TY - THES A1 - Braunisch, Dirk T1 - Multiagentensysteme im Bereich der rückführenden Logistik : Entwurf einer Systemarchitektur zur Steigerung der Prozesseffizienz durch dynamische Disposition der Sekundärrohstofflogistik T1 - Multi-agent systems in the back leading logistics : system architecture design to increase the process efficiency through dynamic disposition of secondary raw material logistics N2 - Der Bereich der rückführenden Logistik erhält durch die derzeitige und zukünftige Situation der Rohstoffentwicklung ein enormes Wachstumspotential. Das Wirtschaftswachstum vor allem in den BRIC-Nationen (Brasilien, Russland, Indien, China) hat zu einer erhöhten Rohstoffnachfrage geführt. Vor dem Hintergrund knapper und begrenzter Rohstoffvorkommen führt dieser Aspekt zu steigenden Rohstoffpreisen. Betroffen ist davon die Rohstoff verarbeitende Industrie wie die Energieerzeuger, Metall- und Elektroindustrie, Chemie-, Baustoff-, Textil-, Glas- oder Papierindustrie. Eine Möglichkeit, um auf diesen Trend zu reagieren, liegt in der Substitution der zu ihrer Produktion notwendigen Primärrohstoffe durch Sekundärrohstoffe. Für die Erzeugung von Sekundärrohstoffen werden Rückstände benötigt. Die Rückstände fließen in Form von Altprodukten und Reststoffen aus dem Wirtschaftskreislauf in das System der Rückführungslogistik zurück und stehen den Sekundärrohstoffproduzenten zur Verfügung. Der Rückfluss von Rückständen unterliegt verschiedenen Einflüssen wie beispielsweise dem Gebrauchs- und Rückgabeverhalten der Konsumenten. Der zeitliche Anfall und Zustrom, die Art und Menge sowie der qualitätsmäßige Zustand von Rückständen wird dadurch stark beeinflusst. Die Sekundärrohstoffproduzenten stehen somit einer unsicheren quantitativen und qualitativen Materialverfügbarkeit gegenüber. Diese Unsicherheiten wirken sich negativ auf die Produktions- und Dispositionssysteme aus. Um die Auswirkungen auf stabile Produktionsprozesse zu minimieren, bedarf es kurzfristiger dynamischer Dispositionsentscheidungen. In Verbindung mit intelligenten Informations- und Telekommunikationstechnologien können die komplexen dynamischen Dispositionsprobleme gelöst werden. Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Bereich der Reverse Logistics und insbesondere der Sekundärrohstofflogistik. Es werden Aspekte der Dynamischen Disposition betrachtet und zeigt die Verknüpfung und die Verwendung von Multiagentensystemen als Vertreter moderner Informations- und Telekommunikationstechnologien und der verteilten künstlichen Intelligenz. Die Relevanz des Themas wird durch praxisnahe Beispiele belegt und die entwickelte Systemarchitektur auf die Sekundärrohstofflogistik angepasst. Die Ergebnisse und der Nutzen der Arbeit werden ebenfalls dargestellt. N2 - The back leading logistics receives an enormous growth potential due to the current and future situation of raw material development. Economic growth especially in the BRIC Nations (Brazil, Russia, India, China) has led to an increased demand for raw materials. Against the background of scarce and limited resources, this aspect leads to rising commodity prices. The raw materials industry as energy producers, metal and electrical industry, chemical, building material, textile, glass or paper industry is affected. One way is to respond to this trend, the substitution of the necessary for their production of primary commodities through secondary raw materials. Residues are required for the production of secondary raw materials. The residue flow back in the form of old products and residues from the economic cycle in the return logistics system and are the secondary raw material producers at the disposal. The reflux of residues is subject to various influences such as the use and return behaviour of consumers. The temporal attack and flow, the type and quantity and the quality condition of residues is affected greatly. The secondary raw material producers therefore face an uncertain availability of quantitative and qualitative material. These uncertainties affect negatively on the production and MRP systems. To minimize the impact on stable production processes, requires short-term dynamic scheduling decisions. Complex dynamic scheduling problems can be solved in conjunction with intelligent information and telecommunications technologies. This work deals with the field of reverse of logistics and in particular secondary raw material logistics. It be considered aspects of the dynamic planning and shows the link and the use of multi agent systems as representative of modern information and telecommunication technologies and distributed artificial intelligence. The relevance of the topic is evidenced by practical examples and adapted the developed system architecture on the secondary raw material logistics. The results and the benefits of the work are also represented KW - Logistik KW - Rückführungslogistk KW - Sekundärrohstofflogistik KW - Dynamische Disposition KW - Multiagentensystem KW - Logistics KW - Reverse logistics KW - Secondary raw material logistics KW - Dynamic scheduling KW - Multi-agent-systems KW - Kreislaufwirtschaft KW - Entsorgungslogistik KW - Stoffstrommanagement KW - Prozessoptimierung KW - Mehragentensystem Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32944 ER - TY - THES A1 - Bravo Sepúlveda, Violeta T1 - Bioremediation of petrohydrocarbons contaminated groundwater T1 - Biologische Sanierung von Petrohydrocarbons verseuchtem Grundwasser N2 - Four column reactors working as a Submerged Fixed Bed Reactor were studied under laboratory conditions in order to stimulate conditions affecting the bioremediation of diesel and gasoline. The objective was to adapt the processes of bioremediation of diesel and gasoline in a Fixed Bed column reactor to the specific conditions of groundwater contamination that are present in Mexico (Refinery of Salamanca) in order to obtain drinking water. The method consists of the constant monitoring of diesel biodegradation inside a reactor filled with an organic material working in parallel with recirculation. After degrading organic pollutants, concentration should either be undetectable or, if detectable, below the limits established as safe or acceptable by international law appropriated to Mexico. The results show that the concentrations required by the German Law of drinking water were met with 0.1 mg/L for total hydrocarbons and 0.001 mg/L for Benzene. N2 - Es wurden unter Laborbedingungen vier getauchte Festbett-Säulenreaktoren untersucht, um Bedingungen zu schaffen, den mikrobiellen Abbau von Diesel und Benzin begünstigen. Ziel ist es, die Prozesse der Bioremedation von Diesel und Benzin in den Reaktoren auf die spezifischen Bedingungen der Grundwasserverschmutzung, wie sie in Mexiko anzutreffen sind (z.B. in der Näher der Raffinerie von Salamanca), anzupassen, um so die Trinkwassergewinnung zu ermöglichen. Nach der Degradation sollten die organischen Schadstoffe nicht mehr nachweisbar sein, oder doch zumindest in einer Konzentration vorkommen, die noch innerhalb der laut internationalem Recht für Mexiko als sicher oder hinnehmbar geltenden Grenzen liegt. Die Ergebnisse zeigen, dass die von der deutschen Trinkwasserverordnung festgelegten Grenzwerte der Konzentration von 0,1 mg pro Liter für alle Kohlenwasserstoffverbindungen und 0,001 mg pro Liter für Benzol unterschnitten wurden. KW - Grundwasserverschmutzung KW - Bioremediation KW - Biologische Sanierung KW - Verseuchtes Grundwasser KW - Petrohydrocarbons KW - Bioremediation KW - Contaminated Groundwater KW - Petrohydrocarbons Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-302 ER - TY - THES A1 - Brezina, Robert T1 - Qualitative und quantitative Bestimmung der intrinsisch gebildeten Emittenten (Hexanal und Hexansäure) und deren Verteilungs- und Diffusionskoeffizienten während der chemischen Trocknung in Alkydharzlacken T1 - Qualitative and quantitative determination of the intrinsically formed emitter (hexanal and hexanoic acid) and their distribution and diffusion coefficients during the chemical drying in alkyd paints N2 - Alkydharzlacke emittieren nach ihrer Applikation unter normalen Bedingungen (Raumtemperatur und relativer Luftfeuchte von 50 %) über einen Zeitraum von mehreren Wochen Stoffe, die einen negativen Einfluss auf die Qualität der Innenraumluft aus üben. In der vorliegenden Arbeit wurden schnelle und robuste Methoden zur qualitativen und quantitativen Bestimmung der VOC - Emittenten (Hexanal und Capronsäure) von Alkydharzlacken während der Trocknung entwickelt. Dafür wurden eine Prüf- (nach dem AgBB-Schema) und eine Mikro-Kammer von Markes verwendet. Zudem konnte der Verteilungs- und Diffusionskoeffizient der in situ gebildeten Emittenten bestimmt werden, wodurch deren Emissionsraten besser verstanden und dadurch eine bessere Interpretation der Emissionsverläufe ermöglicht wird. Der Diffusionskoeffizient wurde in einem statischen und einem dynamischen System mit Hilfe eines neuen Applikations- und Herstellungsverfahrens der Lackproben bestimmt. Des Weiteren wurde ein physikochemischer Ansatz verfolgt, der die Löslichkeit von Hexanal in der Lackmatrix verringert. Die Verweilzeit des Hexanals in der Lackmatrix verkürzt sich und somit wird weniger Hexanal zu Capronsäure autoxidiert. Dadurch wird die Belastung der Innenraumluft durch die Trocknung von Alkydharzlacken gesenkt. N2 - Alkyd paints emit over a period of several weeks after application under normal conditions (room temperature and relative humidity of 50 %) substances which have a negative impact on the Indoor Air Quality. In the present work, fast and robust methods for the qualitative and quantitative determination of the VOC - emitter (hexanal and caproic acid) during the drying of alkyd paints were developed. For this test, a so called "test chamber"' (according to the AgBB scheme) and a micro - chamber from Markes were used. In addition, the distribution - and diffusion coefficients of the emitters formed in situ were determined, to get a competent knowledge of their emission rates and thereby an improved interpretation of the emission profiles. The diffusion coefficient was determined in a static and dynamic system with the help of a new application and manufacturing method of the coating samples. Furthermore, a physicochemical approach was used to reduce the solubility of hexanal in the coating matrix. The dwell time of hexanal in the paint matrix is reduced and thus less hexanal is autoxidized to caproic acid. According to this, the contamination of indoor air by the drying of alkyd resin is lowered. KW - Alkydharzlack KW - Emission KW - Mikro-Kammer KW - Micro–chamber KW - Verteilungs– und Diffusionskoeffizient KW - Alkydharz KW - Lack KW - Hexansäure KW - Trocknung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35109 ER - TY - THES A1 - Britz, Daniel T1 - Optimierung einer Versuchsanlage zur elektrischen Autarkie N2 - Die weitgehend autarke Energieversorgung von Siedlungs- und Gewerbestrukturen mit eigenerzeugter Strom-, Wärme- und Wasserversorgung sind weltweit fokussierte Entwicklungsziele zahlreicher Unternehmen. Im Zuge dieser Entwicklung entstand in Deutschland das Bündnis autartec®. Gefördert wird der Zusammenschluss vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als „Innovativer Regionaler Wachstumskern“. Dieses Konsortium aus klein- und mittelständischen Industriefirmen, Ingenieurunternehmen, wissenschaftlichen Institutionen sowie künftigen Anwendern hat sich als Ziel gesetzt, ein zumindest semiautarkes ufernahes „schwimmendes autartec® Haus“ der Öffentlichkeit zu demonstrieren. Der zukünftige Standort des FreiLichtHauses wird am Bergheider See auf dem Gelände des F60-Besucherbergwerkes sein. Der Demonstrator vereint weiterentwickelte bekannte sowie neue Technologien. Architektonisch wurde dabei sehr großer Wert auf die Integration der Technologien in die Gebäudestruktur, ohne den nutzbaren Raum zu beeinflussen, gelegt. Dies erfordert die Verwendung eigens dafür entwickelter funktionstragender autartec® Gebäudehüllen, wie z.B. die dünnwandige Wandelemente aus Textilbeton. Um das spätere Zusammenspiel der semiautarken Energieversorgung des Demonstrators zu planen und zu optimieren, wurde am ifn Anwenderzentrum in Form einer Master Thesis von Herrn Tholeikis ein Versuchsstand entwickelt und geplant. Der Versuchstand ist ein vom Demonstrator skaliertes Technologiesystem, an dem die unterschiedlichsten Energieerzeugungs- sowie Energieverbrauchertechnologien untersucht und aufeinander angepasst werden können. Das System soll in dieser Arbeit mit einer Brennstoffzelle, mit veränderten Photovoltaikmodulen und mit einem System zur Verbrauchssimulierung erweitert werden. Des Weiteren werden Optimierungen sowie Auswertungen anvisiert. KW - Fotovoltaik KW - Brennstoffzelle KW - Versuchsanlage Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41776 ER - TY - THES A1 - Broßke, Dirk T1 - Sol-Gel-Synthese von nanoskaligen binären und ternären Metallfluoriden T1 - Sol-gel synthesis of binary and ternary nano metal fluorides N2 - Das Ziel dieser Promotionsarbeit war die Synthese von verschiedenen binären und ternären nano-Metallfluoriden mittels der fluorolytischen Sol-Gel-Synthese. Dabei wurden neue Syntheserouten zur Herstellung von Nanopartikeln entwickelt und die gebildeten Produkte auf ihre Eigenschaften hin analytisch untersucht. Bei der Synthese der binären Metallfluoride lag der Fokus auf der Herstellung von Magnesiumfluorid aus Magnesiumethoxid, welches bisher für diese Art der Synthese nicht geeignet erschien. Diese Syntheseroute war möglich durch die Aktivierung von Magnesiumethoxid mittels Kohlenstoffdioxid, Magnesiumchlorid und weiterer Verbindungen. Es wurden ebenfalls umfangreiche Untersuchungen des Intermediates durchgeführt, das sich bei der Umsetzung von Magnesiumethoxid mit Kohlenstoffdioxid bildet. Über die verschiedenen Präkursoren war die Synthese von Solen, die Nanopartikel von unter 10 nm enthielten, möglich. Auch die Verwendbarkeit von dem so hergestellten nano-Magnesiumfluorid für antireflexive Beschichtungen von Gläsern konnte gezeigt werden. Bei der Herstellung von Lithiumfluorid wurde der Einfluss des verwendeten Lösungsmittels und der eingesetzten Präkursoren untersucht. Die Synthese von klaren Solen war möglich, wenn die Edukte im jeweils verwendeten Lösungsmittel löslich waren. Weiterhin konnten erfolgreich fluorolytische Sol-Gel-Synthesen von nanoskopischem Berylliumfluorid durchgeführt werden. Ein Hauptaugenmerk bei der Sol-Gel-Synthese von ternären Metallfluoriden lag auf der Darstellung von nanoskopischem Kaliumfluorozinkat. Dabei war es möglich, Partikel mit einer Größe von 16nm zu synthetisieren. Die hergestellten Sole wurden weiterhin für eine Verwendung als Flussmittel optimiert, sodass es möglich war, Aluminium mit bis zu 5 g/m2 zu beschichten. Es konnten auch verschiedene Syntheserouten zur Herstellung von Lithiumfluoroberyllat gezeigt werden. N2 - The goal of this Ph.D. thesis was the synthesis of various binary and ternary nano metal fluorides using the fluorolytic sol-gel synthesis. New synthetic routes for the preparation of nanoparticles were developed and the properties of the products were investigated analytically. The focus of the synthesis of binary metal fluorides was on the production of magnesium fluoride from magnesium ethoxide, which so far was not considered suitable for this type of synthesis. This synthetic route was possible due to the activation of magnesium ethoxide by means of carbon dioxide, magnesium chloride and other compounds. Moreover, extensive investigations of the intermediate formed by the reaction of magnesium ethoxide with carbon dioxide were carried out. The synthesis of sols containing nanoparticles below 10 nm was achieved by employing different precursors. The usability of the synthesized nano magnesium fluoride for the production of antireflective glas coatings could also be shown. The influence of the used solvent and precursors on the production of lithium fluoride was investigated. The synthesis of clear sols was possible if the reactants were soluble in the employed solvent. Moreover, fluorolytic sol-gel synthesis of nanoscopic beryllium was performed succesfully. A main focus of the sol-gel synthesis of ternary metal fluorides was on the synthesis of nanoscopic potassium fluorozincate. In this case, it was possible to synthesize particles with a size of 16 nm. The produced sols were further optimized for their use as fluxs thus enabling a coating of aluminum with up to 5 g /m2. Moreover, various synthetic routes for the preparation of lithium fluoroberyllate were shown. KW - Metallfluoride KW - Fluorolytische Sol-Gel-Synthese KW - Nanopartikel KW - Metal fluorides KW - Fluorolytic sol-gel synthesis KW - Nanoparticles KW - Sol-Gel-Verfahren KW - Metallfluoride KW - Nanopartikel Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36262 ER - TY - THES A1 - Brunk, Ingo T1 - Diversität und Sukzession von Laufkäferzönosen in gestörten Landschaften Südbrandenburgs T1 - Diversity and succession of ground beetle communities in disturbed landscapes of Southern Brandenburg N2 - Insgesamt wurden in verschiedenen Forschungsvorhaben sowohl auf ehemaligen Truppenübungsplätzen als auch in der Bergbaufolgelandschaft systematisch Laufkäfer erfasst und untersucht. Insgesamt wurden 333 Jahresfänge aus 14 verschiedenen Bergbaufolgelandschaften, von 8 verschiedenen ehemaligen Truppenübungsplätzen und weiteren Vergleichsflächen ausgewertet. Die Ergebnisse lassen sich folgendermaßen zusammenfassen. In der Niederlausitz sind gestörte Landschaften (Bergbaufolgelandschaften, ehemalige Truppenübungsplätze) reich an Laufkäferarten. Ein sehr hoher Anteil der nachgewiesenen Arten gehört zu brandenburg- und/oder deutschlandweit seltenen oder gefährdeten Arten. Bei diesen Arten handelt es sich insbesondere um stenotope Spezialisten früher Sukzessionsstadien. Unter den nachgewiesenen Arten befinden sich deutschlandweit extrem seltene Arten und Wiederfunde von in Brandenburg bereits als verschollen eingestuften Arten. Die in der Bergbaufolgelandschaft repräsentativ vorhandenen Biotoptypen (Sandoffenflächen, Sandtrockenrasen, Ackerunkrautfluren, Ruderalfluren) wurden im Wesentlichen durch alle potentiell in Brandenburg möglichen Arten besiedelt. Eine Nichtbesiedlung der Bergbaufolgelandschaft durch prinzipiell geeignete Arten konnte nicht festgestellt werden. Die Flächengröße hatte auf der Makroskala keine wesentliche Bedeutung für die Erklärung der Artenzahlen. Dadurch unterscheidet sich dieser „Inseltyp“, als insulärer Extremstandort in der Kulturlandschaft, sowohl von realen Inseln, als auch von durch Fragmentierung entstandenen terrestrischen Habitatinseln, auf denen oft die Flächengröße und die Isolation der Inseln eine große Rolle für die Erklärung der Artenzahlen der Laufkäfer spielten. Hier sollten weitere Untersuchungen ansetzen, und insbesondere die Frage klären ob und welchen Einfluss Habitatheterogenität bzw. –diversität, bzw. die die Umgebung der Bergbaufolgelandschaften auf die Artenzahlen haben. Die Besiedlung durch Laufkäfer erfolgt vor allem in den ersten Jahren nicht zufällig erfolgt, da dieselben Pionierarten (xerobionte, mittelgroße Arten mit hohem Dispersionsvermögen und Präferenz zu offenen Sandstellen) sowohl bei primären als auch bei sekundären Sukzessionsvorgängen das Gros der Individuen und der Biomasse stellen. Die Artenzusammensetzungen der spezifischen Zönosen wird zumindest in den ersten Jahren allerdings sehr stark durch „zufällige“ Besiedlungsprozesse und die direkte Umgebung geprägt. Strukturelle Parameter der Vegetation hatten sowohl bei der primären als auch bei der sekundären Sukzession die höchste Bedeutung für die Erklärung der Artenzahlen der Laufkäfer. Die „structural diversity hypothesis“ wird nach den vorliegenden Ergebnissen deutlich besser unterstützt als die „taxonomic diversity hypothesis“. Die Ergebnisse werden in Bezug auf die Anwendbarkeit weiterer ökologische Hypothesen überprüft: microhabitat specialisation hypothesis“ „hunting efficiency hypothesis“ „enemy-free space hypothesis“. Zwischen der primären und der sekundären Sukzession der Laufkäferzönosen konnten keine wesentlichen Unterschiede herausgearbeitet werden. Die Ergebnisse werden vor allen in Bezug auf Artenzahlen, Artenzusammensetzung, Diversität, Biomassen, Größenklassen, Flügelausbildung, ökolo. Typen dargestellt und diskutiert. Die wichtigsten Ergebnisse waren: Die Artenzahlen wiesen in den ersten 10 Jahren stets ein deutliches Maximum auf. Dieses Maximum lässt sich sehr gut mit dem von Wilson (1969) beschriebenen non-interactive equilibrium in Übereinstimmung bringen. Anschließend erfolgt mit zunehmender Vegetationsbedeckung