzt jedoch den Bewässerungsbedarf um durchschnittlich 40%. Trotz orts- und saisonspezifischer Unterschiede stellt die Nutzung lokaler Niederschlagsdaten den größten Hebel zur Verbesserung der Modellergebnisse dar. Diese reduzieren den Bias der täglichen Wassernutzung um 70,6%. Die Auswertung der Wasserfußabdrücke und der Wassernutzung in Indien zeigt die große Bedeutung kultur-, saison-, jahres- und standortspezifischer Auswertungen. So ist beispielhaft der durchschnittliche Gesamtwasserfußabdruck während der Trockenzeit zwischen 33,4% und 45,0% niedriger verglichen zur Monsunzeit, zeigt jedoch mit bis zu 78,3% eine größere Abhängigkeit vom blauen Wasser. Die Ergebnisse zeigen, dass die indische Getreideproduktion um 26,4% gestiegen ist, ohne zusätzliche Wasserressourcen zu nutzen. Dies ist im Wesentlichen auf Ertragssteigerungen der Getreidekulturen zurückzuführen. Globale Datensätze in Kombination mit einem unkalibrierten agrarhydrologischen Modell liefern zuverlässige Bewertungen des saisonalen Wasserfußabdrucks und gute Resultate für den täglichen Wasserverbrauch und Wasserstress. Sie leisten einen wichtigen Beitrag zur Bewertung und Verbesserung des Wassermanagements. Dennoch zeigten einige Modellergebnisse erhebliche Abweichungen und verdeutlichen die große Herausforderung, die sich aus fehlenden Daten für Entscheidungsprozesse ergeben. KW - Argricultural water management KW - Cool Farm Tool KW - Decision support tool KW - Crop water use KW - Data scarcity KW - Landwirtschaftliches Wassermanagement KW - Entscheidungshilfe KW - Wassernutzung von Kulturpflanzen KW - Datenmangel KW - Bewässerungswirtschaft KW - Wasserverbrauch KW - Wassereinsparung KW - Getreidebau KW - Ökologischer Fußabdruck KW - Wasserstress Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70672 ER - TY - JOUR A1 - Martienssen, Marion A1 - Riedel, Ramona A1 - Kühne, Tom T1 - Contribution of professional cleaning to indoor air and sewage pollution JF - Sustainable Chemistry N2 - In this study, several professional cleaning products were analyzed for their impact on local air and sewage contamination. The products were first analyzed for their content of potentially harmful ingredients, their biodegradability, and the potential for the mobilization of hazardous substances from the floorings that were cleaned. The contribution of the cleaning products to sewage pollution with environmentally hazardous substances was studied at full scale. All commercially available cleaning products studied were declared to be environmentally friendly (labeled with the EU Ecolabel). However, despite being labeled as “green” products, between 16 and 24 volatile harmful ingredients were identified. An optimized experimental product, produced completely from natural raw materials, also contained several harmful substances originating from the herbal raw materials themselves. During the field study, we identified a range of trace substances in the sewage. Eight of these substances (e.g., p-cymene, butanone, eucalyptol) significantly originated from the cleaning products. Several others may have originated from the cleaning products, but other sources were also possible. The flooring materials that were cleaned contained several harmful substances themselves. The release of some substances (e.g., toluene) into the sewage significantly increased during the cleaning process. KW - Professional cleaning agents KW - Trace substances KW - Biodegradability KW - Sewage pollution KW - Environmental impact Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-71378 SN - 2673-4079 VL - 5 IS - 4 SP - 275 EP - 286 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - THES A1 - Loulit, Amine T1 - Semi Markov Chain models and Cross Entropy approach : tools for industrial maintenance costs optimization T1 - Semi-Markovketten und Kreuzentropie-Methode : Werkzeuge zur Optimierung von Wartungskosten bei Industrieprozessen N2 - Importance sampling methods, particularly the Cross Entropy (CE) Approach, were originally used to give estimates of rare events probabilities; but recent literature highlights also the usefulness of the Cross-Entropy Method for optimizations. The (CE) approach has its benefits for noisy optimization problems, for which the objective function has no closed analytical form. In this thesis, we present an example of such a noisy optimization problem: the minimization of the expected total cost per time unit of industrial maintenance actions over a fixed horizon. After giving a brief description of different maintenance philosophies (time based versus condition based, we embed our maintenance problem into a Semi Markov Chain (SMC) framework that allows for simulating failure occurrences in industrial systems. In the theoretical part of this PhD thesis, we show that convergence of the maintenance optimization problem reduces to proving the asymptotic stability of the Cross Entropy method that boils down to a stochastic differential equation of Robbins Monro form. The numerical part consists in considering (truncated) Gaussian and Weibull distributions as candidate distributions belonging to the so-called natural exponential family, and evaluating their impacts on minimizing maintenance costs. N2 - Importance-Sampling, insbesondere der Cross-Entropy-Ansatz (CE-Ansatz), wurde ursprünglich entwickelt, um die Wahrscheinlichkeit seltener Ereignisse zu schätzen, neuere Literatur hebt aber ebenso die Nützlichkeit der CE-Methode für die Optimierung hervor. Der CE-Ansatz hat seine Vorteile bei verrauschten Optimierungsproblemen, deren Zielfunktion keine geschlossene analytische Form hat. In dieser Arbeit betrachten wir ein Beispiel für ein solches verrauschtes Optimierungsproblem: die Minimierung der erwarteten Gesamtkosten pro Zeiteinheit von industriellen Wartungsmaßnahmen über einen festen Zeithorizont. Dazu beschreiben wir zunächst verschiedene Modellierungsansätze für Wartungsprobleme (zeit- bzw. zustandsbasiert) und formulieren die entsprechenden Modelle dann im Rahmen von Markov-Erneuerungsprozessen (engl.: semi Markov chains), mit denen Ausfälle in industriellen Produktionssystemen simuliert werden können. Im theoretischen Teil dieser Doktorarbeit zeigen wir, dass die Konvergenz des Wartungsoptimierungsproblems der asymptotischen Stabilität der CE-Methode entspricht, was auf eine Stabilitätsbetrachtung für eine stochastische Differentialgleichung in Robbins-Monro-Form hinausläuft. Im numerischen Teil betrachten wir (abgeschnittene) Gauß- und Weibull-Verteilungen als Kandidatenverteilungen (aus der sogenannten natürlichen Exponentialfamilie) und bewerten ihren Einfluss auf die Minimierung der Wartungskosten. KW - Maintenance optimization KW - Cross Entropy KW - Semi Markov Chain KW - Stochastic differential equation KW - Global convergence KW - Markov-Erneuerungsprozessen KW - Stochastische Differentialgleichungen KW - Robbins-Monro-Prozess KW - Zubov-Methode KW - Cross-Entropie-Methode KW - Semi-Markov-Prozess KW - Robbins-Monro-Prozess Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70608 ER - TY - THES A1 - Katzer, Christian T1 - Modellierung und Optimierung des Verbrennungszustands anhand der dynamischen Flammenstabilität am Beispiel eines Kohlebrenners T1 - Modeling and optimization of combustion state based on dynamic flame stability using a coal burner as an example N2 - Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine modellgestützte Prozessoptimierung an einer 400 kWth Verbrennungsanlage entwickelt, mit dem Ziel, die Betriebsoptimierung in Echtzeit zu realisieren. Die Grundlage bildet ein physikalisch-netzwerkgekoppeltes Modell der Verbrennungsanlage, das mit einem neuronalen Netzwerk zur Analyse der Betriebsdaten des Brenners hinsichtlich der Verbrennungsstabilität kombiniert wird. Der Optimierungsalgorithmus basiert auf einer Zielfunktion, die die Flammenstabilität und den Luftanteil berücksichtigt. Im Überblick zum aktuellen Stand der Technik wurde zunächst die Problemstellung der Flammenstabilität auf das untersuchte Feststoff-Brennersystem übertragen und der erforderliche Zugriff auf physikalisch-chemische Parameter der Flammenzone zur Zustandsbewertung des Systems erläutert. Das Modell wurde auf der Grundlage experimenteller Untersuchungen am Gas-/Kohle-Kombibrenner des Verbrennungsversuchsstands VVS400 an der BTU Cottbus-Senftenberg entwickelt. Dabei wurden verschiedene Messmethoden