eine Abnahme der Artenzahlen in Übereinstimmung mit dem interactive equilibrium. Eine Wiederzunahme der Artenzahlen in noch späteren Sukzessionsstadien konnte mit dem vorliegenden Datenmaterial innerhalb der Untersuchungszeiträume nicht festgestellt werden. Im Verlauf der primären und sekundären Sukzession lassen sich deutlich zwei Biomassemaxima unterscheiden, von denen eins in den ersten 10 Jahren der Sukzession auftritt und durch hohe Aktivitätsdichten insgesamt und die Eudominanz einer Pionierart hervorgerufen wird. Das erste Biomassemaximum ist zeitlich vor dem Maximum der Artenzahlen der Laufkäfer in den Zönosen einzuordnen und tritt im non-interactive equilibrium auf. Ein zweites Maximum der Biomassen tritt erst nach fortgeschrittener Bewaldung auf und wird durch die allmähliche Einwanderung und schließlich der Dominanz großer Waldarten mit hohen individuellen Biomassen hervorgerufen. Die Sukzessionsabfolge der dominanten Arten der frühen Sukzessionsstadien wird nach den vorliegenden Ergebnissen durch verschiedene Parameter die Vegetationsbedeckung determiniert, die mit den Aktivitätsdichten hochkorreliert waren. Andere (v.a. bodenkundliche) Umweltvariablen waren von untergeordneter Bedeutung. N2 - Several ground beetle communities were studied in disturbed landscapes of Brandenburg / Germany. Main aim was to characterise ground beetle communities and their patterns in space (Micro-, Meso-, Makroscale) and time (real time series vs. false time series (Chronosequenzes). Primary brown coal mining sites are predestined for study of primary succession, while former military training areas offer good sample localities for the study of secondary succession processes. Within the study and several research projects nearly all important disturbed areas of southern Brandenburg were studied. KW - Brandenburg KW - Renaturierung <Ökologie> KW - Laufkäfer KW - Biozönose KW - Sukzession KW - Diversität KW - Carabidae KW - Laufkäfer KW - Ökologie KW - Succession KW - Diversity KW - Carabidae KW - Ground beetles KW - Community ecology Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4670 ER - TY - THES A1 - Bryant, Isaac Mbir T1 - Development of single-stage solar-supported hyper-thermophilic anaerobic reactor for biogas production and disinfection of black water : a pilot case study of Terterkessim slum, Elmina – Ghana T1 - Entwicklung eines einstufigen solar-gestützten hyperthermophilen Anaerobreaktors für die Biogasproduktion und Desinfektion von Schwarzwasser : Pilotstudie im Terterkessim Slum, Elmina – Ghana N2 - Rapid urbanisation in Ghana has resulted in individuals expanding the cities for abodes without considerations of the negative externalities these may have on the environment. One of the major challenges with rapid urbanisation is the formation of urban slums associated with lack of basic sanitation facilities. This has led to recurrent outbreak of cholera and typhoid fever. The use of a single-stage solar-supported hyper-thermophilic anaerobic biogas digester for the treatment of black water has not been investigated, hence this study. The performance of three seeding sludge under three different hyper-thermophilic temperatures (60°C, 65°C and 70°C) were tested in batch tests. The three seeding sludge were sewage sludge, sludge from maize silage and cow manure. The results from the batch tests showed cow manure at 65°C as the preferred seeding sludge and optimal hyper-thermophilic temperature. A 50 L single-stage laboratory-scale hyper-thermophilic continuous stirred tank reactor (HT-CSTR) was operated to treat only black water for 10 weeks using cow manure at 65°C as the seeding sludge and optimal hyper-thermophilic temperature. Afterwards, co-digestion of blended kitchen food waste and black water was also practised for 12 weeks. With a mean hydraulic retention time (HRT) of 23.3 days, a mean total COD removal of 86.3 % was achieved. The reactor had an average COD volumetric loading rate of 6.22 kgCOD/(m3.d) and remained uninhibited. It also had organic loading rate of 0.3 kgVS/(m3.d) and a degradation performance (R) of 5.43 kgCOD/(m3.d). Treatment of only black water produced biogas with less methane content of 34.9 % even though a stable pH of 6.9 was recorded both in the reactor and in the effluent. Co-digestion with kitchen food waste increased the percentage content of methane in the biogas by 77 % from 34.9 % to 61.8 %. The effectiveness of the HT-CSTR to hygienise the effluent for agricultural purpose was assessed by spiking the reactor with 200 ml each of 2 x 109 CFU/ml Salmonella senftenbergensis and 8 x 108 CFU/ml Escherichia coli. The HT-CSTR was able to hygienise all bacteria of Salmonella senftenbergensis and E. coli. A simulation test confirmed that between 30 minutes and 1 hour, all the cells of Salmonella senftenbergensis and E. coli in the treatment system were killed at 65 °C. Eubacteria, Methanosarcina spp., Methanomicrobium spp. and Methanococcus spp. were identified in the seeding sludge at the hyper-thermophilic temperature of 65°C. The design, construction and performance of a pilot-scale reactor in Terterkessim slum in Elmina, Ghana was based on results from the laboratory-scale HT-CSTR. It achieved 97 % removal of influent total COD and could produce about 2.52 Nm³CH₄/(kgCOD.d) which could be burned for at least 8 hours. The effluent cannot be used for cultivation of leafy vegetables such as cabbage since it had some concentrations of pathogens like Salmonella spp. and E. coli but can be used for cotton crop. N2 - Die schnelle und unkontrollierte Urbanisierung führt in vielen Städten Ghanas zur Vergrößerung der Bebauungsfläche für individuelle Unterkünfte ohne Berücksichtigung der negativen Effekte für die Umwelt. Eine der größten Herausforderungen der schnellen Verstädterung ist die Ausbildung von Slums, die nicht über eine grundlegende sanitäre Infrastruktur verfügen. Dies führt zu wiederkehrenden Ausbrüchen von Abwasser- und Fäkalienassoziierten Krankheiten wie Cholera und Typhus Fieber. Eine Möglichkeit der Abwasserbehandlung liegt in der Anwendung von einstufigen solar-geheizten hyperthermophilen anaeroben Bioreaktoren, die bisher jedoch nicht untersucht wurde. Daher liegt der Fokus dieser Arbeit in der Entwicklung eines solchen Reaktors in einem Modellstandort in Ghana, dem Terterkessim Slum, um Schwarzwasser und Gärreste zu desinfizieren und für die Landwirtschaft nutzbar zu machen und gleichzeitig Biogas herzustellen. Die Betriebseigenschaften von drei Inokulationsschlämmen wurden unter drei verschiedenen hyperthermophilen Temperaturen (60°C, 65°C und 70°C) nach der Richtline Verein Deutscher Ingenieure (VDI) 4630 (2006) in Batch-Ansätzen untersucht. Dabei handelt es sich um Belebtschlamm einer Kläranlage, Mais-Silage sowie Kuhdung. In den Batch-Ansätzen erwies sich Kuhdung bei 65°C am besten als Inokulationsschlamm geeignet, wenn optimale hyperthermophile Temperaturen und ein größerer Reaktor in Betracht kommen. In Gegenden ohne verfügbaren Kuhdung kann Klähranlagenschlamm bei 60°C alternativ als Inokulum verwendet werden. KW - Black water KW - Single-stage KW - Solar-supported KW - Hyper-thermophilic temperature KW - Methane yield KW - Schwarzwasser KW - Einstufig KW - Solar-beheizt KW - Hyperthermophil KW - Methanertrag KW - Abwasser KW - Rührreaktor KW - Fermentation KW - Biogas KW - Methanproduktion Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-47814 ER - TY - THES A1 - Brzozowski, Marcin T1 - Energy-efficient means to support short end-to-end delays in wireless sensor networks T1 - Energieeffiziente Unterstützung von kurzen Ende-zu-Ende-Latenzen in drahtlosen Sensornetzen N2 - This work addresses tough challenges of sensor network applications with Quality of Service requirements. That is, nodes must work with batteries for a long time, support short end-to-end delays and robust communication in multi-hop networks. It starts with presenting previous research efforts that address such challenges. For instance, many Medium Access Control (MAC) protocols keep nodes mostly sleeping to save energy and synchronize wake-up times for communication. Although such protocols offer short end-to-end delays, they still suffer from long idle listening and shortened lifetimes. The main reasons are the long time needed to detect an idle channel and inefficient ways of dealing with clock drift. This work introduces novel solutions to these problems, mainly at Layer 2 of the OSI model, that significantly reduce idle listening. First, nodes predict future drift and reduce the time needed to compensate clock uncertainty among neighbors. Second, they quickly detect an idle channel and power down the transceiver. In some scenarios, nodes work 30% longer owing to these solutions. To tackle problems with unreliable wireless links, sensor nodes may apply various solutions at Layer 2. For example, with Automatic Repeat reQuest (ARQ) protocol they send retries on frame losses, resulting in extra energy consumption. This work examines the impact of ARQ on the lifetime and on the reception rate. Several indoor and outdoor experiments showed that with only 1-2 retries nodes can handle many communication problems. Besides, owing to the idle-listening reduction, mentioned previously, ARQ shortens the lifetime by 10% only. Although this work addresses particular applications, the solutions presented here can be used in other scenarios and with different protocols. For instance, the energy-efficient drift compensation approach can be directly used in any schedule-based MAC protocols, like the one based on the IEEE 802.15.4 standard. Besides, any protocol can benefit from the solution to the idle-listening reduction based on the early detection of idle channel. Finally, owing to the analytical model that estimates the lifetime of nodes, researches and developers can early evaluate MAC protocols running on various hardware platforms. N2 - Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Herausforderungen von Sensornetzanwendungen mit Quality-of-Service-Anforderungen. Die Sensorknoten in einer solchen Anwendung müssen über einen langen Zeitraum mit Batterien auskommen und gleichzeitig kurze Ende-zu-Ende-Verzögerungen und zuverlässigen Datenversand in einem Multi-Hop-Netzwerk unterstützen. Zunächst werden bisherige Forschungsarbeiten zu diesem Thema vorgestellt. Viele Medienzugriffsprotokolle (MAC) lassen die Knoten die meiste Zeit "schlafen", um Energie zu sparen, und synchronisieren die Wachzeiten, um Kommunikation zwischen den Knoten zu ermöglichen. Solche Protokolle unterstützen zwar kurze Ende-zu-Ende-Verzögerungen, jedoch wird aufgrund von sogenanntem Idle Listening (Abhören des Funkkanals und Warten auf Nachrichten) nur eine kurze Lebensdauer erreicht. Dies liegt zum einen daran, dass zuviel Zeit benötigt wird um festzustellen, dass das Medium inaktiv ist und zum anderen an ineffizienten Verfahren für die Kompensation der Uhrendrift. Diese Arbeit stellt neue Lösungen für diese Probleme vor, die das Idle Listening erheblich reduzieren und hauptsächlich auf der Schicht 2 des OSI-Modells implementiert werden. Erstens berechnen die Knoten die zukünftige Uhrendrift ihrer Nachbarn, wodurch Unsicherheiten bzgl. der Drift beseitigt werden. Zweitens wird die nötige Zeit für die Erkennung eines inaktiven Mediums und dem Abschalten des Transceivers verringert. Die Lebensdauer der Knoten kann damit um bis zu 30% gesteigert werden. Es gibt unterschiedliche Ansätze - implementiert in der OSI-Schicht 2 - um mit der Unzuverlässigkeit der drahtlosen Kommunikation umgehen. Bei Automatic Repeat reQuest (ARQ) z.B. werden Pakete bei Verlust noch einmal gesendet. Dies erhöht jedoch den Energieverbrauch. Die Auswirkungen von ARQ auf die Lebensdauer und die Empfangsrate wird daher in dieser Arbeit untersucht. Experimente haben gezeigt, dass schon ein bis zwei Wiederholungen ausreichen, um die meisten Kommunikationsprobleme zu beseitigen. Aufgrund der Verkürzung des Idle Listenings durch die oben genannten Lösungen verkürzt ARQ die Lebensdauer nur um 10%. Obwohl diese Arbeit nur bestimmte Anwendungen betrachtet, können die hier vorgestellten Lösungen auch in anderen Szenarieren und auf andere Protokolle angewandt werden. Zum Beispiel kann das energieeffiziente Verfahren zur Kompensation der Uhrendrift direkt in vielen MAC-Protokollen verwendet werden, z.B. im IEEE 802.15.4 MAC. Zudem kann jedes Protokoll von der Lösung für die schnelle Erkennung eines inaktiven Mediums und der daraus resultierenden Reduktion des Idle Listenings profitieren. Schließlich können Forscher und Entwickler das vorgestellte analytische Modell nutzen, um die Lebensdauer eines Sensornetzes beim Einsatz verschiedener MAC-Protokolle zu berechnen. KW - Rechnernetz KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Verteiltes System KW - Kommunikationsprotokoll KW - Drahtlose Kommunikation KW - Sensornetze KW - Kurze Latenzen KW - Uhrendrift KW - Medienzugriff KW - Wireless communication KW - Sensor networks KW - Short delay KW - Clock drift KW - MAC Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25299 ER - TY - THES A1 - Bröring, Udo T1 - Analyse der Heteropterengemeinschaften von süßen und brackigen Gewässern auf küstennahen Düneninseln T1 - Analysis of species assemblages of heteroptera in brackish and freshwater environments of German Dune Islands N2 - Auf den ostfriesischen Düneninseln wurden zwischen 1979 und 1994 etwa 250 süße und brackige aquatische Lebensräume auf die Artenzusammensetzungen von aquatilen Heteropteren untersucht. 32 Arten der Nepomorpha und 11 Arten der Gerromorpha wurden nachgewiesen, das entspricht 64 bzw.73 % der Arten des angrenzenden Festlandes. Nach eingehender faunistischer Analyse wurden Muster von Artenzusammensetzungen und deren Veränderungen unter Berücksichtigung verschiedener Umweltvariablen zu Vegetation, Gewässerchemie und Topographie mit Hilfe von diversen Gradientenanalysen untersucht. Bildung und Veränderungen verschiedener Muster von Artenzusammensetzungen sind im Hinblick auf die räumliche Skala der Gewässersysteme der Inselgruppe im wesentlichen abhängig von Gewässergröße, Salinität, Beschattung, Gesamtdeckung der Vegetation, Sediment sowie Gewässertiefe und relativer Lage auf den Inseln, Hydrophytenbedeckung, Salinität, Sediment sowie Gewässertiefe für die kleinere Betrachtungsebene der Gewässersysteme einzelner Inseln. Aspekte der Störung, interspezifischer Interaktionen, Kolonisationsdynamik und Arten-Areal Beziehungen werden im einzelnen diskutiert. Ergänzend erfolgt ein Vergleich mit anderen aquatischen Tiergruppen und eine kurze Diskussion naturschutzfachlicher Aspekte. N2 - Species distribution and abundance of the Heteroptera were studied on the coastal young and old East Frisian (Germany) situated at the south part of the North Sea. Between 1979 and 1994 in total about 250 fresh and brackish water habitats were investigated. 32 and 11 species of Nepomorpha and Gerromorpha, respectively, were found, which is 64 and 73 % of the species number of the adjacent mainland, respectively. After a faunistical analysis different gradient analyses (DCA, CCA) including 15 environmental variables referring to vegetation, water chemistry, and topography were performed in order to describe community patterns of Heteroptera and their temporal variations on different levels. Maintenance and variation of community patterns are mainly determined by size of habitat, salinity, shaddowing by surrounding trees, percentage of vegetation cover, sediment, and water depth for the level of the whole archipelago, for habitats on single islands a ranking is found according to position on the island, percentage of hydrophyte cover, salinity, sediment and water depth, respectively. Aspects of disturbance regimes, interspecific interactions, colonization dynamics, and species-area relations are discussed in detail. A comparison with community patterns of aquatic Coleoptera and Mollusca and a discussion of some aspects of nature protection are added. KW - Wanzen KW - Schnabelkerfe KW - Gerromorpha KW - Gemeinschaft KW - Küste KW - Heteroptera KW - Nepomorpha KW - Gerromorpha KW - Ökologie KW - Kleingewässer Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1553 ER - TY - THES A1 - Brückener, Corinna T1 - Die Rote Halle in Pergamon - Baugeschichte und urbaner Kontext T1 - The Red Hall in Pergamon - Building history and urban context N2 - Die „Rote Halle“ ist der Hauptbau einer mehr als 2,5 Hektar messenden Anlage in der Unterstadt von Pergamon (Bergama, Westtürkei). Die Farbe seines Ziegelmauerwerks ist namensgebend für den gesamten Gebäudekomplex. Die Gebäude stammen aus der Zeit der römischen Stadterweiterung im 2. Jh. n. Chr. und sind seit ihrer Erbauungszeit nie vollständig unter der Erde verschwunden. In dieser Arbeit wird der Gebäudekomplex mit den Methoden der archäologischen Bauforschung im historischen und städtebaulichen Kontext untersucht. Zahlreiche Informationen zu der Anlage sind aus Sekundärbefunden wie Reisebeschreibungen aus dem 17. und 18. Jh., Aufzeichnungen früherer Forschungsprojekte und der Dokumentation der ersten Ausgrabung in den 1930er Jahren zu gewinnen. Anhand dieser historischen Pläne und Skizzen, den Ergebnissen der Bauaufnahme sowie geophysikalischer Prospektionen und archäologischer Sondierungen wurde die Bau- und Nutzungsgeschichte des Gesamtkomplexes bis zum 21. Jh. nachgezeichnet. Darüber hinaus ermöglichte die Zusammenführung aller Ergebnisse die Rekonstruktion des Baufortgangs und die Identifikation einzelner Bauphasen sowie eine zeichnerische Rekonstruktion des äußeren Erscheinungsbildes des Gebäudes. Die Ergebnisse der Bauaufnahme erbrachten darüber hinaus neue Erkenntnisse zur Erschließung der Anlage und zu ihrer Einbindung in die städtische Infrastruktur der antiken Stadt (Band 1). Im Anhang dieser Arbeit (Band 2) sind die Pläne der verformungsgerechten Bauaufnahme (Band 2, Beilage 1-16), die Dokumentation der Werkstücke (Band 2, Auswertung der Bauteilaufnahme) zusammen mit illustrierenden Fotos und Abbildungen (Band 2, Tafel 1-60) beigefügt. Die historischen Pläne und Skizzen, die vorwiegend aus dem Archiv der Pergamongrabung des Deutschen Archäologischen Instituts (DAI) stammen, wurden erstmals systematisch erfasst und zusammengestellt (Band 2, Katalog zur Baudokumentation). N2 - The so-called Red Hall is the main building of a large, more than 2.5 hactare measuring complex in the lower city of Pergamon (Bergama, Western Turkey). The colour of the brickwork of the main building gives the name to the entire complex. The Buildings dates from the time of the Roman urban expansion in the 2nd century AD and never completely disappeared from the ground. In this thesis, the building complex is surveyed with the methods of building archaeology in the historical and urban context. A wide range of information on the site can be obtained from secondary findings such as travel descriptions from the 17th and 18th centuries, written sources and historic plans of the first excavation in the 1930s. On the basis of these historical plans and sketches, the results of the building survey as well as geophysical prospections and archaeological stratigraphic exploration, the history of construction and use of the entire complex up to the 21st century was retraced. In addition, the compilation of all results enabled the reconstruction of the building progress, the identification of individual construction phases and the reconstruction of the external appearance of the building. The results of the building survey also provided new insights on the accessibility of the complex and its integration into the urban infrastructure of the ancient city (volume 1). In the appendix to this work (volume 2), the plans of the building survey (volume 2, supplement 1-16), the documentation of the architectural pieces and fragments (volume 2, evaluation of the architectural pieces) together with illustrative photos and figures (volume 2, plate 1-60) are attached. The historical plans and sketches, which mainly originate from the archive of the Pergamon excavation of the German Archaeological Institute (DAI), were systematically recorded for the first time (Volume 2, catalogue of building documentation). KW - Archäologische Bauforschung KW - Römische Kaiserzeit KW - Römisches Reich KW - Kleinasien KW - Building archeology KW - Roman imperial period KW - Roman empire KW - Asia minor KW - Rote Halle (Pergamon) KW - Architektur KW - Geschichte Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48355 ER - TY - THES A1 - Bschleipfer, Thomas T1 - Ethik einer Krisenmedizin : Kritische Analyse bereichsspezifischer Dilemmata: Ressourcenallokation, Instrumentalisierung und Doppelloyalität T1 - Ethics of disaster medicine : a critical analysis of subject-specific dilemmas: resource allocation, instrumentalization and divided loyalty N2 - Krisemedizin gewinnt im Rahmen sich wandelnder Kriegsformen, terroristischer Übergriffe und der Möglichkeit des Einsatzes von Massenvernichtungswaffen erheblich an Bedeutung. Zivile Katastrophenmedizin und militärische Einsatzmedizin stehen daher vor deutlich höheren Herausforderungen. Die vorliegende Arbeit versucht die Konzeption einer krisenmedizinischen Ethik unter Berücksichtigung dreier bereichsspezifischer Problemfelder: die Allokation lebenswichtiger, jedoch begrenzt verfügbarer Ressourcen, die Instrumentalisierung einer Medizin im Dienste des Militärs sowie die Doppelloyalität des Sanitätsoffiziers. Unter Beachtung der Werte und Wünsche aller Beteiligten werden Zielsetzungen formuliert. Sie stellen die Grundlage eines dreistufig hierarchischen Prinzipienkonstrukts aus allgemeinen ärztlichen und humanitären Prinzipien, Allokations- i.e. Organisationsprinzipien und Behandlungsprinzipien dar. Die entwickelte Systematik fasst die in der Literatur meist unübersichtlich dargestellten Handlungsgrundsätze zusammen und ergänzt diese bisweilen. Allokationsprinzipien werden einer Differenzierung unterzogen und gliedern sich in Prinzipien, welche ausschließlich den Zugang zum Zuteilungsverfahren festlegen, und solche, die die Verteilung der Ressource regeln. Letztere basieren auf Kriterien, wobei hier allein dem Alter neben der Überlebenswahrscheinlichkeit ein Stellenwert eingeräumt werden kann, während Beurteilungen von Patienten basierend auf deren ”social worth“ strikt abzulehnen sind. Die Ressourcenzuteilung im Rahmen von Krisensituationen muss unter Berücksichtigung dreier Handlungsgrundsätze erfolgen: Gerechtigkeits- und Effizienzprinzipien zusammen mit einem neu formulierten Praktikabilitätsprinzips. Ein zur Regel oder Norm zusammenzufassender Goldstandard ist dabei nicht zu erreichen. Vielmehr muss eine Kompromisslösung auf der Basis einer situativen Prinzipiengewichtung angestrebt werden, weshalb oft ein nicht intendiertes, jedoch „zu akzeptierendes Unrecht“ in Kauf genommen werden muss. Die Beurteilung einer Krisenmedizin wird daher nur im Sinne eines intentionalistischen Konsequenzialismus erfolgen können. Triage versucht einen Ausweg aus diesem Gewichtungsdilemma. Sie kategorisiert Patienten in vier Schweregrade, wobei einer Gruppe die Prognose „Hoffnungslosigkeit“ zugeschrieben wird. Hierdurch werden zwei Bereiche unterschiedlicher Prinzipiengewichtung definiert. Gerechtigkeitsprinzipien wird der Vorzug bei Patienten mit höherer Überlebenswahrscheinlichkeit eingeräumt. Bei Patienten mit niederer Überlebenswahrscheinlichkeit dominieren effizienzorientierte Prinzipien. Krisenmedizin unter dem Diktat des Militärs ist darüber hinaus einer weiteren Problematik ausgesetzt: Die Konkurrenz medizinischer und militärischer Ziele. Eine für das Militär instrumentalisierte Medizin verliert ihrer Eigenständigkeit, indem sie sich fremden Imperativen unterordnen muss. Doch weder absolute Eigenständigkeit der Medizin im Einsatz noch vollständige Instrumentalisierung im Sinne des Militärs scheinen zu erstrebenswerten Vorteilen zu führen. Der Sanitätsoffizier personifiziert hierbei den Konflikt zweier Systeme und Ethiken. Ihm kommt die Aufgabe einer temporär unterschiedlichen Gewichtung medizinischer und militärischer Zielsetzungen zu, die auf institutionaler Ebene nicht geleistet werden kann. Die Dominanz militärischer Interessen führt hierbei zu einer Verschiebung weg von der individualethischen hin zu einer eher sozialethischen Position. Gerechtigkeitsprinzipien weichen zunehmend effizienzorientierten Prinzipien, was sich in einem vom Zivilen differenten Gesundheits- bzw. Krankheitsbegriff widerspiegelt. Zusammenfassend ist für Krisensituationen eine umfassende Medizinethik nicht zu leisten. Eine Ethik wird nur Grenzen und Möglichkeiten aufzeigen können, ohne jedoch den Handlungsspielraum für Einzelfallentscheidungen exakt vorgeben zu können. Ziele und Prinzipien konkurrieren bisweilen, so dass vom einzelnen eine Gewichtung vorgenommen werden muss. Gerechtigkeit, Nützlichkeit und Praktikabilität scheinen dabei gleichermaßen verwirklicht werden zu wollen, was stets Kompromisslösungen erfordert. Die Fähigkeit, sich in dieser Grauzone ethischen Handelns zurechtfinden zu können, erfordert neben medizinisch-fachlicher Expertise eine tugendhafte innere Haltung sowie eine moralisch-ethische Kompetenz und Mündigkeit. Dieser Kompetenz möchte ich größtes Gewicht beimessen. Sie ist die Fähigkeit, ethischen Dilemmata mit situativ unterschiedlicher Kompromissbereitschaft entgegnen zu können. N2 - The medical response to public emergencies is gaining considerable significance as a result of ongoing changes in modes of warfare, terrorist attacks and the possible use of weapons of mass destruction. Conspicuously greater challenges are therefore posed by disaster response in the civil medical field and in operational military medicine. The present study attempts to provide an ethical concept to guide the medical response to public emergencies, taking account of three problematic aspects that are specific to this subject: the allocation of vitally important yet limited resources, the instrumentalization of medical expertise in support of the military, and the divided loyalty of the military medical officer. Objectives taking account of the values and wishes of all parties involved have been established. They provide the basis for a three-stage hierarchy of principles comprising general medical and humanitarian principles, allocational (i.e. organizational) principles, and principles relating to treatment. The taxonomy that has been developed brings together and supplements the principles of action which are represented in the literature mostly without structure. Allocation principles are differentiated and subdivided into those which solely specify the approach to the allocation process and those which govern the distribution of resources. The principles in the latter category are based upon criteria. In this context, only age and probability of survival can be accorded any importance as criteria, whereas the assessment of patients on the basis of their ”social worth“ has to be strongly rejected. Resource allocation in crisis situations has to be performed with three principles in mind: fairness, efficiency and a newly established principle of practicability. It is not feasible to define a gold standard that can be summarized to become an established rule or norm. Instead of this, it is essential to aim for a compromise solution on the basis of a situationally appropriate evaluation based upon principles, the result of which is often an unintended injustice that nevertheless has to be accepted. The evaluation of a medical response to a public emergency will therefore only be executable on the basis of intentionalistic consequentialism. Triage is an attempt to provide a way out of this evaluative dilemma by categorizing patients into four groups covering various degrees of severity, with the prognosis for one group being assessed as ”hopeless“. Hence, two areas with differently weighted principles are defined. In accordance with the principle of fairness, priority is granted to patients with a higher probability of survival, whereas efficiency-based principles are the dominant factor with regard to patients with a lower probability of survival. Furthermore, medical response to emergencies under military fiat involves another complex problem: the rivalry between medical and military objectives. Medical services instrumentalized for the military lose their independence because they have to accept subordination to others’ imperatives. Yet neither absolute independence of military operational medicine nor complete instrumentalization to meet the demands of the military seems to produce desirable advantages. In this respect the military medical officer personifies the conflict between two systems with differing ethics. He is given responsibility for the task – which cannot be performed at institutional level – of weighing up the temporarily different demands stemming from medical and military objectives. In this situation the dominance of military interests leads to a shift away from an individual ethical attitude towards a position tending to social ethics. Principles of fairness increasingly have to make way for efficiency-based principles, and this is reflected in concepts of health and sickness that differ from those prevailing in the civil sector. In short, a comprehensive system of medical ethics for public emergencies is unachievable. Ethics can be used in identifying limitations and options, but will not be able to specify in exact terms the freedom of action with regard to decisions on individual cases. Different objectives and principles may occasionally compete with each other, so the individual decision-maker will have to evaluate the situation. It appears desirable to achieve fairness, efficiency and practicability in equal degree, and this will always necessitate compromise solutions. The ability to deal aptly with this grey area of ethical action requires not only professional medical expertise but also a virtuous inner attitude and moral-ethical competence and maturity. I wish to attribute the greatest importance to this competence: it is the ability to face ethical dilemmas with a situationally appropriate willingness to engage in compromise. KW - Katastrophenmedizin KW - Ressourcenallokation KW - Ethik KW - Ethik KW - Katastrophenmedizin KW - Ressourcenallokation KW - Instrumentalisierung der Medizin KW - Doppelloyalität KW - Ethics KW - Disaster medicine KW - Allocation of resources KW - Instrumentalization of medical expertise KW - Divided loyalty Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3699 ER - TY - THES A1 - Bubner, Ben T1 - Host specificity and biodiversity of ectomycorrhizal fungi in pure and mixed stands of Scots pine (Pinus sylvestris L.) and beech (Fagus sylvatica L.) T1 - Wirtsspezifität und Biodiversität von Ektomykorrhiza-Pilzen in Misch- und Reinbeständen von Kiefer (Pinus sylvestris L.) und Buche (Fagus sylvatica) N2 - This thesis analyses the extent of host specialisation in ectomycorrhizas, a mutualistic symbiosis between hyphae of certain fungal species and roots of forest trees. In the mycological literature it has been debated for long time, whether ectomycorrhizal communities in mixed stands are dominated by generalist or host specific fungi. In this thesis the concept of specificity guilds is introduced and applied to the evaluation of host specificity among the ectomycorrhizal fungal at the study site Kahlenberg near Eberswalde-Finow, 100 km northeast of Berlin. The study site comprised two mixed stands of Scots pine (Pinus sylvestris, L.) and beech (Fagus sylvatica L.) that were supplemented by one pure stand of Scots pine and one pure stand of beech. Ectomycorrhizal fungi were distinguished by morphotyping, anatomotyping and the molecular method of ITS rDNA sequencing directly at the mycorrhized root tips. Out of 40 fungal sequence types, 31 could be determined to species level by online data base comparisons and phylogenetic analysis. Among the 18 most frequent fungal species three specificity guilds were assigned: generalist guild, pine specific gild and beech specific gild. These assignments were based on the relative association with the roots of the two hosts in the mixed stands. In summarizing the occurrences in all four stands, the majority of fungal species, i.e. 67%, belonged to host specific guilds (five pine specific species, seven beech specific species), 33% were generalists (six species). Most fungi of the host specific guilds expressed preferences, i.e. in the mixed stands they also colonized non-target roots while these host preferring fungi were absent from the pure stand of the non-target host. This interesting behaviour may indicate improved competitiveness of host specific fungi when associated with their preferential hosts. Only four out of the 18 species associated exclusively with either pine or beech roots, i.e. they are specialists. The most notable beech specialist is Laccaria cf. laccata, although L. laccata s.l. is traditionally considered a generalist. Phylogenetic analysis suggests that the L. laccata complex consists of cryptic species that could belong to different host specific guilds. This demonstrates the importance of in depth delineation of fungal species by phylograms for assigning specificity guilds. The high percentage of host specific fungal species at the Kahlenberg site suggests that host specificity may play a role in role explaining ectomycorrhizal biodiversity in mixed stands. Different host species could provide niches for coexistence of ectomycorrhizal fungi. In pure stands high numbers of ectomycorrhizal fungi are more difficult to explain, because the number of possible niches decreases. Therefore, the pure beech stand was analyzed in depth, to test the hypothesis that roots of different individual beech genotypes may provide niches that explain the ectomycorrhizal biodiversity at the small spatial scale of a soil core. Fourteen ectomycorrhizal species, as determined by ITS sequencing and phylograms were patchily distributed along an 81 m long transect with ten transect points. All root segments in the three species richest soil cores (four, five and six fungal species) and the surrounding beech trees were genotyped by microsatellite PCR. In each of the three soil cores, roots of two host genotypes were present that corresponded to the two closest mature trees. However, different root genotypes did not carry different sets of ectomycorrhizal fungal species. Therefore, the hypothesis of tree genotypes contributing to ectomycorrhizal biodiversity has to be rejected for the analyzed beech stand. In the absence of other niche based explanations (soil parameters were homogenously distributed among transect points, no vertical compartmentalization), it is proposed that stochastic processes, such as spore dispersal might have contributed to the biodiversity in the analyzed soil cores of the pure beech stand. N2 - In dieser Dissertationsschrift wird das Ausmaß der Wirtsspezialisierung von Ektomykorrhizen, einer mutualistischen Lebensgemeinschaft der Hyphen bestimmter Pilzarten mit den Wurzeln von Forstbäumen, untersucht. In der mykologischen Literatur gibt es lang anhaltende Debatten ob Ektomykorrhiza-Gemeinschaften in Mischbeständen durch Generalisten oder wirtsspezifische Pilze dominiert werden. In der vorliegenden Arbeit wird das Konzept der Spezifitätsgilden eingeführt und für die Bewertung der Wirtsspezifität der Ektomykorrhiza-Pilze auf der Untersuchungsfläche Kahlenberg angewendet. Die Untersuchungsfläche Kahlenberg befindet sich in der Nähe von Eberswalde etwa 100 km nordöstlich von Berlin. Die Untersuchung von zwei Mischbeständen von Kiefer (Pinus sylvestris) und Buche (Fagus sylvatica) wird ergänzt durch die Untersuchung von je einem benachbarten Kiefern- und einem Buchenreinbestand. Die Ektomykorrhizen wurden anhand morphologischer, anatomischer und molekularer Merkmale unterschieden. Die molekulare Methode umfasste das Sequenzieren von pilzlicher ITS-rDNA. Mittels Sequenzvergleichen mit Einträgen von Internet-Datenbanken und mittels phylogenetischer Analysen konnten 31 von 40 pilzlicher Sequenztypen bis zur Art bestimmt werden. Die 18 häufigsten Pilzarten wurden drei verschiedenen Spezifitätsgilden zugewiesen: einer Kiefern-spezifischen Gilde, einer Buchen-spezifischen Gilde und einer Generalisten-Gilde. Diese Einteilung stützt sich auf die relative Assoziation mit den Wurzeln der beiden Wirtsbaumarten in den zwei Mischbeständen. Über alle vier Bestände zusammengefasst, gehört die Mehrzahl der Ektomykorrhiza-Arten, d. h. 67% zu den beiden wirtsspezifischen Gilden (fünf Kiefern-spezifische, sieben Buchen-spezifische Pilze), während 33% (sechs Arten) Generalisten waren. Die meisten Pilze der beiden wirtsspezifischen Gilden zeigten das Präferenzphänomen, d. h. in Mischbeständen waren sie gelegentlich auch auf den Wurzeln des Nicht-Zielwirtes zu finden, während sie im Reinbestand der Nicht-Zielwirtes komplett fehlten. Dieses interessante Verhalten deutet daraufhin, dass wirtsspezifischen Arten um die Wurzel des Nicht-Zielwirtes konkurrieren können, wenn sie bereits mit den Wurzeln der bevorzugten Art assoziiert sind. Nur vier der 18 häufigsten Arten waren Spezialisten, d. h. sie wurden exklusiv an den Wurzeln einer Wirtsart gefunden. Bemerkenswert ist der Pilz Laccaria cf. laccata, der sich auf der Untersuchungsfläche wie ein Spezialist verhielt, obwohl er in der Literatur als typischer Generalist angegeben wird. Die phylogenetische Analyse legt nahe, dass Laccaria laccata s.l. ein Artenkomplex verschiedener kryptischer Arten sein könnte, die zu verschiedenen wirtsspezifischen Gilden gehören. Der hohe Anteil wirtsspezifischer Arten auf der Kahlenberg-Untersuchungsfläche deutet darauf hin, dass Wirtsspezifität eine Erklärungsmöglichkeit für die Ektomykorrhiza-Diversität in Mischbeständen liefern kann. Unterschiedliche Wirtsarten könnten Nischen darstellen, die die Koexistenz von Ektomykorrhiza-Pilzarten sicherstellen. In Reinbeständen fallen unterschiedliche Baumarten als Erklärungsmöglichkeit für eine hohe Ektomykorrhiza-Diversität aus. Deshalb wurde der Buchenreinbestand genauer auf weitere Nischen untersucht. Im speziellen wurde die Hypothese getestet, ob die Wurzeln genetisch verschiedener Buchenindividuen als Nischen im Bodenvolumen eines Bohrkernes fungieren können. Vierzehn Ektomykorriza-Pilzarten, bestimmt durch ITS-Sequenzieren und Phylogramme, waren uneinheitlich entlang eines Transektes (81 m, 10 Bohrkerne) verteilt. In den drei artenreichsten Bohrkernen (vier, fünf und sechs Pilzarten) wurden für alle Wurzelsegmente molekulare Fingerprints mittels Mikrosatelliten-PCR erstellt. Ergänzend wurden auch die Fingerprints der die Bohrkerne umgebenden Bäume erfasst. Im jeden der Bohrkerne wurden der Genotyp der beiden dem jeweiligen Bohrkern benachbarten Bäume gefunden. Nach der Genotyp-Hypothese hätten die unterschiedlichen Buchengenotypen von verschiedenen Pilzarten besiedelt werden müssen. Da dies nicht der Fall war, muss die Hypothesen, dass unterschiedliche Wirtsgenotypen zur Erklärung der Biodiversität beitragen, für den Buchenreinbestand abgelehnt werden. Da auch andere Nischen-bezogene Erklärungen nicht zutreffen (Bodenparameter waren homogen verteilt, vertikale Kompartimentalisierung spielt keine Rolle) werden stochastische Erklärungen für Artverteilungen vorgeschlagen. So könnte z. B. Mykorrhiza-Etablierung nach Sporenausbreitung als Erklärung für bestimmte Diversitätsmuster im Buchenreinbestand herangezogen werden. T3 - Cottbuser Schriften zu Bodenschutz und Rekultivierung - 43 KW - Waldkiefer KW - Rotbuche KW - Ribosomale DNS KW - Satelliten-DNS KW - Biodiversität KW - ITS-Sequenzierung KW - Kryptische Arten KW - Mikrosatelliten-PCR KW - Spezifitätsgilden KW - Wirts-Genotyp KW - Cryptic species KW - Host genotypes KW - ITS sequencing KW - Microsatellite PCR KW - Specificity guild Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28056 SN - 1436-0918 ER - TY - JOUR A1 - Buchwald, Tom A1 - Hasanuzzman, Gazi A1 - Merbold, Sebastian A1 - Schanz, Daniel A1 - Egbers, Christoph A1 - Schröder, Andreas T1 - Large-scale flow field and aerosol particle transport investigations in a classroom using 2D-Shake-The-Box Lagrangian Particle Tracking T1 - Großräumige Strömungsfeld- und Aerosolpartikeltransportuntersuchungen in einem Klassenzimmer mit 2D-Shake-The-Box Lagrangian Particle Tracking JF - Heliyon N2 - Infections with COVID-19 in enclosed public spaces, where virus-laden aerosol particles can accumulate over time, have significantly contributed to the rapid spread of the virus. It is therefore of great importance to understand the transport and dispersion process of aerosol particles in such spaces, especially against the background of future pandemics. In this work, we present a Lagrangian-Particle-Tracking experiment to assess the mixed convective flow in a classroom with different ventilation strategies. For this purpose, thermal plumes were created by heated dummies, and a collimated LED light-sheet with ~0.4 m thickness was used for illumination of helium filled soap bubbles (HFSB) acting as passive tracer particles. In this way, the Lagrangian trajectories of the particles were recorded at two approximately 4.2 m × 2.8 m large fields using the novel 2D-Shake-The-Box-Method. As a result, time-resolved trajectories of over 300,000 simultaneously tracked HFSB have