zur Erfassung instationärer Verbrennungseffekte überprüft. Insbesondere erwies sich die UV-Flammenstrahlung und die Chemolumineszenz des OH*-Radikals als geeignet für die Bewertung der primären Verbrennungszone. Diese Methodik ermöglichte es, das Verbrennungsverhalten zu analysieren und ein Modell zur Bewertung der Flammenstabilität zu entwickeln. Eine wesentliche Erkenntnis war, dass das Flammenwächtersignal, unterstützt durch eine Frequenzanalyse, eine zuverlässige Datenquelle für die Modellierung und Optimierung des Brennersystems darstellt. Das entwickelte Bewertungssystem ermöglicht eine präzise Beurteilung des Verbrennungszustands sowie die Berechnung von Optimierungsmaßnahmen, die als Handlungsempfehlungen für den Brennerbetrieb dienen. Im weiteren Verlauf wurde ein quasistationäres Modell entwickelt, das physikalische Modellierungsansätze mit neuronalen Netzwerken kombiniert, um komplexe Betriebsparameter abzubilden. Diese Modellierung zeigte eine hohe Übereinstimmung mit den experimentellen Messdaten und bildete somit eine effektive Grundlage für die Prozessoptimierung. Das Optimierungsverfahren basiert auf dem Pattern-Search-Verfahren, wobei die Flammenstabilität und der Luftanteil als Optimierungsziele definiert wurden. Die Ergebnisse der Untersuchungen belegen, dass das integrierte Verfahren zur Flammenbewertung und -optimierung erfolgreich zur Echtzeit-Analyse und Steuerung von Brennersystemen eingesetzt werden kann. Anhand von Validierungsmessungen wird das Potenzial zur Modellierung und Optimierung des Verbrennungszustands auf Basis der dynamischen Flammenstabilität am Beispiel eines Kohlebrenners diskutiert. Das vorgestellte Verfahren soll als Hilfsmittel für Brennersysteme dienen, um den steigenden Anforderungen an Emissionsgrenzen und Lastflexibilität gerecht zu werden. Die Übertragbarkeit vom experimentellen Rahmen auf die Industrieanwendung wird diskutiert, und weiterer Entwicklungsbedarf abgeleitet. N2 - In the context of this thesis, a model-based process optimization for a 400 kWth combustion plant was developed with the aim of achieving real-time operational optimization. The foundation of this work is a physically network-coupled model of the combustion system, which is combined with a neural network to analyze the burner’s operational data in terms of combustion stability. The optimization algorithm is based on an objective function that takes into account flame stability and the air ratio. In the overview of the current state of technology, the issue of flame stability was initially transferred to the investigated solid fuel burner system. The necessary access to the physical and chemical parameters of the flame zone for the system’s condition assessment was explained. The model was developed based on experimental investigations on the gas/coal hybrid burner of the combustion test facility VVS400 at BTU Cottbus-Senftenberg. A range of measurement techniques for capturing unsteady combustion effects were examined. Of particular note were the findings that UV flame radiation and the chemiluminescence of the OH* radical were suitable for assessing the primary combustion zone. This methodological approach facilitated the analysis of combustion behavior and the development of a model for evaluating flame stability. A key finding was that the flame monitoring signal, supported by frequency analysis, serves as a reliable data source for modeling and optimizing the burner system. The developed assessment system allows for an accurate evaluation of the combustion state as well as the calculation of optimization measures, which serve as recommendations for burner operation. Furthermore, a quasi-stationary model was developed, which combines physical modeling approaches with neural networks to represent complex operational parameters. This model demonstrated a high degree of consistency with experimental measurement data, thereby establishing a robust foundation for process optimization. The optimization procedure is based on the pattern search method, where flame stability and air ratio are defined as optimization objectives. The results of the investigations demonstrate that the integrated procedure for flame