been reconstructed, so that both small-scale and large-scale properties of the flow are visualized quantitatively across the entire cross-section of the room. The trajectories show that the thermal plumes create lengthwise circulating vortices, which cannot be destroyed across the entire cross-section of the room by opening or tilting a window. Furthermore, the mixing in the room through the operation of an air purifier is higher compared to opening a window, which suggests that this strategy in combination with its air filtering capability is the most effective strategy to prevent infections. N2 - Infektionen mit COVID-19 in geschlossenen öffentlichen Räumen, in denen sich virushaltige Aerosolpartikel mit der Zeit ansammeln können, haben erheblich zur raschen Ausbreitung des Virus beigetragen. Es ist daher von großer Bedeutung, den Transport- und Ausbreitungsprozess von Aerosolpartikeln in solchen Räumen zu verstehen, insbesondere vor dem Hintergrund künftiger Pandemien. In dieser Arbeit stellen wir ein Lagrangian-Particle-Tracking-Experiment vor, um die gemischt-konvektive Strömung in einem Klassenzimmer mit verschiedenen Lüftungsstrategien zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden Wärmefahnen durch beheizte Dummys erzeugt und eine kollimierte LED-Lichtplatte mit einer Dicke von ~0,4 m beleuchtete mit Helium gefüllte Seifenblasen (HFSB), die als passive Tracerpartikel fungierten. Auf diese Weise konnten die Lagrange'schen Trajektorien der Partikel in zwei etwa 4,2 m × 2,8 m großen Feldern mit der neuartigen 2D-Shake-The-Box-Methode aufgezeichnet werden. Als Ergebnis wurden zeitaufgelöste Trajektorien von über 300.000 gleichzeitig verfolgten HFSB rekonstruiert, so dass sowohl kleinräumige als auch großskalige Eigenschaften der Strömung über den gesamten Querschnitt des Raumes quantitativ visualisiert werden. Die Trajektorien zeigen, dass die Wärmefahnen in Längsrichtung zirkulierende Wirbel erzeugen, die auch durch Öffnen oder Kippen eines Fensters nicht über den gesamten Raumquerschnitt zerstört werden können. Außerdem ist die Durchmischung im Raum durch den Betrieb eines Luftreinigers höher im Vergleich zum Öffnen eines Fensters, was darauf hindeutet, dass diese Strategie in Kombination mit ihrer Luftfilterung die wirksamste Strategie zur Vermeidung von Infektionen ist. KW - Shake-the-box KW - Lagrangian-particle-tracking KW - Aerosol particle spreading KW - Room ventilation KW - Covid-19 KW - Lagrangesche Partikelverfolgung KW - Ausbreitung von Aerosolpartikeln KW - Raumbelüftung KW - Aerosol KW - Lagrange-Darstellung KW - Belüftung KW - Klassenzimmer Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e22826 SN - 2405-8440 VL - 9 IS - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - THES A1 - Buckow, Benjamin T1 - Entwicklung von Modellen und Methoden zur Qualifizierung für die Netzbetriebsführung unter Einbeziehung eines neuartigen dynamischen Netzsimulators T1 - Development of models and methods for qualification of Dispatchers using a new dynamic power system simulator N2 - Das elektrische Energieversorgungssystem in Europa, insbesondere in Deutschland, unterliegt vor allem seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahre 2000 enormen Veränderungen. Die über viele Jahre gewachsene Struktur einer zentralen Energieeinspeisung durch konventionelle Kraftwerke löst sich zunehmend auf, getrieben durch den Ausstieg aus der Atom- sowie der Kohleenergie und es bildet sich ein dezentrales Energieversorgungsnetz, welches durch die Energieerzeugung aus erneuerbare Energien, allen voran Windenergie- und Photovoltaikanlagen, geprägt ist. Wesentliche Gründe dieser Veränderungen sind politische und regulatorische Rahmenbedingungen sowie der technische Fortschritt im Bereich der Erzeugung, Verbrauch und Übertragung von Energie. Durch diese Wandlung des Energieversorgungssystems werden die Netzbetriebsführer zunehmend vor kritische Situationen gestellt, da die fluktuierende Einspeisung der erneuerbaren Energien nicht präzise vorhergesagt werden kann und somit Einspeisung und Verbrauch nicht mehr im Gleichgewicht sind. Dieses Defizit erreicht vermehrt eine Größenordnung, die durch Regelleistung nicht mehr ausgeregelt werden kann und ein Eingreifen der Netzbetriebsführer in das Energieübertragungsnetz nach sich zieht. Damit diese kritischen Situationen von den Netzbetriebsführern zu jeder Zeit beherrscht werden können, ist es nötig, das Personal für solche Szenarien zu qualifizieren. Dabei bedarf es Forschungsarbeit, um diese Qualifizierung an Simulator gestützten Schulungen mit geeigneten Netzmodellen und Szenarien sicherzustellen. Dabei muss die Interaktion und Kommunikation zwischen den Netzbetriebsführern zentraler Bestandteil einer solchen Schulung sein. Insbesondere bei Netzwiederaufbau Szenarien ist die Einhaltung einer präzisen Kommunikation unter Berücksichtigung von Meldeketten und Weisungsberechtigungen. In dieser Arbeit wird solche eine Schulung unter Anwendung didaktischer Methoden ausarbeitet sowie Netzmodelle entwickelt, welche die Grundlage sind, um an einem solchen dynamischen Netzsimulationssystem Netzbetriebsschulungen durchzuführen. Darüber hinaus werden verschiedene Szenarien erstellt, um die unterschiedlichsten Aspekte der Netzbetriebsführung unter Einbeziehung von Netzbetriebsführern, Studierenden und Meister zu schulen. N2 - The electrical energy supply system in Europe, especially in Germany, is subjected to enormous changes, especially after enactment of the Renewable Energy Sources Act in 2000. The structure of a central energy supply system through conventional power plants, which has grown over many years, is fading away, driven by the phase-out of nuclear and coal power plants. Furthermore, a decentralized energy supply structure is getting formed, which is characterized by generation from renewable energies, especially from wind and photovoltaic technologies. The main reasons for these changes are the political and regulatory framework as well as technical progress in the area of generation, consumption and transmission of energy. This change in the energy supply system means that dispatchers are faced with increasing critical situations, since the fluctuating feed-in of renewable energies cannot be predicted precisely and thus feed-in and consumption are no longer in balance. This deficit is increasingly reaching an order of magnitude that can no longer be compensated by balancing power and requires dispatchers’ interventions in electrical transmission grid. In order to overcome these critical situations at all times, it is necessary to qualify the dispatching staff for such scenarios. Research and development is also required to endorse the qualification of dispatching staffs on simulator-based training courses with suitable grid models and scenarios. The interaction and communication between the dispatchers must be a central component of such training programs. Particularly in grid restoration scenarios, compliance with precise communication, taking account of message chains and authorization to issue instructions play crucial roles. In this dissertation, such a training program is developed using didactic methods. Moreover, different network models are developed as building components of grid operation training on a dynamic power system simulator. In addition, various scenarios are created in order to train the most diverse aspects of grid operation management which contains training programs for dispatchers, students and certified electrical staffs. KW - Netzbetrieb KW - Trainingssimulator KW - Schulung KW - Grid operation KW - Training simulator KW - Training KW - Elektrizitätsversorgung KW - Management KW - Qualifikation KW - Simulation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52267 ER - TY - THES A1 - Buder, Mei T1 - Vergleich der Unternehmensethik mittelständischer Familienunternehmen in Deutschland und China – Probleme und Lösungsvorschläge bei Gestaltung einer interkulturellen Zusammenarbeit T1 - Comparison of business ethics in small and medium-sized family businesses in Germany and China - Problems and solutions in the organization of a cross-cultural cooperation N2 - Die allgemeine Zielsetzung der vorliegenden Arbeit besteht darin, die hauptsächlichen Werte- und Tugendvorstellungen in der Unternehmensethik, die bei mittelständischer Familienunternehmen in Deutschland und China eine entscheidende Rolle spielen, aus philosophischer als auch soziokultureller Sicht zu vergleichen, um daraus praktischen Gestaltungshilfen für eine verbesserte interkulturelle wirtschaftliche Zusammenarbeit zwischen familiendominierten Mittelstand beider Länder abzuleiten zu können. Im ersten Kapitel wird eine allgemeine Einleitung zum Gesamtproblem und gegenwärtigen Forschungsstand unternehmensethischer Fragestellungen von Familienunternehmen in Deutschland und China gegeben. Anschließend wird im zweiten Kapitel ausgehend von Max Webers Theorie über die protestantische Ethik und „Gespräche des Konfuzius“ (Lunyu 论语) der Einfluss des Konfuzianismus auf der chinesischen Seite und der Einfluss des Protestantismus auf der deutschen Seite auf die Bildung sowie Entwicklung unterschiedlicher Wirtschafts- und Unternehmensethiken in beiden Gesellschaften vergleichend analysiert. Damit soll gezeigt werden, wo die historisch-soziokulturellen Wurzeln für die unterschiedlichen ethischen Gedanken in Bezug auf die interkulturellen wirtschaftlichen Kommunikationsprobleme zwischen deutschen und chinesischen Familienunternehmen liegen könnten. Dieses Kapitel bildet die theoretische Grundlage für die folgenden Kapitel in der vorliegenden Arbeit. Um sowohl die Bedeutung einer durch das Unternehmen und seine Entwicklung gestalteten Unternehmensethik für die nachhaltige Entwicklung mittelständischer Familienunternehmen in Deutschland und China als auch die Auswirkungen der unterschiedlichen soziokulturellen Faktoren auf die Unternehmensethik mittelständischer Familienunternehmen beider Länder zu untersuchen, wird im dritten und vierten Kapitel eine umfassende Vergleichsuntersuchung ausgeführt. Basierend auf den im zweiten Kapitel dargestellten soziokulturellen Wurzeln werden allgemeine Gemeinsamkeiten und Unterschieden beider Seiten zusammengeführt. Darüber hinaus wird ein Vergleich zwischen dem Partei-Gremium der KPCh in chinesischen Familienunternehmen und dem Familienbeirat in deutschen Familienunternehmen vorgenommen. Besondere Beachtung findet auch ausführliche Darstellung des dualen Einfluss einerseits der chinesischen kommunistischen Ideologie und andererseits der traditionellen konfuzianischen ethischen Gedanken. Hieraus kann ein Basiskonzept der jeweils kulturspezifischen Besonderheiten beim Vergleich der mittelständischen Familienunternehmen beider Gesellschaften entwickelt werden. Im fünften Kapitel wird eine umfangreiche praktische Untersuchung, welche die auffälligsten Chancen und Probleme beinhaltet, hinsichtlich einer erfolgreichen interkulturellen deutsch-chinesischen Wirtschaftskooperation mit dem Fokus auf mittelständischen Familienunternehmen beiden Ländern dargestellt. Die zusammengeführten praxisbezogenen Untersuchungsergebnisse können als Orientierungshilfe sowohl den deutschen familiendominierte Mittelstand, die in China tätig sind oder ein solches Engagement in Erwägung ziehen wollen, als auch den chinesischen Investoren, die beim wirtschaftlichen Engagement in Deutschland aktiv sind, dienen. Zum Abschluss wird ein Ausblick auf zukünftige Forschungsfelder der interkulturellen Zusammenarbeit zwischen dem jeweils familiendominierten Mittelstand beider Länder gegeben. N2 - The overarching aim of this research is to compare, from a philosophical and sociocultural point of view, the conceptions of the principal value and virtue in business ethics that plays an influential role in small or medium-size family firms (SME) in Germany and China, in order to derive the practical construction guidance for improved intercultural economic cooperation between family-owned SMEs of both countries In the first chapter a general introduction to the overall problem and the current state of research in business ethics issues of family firms in Germany and China will be given. Then in the second chapter, based on Max Weber´s theory of the Protestant Ethic and Analects of Confucius (Lunyu论语), the influence of Confucianism on the Chinese side and the influence of Protestantism on the German side which have an effect on the establishment and development of different economic and business ethics in both countries, will be compared analysed, to find out what could be the historical-sociocultural roots of the different ethical thoughts in terms of the economic intercultural communication problems between German and Chinese family firms. This chapter provides the theoretical basis for the following chapters in this thesis. For exploring the importance of the business ethics formed by the company and its development on sustainable development of family-owned SMEs in Germany and China as well as the impact of various sociocultural factors on business ethics in family enterprises in both countries, in the third and fourth chapters, a comprehensive comparative study will be carried out. Based on the sociocultural roots illustrated in the second chapter general similarities and differences of both sides will summed up. In addition, there is a comparison between the Party committee of the Chinese Communist Party (CCP) in Chinese family business and the family advisory board in German family business. Particular attention should be to detailed description of the dual influence of the ideology of the CCP on the one hand and the traditional Confucian ethical thoughts on the other hand. Hence, a basic concept of each culture-specific feature could be developed for comparing the family business of both countries. The fifth chapter will carry a comprehensive practical investigation, which includes the most prominent opportunities and problems in terms of successful intercultural German-Chinese economic cooperation with a focus on family-owned SMEs in the two countries. The investigation results related to practice will provide the guidance for both the German family-owned SMEs, which are active in China or want to take such an action into consideration, as well as the Chinese investors who are active in economic activities in Germany. At the conclusion of this paper, there is a perspective on future research areas of the intercultural economic collaboration between family-owned SMEs of both countries. KW - Familienbetrieb KW - Klein- und Mittelbetrieb KW - Unternehmensethik KW - Unternehmenskooperation KW - Kulturkontakt KW - Unternehmensethik KW - Mittelständische Familienunternehmen KW - Interkulturelle Zusammenarbeit KW - China KW - Deutschland KW - Business ethics KW - Medium-sized family businesses KW - Intercultural cooperation KW - China KW - Germany Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-30669 ER - TY - THES A1 - Budnitskaya, Marina T1 - Villa-Sawina. Ambitionen Kompromisse Schicksal. Literatorov-Straße 17, St. Petersburg T1 - Villa-Savina Ambitions, Compromises, Fate Literatorov-Street 17, Saint Petersburg N2 - Seit Ende des 19. Jahrhunderts gehören Villen zum Stadtbild der russischen Großstädte. Im Jahr 1907 baute der Architekt Alexander Geisler in St. Petersburg eine Villa für Maria Sawina, die berühmte Schauspielerin des höfischen Alexandrinski-Theaters. Der Bau einer Villa für angesehene Schauspielerin und anspruchsvolle Bauherrin war eine Herausforderung für den erfahrenen Architekten. Neben der herkömmlichen Funktion hatte die Villa in erster Linie den repräsentativen Zweck erfüllen sollen. Demnach bestand die Aufgabe des Architekten daran mittels Architektursprache den Status der Bauherrin zu repräsentieren. Dabei ging es nicht nur um anspruchsvolle Gestaltung der Fassaden durch verschiedene Architekturelemente und Materialien, sondern auch um exklusive Gestaltung die Innenräume, wofür Edelholz, Wandmalerei, Glasfenstern sowie für die Villa extra angefertigten Kunstwerke, verwendet wurden. Die Kunstwerke dienten zur ikonographischen Darstellung des Weltbildes der Hausdame. Mit dem Bau der Villa für Maria Sawina gelang es dem Architekten ein einzigartiges Werk der Baukunst zu schaffen, das bereits zur Zeit der Errichtung einen hohen kunsthistorischen Wert hatte. Im Verlaufe den nächsten 100 Jahre wurde die Nutzung der Gebäude mehrmals gewechselt, vom Einfamilienhaus zum Mehrfamilienhaus mit elf einzelnen Wohneinheiten, danach zum Bürogebäude und letztendlich wieder als Einfamilienhaus. Damit spiegelt die Geschichte der Villa Sawina die gesellschaftlichen Umwälzungen im Russland des 20. Jahrhunderts wieder. Nichtsdestotrotz ist die ursprüngliche Gestaltung der repräsentativen Räume der Villa bis zur Zeit des jüngsten Sanierungsbeginns im Jahr 2008 erhalten geblieben. Die Arbeit widmet sich der umfassenden und facettenreichen Geschichte des Bauwerks von seiner Errichtung bis zur Gegenwart. Dabei wurden die kunsthistorischen sowie die denkmalpflegerischen Werte des Bauwerks unter der kulturellen und sozialen Fragestellung bewertet und im Zusammenhang mit der Entwicklung der Kulturlandschaft der russischen Metropole im 20. Jahrhundert analysiert. N2 - Since the end of the 19th century villas belong to the cityscape of russian big cities. In the year 1907 the famous architect Alexander Geisler build a villa for Maria Sawina, the famous actress of the courtly Alexandriski-Theatre. The building of a villa for the reputable actress and demanding client was a challenge for the experienced architect. Besides the conventional function, the villa should have a representative purpose. The architect’s task was to represent the status of his client with the help of architectural language. Though it wasn't only about demanding design of the facade with several architectural elements and materials, but also about exclusive design of the interior rooms. Therefore exotic woods, wall paintings, glassed windows and works of art which were specially made for the villa. The artworks served as iconographic representatives of the matron’s world view. Through the building of the villa the architect managed to create a unique piece of work which had an art history value already at the time of the construction. In the next 100 years the building’s use changed several time from a one-family house to a multi-family house with 11 apartments, to an office building and at the end back to a one-family house. Thereby the history of the Villa Sawina reflects the social upheavals in Russia in the 20th century. Nonetheless the original arrangement of the representative rooms was kept until the restoration in the year 2008. This work is about the multifaceted history of the villa from the start of the building to the recent history. Though the art historical and cultural heritage preservation values of the building were assessed under cultural and social circumstances and analysed in connection with the development of the cultivated landscape of the russian metropolis in the 20th century. KW - Architektur KW - Jugendstil KW - Villa KW - Bürgerhaus KW - Wohnen KW - Russland KW - St. Petersburg KW - Stadtgeschichte KW - Art KW - 19th-20th century KW - Theatre KW - Russia KW - City history KW - Architect KW - Villa KW - Art Nouveau KW - Sankt Petersburg KW - Villa KW - Umbau KW - Architekturgeschichte KW - Jugendstil Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43160 ER - TY - THES A1 - Burghardt, Diana T1 - Ermittlung geochemischer, geomikrobiologischer und geotechnischer Grundlagen zur In-Situ-Immobilisierung von Arsen, Uran und Radium durch eine ‚Reaktive-Zonen’-Technologie T1 - Investigations on geochemical, geomicrobial and geotechnical basics for the In-Situ-Immobilisation of Arsenic, Uranium and Radium using a ‚Reactive-Zone’-Technology N2 - Aufgrund fehlender oder eingeschränkt wirksamer Basisabdichtungen von Uranerzbergbau- Hinterlassenschaften kommt es häufig zur Kontamination des abströmenden Grundwassers mit Radionukliden und Arsen. Ziel der Dissertation war es, Grundlagen für eine nachhaltige und kostengünstige In-Situ-Immobilisierung von Arsen, Uran und Radium zu ermitteln. Hierfür sollte eine ‚Reaktive-Zonen’-Technologie genutzt werden, bei der partikuläre Eisen-materialien in den Grundwasserleiter injiziert werden. Zur As- und U- Immobilisierung konnten injizierbare Graugusspulver- bzw. nano-Eisen- Mengen (2g Fe/kg Quarzsand) und eine stimulierte, autotrophe Sulfatreduktion bzw. Eisensulfidfällung erfolgreich getestet werden. Eine anaerobe Radium- Immobilisierung war bei Zusatz von 6 g Grauguss-pulver/MnO2 –Gemisches (1:1)/kg Quarzsand am Effektivsten. Durch die Kombination der Eisenpartikelinjektion mit einem vorgeschalteten ‚Pneumatic Fracturing’ zur Erzeugung gut durchlässiger Fließkanäle konnten in Injektionsversuchen im Bench-Scale-Maßstab erste erfolgsversprechende Ergebnisse für einen späteren Praxiseinsatz erzielt werden. N2 - The intensive uranium ore mining in Eastern Germany has devised many abandoned mine processing sites and groundwater effluents contaminated with Arsenic (As) and radionuclides including Uranium (U) and Radium (Ra). Therefore, a main focus of this work should be investigations on As-, U- and Ra- immobilisation using injectible reactive (iron) materials and a stimulated sulphate reduction, respectively. The combination of injectible amounts of grey cast iron (gcFe) or nano scale iron (naFe) and a stimulated, autotrophic sulphate reduction and iron sulphide precipitation have proven most effective for anaerobic As- und U- immobili-sation. In a column test with 0.6 wt% gcFe/MnO2 (1:1) mixture, Radium was mostly occluded in manganese oxides, but also in iron hydroxides. On the second part of this work, the technical basics for a ,reactive zone’-technology should be determined, where all reactive materials are inserted in the aquifer by injection. First positive results on iron particle injection were achieved with the aid of a ,pneumatic fracturing’ in order to create highly permeable flow paths prior to the injection in bench-scale injection tests. KW - Chemisches Element KW - Immobilisierung KW - Sulfatatmung KW - In-Situ-Immobilisierung KW - Autotrophe Sulfatreduktion KW - Immobilisation KW - Sulphate reduction Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-72 ER - TY - THES A1 - Burkhard, Carina T1 - TQM-Trend-Matrix - Methode zur prognostischen Analyse unternehmensspezifischer Wirkungen von TQM-Maßnahmen T1 - TQM-Trend-Matrix - Approach for the predictive analysis of the results of specific TQM measures in specific companies N2 - Die vereinfachte Erfolgsformel des Managementansatzes Total Quality Management (TQM), oft auch Business Excellence genannt, lautet: Motivierte, zufriedene Mitarbeiter führen zu zufriedenen Kunden und damit zu hohen Gewinnen. Diese Erfolgsformel ist jedoch aufgrund hoher Komplexität der Wirkungen von TQM-Maßnahmen nicht für jedes Unternehmen gleichermaßen zutreffend. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur prognostischen Analyse unternehmensspezifischer Wirkungen von TQM-Maßnahmen. Diese Methode wurde auf Grundlage von Selbstbewertungen einiger Unternehmen im Rahmen von Qualitätspreisen in Deutschland entwickelt. Mit einer Sensitivitätsanalyse nach Vester wurde ein Wirkungsmodell für TQM-Maßnahmen erstellt und simuliert. Ein Moderationskonzept wurde entwickelt, um Simulation und Unternehmenskontext des jeweiligen Unternehmens miteinander zu verknüpfen. Ergebnis der Entwicklung ist eine dynamische Simulation, die es ermöglicht, die Komplexität von TQM und TQM-Maßnahmen in einem Unternehmen untersuchen zu können. Beabsichtigte und unbeabsichtigte Wirkungen von TQM-Maßnahmen auf verschiedene unternehmensinterne und -externe Bereiche können mit Hilfe der Methode vor der eigentlichen Umsetzung einer Maßnahme erkannt und die Maßnahmen entsprechend ihrer Zielsetzung angepasst werden. N2 - The key to success in the application of the management approach Total Quality Management (TQM), also referred to as Business Excellence, is often simplified as follows: Motivated employees who are satisfied with their jobs result in satisfied customers which in turn result in high profits. However, due to the complexity of effects of TQM measures, this is not valid for every company alike. Subject of this dissertation is the development of a method for the predictive analysis of the results of specific TQM measures in specific companies. The method was developed based on self-assessment brochures submitted by companies during their participation in quality awards in Germany. A model for the simulation of the effects of TQM measures in specific companies was developed based on the sensitivity analysis by Vester. A concept for the mutual integration of simulation results in a company and specific characteristics of the company under investigation in the simulation model has been developed. The result is a dynamic simulation model that enables the user to investigate the complexity of TQM and TQM measures in a company. With the simulation model, intended and unintended effects of TQM measures in various internal and external areas of a company can be recognized and adapted according to the desired effects before their actual implementation. KW - Qualitätsmanagement KW - Wirkungsanalyse KW - Erfolgsfaktor KW - TQM KW - Wirkung KW - Prognose KW - Sensitivitätsanalyse KW - Simulation KW - TQM KW - Effect KW - Prediction KW - Analysis KW - Simulation Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-416 ER - TY - THES A1 - Burkhardt, Marko T1 - Die Leistungsfähigkeit anaerober Rieselbettreaktoren zur Methanisierung flüssiger und gasförmiger organischer Verbindungen durch biofilmgebundene methanogene Archaeen T1 - Anaerobic trickle bed digester for methanation of liquid and gaseous organic compounds by biofilm-bound methanogic archaea N2 - Die Anwendung anaerober Biofilme zur Umsetzung organischer Substrate zu Biogas bietet viele Vorteile. Durch die Immobilisierung methanogener Archaeen im System können kurze Verweilzeiten unter hohen Raumbeladungen in sogenannten Hochleistungsfestbettreaktoren ermöglicht werden. Mittlerweile finden sie recht erfolgreich im Rahmen verschiedener, meist zweistufiger Verfahren, eine Anwendung in der Praxis. Das Prinzip eines Rieselbettreaktors als Methanstufe ist bislang unbekannt. Es konnte gezeigt werden, dass sich der vorgeschlagene und patentierte Aufbau eines Rieselbettreaktors im Rahmen eines zweistufigen Verfahrens zur Methanisierung flüssiger und gasförmiger organischer Substrate eignet. Der direkte Vergleich zwischen einem klassischen überstauten Festbettreaktor und dem Rieselbettreaktor zeigte, dass sich beide Prinzipien für die Umsetzung von Essigsäure aber auch von Praxissubstraten (Maishydrolysat) eignet. Die pH-Werte im Ablauf lagen über 7,0, die Methankonzentration im Biogas ist jeweils über 70 Vol%. Bis zu den hohen Raumbeladungen von bR=10-12 kgCSB/(m³FB•d) wurde der theoretische Wert der spezifischen Methanproduktion von P=3-4 Nm³CH4/(m³FB•d) erreicht. Im eingefahrenen und kontinuierlichen Betrieb lag der Methanertrag YoTR,∑ im Rieselbettreaktor zwischen 231-275 NlCH4/kgoTR und im überstauten Festbettreaktor zwischen 246-270 NlCH4/kgoTR. Dem theoretischen Wert von 293 NlCH4/kgoTR wird nahe gekommen. Beide Systeme sind daher sehr gut vergleichbar. Die Zugabe und die Unterbrechung des Substrates die Steuerung der Methanbildung mit einer Reaktionszeit von 3,4-5 Stunden. Der Rieselbettreaktor zeigte ein schnelleres Ansprechverhalten der Methanbildung nach erneuter Substratzugabe aufgrund der Rezirkulation durch das gesamte Festbett. In Hinblick auf den Flexibilitätsbonus im Rahmen der aktuellen Novelle des EEG 2012 wird das Kriterium der Reaktion auf den stündlichen Energiebedarf erfüllt. Im Rieselbettreaktor konnte die Abhängigkeit des Stoffumsatzes von der Raumbeladung bR, der Rezirkulation RV, der Rieselzeit Rt, dem Prozesswasservolumen Vfl bzw. der hydraulischen Verweilzeit Ʈfl nachgewiesen werden. Ʈfl ist dabei entkoppelt von der Kontaktzeit am Biofilm, dem Ort des Stoffumsatzes. In Hinblick auf einen hohen CSB Abbau konnte insbesondere der direkte Zusammenhang zur Rezirkulation ermittelt werden. Zudem zeigte die differenzierte Betrachtung des Rieselverhaltens, dass aufgrund der Ausbildung eines dünneren Rieselfilmes bei einer geringen Rieselzahl R ein höherer Stofftransport in den Biofilm und letztlich ein höherer CSB-Abbau pro Verrieselung stattfand. Der maximale absolute CSB Abbau lag bei einer Raumbeladung von bR=19 m³/(m³FB•d). Diese Abhängigkeiten wurden durch die Kontaktzeit Ct des Substrates mit dem Biofilm zusammengefasst, sodass das ƞCSB-Ct-bR Diagramm dargestellt werden konnte. Mit Hilfe von Ct wurde ein Modell erstellt, wobei die Umsatzrate k und der Korrekturfaktor k* empirisch ermittelt wurden. Als gasförmige Substrate wurden erfolgreich Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid methanisiert. Unter Kreislaufführung des Gasstromes im batch-Betrieb erfolgte ein bis zu 98 %-iger Wasserstoffumsatz. Der Methangehalt betrug maximal 97,7 %. Die Raumbeladung lag maximal bei bR=4,43 Nm³H2/(m³FB•d), wobei eine spezifische Methanproduktivität von 1,17 Nm³CH4/(m³FB•d) erreicht wurde. Im Ausblick führt der kontinuierliche Betrieb zu einem vollständigen Umsatz bei einer 100%igen Methankonzentration. Damit konnte erstmals Wasserstoff (beispielsweise elektrolytisch erzeugt) und Kohlenstoffdioxid unter moderaten Temperatur- und Druckbedingungen methanisiert werden. Es liegt ein Energieträger vor, der sehr gut in klassischen Speichern (Erdgasnetz) ohne aufwendige Aufreinigung eingespeist werden kann. Die Inbetriebnahme und der Betrieb sowohl des überstauten Festbettreaktors als auch des Rieselbettreaktors ermöglichte die Beobachtung der Biofilmentwicklung. Dabei wurde eine vergleichbare Biofilmausbildung festgestellt. Im Rieselbettreaktor erfolgte ein erhöhter Biomasserückhalt, vermutlich aufgrund einer ungleichen Strömungsverteilung. Nach 239 Versuchstagen konnte ein vergleichbarer Biomasseanteil für beide Reaktorprinzipien von 14 gFM/FK (35 goTR/m²FKAO) bei einer mittleren Biofilmdicke von 600 µm bestimmt werden. Der Biomasseertrag YoTR/CSB entspricht mit 0,016-0,020 goTR/gCSB in beiden Reaktoren den Literaturwerten von 0,01-0,06 goTR/gCSB. Unter Betrachtung der Strömungsverhältnisse der Flüssigkeitsschicht am Biofilm, der Konzentrationsgrenzschicht, des Stoffüberganges und des Stoffabbaus konnte eine Umsatzlimitierung festgestellt werden. Im Rieselbettreaktor lag eine Reaktionslimitierung bis zu einer mittleren Biofilmdicke von 174 µm vor. Bei einer höheren Biofilmdicke erfolgte eine Diffusionslimitierung. Die Bestimmung der methanogenen Archaeen im Rieselbettreaktor zeigte, dass sowohl beim flüssigen als auch gasförmigen Substrat der hydrogenotrophe und der acetoklastische Stoffwechsel parallel erfolgte. N2 - Anaerobic biofilms converting organic material to biogas have many advantages. Through immobilization of methanogenic archaea, short retention times and high organic loading rates can be realised in so called high-load fixed bed reactors. Meanwhile they can mostly be found in two stage processes. The innovative principle of an anaerobic trickle bed reactor for methanation is recent unknown. The proposed and patented design of the reactor is suitable for liquid as well gaseous organic substrates in a two stage methanation process. The investigation and direct comparison of a conventional flooded fixed bed reactor and a trickle bed reactor have shown whether the two principles are suitable regarding the reaction of liquids such as acetic acid but also of substrates used in practice (like maize hydrolysate). The pH values in the effluent were above 7.0, which indicate a stable process. The concentration of methane in the biogas was respectively about 70 vol%. Up to high organic loading rates of OLR=10-12 kgCOD/(m³FB•d) a specific methane production of P=3-4 Nm³CH4/(m³FB•d) was achieved. During retracted and continuous operation the methane yield YoTR ranged between 231-275 lSCH4/kgVSS in the trickle bed reactor and between 246-270 lSCH4/kgVSS in a flooded fixed bed reactor. These results are satisfactory compared to the theoretical value of 293 lSCH4/kgVSS achieved in standard tests. Both systems are very comparable. The addition and the interruption of the substrate feed allow the control of the methane formation with a reaction time of 3.4 to 5 hours. The trickle bed reactor showed a faster response of methane production after substrate addition caused by the recirculation through the entire packed bed. In terms of the current revision of the EEG in 2012, the criterion of response to the hourly energy demand is met ensuring the flexibility bonus. In the trickle bed reactor the dependence of metabolism on the organic loading rate OLR, the recirculation RV, the trickle time Rt, the process water volume Vfl and the hydraulic retention time HRT was investigated. HRT is not related to the contact time in the biofilm, the location of metabolism. The direct dependence between a high COD removal and the recirculation RV and trickle time Rt could be determined. The differentiated analysis of the trickle flow behaviour showed a formation of a thin trickling film at a low trickle number R. A higher mass transfer into the biofilm and following a higher COD removal per irrigation could be observed. The absolute and maximum COD removal was observed at an OLR of 19 m³/(m³FB•d). These dependencies were combined with the contact time Ct of substrate and biofilm. The ƞCOD-Ct-OLR diagram could be drawn. With the help of Ct, a model was created. The turnover rate k and the correction factor k* were determined empirically. The gaseous substrates hydrogen and carbon dioxide were successfully metabolized into methane. With circulating gas stream in a batch operation the hydrogen conversion achieved up to 98%. The methane content was up to 97.7%. The loading rate was maximal at OLR=4.43 m³SH2/(m³FB•d) with a specific methane productivity of P=1.17 m³SCH4/(m³FB•d). Looking ahead a complete conversion to a 100% methane concentration by a continuous operation is possible. This is the first time that methanization of hydrogen and carbon dioxide is realized under moderate temperature and pressure conditions. An energy carrier is developed which can very easily be fed in classical storages like the natural gas grid without extensive purification. Compared to conventional methanation processes the efficiency is much higher. The start-up and operation of both the flooded fixed bed reactor and the trickle bed reactor allowed the study of biofilm development. Here, a similar biofilm formation was observed. After 239 days of observation a similar proportion of biomass for both reactor types with 14 gFM/FK (35 gVSS/m²FKAO) and an average biofilm thickness from 600 µm were determined. The biomass yield YoTR/CSB of 0.016 to 0.020 gVSS/gCOD in both reactor systems corresponds to the literature values of 0.01 to 0.06 gVSS/gCOD. Considering the flow conditions of the liquid layer at the biofilm, the concentration boundary layer, the mass transfer and the degradation of the substance a limitation could be determined. In the trickle bed reactor a reaction limitation occurred up to an average biofilm thickness of 174 µm. For a higher biofilm thickness a limitation of diffusion was observed. The determination of methanogenic archaea in the trickle bed reactor showed that both the liquid and gaseous substrate conversion was performed via hydrogenotrophic and acetoclastic metabolism in parallel. KW - Biogas KW - Wasserstoff KW - Rieselreaktor KW - Biofilm KW - Methan KW - Biogas KW - Wasserstoff KW - Rieselbett KW - Biofilm KW - Methan KW - Biogas KW - Hydrogen KW - Tickle bed KW - Biofilm KW - Methane Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25249 ER - TY - THES A1 - Burtchen, Angie T1 - Ein Beitrag zur Behandlung von Optimalsteuerungsaufgaben mit unendlichem Zeithorizont - Theorie und Spektralverfahren T1 - A contribution to optimal control problems with infinite horizon - theory and spectral methods N2 - Schwerpunkte dieser Arbeit sind das Studium linear-quadratischer Optimalsteuerungsaufgaben über dem a priori gegebenen unendlichen Zeithorizont [0,∞), die Untersuchung einer indirekten Spektralmethode zur Lösung dieser Aufgabenklasse sowie die Demonstration ihrer Anwendbarkeit mit Hilfe numerischer Experimente. Linear-quadratische Steuerungsaufgaben präsentieren eine bedeutende Aufgabenklasse in der Optimalsteuerung. Sie kommen sowohl für die Approximation nichtlinearer Aufgaben als auch bei Verfahren der sequentiellen quadratischen Optimierung zum Einsatz. Die Verwendung eines unendlichen Integrationsbereiches lässt sich dabei mit Hilfe verschiedener Anwendungsgebiete motivieren: bei dynamischen Systemen in der Ökonomie und der Biologie, wo aktuelle Entscheidungen Konsequenzen für zukünftige Generationen mit sich bringen; bei der Transformation von Aufgaben mit endlichem Horizont, um Singularitäten im Zielfunktional umgehen zu können (z.B. das Variationsproblem der Brachistochrone) und bei Anwendungen technischer und physikalischer Natur, bei denen sich das unendliche Intervall aus der Aufgabenstellung selbst ergibt (z.B. der quantenmechanische harmonische Oszillator). Darüber hinaus entstehen linear-quadratische Steuerungsaufgaben mit einem unendlichen Zeithorizont auch im Kontext der asymptotischen Stabilisierung dynamischer Systeme. Motiviert durch die zahlreichen Anwendungen wird diese Aufgabenklasse genauer studiert und somit der Ausgangspunkt für ein indirektes Lösungsverfahren geschaffen. Die Optimalsteuerungsaufgabe über [0,∞) wird in gewichteten Funktionenräumen formuliert, wodurch eine Einbettung in eine konvexe Hilbertraumtheorie möglich ist. Als Zustandsraum wird ein gewichteter Sobolev- Raum gewählt. Die Steuerungen werden in einem gewichteten Lebesgue-Raum betrachtet. Die Gewichtsfunktion tritt zusätzlich auch im Zielfunktional auf, wobei hier das Lebesgue- Integral zugrunde gelegt wird. Neben dem Nachweis der Existenz und Eindeutigkeit der Lösung beinhaltet die Arbeit den Beweis von Optimalitätsbedingungen in Form eines Pontryaginschen Maximumprinzips. Dieses liefert neben den kanonischen Gleichungen und der Maximumbedingung auch die Existenz einer Adjungierten, welche einer natürlichen Transversalitätsbedingung genügt. Für die Konstruktion der Spektralmethode spielt Letztere eine entscheidende Rolle. Durch eine sinnvolle Kombination der kanonischen Differentialgleichung mit dem Hauptsatz der Differential- und Integralrechnung gelingt es, aus der Transversalitätsbedingung eine Bestimmungsgleichung für den Anfangswert der adjungierten Funktion in Integralform abzuleiten. Die gewählten Approximationsansätze basieren auf den verallgemeinerten Laguerre-Polynomen, welche ein vollständiges Funktionensystem in einem gewichteten Lebesgue-Raum über (0,∞) repräsentieren. In Kombination mit einer Kollokation des kanonischen Differentialgleichungssystems und der integrierten Transversalitätsbedingung lässt sich damit das Lösen der Optimalsteuerungsaufgabe auf das Lösen eines linearen Gleichungssystem reduzieren. Der erfolgreiche Einsatz der Methode wird anhand verschiedener Beispiele der optimalen Steuerung und auch im Kontext der asymptotischen Stabilisierung eines dynamischen Systems veranschaulicht. N2 - This work focuses on linear-quadratic optimal control problems with the a priori given infinite horizon [0,∞), presents an indirect spectral method for the solution of this class of problems and shows its applicability in several numerical experiments. Linear-quadratic problems represent an important class in the theory of optimal control. They are used for the approximation of nonlinear problems as well as for methods of sequential quadratic programming. The formulation with an infinite horizon can be motivated by different applications: by dynamical systems in economics and biology, where recent decisions affect future generations; by problems with finite horizon, where a suitable transformation to an infinite horizon can be used to handle several singularities of the objective (e.g. the brachistochrone problem in calculus of variation) and by technical or physical applications, where the infinite horizon results naturally from the problem setting (e.g. the one-dimensional harmonic oscillator in quantum mechanics). Moreover linear-quadratic control problems with infinite horizon arise for stabilizing a dynamic system asymptotically. Motivated by this wide range of applications this class of problems is considered in detail to establish a basis for an indirect solution method. The problem formulation on [0,∞) implies a weighted space setting and can be treated as a linear-quadratic problem in Hilbert spaces with classical tools of convex analysis. For the state space a weighted Sobolev space is chosen and for the control space a weighted Lebesgue space is considered. The weight function is additionally involved in the objective, where the integral is understood in Lebesgue sense. The question of existence and uniqueness of an optimal solution is studied and a Pontryagin type maximum principle is established, which provides in addition to the canonical equation and the maximum condition, the existence of an adjoint satisfying a natural transversality condition. This plays a