assessment and optimization can be successfully used for real-time analysis and control of burner systems. Based on validation measurements, the potential for modeling and optimizing the combustion state based on dynamic flame stability is discussed, using a coal burner as an example. The presented concept demonstrates that a field-tested measurement procedure, in conjunction with an extended evaluation methodology, can be utilized to establish advanced combustion control based on flame state assessment in both existing and new combustion systems. The proposed method aims to serve as a tool for burner systems to meet the increasing demands for emission limits and load flexibility. The transferability of the experimental framework to industrial applications is discussed, and further development needs are derived. KW - Verbrennung KW - Flammenstabilität KW - Optimierungsmodell KW - Combustion KW - Combustion stability KW - Optimization model KW - Neuronales Netzwerk KW - Neural network KW - Verbrennung KW - Flammenstabilität KW - Prozessoptimierung KW - Modell KW - Neuronales Netz Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70402 ER - TY - BOOK A1 - Rocktäschel, Benjamin A1 - Palen, Astrid A1 - Kyas, Phillipp A1 - Carlotto, Nicolas A1 - Werle Vogel, Felipe A1 - Otto, Pascal A1 - Tideman, Jeroen A1 - Jan de Vries, Sjoerd A1 - Suleiman, Afnan A1 - Eriksen, Freya A1 - Abendroth, Christian A1 - Alajami, Mutaz A1 - Fernández Tuñón, Marina A1 - Puchol-Royo, Roser A1 - Latorre-Pérez, Adriel A1 - Shyan Baptist, Savannah ED - Abendroth, Christian ED - Otto, Pascal ED - Fernández, Camino ED - Mendoza, Ariadna ED - Branco, Joana T1 - The anaerobic microverse : an in-depth roadmap on AD plant operations, microbiome innovation, and economic impact T1 - Das anaerobe Mikroversum : ein detaillierter Fahrplan für den Betrieb von Biogasanlagen, mikrobiologische Innovationen und wirtschaftliche Auswirkungen N2 - The MICRO4BIOGAS roadmap provides a concise overview of the European biogas sector, placing the spotlight on the microbiome as a key factor in improving biogas production. Central to this is bioaugmentation – the targeted introduction of high-performing microorganisms into biogas plants to optimize biological processes. Funded by the EU under the Horizon 2020 program, the project brings together 14 partners from six countries. One of its major achievements is a comprehensive metagenomic analysis of 80 samples, offering one of the most in-depth insights to date into the microbial communities of European biogas plants. The roadmap highlights the role of key microbial groups – including bacteria, archaea, fungi, and bacteriophages – and their contribution to the efficiency of anaerobic digestion. It also outlines the state of biogas development in selected EU countries and profiles relevant stakeholders in the sector. Beyond its technical focus, MICRO4BIOGAS aims to raise awareness of the crucial role microbiomes play in biogas production. A Europe-wide survey involving over 200 stakeholders and a collaboration with the Spanish municipality of Aras de los Olmos, which is committed to renewable energy, further enrich the project. N2 - Die MICRO4BIOGAS-Roadmap bietet einen kompakten Überblick über den europäischen Biogas-Sektor und rückt dabei das Mikrobiom als Schlüsselfaktor für eine effizientere Biogasproduktion in den Mittelpunkt. Im Fokus steht die Bioaugmentation – das gezielte Einbringen leistungsfähiger Mikroorganismen in Biogasanlagen zur Optimierung biologischer Prozesse. Das von der EU im Rahmen von Horizon 2020 geförderte Projekt vereint 14 Partner aus sechs Ländern. In dieser internationalen Zusammenarbeit wurde unter anderem eine umfassende Metagenom-Analyse von 80 Proben durchgeführt – eine der bislang detailliertesten Untersuchungen mikrobieller Gemeinschaften in europäischen Biogasanlagen. Die Roadmap beleuchtet die Rolle zentraler mikrobieller Gruppen wie Bakterien, Archaeen, Pilzen und Bakteriophagen und zeigt deren Bedeutung für die Effizienz anaerober Prozesse. Darüber hinaus bietet sie einen Überblick über die Entwicklung der Biogasbranche in ausgewählten EU-Ländern sowie über relevante Akteure im Sektor. Neben der