crucial role for the construction of the spectral method. Using a combination of the canonical equation and the fundamental theorem of calculus for Lebesgue integration an integral equation is established to estimate the initial value of the adjoint. The unknown functions are approximated by finite sums of generalized Laguerre polynomials, which form a complete orthogonal system in a weighted Lebesgue space over (0,∞). In combination with the integrated transversality condition the differential equations are collocated at a set of preselected points and the optimal control problem can be transformed into a linear equation system. Finally, the successful application of the proposed method is illustrated with some numerical examples of optimal control problems including a problem to find an asymptotically stabilizing control for a linearized dynamic system. KW - Optimale Steuerung KW - Spektralmethoden KW - Unendlicher Zeithorizont KW - Fourier-Laguerre-Reihen KW - Optimal control theory KW - Infinite horizon KW - Spectral methods KW - Fourier-Laguerre analysis KW - Optimale Kontrolle KW - Laguerre-Polynome KW - Spektralmethode Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50679 ER - TY - THES A1 - Buschmann, Jeannette T1 - Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Feststoffvergärungen in zweistufigen-zweiphasigen Systemen T1 - Increasing the performance and efficiency of solid-state anaerobic digestion in two-stage/two-phase systems N2 - Der anaerobe Umsatz fester, komplexer biogener Substrate zu Biogas in großtechnischen Anlagen zeigt häufig Defizite auf. Die (Mono)Vergärung pflanzlicher Biomassen ist in der Regel durch eine unzureichende Nutzung vorliegender energetischer Potenziale, geringe Prozessgeschwindigkeiten und dementsprechend geringe Produktausbeuten und Durchsätze sowie hohe Gärrestaufkommen charakterisiert. Insbesondere die Verwendung von Energiepflanzen als Biogassubstrate setzt vor dem Hintergrund von bestehenden Flächen- und Nutzungskonkurrenzen eine maximale Potenzialnutzung im Vergärungsprozess voraus. Grundlegend zeigen zweistufige-zweiphasige Systeme aufgrund der Berücksichtigung der unterschiedlichen Milieuansprüche fermentativer und methanogener Mikroorganismen eine höhere Effizienz sowie Prozessstabilität in der anaeroben Degradation gegenüber den klassischen einstufigen Systemen, dass mit zunehmender Komplexität der Substrate einen stärkeren Effekt einnimmt. Vor diesem Hintergrund bestand das Ziel dieser Arbeit darin, über eine detaillierte Prozessanalyse und eine Erweiterung des Prozessverständnisses, die Bestimmung leistungsbeeinflussender Prozessspezifika und relevanter Prozessbedingungen sowie die Ermittlung geeigneter Prozessfahrweisen eine maximale Substratnutzung und effiziente Prozessführung in zweistufigen-zweiphasigen Feststoffvergärungen zu ermöglichen. Ein hoher Feststoffdegradationsgrad sowie hohe Feststoffabbauraten sind Grundvoraussetzungen für einen effizienten Anlagenbetrieb, die Gewährleistung hoher CH4-Ertragsgrade sowie geringer Feststoffverweilzeiten, jedoch gleichzeitig ein häufiges Defizit von Feststoffvergärungen. Grundlage in der Zielerreichung bildete die Ermittlung, Analyse und Optimierung leistungs- und prozessbestimmender Parameter und Zusammenhänge in experimentellen Untersuchungen anhand zweier Technologien zur zweistufigen-zweiphasigen Feststoffvergärung am Beispiel von Maissilage. Da die Leistungsfähigkeit des (Feststoff)Vergärungsprozesses maßgeblich durch die Substrathydrolyse bestimmt wird, wurde der Fokus der Untersuchungen auf die erste Prozessstufe gerichtet. Die Untersuchungsergebnisse zum anaeroben Umsatz von Maissilage zu Biogas unter Nutzung eines Perkolations-/Festbett(PE/FBR)-Verfahrens und ASBR/ASBR-Verfahrens belegen grundlegend die potenziell hohe Leistungsfähigkeit zweistufiger-zweiphasiger Prozesse in der anaeroben Behandlung fester, komplexer Einsatzstoffe. Die Feststoffhydrolyse wird über die Milieubedingungen für die hydrolytisch und fermentativ aktive Mikroflora bestimmt und kann über relevante Prozessparameter beeinflusst werden. Die Ergebnisse der grundlegenden Optimierungsuntersuchungen im PE/FBR-System belegen dabei die Relevanz einer thermophilen und gasdichten Fahrweise der Hydrolyse für einen leistungsfähigen, potenzialnutzenden Prozess. In den leistungscharakterisierenden Untersuchungen wurde eine hohe Eignung des zweistufigen-zweiphasigen ASBR-Verfahrens zur Monovergärung von Maissilage nachgewiesen. In der Gegenüberstellung der zweistufigen-zweiphasigen Verfahren wurde zudem eine höhere Leistungsfähigkeit des ASBR/ASBR-Verfahrens gegenüber dem Perkolations-/Festbett-Verfahren ermittelt, welche aus einem erhöhten Hydrolysierungsgrad des Feststoffes, einem besseren Metabolisierungsgrad der Intermediate zu gasförmigen Produkten sowie einer erhöhten Umsatzrate resultiert. Als limitierende Faktoren im Hinblick auf die mikrobielle Feststoffdegradation in der Perkolationshydrolyse wurden der Wasserhaushalt im System, der Lagerungszustand des Substrates sowie die Charakteristik der flüssigen, intermediären Phase bestimmt. Milieubeeinflussend wirkt zudem das Hydrolyseverfahren selbst über differente Bedingungen hinsichtlich der Substratzugänglichkeit, der Oberflächenbesiedlung sowie des Stofftransfers in zwei separierten Phasen (Perkolation) und Zweiphasengemischen (ASBR-Hydrolyse). Im zweistufigen ASBR-Verfahren wurde als weiterer begünstigender Faktor in der Feststoffdegradation eine teilweise Verlagerung fermentativer Prozesse in die Methanisierung über den Transport partikulärer Stoffe in der intermediären flüssigen Phase ermittelt. Desweiteren erfolgte im Rahmen der Prozesscharakterisierung eine Analyse der methanogenen Aktivität in der Hydrolyse anhand der Produktion an CH4. Die Beschreibung der Abhängigkeit der CH4-Bildung in der Hydrolyse vom vorliegenden pH-Wert erlaubt einen Rückschluss auf die Prozessführung im Hinblick auf die Rezirkulation von Prozessflüssigkeit und den entsprechend bedingten Eintrag an Puffersubstanz. In der Vergärung von Maissilage in den zweistufigen-zweiphasigen Systemen bestimmen CH4-Produktionen in der Hydrolyse den Gesamtmethanertrag zu ca. 30 %. Eine Unterbindung bzw. Verminderung methanogener Aktivitäten über die Milieubedingungen im Hydrolysesystem (z.B. pH, O2-Gehalt) erfolgt aufgrund der Beeinflussung der gesamten mikrobiellen Biozönose sowie mitunter der Enzymreaktionen grundsätzlich auf Kosten des CH4-Ertragsgrades. Eine Reduzierung methanogener Aktivitäten in der ersten Prozessstufe sollte daher über eine Unterbindung des Eintrags Methanogener in die Hydrolyse erfolgen. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass mit einer thermischen Behandlung des Methanisierungsablaufs (= Rezirkulat) eine effektive Inaktivierung methanogener Zellen erfolgt und damit Methanproduktionen in der Hydrolysestufe temporär vermieden werden können. Auf Grundlage der ermittelten leistungsbestimmenden Faktoren und Zusammenhänge sowie des gewonnenen Prozessverständnisses zur Feststoffvergärung in zweistufigen-zweiphasigen Systemen wurden Empfehlungen für den Betrieb von zweistufigen Feststoffvergärungsanlagen abgeleitet. N2 - The anaerobe conversion of solid and complex, biogenic substrates to biogas performed in full-scale plants often shows deficiencies. Usually, the mono digestion of plant biomass is characterized by insufficient utilisation of the available energetic potential, low process velocities, accordingly low product yields and throughputs, as well as high generation of digestion residues. Regarding the existing competitions for land and utilisation; the application of energy plants as biogas substrates requires maximal use of the digestion potential. Two-stage/two-phase anaerobic digestion processes fundamentally show a higher efficiency and process stability compared to the classic single-step processes, since different environmental requirements of fermentative and methanogen microorganisms are fulfilled. Against this background; the objective of this work was the establishment of process specifics and relevant conditions influencing the process efficiency as well as the determination of suitable process performances in order to allow effective substrate utilization, and efficient process performances in two-stage/two-phase solid fermentations. A high conversion rate and a high degradation degree of solids are fundamental prerequisites for an efficient plant operation, the achievement of high CH4 yields and low solid retention times. A basic requirement for the objective achievement implies the establishment, analysis and optimization of process determining parameters and correlations in experimental investigations. In experiments, two technologies for the two-stage/two-phase anaerobic digestion of solid matter, a percolation/fixed-bed process (PE/FBR) and an ASBR/ASBR process, by the example of maize silage were used. Since the efficiency of the solid digestion process is predominantly determined by substrate hydrolysis, all investigations were focused on the first process stage. The obtained results show evidence of a potentially high efficiency of two-stage/two-phase digestion processes in the anaerobe treatment of solid, complex substrates. The hydrolysis process is determined by the environmental conditions for the hydrolytic and fermentative micro-flora and can be influenced by relevant process parameters. The results of the fundamental optimisation research in a PE/FBR system display the relevance of a thermophile and gastight hydrolysis operation to achieve an effective and efficient process. The results of the characterisation of the performance show evidence of a high suitability of the two-stage/two-phase ASBR process for the mono-digestion of maize silage. The comparison of the two-stage/two-phase digestion processes further revealed a higher efficiency for the ASBR/ASBR process as a result of a higher hydrolysis degree, a better metabolism degree for intermediates to gaseous products and a higher conversion rate. As limiting factors regarding microbial solid degradation in the percolation hydrolysis, the water balance in the system, the condition of substrate layers and the characteristics of the liquid intermediate were investigated. In addition, the hydrolysis process shows a microbial influence by itself, through different conditions in the substrate accessibility, the surface colonization as well as the material transfer in two separated phases (percolation) and two-phase mixtures (ASBR-hydrolysis). In the two-stage/two-phase ASBR process a partial shift of the fermentation process to methanation, by the transport of particulate materials in the intermediary liquid phase, was determined as further favouring factor. Within the scope of process characterisation the methanogen activity in hydrolysis was analysed on the basis of CH4 production. Describing the dependency of the CH4 production in hydrolysis of the present pH value, allows drawing conclusions about the process operation regarding recirculation of process liquid and corresponding input of buffer substance. During the fermentation of maize silage, in two-step, two-phase systems, the CH4 production in hydrolysis determines the total methane yield around 30 %. An inhibition or reduction of methanogen activity, via microbial conditions (pH-value, O2-concentration) in the hydrolytic system, appears basically at the expense of the CH4 yield due to an influence on the whole microbial biocenosis and occasionally on the enzyme reactions. Therefore, the reduction of methanogen activity in the first process stage should be realized by preventing a methanogen input in hydrolysis system. The experimental results demonstrate that a thermal treatment of the methanation effluent (recirculation liquid) achieves an effective inactivation of methanogen microorganisms and thereby prevents temporarily the methane production in the hydrolysis stage. Based on the established efficiency-determining factors and relationships, as well as the improved understanding of the process for solid digestion in two-stage/two-phase systems, recommendations could be derived for the operation of two-stage/two-phase solid digestion plants. KW - Biogas KW - Feststoffvergärung KW - Zweistufige-zweiphasige Vergärung KW - Perkolation KW - Anaerobic sequencing batch reactor KW - Solid-state fermentation KW - Two-stage/two-phase digestion KW - Percolation KW - ASBR KW - Biogas KW - Feststoff KW - Vergärung KW - Perkolation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35826 ER - TY - THES A1 - Busse, Martin T1 - Implementing Lean Management - ein ganzheitliches Vorgehensmodell zur nachhaltigen Implementierung des Lean Managements in KMU T1 - Implementing Lean Management - a holistic procedure model for a sustainable implementation of the Lean Management approach in SMEs N2 - Der Lean Ansatz revolutionierte die industrielle Produktion und wurde vom spezifischen Produktionssystem zu einem ganzheitlichen Managementansatz entwickelt. Der Einsatz erfolgte in der Vergangenheit vornehmlich in großen Unternehmen als diskontinuierlicher Projektansatz. Die Besonderheiten kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU) blieben unbeachtete, wodurch im Schrifttum eine Lücke entstand und die Lean Implementierung in KMU lediglich temporär erfolgreich war. Die vorliegende Arbeit stellt die Lean Implementierung in KMU in den Vordergrund. Basierend auf Erkenntnissen der Forschung zum Lean Management in Verbindung mit den Charakteristiken von KMU schließt das erarbeitete Implementierungsmodell die identifizierte Forschungslücke. Das Modell beschreibt die Lean Einführung in KMU anhand eines Implementierungsprozesses mit differenzierbaren Prozessschritten innerhalb von vier Phasen. Ausgehend von der Vorbereitung wird die Implementierung auf strategischer und auf operativer Ebene realisiert. Begleitende Maßnahmen unterstützen die sukzessive Lean Implementierung, während die abschließende Phase zur Sicherung der Nachhaltigkeit den langfristigen Lean Einsatz gewährleistet. Die Berücksichtigung von Lean Methoden und Elementen aus Sicht von KMU rundet das Modell ab. N2 - The Lean approach revolutionised industrial production and has developed from a specific production system to a holistical management approach. The approach has primarily been used by large companies as an intermittent project methodology. Specifications of small and medium-sized enterprises (SME) have not been well documented, so a gap in the research literature occured and the Lean implementation in SMEs was only of occasional success. The study features the Lean implementation in SMEs. Based on research findings in conjunction with SME characteristics, the implementation model closes the identified research gap. Adoption of the Lean approach in SMEs is based on an implementation process with differentiable steps within four phases. Proceeding from preparations, the implementation is realized on strategic and operative levels. Associated measures encourage successful implementation while the concluding phase ensures sustainability in the long-term effort. The consideration of Lean methods and elements from the SMEs point of view completes the model. KW - Lean Management KW - Klein und mittelständische Unternehmen KW - Lean Einführung in KMU KW - Schlanke Produktion in KMU KW - Lean Methoden in KMU KW - Lean Management KW - Small and medium sized enterprises KW - Lean implementation in SMEs KW - Lean production in SMEs KW - Lean methods in SMEs KW - Lean Management KW - Klein- und Mittelbetrieb KW - Implementation Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44410 ER - TY - THES A1 - Butt, Mohammad Usman T1 - Experimental investigation of the flow over macroscopic hexagonal structured surfaces T1 - Experimentelle Untersuchung der Strömung über makroskopisch strukturierte Oberflächen N2 - The flow over macroscopic patterned/structured surfaces was investigated in a subsonic wind tunnel over Reynolds numbers ranging from 3.14 x 104 to 2.77 x 105 for cylinders and from 5.34 x 105 to 11.27 x 106 for plates. The investigations were accomplished by measuring local and global drag, velocity profiles and by visualization of the flow above the surface. The investigations on structured cylinders revealed that a cylinder with outwardly curved structures has a drag coefficient of about 0.65 times of a smooth one. Flow visualization was carried out by using oil-film technique and velocity profile measurements to elucidate the observed effect, and hence present the mechanism responsible for the observed drag reduction. The near-wall velocity profiles above the surface revealed that a hexagonal bump induces local separation generating large turbulence intensity along the separating shear layer. Due to this increased turbulence, the flow reattaches to the surface with a higher momentum and become able to withstand the pressure gradient delaying the main separation significantly. Besides that, the separation does not appear to occur in a straight line along the length of the cylinder, but follow the curved path forming a wave with its crest at 115° and trough at 110°, in contrast to the laminar separation line at 85° on a smooth cylinder. Investigations on structured plates were performed with the help of hot wire anemometry and oil film interferometry. The main concern of the experiments on structured plates was to examine the effect of hexagonal structures on local and global drag of a structured plate. It was accomplished by determining and analyzing the boundary layer quantities like shear stress velocities, shear stress coefficients and momentum thicknesses over a selected Reynolds number range and various locations in streamwise direction. The results indicate that the values of shear stress coefficients measured by the conventional Clauser chart method are up to 13% higher than the ones deduced by the Oil film Interferometry. Additionally, a maximum of 19% reduction in shear stress coefficient behind the inwardly curved structured plate was observed. On the other hand, a dramatic increase of about 120% in global drag coefficient supersedes the observed reduction in shear stresses at rear of the test plates. Investigations on individual hexagonal structures by measuring the shear stresses and the pressure distribution above the surface revealed that an uneven pressure distribution contributing in total drag force is responsible for a huge increase in global skin drag coefficient. Finally, a number of configurations of a wind turbine made of smooth and structured blades were investigated to compare their efficiencies at various flow velocities. No significant deviation in the efficiencies was observed. N2 - Im Rahmen dieser Arbeit, wurde die Strömung über makroskopisch strukturierten Oberflächen in einem Unterschall-Windkanal untersucht. Die Untersuchungen erfolgten bei Reynolds-Zahlen von 3.14 x 104 bis 2.77 x 105 für Zylinder und von 5.34 x 105 bis 11.27 x 106 für Platten. Weiterhin wurden Messungen lokaler und globaler Widerstände, von Strömungsvisualisierungen und Geschwindigkeitsprofilen durchgeführt. Das Ziel der Untersuchungen an Zylindern war, den Einfluss dieser Strukturen auf die Strömungsgrößen wie Druckwiderstand und Wirbelablösefrequenzen zu ermitteln. Die Untersuchungen zeigten, dass der strukturierte Zylinder mit nach außen gewölbten Strukturen einen Widerstandkoeffizient mit einem Faktor von 0,65 dem eines glatten Zylinders aufweist. Messungen wurden durchgeführt mit der Öl-Film Methode und der Hitzdraht Anemometrie. Die Geschwindigkeitsprofile in der Nähe der Wand zeigten, dass eine Hexagonal Struktur eine lokale Ablösung verursacht und dadurch die Turbulenz in der Grenzschicht erhöht. Aufgrund des erhöhten Turbulenzgrades legt sich die Strömung mit einem höheren Impuls an die Oberfläche an und ist somit fähig einen negativen Druckgradienten zu überstehen. Als Folge ist die Hauptablösung deutlich verzögert. Außerdem findet die Ablösung nicht linear und senkrecht zur Strömung statt, sondern in Form einer Welle mit ihrem Maximum bei 115° und Minimum bei 110°. Dies steht im Gegensatz zu der laminaren Ablöselinie bei 85° für glatte Zylinder. Die strukturierten Platten wurden ebenfalls mit der Hitzdraht Anemometrie und der Öl-Film Interferometrie untersucht. Das Ziel bei diesen Untersuchungen war es den Einfluss von hexagonalen Strukturen auf den lokalen und globalen Widerstand einer strukturierten Platte zu ermitteln. Über die Clauser-Chart Methode bestimmte Scherspannungen sind etwa 13% höher als die mit der Öl-Film Interferometrie ermittelten Werte. Zudem wurde eine Minderung von ca. 19% der Scherspannung hinter einer strukturierten Platte festgestellt. Der