technischen Forschung verfolgt MICRO4BIOGAS das Ziel, das Bewusstsein für die Rolle mikrobieller Systeme in der Biogasproduktion zu schärfen. Eine europaweite Stakeholder-Befragung mit über 200 Teilnehmenden sowie die Zusammenarbeit mit der spanischen Gemeinde Aras de los Olmos, die sich dem Ausbau erneuerbarer Energien verschrieben hat, runden das Projekt ab. KW - Biogas KW - Anaerobic digestion KW - Microbiome KW - MICRO4BIOGAS KW - Anaerobe Mikrobiome KW - Biomassevergärung KW - Biogasanlage KW - Mikroorganismus KW - Bioremediation KW - Metagenomik Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-69238 ER - TY - THES A1 - Revilla Sanchez, Laura Cristina T1 - An intersection of heritagisation and securitisation in postcolonial Mexican communities T1 - Eine Überschneidung von Heritagisierung und Versicherheitlichung in postkolonialen mexikanischen Gemeinschaften N2 - Heritage in postcolonial settings has many dimensions that require in-depth exploration. This research aims to study critical forms of heritage and security through local perspectives in postcolonial settings in order explore to what extent can heritagisation and securitisation have a link in postcolonial communities. Mexico is filled with a mixture of socio-cultural practices, perceptions, and discourses of community-making from official and unofficial perspectives as part of a postcolonial setting. Yet, in times of insecurity due to rising crime and violence, (in)security perceptions and practices may be intertwined with heritage practices and discourses. This connection requires further analysis in order to understand the potentials layers that heritagisation may arise for community implications as can be with (in)security in Comonfort, San Miguel de Allende, and Celaya in the state of Guanajuato in Mexico. In this research, I aim to advance an understanding of heritagisation in postcolonial settings by showing that critical heritage, as a complex field, requires more research towards other regions and other disciplines by exploring an intersection with critical security studies. The study examines this junction through the methodological approach of collective and comparative case studies with ethnographic approaches, employing several methods such as participant observation, ethnographic interviews, surveys, and problem-centred interviews. Through triangulation of data collection and interpretation based on grounded theory, my inquiry captures participants’ perspectives on top-down and bottom-up heritagisation with securitisation conceptions; thus, gathering crucial insights and explaining the socio-cultural linkage between the two fields. The chosen methods offer an understanding into a postcolonial methodology, critical perspective, and constructivist paradigm from the proposed intersection. This dialogue points out to the diverse layers of complexities of heritage-making in regard to community-making connected to security-making. In conclusion, this research prompts in presenting a nexus between heritagisation and securitisation in postcolonial communities relating critical heritage and critical security studies in Mexico, and calls to further explore pluriversality of heritage and security practices related to community implications under postcolonial condition. N2 - Kulturerbe in postkolonialen Kontexten hat viele Dimensionen, die einer eingehenden Untersuchung bedürfen. Ziel dieser Untersuchung ist es, kritische Formen von Kulturerbe und Sicherheit in postkolonialen Kontexten aus lokaler Perspektive zu untersuchen, um zu ergründen, inwieweit Kulturerbe und Sicherheit in postkolonialen Gemeinschaften miteinander verbunden sind. Mexiko ist geprägt von einer Mischung aus soziokulturellen Praktiken, Wahrnehmungen und Diskursen über die Gestaltung von Gemeinschaften aus offiziellen und inoffiziellen Perspektiven als Teil eines postkolonialen Umfelds. In Zeiten der Unsicherheit aufgrund steigender Kriminalität und Gewalt können jedoch (Un-)Sicherheitswahrnehmungen und -praktiken mit Praktiken und Diskursen zum kulturellen Erbe verwoben sein. Diese Verbindung muss weiter analysiert werden, um die potenziellen Auswirkungen der Vererbung auf die Gemeinschaft zu verstehen, wie es bei der (Un-)Sicherheit in Comonfort, San Miguel de Allende und Celaya im mexikanischen Bundesstaat Guanajuato der Fall sein kann. In dieser Studie möchte ich das Verständnis von Heritagisierung in postkolonialen Kontexten fördern, indem ich zeige, dass kritisches Erbe ein komplexes Feld ist, das mehr Forschung in Richtung anderer Regionen und anderer Disziplinen erfordert, indem ich eine Überschneidung mit kritischen Sicherheitsstudien untersuche. Die Studie untersucht diesen Schnittpunkt durch den methodischen Ansatz kollektiver und vergleichender Fallstudien mit ethnografischen Ansätzen, wobei verschiedene Methoden wie teilnehmende Beobachtung, ethnografische Interviews, Umfragen und problemzentrierte Interviews zum Einsatz kommen. Durch die Triangulation von Datenerhebung und -interpretation auf der Grundlage der Grounded Theory erfasst meine Untersuchung die Perspektiven der Teilnehmer auf die Top-down- und Bottom-up-Vererbung mit den Konzepten der Versicherheitlichung; auf diese Weise werden wichtige Erkenntnisse gewonnen und die soziokulturelle Verbindung zwischen den beiden Bereichen erklärt. Die gewählten Methoden bieten ein Verständnis für eine postkoloniale Methodologie, eine kritische Perspektive und ein konstruktivistisches Paradigma aus der vorgeschlagenen Schnittmenge. Dieser Dialog verdeutlicht die verschiedenen Ebenen der Komplexität des Kulturerbes im Hinblick auf Gemeinschaftsbildung in Verbindung mit der Schaffung von Sicherheit. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Forschung dazu anregt, einen Zusammenhang zwischen Heritagisierung und Versicherheitlichung in postkolonialen Gemeinschaften aufzuzeigen, der sich auf kritisches Erbe und kritische Sicherheitsstudien in Mexiko bezieht, und dazu aufruft, die Pluriversalität von Erbe und Sicherheitspraktiken im Zusammenhang mit den Auswirkungen auf Gemeinschaften unter postkolonialen Bedingungen weiter zu erforschen. KW - Postcolonial settings KW - Postkolonialer Kontext KW - Heritagisation KW - Securitisation KW - Community-making KW - Critical perspective KW - Mexico KW - Heritagisierung KW - Versicherheitlichung KW - Gemeinschaftsbildung KW - Kritische Perspektive KW - Mexiko KW - Kulturerbe KW - Sicherheit KW - Gemeinschaft KW - Postkolonialismus Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70426 ER - TY - THES A1 - Rosenberg, Dorothea T1 - Normative Planungs- und Baumethoden der Deutschen Bundesbahn : Übertragung industrieller Fertigungsweisen auf den Hochbau T1 - Normative planning and construction methods of Deutsche Bundesbahn : the transfer of industrial manufacturing processes to building construction N2 - Die Eisenbahnbauten der Nachkriegszeit prägen unsere Städte und ihre Peripherie. Anhand der Datenanalyse aus Archivalien und von eigenen empirischen Studien der Empfangsgebäude und Stellwerke wird untersucht, ob die Deutsche Bundesbahn normative Planungs- und Baumethoden angewendet hat. Es wird geprüft, inwieweit im Zeitraum 1950-1980 neue Gebäudetypen entstehen und welche Erkenntnisse auf die heutige Situation im Eisenbahnhochbau übertragen werden können. N2 - The railway constructions of the post-war period, in particular the station buildings and signal boxes from 1950 to 1980, have significantly shaped the urban landscape and its peripheries. Through the analysis of archival records and empirical studies of these railway buildings, this research investigates the extent to which Deutsche Bundesbahn employed industrialized manufacturing processes as well as standardized planning and construction methods. Furthermore, it examines the emergence of new building typologies within the period 1950–1980 and assesses which findings may be transferred to contemporary practices in railway architecture. KW - Nomative Planungs- und Baumethoden KW - Deutsche Bundesbahn KW - Industrielle Fertigungsweisen KW - Stellwerke KW - Empfangsgebäude KW - Normative KW - Planning and construction methods KW - Signal boxes KW - Station buildings KW - Postwar architecture KW - Deutsche Bundesbahn KW - Bahnhofsarchitektur KW - Empfangsgebäude KW - Hochbau KW - Geschichte 1945 - 1980 Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70252 ER -