globale Widerstand der gesamten Platte steigt gleichzeitig dramatisch um 120%. Durch Messen der Scherspannung und der Druckverteilung über den individuellen Strukturen ist festgestellt worden, dass die unregelmäßige Druckverteilung einen zusätzlichen Druckwiderstand erzeugt und für die enorme Vergrößerung des globalen Widerstandes verantwortlich ist. Letztendlich, wurde eine Vielzahl an Konfigurationen einer aus flachen als auch strukturierten Schaufeln gefertigten Windturbine bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten untersucht. Es konnte keine deutliche Änderung im Wirkungsgrad der Turbine aus strukturierten Schaufeln festgestellt werden. KW - Aerodynamics KW - Oil film interferometry KW - Drag reduction KW - Hot wire anemometry KW - Aerodynamik KW - Öl-Film Interferometrie KW - Widerstandsreduzierung KW - Hitzdraht Anemometrie KW - Hitzdrahtanemometer KW - Turbulente Grenzschicht KW - Strömungsfeld KW - Strömungsmesstechnik Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-30555 ER - TY - THES A1 - Byizigiro, Rutazuyaza Vaillant T1 - Geomorphic processes associated with Small-Scale Opencast Mining and mitigation measures: case study of the Gatumba Mining District in the Western Highlands of Rwanda T1 - Geomorphologische Prozesse in Zusammenhang mit kleinskaligem Tagebau und Mitigationsmaßnahmen: Fallstudie des Gatumba- Bergbaugebiets im westlichen Hochland von Ruanda N2 - This thesis deals with geomorphic processes associated with Small-Scale Opencast Mining (SSOM) in the Gatumba sector of the Western Highlands of Rwanda. In this area tin and tantalum mining was carried out for decades, and it has brought about increase in the wealth and standard of living of the people. Though a lot has been done and achieved in soil erosion research, and despite the enormous wealth coming from mining in Rwanda and Gatumba sector in particular, the negative environmental impacts resulting from mining activities were overlooked by miners and stakeholders and are scarcely addressed in the research yet. This trend was bound to last since there were no valid guidelines for assessing impacts and reclamation of mine sites for the operators in the sector. It was recently, in 2007, that restoration of mining areas has received great attention from the Rwanda Geology and Mine Authority. The objective of the research was to assess and to increase the understanding of geomorphic impact produced by SSOM. In this regards, the following aspects which indicate the types and spatial distribution of geomorphic processes were measured: (i) investigate the landforms typical of SSOM, (ii) map the watershed morphometry of the study area, (iii) analyse the most relevant properties of soils in term of geomorphology, and (iv) to assess the soil loss potential in the study area. Primary and secondary data were collected from Government agencies and personal observations. Desk study to review papers and relevant literatures, field observation and experiments, laboratory analyses, mapping and modelling using RUSLE were combined together to develop a practical and integrated methodological approach to effect and realize the objectives. The argument guiding this analytical approach is that physical processes produced by mining cannot be assessed through a single method. The first step mainly concentrated on defining mining sites suitable for assessing geomorphic processes. Within the two studied mines, namely Ruhanga and Gatare, different plots were identified based on the post-mining land uses, to investigate the level of soil and landscape degradation by comparing them with that of control sites located outside of mining influence. Modelling using RUSLE in GIS interface enabled to quantify soil loss potential within the mines and the watershed. Results indicate that the direct processes associated with opencast mining commonly involve pitting and trenching. Indirect and less conspicuous processes emerge as a long-term consequence of mining. They include depletion of organic matter, compaction or loosening of soil particles in mine sites mostly reflected by low content in organic matter, low rating in soil stable aggregates, and often high soil bulk densities which are variably distributed within the mine sites. This could explain the restriction or lowering, or the rapid infiltration of water into the soil during field experiments, as a consequence probably of the sealing of soil pores or the formation of fissures around mine shafts, from which slides or slumps occur. In average, soil organic matter comprises between 1 and 2.5 % on control sites and ex-mine cultivated sites. organic matter content of soils on reclamation sites was in the same ranges with that of control and ex-mine cultivated sites, but could reach 4,8 % in topsoil of some sample locations. The ex-mine self-recovering sites present much lower organic matter content which doesn’t exceed 2 % in general. The soil aggregation rating of the area is from very low (8%) to low (≤13.5 %). In general, the bulk density ranges between 1.29 to 1.56 g cm-3, and locally can attain 1.76 g cm-3. As a consequence, the total porosity changes locally. Application of correlation and multiple regression models showed a strong influence of soil organic matter on the bulk density. Infiltration tests performed on different experimental sites showed differences of rates in water intake rates as in infiltration curves as well. Infiltration rates are variably distributed over the mines. They range from very slow (3.8 mmhr-1) to rapid (111.18 mm hr-1). Atterberg Limits analyses showed that soils of Gatumba Mining District do not possess extreme properties and they are suitable for engineering purposes. The liquid limit ranges between 51 % and 26 %, whereas the plastic limit is comprised between 22 % and 18 %. The highest plastic index (PI) determined was 29 % and the later soil had a plastic index of 6 %. The average soil loss in the Gatumba watershed is 27.45 t ha-1 yr-1 with a standard deviation of 0.891. More than 65% of land are prone to high rates of soil loss (exceeding 10 t ha-1 yr-1), and an increasing soil erosion follows increasing slope and land use patterns. The maxima of soil erosion rates are found in Upper Kibilira, Kirombozi and Gisuma catchments respectively. Based on different scenarios applied to quantify soil erosion rates, we found that more the organic matter content from 0. 5%, 2% and >2%) is increased with better support practice (from contour, strip and terrace), more the soil erosion potentials are decreased linearly, in the order of 18.8 to 17.8 t ha-1 yr-1 from 2% to >2 % of organic matter content respectively. To make SSOM more environmentally sustainable, there is a need of developing integrated practices and cross-cutting approaches that reduce the environmental impact of mining operations, and leave mine sites in an acceptable state for reuse by people or systems. Practices such as isolation of soil and earth material, stabilization of slopes and amendments of sites to be restored should be highly considered in the process of rehabilitation of affected sites. N2 - Diese Arbeit behandelt geomorphologische Prozesse, die im Zusammenhang mit kleinräumigen Tagebauen (Small-Scale Opencast Mining) in der Gatumba-Region des westlichen Hochlands von Ruanda auftreten. In diesem Gebiet fand jahrzehntelanger Zinn- und Tantalabbau statt, der das Einkommen und den Lebensstandard der Bevölkerung erhöht hat. Obwohl im Bereich der Bodenerosionsforschung viel unternommen und erreicht wurde, und trotz des aus dem Bergbau in Ruanda und Gatumba kommenden enormen Reichtums, wurden dessen negative Auswirkungen auf die Umwelt sowohl von Bergbautreibenden als auch anderen Interessengruppen ignoriert und von der Forschung weitgehend vernachlässigt. Dieser Zustand hat sich verfestigt, da es für die Akteure in der Region keine verbindlichen Regelungen hinsichtlich Erfassung von Auswirkungen des Bergbaus und Wiederherstellungsmaßnahmen gibt. Erst kürzlich, im Jahr 2007, hat die Wiederherstellung der Bergbaugebiete größere Aufmerksamkeit seitens der Ruandischen Geologie- und Bergbaubehörde erhalten. Das Ziel der Forschungsarbeiten war es, die geomorphologischen Auswirkungen von kleinräumigen Tagebauen abzuschätzen und besser zu verstehen. In diesem Zusammenhang wurden die folgenden Aspekte, die die Art und räumliche Verteilung von geomorphologischen Prozessen charakterisieren, erfasst: (i) Untersuchung der Landschaftsformen, die für SSOM kennzeichnend sind, (ii) Kartierung der Einzugsgebiets-Morphometrie im Untersuchungsgebiet, (iii) Analyse der relevantesten Bodeneigenschaften hinsichtlich der Geomorphologie, und (iv) Abschätzung der potentiellen Bodendegradation im Untersuchungsgebiet. Primäre und sekundäre Daten wurden bei Regierungsbehörden und durch eigene Beobachtungen zusammengestellt. Literaturrecherche, Feldbeobachtungen und-experimente, Laboranalysen, Kartierung und Modellierung mittels RUSLE wurden kombiniert um einen praktischen und integrativen methodischen Ansatz für das Erreichen der Zielstellungen zu entwickeln. Die Grundidee bei diesem analytischen Ansatz ist, dass die mit dem Bergbau assoziierten physikalischen Prozesse nicht durch nur eine einzige Methode erfasst werden können. In einem ersten Schritt wurden geeignete Tagebaue für die Erfassung geomorphologischer Prozesse bestimmt. Innerhalb der zwei untersuchten Tagebaue (Ruhanga und Gatare) wurden anhand der nachbergbaulichen Landnutzung verschiedene Untersuchungsflächen identifiziert, um den Grad der Boden- und Landschaftsdegradierung anhand des Vergleichs mit Kontrollstandorten außerhalb des bergbaulichen Einflusses zu untersuchen. Modellierung mit RUSLE über ein ArcGIS-Interface ermöglichte die Quantifizierung des Bodenabtragspotentials innerhalb der Tagebaue und des Einzugsgebiets Die Ergebnisse zeigen, dass die direkten Prozesse, die mit tagebaulichem Bergbau verbunden sind, üblicherweise die Anlage von Gruben und Gräben umfassen. Indirekte und weniger augenfällige Prozesse treten als langfristige Konsequenz des Bergbaus auf. Sie umfassen die Verringerung der organischen Substanz, Verdichtung oder Auflockerung von Bodenpartikeln an Bergbaustandorten, die meist mit einem niedrigen Gehalt an OS einhergeht, niedrige Gehalte an stabilen Bodenaggregaten, und oftmals hohen Lagerungsdichten, die variabel innerhalb der Bergbaustandorte verteilt sind. Dies könnte die Beschränkung oder Absenkung, oder die schnelle Infiltration von Wasser in den Boden während der Feldexperimente erklären, möglicherweise als Konsequenz der Porenversiegelung oder der Rissbildung um Minenschächte, von denen aus Rutschungen oder Grundbrüche entstehen. Die organischen Substanz-Gehalte reichen von 1 bis 2,5% an den Kontrollstandorten und landwirtschaftlich genutzten ehemaligen Bergbaustandorten. OS-Gehalte an wiederhergestellten Standorten waren in derselben Größenordnung wie die Kontrollstandorte und die landwirtschaftlich genutzten ehemaligen Bergbaustandorte. Die sich selbst erholenden Standorte im ehemaligen Tagebau weisen weit niedrigere organischen Substanz-Gehalte auf, die generell 2 % nicht überschreiten. Die Rate der Bodenaggregatbildung reicht von sehr gering (8 %) bis gering (≤13,5 %). Die Lagerungsdichten reichen von 1,29 bis 1,59 g cm-3, und können lokal bis 1,76 g cm-3 erreichen. Als Konsequenz ändert sich auch die Gesamtporosität lokal. Die Anwendung von Korrelations- und multiplen Regressionsmodellen ergab einen starken Einfluss der organischen Substanz auf die Lagerungsdichten. Infiltrationsexperimente, die an Proben der verschiedenen Versuchsstandorte durchgeführt wurden, zeigten Unterschiede sowohl bei der Wasseraufnahmerate als auch bei den Infiltrationskurven. Infiltrationskurven sind variabel über die Untersuchungsstandorte verteilt. Sie reichen von sehr langsam (3,8 mm h-1) bis schnell (111,2 mm h-1). Die Versuche zu den Atterberg’schen Grenzen zeigen, dass die Böden des Gatumba-Bergbaudistrikts keine extremen Eigenschaften aufweisen und für technische Maßnahmen geeignet sind. Die Fließgrenze liegt zwischen 26 % und 51 %, wohingegen die Ausrollgrenze Werte zwischen 18 % und 22 % umfasst. Die höchste gemessene Ausrollgrenze war 29 %, und dieser Boden wies eine Plastizitätszahl von 6 % auf. Der durchschnittliche Bodenabtrag im Gatumba Einzugsgebiet beträgt 27,45 t ha-1 a-1 mit einer Standardabweichung von 0,891. Mehr als 65 % des Landes sind anfällig für hohe Bodenabtragsraten (mehr als 10 t ha-1 a-1), und eine steigende Bodenerosion folgt steigenden Hangneigungen und Landnutzungsmustern. Die Höchstwerte der Bodenabtragungsraten finden sich jeweils im Oberen Kibilira, Kirombozi und Gisuma-Einzugsgebiet. Auf Grundlage verschiedener Szenarien, die zur Quantifizierung der Bodenerosionsraten angewendet wurden, zeigte sich, dass mit höheren organischen Substanz-Gehalten (2 % bis >2 %) und mit verbesserten Anbaupraktiken (Kontur-, Streifen-, Terrassenanbau) die Bodenerosionsraten linear in der Größenordnung von 17,8 bis 18,8 t ha-1 a-1 verringern. Um kleinräumigen Tagebauen umweltverträglicher zu gestalten bedarf es der Entwicklung integrierter Methoden und interdisziplinärer Ansätze die die Umweltfolgen von Bergbauoperationen reduzieren und Bergbaustandorte in einem nutzungsfähigen Zustand hinterlassen. Praktiken wie die Trennung von Boden und Gesteinsaushub, die Stabilisierung von Hängen und die Verbesserung von Wiederherstellungsstandorten sollten größte Berücksichtigung beim Rehabilitationsprozess betroffener Standorte finden. KW - Small-scale opencast mining KW - Geomorphology KW - Processes KW - Landforms KW - Mitigation strategies KW - Geomorphologie KW - Prozesse KW - Landformen KW - Schadensminderungsmaßnahmen KW - Kleinräumige Tagebaue KW - Zinn KW - Tantal KW - Tagebau KW - Geomorphologie KW - Landschaftsentwicklung KW - Schadensmindernde Maßnahme KW - Ruanda Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36772 PB - BTU Cottbus-Senftenberg CY - Cottbus ER - TY - THES A1 - Bähr, Martin T1 - Efficient time integration methods for linear parabolic partial differential equations with applications T1 - Effiziente Zeitintegrationsverfahren für lineare parabolische partielle Differentialgleichungen mit Anwendungen N2 - In this thesis we study efficient time integration methods for linear parabolic PDEs to solve practical problems that arise in a variety of real-world applications. The classical construction of numerical methods for solving PDEs is based on the method of lines, which leads to a large sparse semi-discretised system of ODEs to which any numerical method for initial value ODE problems can be applied. When dealing with parabolic-type problems, the underlying ODE systems are known to be stiff. Therefore, in the context of linear model problems, the use of implicit schemes is usually considered to be the best choice in practice. However, this statement is not correct for some relevant real-world applications. In particular, implicit schemes can cause high computational costs that are equipped with certain model conditions. The model problems considered here are coupled with various settings, ranging from many different initial conditions over long-term simulation with relatively frequent model updates, to dealing with very large-scale problems for which the matrix size can exceed several millions. For this reason, we are interested in sophisticated and computationally efficient numerical methods that bring the aspects of approximation accuracy as well as computational and storage complexity into balance. Even nowadays it is still a challenging task to devise a numerical method that combines high accuracy, robustness and computational efficiency for the model problem to be solved. Therefore, the main objective is to find an easy and efficient ODE integration scheme for each individual model problem. On this basis, we first give a comprehensive introduction to the state-of-the-art methods that are often used for practical purposes. In this framework, we will investigate very detailed the theoretical and numerical foundations of two popular techniques, namely the fast explicit methods and the model order reduction techniques. This is primarily important in order to fully understand the numerical methods, and also absolutely essential in finding the best numerical method that is specifically suitable for the intended purpose. Our second goal is then to efficiently solve the practical problems that arise in connection with shape correspondence, geothermal energy storage and image osmosis filtering. For each application we specify a complete setup, and in order to provide an efficient and accurate numerical approximation, we give a thorough discussion of the various numerical solvers along with many technical details and own adaptations. We validate our numerical findings through many experiments using synthetic and real-world data. In addition, the thesis provides a complete and detailed description of the powerful methods that can be very useful for tackling similar problems that are the subject of interest in many applications. N2 - In dieser Arbeit untersuchen wir effiziente Zeitintegrationsmethoden für lineare parabolische PDEs, um praktische Probleme zu lösen, die in einer Vielzahl von realen Anwendungen auftreten. Die klassische Konstruktion von numerischen Methoden zur Lösung von PDEs basiert auf der Linienmethode, die zu einem großen, dünnbesetzten und halbdiskretisierten System ODEs führt, auf das anschließend jede numerische Methode für die Lösung eines Anfangswertproblems angewendet werden kann. Bei parabolischen Problemen ist bekannt, dass die zugrunde liegenden ODE-Systeme steif sind. Daher wird im Zusammenhang mit linearen Modellproblemen die Verwendung impliziter Methoden in der Praxis normalerweise als die beste Wahl angesehen. Diese Aussage ist jedoch für einige relevante Anwendungen nicht richtig. Insbesondere können implizite Methoden hohe Rechenkosten verursachen, die mit bestimmten Modellbeschränkungen verbunden sind. Die hier betrachteten Modellprobleme sind mit verschiedenen Einstellungen verbunden, die von vielen unterschiedlichen Anfangsbedingungen über die Langzeitsimulation mit relativ häufigen Modellupdates bis hin zur Behandlung sehr großer Probleme reichen, bei denen die Matrixgröße mehrere Millionen überschreiten kann. Deswegen sind wir an ausgefeilten und rechnerisch effizienten numerischen Methoden interessiert, die die Aspekte der Approximationsgenauigkeit sowie der Rechen- und Speicherkomplexität in Einklang bringen. Es ist auch heute noch eine herausfordernde Aufgabe, eine numerische Methode zu konzipieren, die hohe Genauigkeit, Robustheit und Recheneffizienz kombiniert. Das Hauptziel besteht darin, ein simples und effizientes ODE-Integrationsschema für jedes Modellproblem zu finden. Zunächst geben wir eine umfassende Einführung in die modernsten Methoden, die oft für praktische Zwecke eingesetzt werden. In diesem Rahmen werden wir die theoretischen und numerischen Grundlagen zweier populärer Techniken sehr detailliert untersuchen, nämlich die schnellen expliziten Methoden und die Modellordnungsreduktionstechniken. Das ist wichtig, um die Verfahren vollständig zu verstehen und die beste numerische Methode zu finden, die speziell für den beabsichtigten Zweck geeignet ist. Das zweite Ziel ist dann, die praktischen Probleme im Zusammenhang mit Formkorrespondenz, geothermischer Energiespeicherung und osmosebasierte Bildverarbeitung effizient zu lösen. Für jede Anwendung geben wir einen vollständigen Aufbau an. Um eine effiziente genaue numerische Approximation bereitzustellen, werden die numerischen Löser zusammen mit vielen technischen Details und eigenen Anpassungen ausführlich erläutert. Wir validieren unsere numerischen Resultate durch Experimente mittels synthetischer und realer Daten. Außerdem bietet die Arbeit eine vollständige und detaillierte Beschreibung der leistungsstarken Methoden, die sehr nützlich sein können, um ähnliche Probleme anzugehen, die in vielen Anwendungen von Interesse sind. KW - Parabolic equations KW - Time integration methods KW - Fast explicit methods KW - Model order reduction KW - Visual computing KW - Parabolische Gleichungen KW - Zeitintegrationsverfahren KW - Schnelle explizite Verfahren KW - Modellordnungsreduktion KW - Lineare parabolische Differentialgleichung KW - Modellordnungsreduktion KW - Zeitintegrationsverfahren Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57532 ER - TY - RPRT A1 - Bähr, Martin A1 - Buhl, Johannes A1 - Radow, Georg A1 - Schmidt, Johannes A1 - Bambach, Markus A1 - Breuß, Michael A1 - Fügenschuh, Armin ED - Fügenschuh, Armin T1 - Stable honeycomb structures and temperature based trajectory optimization for wire-arc additive manufacturing N2 - We consider two mathematical problems that are connected and occur in the layer-wise production process of a workpiece using Wire-Arc Additive Manufacturing. As the first task, we consider the automatic construction of a honeycomb structure, given the boundary of a shape of interest. In doing this we employ Lloyd’s algorithm in two different realizations. For computing the incorporated Voronoi tesselation we consider the use of a Delaunay triangulation or alternatively, the eikonal equation. We compare and modify these approaches with the aim of combining their respective advantages. Then in the second task, to find an optimal tool path guaranteeing minimal production time and high quality of the workpiece, a mixed-integer linear programming problem is derived. The model takes thermal conduction and radiation during the process into account and aims to minimize temperature gradients inside the material. Its solvability for standard mixed-integer solvers is demonstrated on several test-instances. The results are compared with manufactured workpieces. N2 - Wir betrachten zwei verbundene mathematische Probleme, welche bei der schichtweisen Herstellung eines Werkstücks mittels des Lichtbogendraht-Auftragschweißen, einem additiven Fertigungsverfahren, auftreten. Als erste Aufgabe betrachten wir die automatische Konstruktion einer Wabenstruktur unter Berücksichtigung des Randes einer gewünschten Form. Dabei setzen wir Lloyds Algorithmus in zwei verschiedenen Varianten ein. Zur Berechnung der einbezogenen Voronoi-Parkettierung betrachten wir die Verwendung einer Delaunay-Triangulation und alternativ dazu der Eikonal-Gleichung. Wir vergleichen und modifizieren diese Ansätze mit dem Ziel, ihre jeweiligen Vorteile zu kombinieren. In der zweiten Aufgabe wird dann, um einen optimalen Weg für das Werkzeug zu finden, der eine minimale Produktionszeit zusammen mit einer hohen Qualität des Werkstücks garantiert, ein gemischt-ganzzahliges lineares Programm (MILP) hergeleitet. Das Modell berücksichtigt Wärmeleitung und Strahlung während des Prozesses und zielt darauf ab, Temperaturgradienten innerhalb des Materials zu minimieren. Die Lösbarkeit für Standard-MILP-Löser wird in mehreren Testfällen demonstriert. Die Ergebnisse werden mit real gefertigten Werkstücken verglichen. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 10, 2019 KW - Eikonal equation KW - Centroidal Voronoi tessellation KW - Additive manufacturing KW - Heat transmission KW - Mixed-integer linear programming KW - Geometric optimization KW - Additive Fertigung KW - Gemischt-ganzzahlige Programmierung KW - Geometrische Optimierung KW - Eikonal-Gleichung KW - Zentrierte Voronoi-Parkettierung KW - Wärmeleitung KW - Rapid Prototyping KW - Eikonal KW - Ganzzahlige Optimierung KW - Geometrische Optimierung KW - Wärmeleitung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-50796 SN - 2627-6100 ER - TY - THES A1 - Bähr, Susanne T1 - Experimentelle Untersuchungen zu Grundprozessen der Pelletierungsflockung T1 - Experimental studies of fundamental processes of pelleting flocculation N2 - Die Pelletierungsflockung stellt ein spezielles Verfahren der Schlammkonditionierung dar. Sie ist eine Verfahrenskombination von Aggregatbildung mit gezielter Struktur und Wasserabgabe in der Aggregatbildungsphase. In dieser experimentellen Arbeit wurde der ein- und mehrschichtige Aufbau von Einzelaggregaten simuliert und hinsichtlich Wachstum und Struktur untersucht. Des weiteren wurde die Pelletierungsflockung in einem kontinuierlichen Drehrohrreaktor umgesetzt und hinsichtlich Prozeßführung und Betriebsparameter untersucht. Als anwendungsrelevante Eigenschaft wurde das Entwässerungsverhalten von Pelletflocken dargestellt. Die erhaltenen Pelletflocken zeichnen sich durch eine konstante Wachstumsgeschwindigkeit, eine Sphärizität von 0,95 bis 0,98 und eine Dichte im Bereich von 1100 bis 1250 kg/m³ aus. Sie lassen sich gezielt durch eine Hintereinanderschaltung von Schwerkraft- und Druckentwässerung behandeln, wobei im ersten Schritt ein Feststoffgehalt von ca. 30% und im zweiten Schritt ein Feststoffgehakt von ca. 50% erreicht wird. N2 - Pelleting flocculation constitutes a special sludge conditioning process. The process combines the formation of aggregates with a specific structure as well as the release of water during the aggregate development phase. During this experimental work, individual aggregates with a one- and multi-layered structure were simulated and subsequently investigated with respect to growth and structure. Over and above this, pelleting flocculation was implemented in a continuous rotary tubular reactor and investigated with regard to process control and operating parameters. The dewatering behaviour of pellet flocs was described as an application-relevant property. The resultant pellet flocs are characterised by a constant growth rate, a sphericity of between 0.95 and 0.98 and a density of between 1100 and 1250 kg/m³. They can be dewatered in a targeted manner by the series connection of gravity and pressure dewatering units, whereby a solids content of approx. 30% is achieved in the first step and approx. 50% in the second step. KW - Schlammentwässerung KW - Pellet KW - Ausflockung KW - Pelletierungsflockung KW - Schlammkonditionierung KW - Entwässerung KW - Aggregatstruktur KW - Aggregatwachstum KW - Pelleting flocculation KW - Sludge conditioning KW - Dewatering KW - Aggregate structure KW - Aggregate growth Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-345 ER - TY - THES A1 - Böhm, Sebastian T1 - Split-Protocol-Stack network simulation and emulation of wireless embedded systems with Radio-in-the-Loop : towards accurate wireless network evaluation T1 - Split-Protocol-Stack Netzwerksimulation und Emulation hoch-integrierter drahtloser Funkübertragungssysteme mit Radio-in-the-Loop : Schritte hin zu einer genauen Evaluierung drahtloser Kommunikationsnetze N2 - Recent challenges and novel approaches of wireless communication networks are characterized by high performance requirements on the radio channel and by concepts of self-organization, in-network processing, or resource optimization which ultimately lead to distributed network applications, communication architectures, and radio transceivers. Associated evaluation is driven by a multitude of ever-increasing requirements that call for multidisciplinary expertise. Depending on the discipline, simulation is one of the most widely used technologies, whereby often abstract assumptions and models do not allow for sufficiently accurate, comparable results. In contrast, real-world measurements and field-tests can only be performed on actual systems, commonly under non-reproducible conditions. This thesis establishes with the Split-Protocol-Stack a new type of evaluation method that intends to help closing the gap between purely simulative analyzes and real-world tests. With the inclusion of real radio hardware and radio channels in the event-based simulation, this central hybrid approach in connection with the Radio-in-the-Loop methodology creates synergies in interdisciplinary fields. The approach contains analytical discussions, methodological strategies, and practical contributions that are summarized as key elements in the subsequent central considerations and challenges. With Real-Time-Shift, a pseudo-real-time synchronization approach for parallel simulation and radio channel emulation of communication flows is introduced. Based on the underlying time compensation scheme, the discrete event simulation is decoupled from real-time constraints when exchanging event messages with real-world wireless hardware. A physical layer emulation methodology and radio channel interface concept, called Radio-in-the-Loop, is introduced along with two practical realization approaches. Furthermore, strategic details on radio network planning with an approach to automatic hardware resource allocation are presented for radio channel emulation-capable network testbeds. The contributions of this work are evaluated using real-world reference measurements, practical application scenarios, and experiments that provide proof of concepts. By means of an exemplary selected cross-layer optimization scenario, the benefits are practically demonstrated and discussed. Finally, based on IEEE 802.15.4 as the reference protocol standard for low-power wireless networks, this thesis provides feasibility studies and analysis results using the representative prototype SEmulate for the Split-Protocol-Stack approach. N2 - Aktuelle Herausforderungen und neuartige Ansätze drahtloser Kommunikationsnetze sind geprägt durch hohe Leistungsanforderungen auf dem Funkkanal sowie Konzepte der Selbstorganisation, netzinternen Verarbeitung oder Ressourcen-Optimierung und münden letztendlich in verteilten Netzwerkanwendungen, Kommunikationsarchitekturen und Funk-Transceivern. Die Evaluation ist dabei stark von fachspezifischen, simulativen Analysen unter abstrahierten Annahmen und Modellen geprägt, so dass die Ergebnisse oft keine hinreichend genauen, vergleichbaren Schlussfolgerungen auf die Leistungsfähigkeit im Gesamtsystem zulassen. Praxistests hingegen, können nur für konkrete Systeme am Ende des Entwicklungszyklus unter zum Teil nicht reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden. Diese Arbeit begründet mit dem Split-Protocol-Stack eine neuartige Evaluationsmethodik die dazu beitragen soll, die Lücke zwischen rein simulativen Analysen und realen Tests zu schließen. Unter Einbeziehung realer Funkhardware und physikalisch realitätsnah nachgebildeter Funkkanäle in die ereignisbasierte Simulation schafft dieser zentrale hybride Ansatz in Verbindung mit der Methodik des Radio-in-the-Loop Synergien in interdisziplinären Fachgebieten. Der Ansatz enthält analytische Diskussionen, methodische Strategien und praktische Beiträge, die als Kernelemente in den nachfolgenden zentralen Betrachtungen und Herausforderungen zusammengefasst werden. Unter der Bezeichnung Real-Time-Shift wird ein Synchronisationsansatz für die parallele Simulation und Funkkanalemulation von Kommunikationsabläufen eingeführt. Basierend auf der zugrundeliegenden Zeitkompensation wird die Simulation von Beschränkungen der Echtzeitfähigkeit beim Nachrichtenaustausch von Ereignissen mit reale Funk-Transceiver-Hardware entkoppelt. Darüberhinaus wird mit Radio-in-the-Loop eine Methode zur Emulation der physikalischen Schicht sowie Schnittstelle zum Funkkanal definiert und praktisch realisiert. Weiterhin werden strategische Details zur Funknetzplanung vorgestellt und mit einem Ansatz zur automatischen Hardware-Ressourcenzuweisung für die Funkkanalemulation analysiert und praktisch erprobt. Bewertet werden die Beiträge dieser Arbeit durch Referenzmessungen, praktische Anwendungsszenarien und experimentelle Analysen, die den Nachweis der vorgestellten Konzepte erbringen sowie deren Nutzen evaluieren. Anhand eines exemplarisch ausgewählten Anwendungsszenarios der Protokollschicht-übergreifenden Optimierung, wird der Zugewinn praktisch demonstriert und diskutiert. Schließlich werden auf Basis von IEEE 802.15.4 als Referenz-Protokollstandard für drahtlose Niedrigenergie-Netze durch diese Arbeit Durchführbarkeitsstudien und Analyseergebnisse zusammen mit dem repräsentativen Prototypen SEmulate für den Ansatz des Split-Protocol-Stack bereitgestellt. KW - Internet of things KW - Network simulation KW - Hardware-in-the-Loop KW - Modeling KW - IEEE 802.15.4 KW - Internet der Dinge KW - Netzwerksimulation KW - Emulation KW - Modellierung KW - Emulation KW - Internet der Dinge KW - Netzwerksimulation KW - Hardware-in-the-loop KW - IEEE 802., 15, 4 Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61443 ER - TY - THES A1 - Böllmann, Jörg T1 - Untersuchungen zu Wechselwirkungen zwischen Folsomia candida (Collembola) und verschiedenen bodenbewohnenden Pilzen T1 - Studies on the interactions between Folsomia candida (Collembola) and different soil inhabiting fungi N2 - Im Lebensraum Boden stellen Pilze einen bedeutenden Anteil der lebenden Biomasse dar und werden von einer Vielzahl von Organismen als Nahrungsressource genutzt. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Interaktionen zwischen der pilzfressenden Bodenarthropode Folsomia candida und verschiedenen Bodenpilzen. Einerseits wurde der Einfluss zahlreicher unterschiedlicher Eigenschaften von Pilzmyzelen, insbesonderer der Gehalt an giftigen Inhaltsstoffen und die Ausbildung von kristallinen Strukturen auf der Hyphenoberfläche und deren Funktion als Fraßschutz auf das Verhalten der Collembolen betrachtet. Andererseits wurde die Auswirkung des Fraßdrucks auf das Myzelwachstum und die intraspezifische Konkurrenz zwischen den Pilzen untersucht. In Laborexperimenten wurde das Fraßverhalten von F. candida gegenüber insgesamt 32 Pilzstämmen getestet, die entweder kristalline Oberflächenstrukturen oder giftige Inhaltsstoffe ausbilden oder als Referenzarten dienten. Zusätzlich wurden komplexe Gewächshausexperimente mit Quercus rubra durchgeführt, um u.a. den Einfluss der Collembolen auf die Mykorrhizierung unter natürlicheren Bedingungen zu untersuchen. F. candida unterschied deutlich zwischen einzelnen Pilzstämmen und fraß signifikant weniger an Myzelen mit Hyphenauflagerungen als an Referenzarten. Damit konnte erstmals den Hyphenauflagerungen eine ökofunktionelle Bedeutung als Fraßschutz zugeordnet werden. Dieser geht mit der besonders starken Ausbildung von Auflagerungen auf wichtigen Myzelstrukturen, wie Rhizomorphen mancher Pilzarten, einher. Noch stärker fraßhemmend wirkten giftige oder bitter bzw. scharf schmeckende Inhaltsstoffe, da insbesondere Pilze mit nachgewiesenem Gehalt an Muscarin, Amanitin und Fasciculol von den Collembolen am wenigsten gefressen wurden. Damit konnte die vermutete fraßhemmende Wirkung von Sekundärmetaboliten auf Bodenarthropoden bestätigt und erstmals mit konkreten Messungen des Giftgehaltes in Verbindung gebracht werden. Das Vorkommen von solchen Inhaltsstoffen und deren fraßhemmende Wirkung konnte so von den Fruchtkörpern auf die Myzele ausgeweitet werden. Eine ausgeprägte Fraßpräferenz für dunkel pigmentierten Pilzstämmen unabhängig ihrer taxonomischen Zugehörigkeit konnte ebenfalls bestätigt werden. Als weiterer Parameter wurde der Nährwert der Pilze durch die Analyse des Kohlenstoff-, Stickstoff- und Schwefelgehalts und durch die Anzahl der abgelegten Eier als Maß für die Fitness der Collembolen abgeschätzt und mit dem Fraßverhalten in Beziehung gebracht. Die untersuchten Elementgehalte korrelierten nicht mit der Fraßpräferenz. Die Ergebnisse der absoluten Gelegezahlen deuten auf einen Zusammenhang zwischen Nährwert und Fraßpräferenz hin, wobei die Hyphenauflagerungen und Giftgehalte wahrscheinlich von ausschlaggebender Bedeutung sind. Des Weiteren wurde erstmals nach Unterschieden in der Fraßpräferenz zwischen zahlreichen Ektomykorrhizapilzen und Nicht-Mykorrhizapilzen unter Berücksichtigung zahlreicher anderer Faktoren gesucht. Hier bestand im Gegensatz zu Endomykorrhizapilzen, deren geringe Attraktivität und Nahrungsqualität für Arthropoden als gesichert gilt, großer Forschungsbedarf. Es konnte kein Unterschied zwischen beiden Pilzgruppen in Bezug auf die Fraßpräferenz und Fertilität von F. candida festgestellt werden. Allerdings blieb der Einfluss von Symbiosepartnern oder unterschiedlichen Substraten unberücksichtigt. Collembolen haben einen meist negativen Einfluss auf das Myzelwachstum, der aber stark zwischen einzelnen Pilzarten variiert. Die Vermutung, dass Pilze durch die Ausbildung fraßhemmender Mechanismen einen Konkurrenzvorteil unter Fraßdruck erlangen, konnte nicht bestätigt werden. Vor allem schnell wachsende Pilzstämme wurden durch den Fraß gehemmt, was zur Angleichung der Wachstumsgeschwindigkeiten führte. Collembolen können daher die Konkurrenzverhältnisse zwischen einzelnen Pilzarten beeinflussen. Dies konnte auch in den Gewächshausexperimenten bestätigt werden. Nach Zugabe von Collembolen verringerte sich die Abundanz von Mykorrhizen eines bevorzugt gefressenen Pilzes zu Gunsten einer weniger bevorzugten Art. Die Collembolen hatten einen negativen Einfluss auf die Mykorrhizierung, die ihrerseits unter den Versuchsbedingungen einen insgesamt positiven Einfluss auf das Pflanzenwachstum hatte. Ein vermuteter indirekter Einfluss der Collembolen auf das Pflanzenwachstum und andere Bodenparameter muss in weiteren Experimenten unter komplexen Bedingungen untersucht werden. Die Arbeit zeigte, dass bei der Auswahl von Pilzarten für Experimente zahlreiche Eigenschaften der Pilze zu berücksichtigen sind, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. N2 - Fungi represent a mayor part of the living biomass in the upper soil horizon and therefore serve as an important food source for many soil organisms. The main objective of the presented investigation was to analyse the interactions between the fungivores soil arthropods Folsomia candida (Collembola) and a variety of soil fungi. On one side the influence of certain characteristics of fungal mycelia on the feeding behaviour of the Collembola, especially the content of poisonous metabolites or the formation of crystalline structures at the hyphal surface and their function as feeding protection, were of mayor interest. On the other side the growth response of the mycelia as well as changes of their intraspecific competitiveness under the influence of feeding pressure were examined. In different in vitro food choice experiments the feeding preference of F. candida on 32 soil fungi was tested, which either contained poisonous metabolites or formed crystalline structures or served as reference strains. Additionally, complex pot experiments in a greenhouse with Quercus rubra were conducted to investigate the effects of feeding especially on the mycorrhizal symbioses in a more natural system. F. candida strongly differentiated between different fungal isolates and fed significantly less on mycelia with crystalline structures compared to the reference group. For the first time such structures has been associated with an ecological function as feeding protection. This function corresponds with high amounts of crystals at crucial mycelial parts like rhizomorphes of several species. Poisonous or bitter tasting metabolites served even better as feeding protection. Some toxic substances like Amanitin, Muscarine or Fasciculol has been detected in certain mycelia, which strongly correlated with the low feeding preference of the Collembola. This study confirmed previous assumptions of the protective function of secondary metabolites in combination with the detection of responsible substances. Their importance could be extended from protecting the fruit bodies to the mycelium as well. Because the wide variety of tested fungi includes several dark pigmented fungi, previous observations of a strong feeding preference for this fungal group independent of a taxonomic classification could be confirmed. In addition, the nutritional value of the fungi were estimated by analyzing the content of carbon, nitrogen and sulphur and by the amount of eggs laid by the Collembola as an indication of their fitness. The element content did not correspond with the feeding behaviour. The number of eggs indicates a correlation between feeding preference and palatability. However, crystalline structures and the content of poisonous metabolites were most likely more important for the food choice. As another aspect a wide variety of ectomycorrhiza fungi and saprotrophic fungi were for the first time compared considering their attractiveness as food source under consideration of several other parameters. With regard to endomycorrhiza fungi, which low attractiveness and palatability are generally accepted, there is very little knowledge on this aspect. No differences between both fungal groups regarding the collembolan behaviour could be found. However, the effect of different substrates and the influence of a plant symbiont could not be analysed in this study. In most cases the grazing activity of Collembola has a negative impact on the mycelial growth. However fungi respond differently to the feeding pressure. The assumption, that fungi with feeding protection gain advantage under intraspecific competition and feeding pressure could not be confirmed. Especially fast growing fungi were most inhibited so the growth rates of the fungi became more equal and therefore Collembola can influence the competitiveness of certain fungi. In the greenhouse experiments a shift within the fungal community under the influence of Collembola could be observed. A high number of Collembola reduced the abundance of root tips mycorrhized by a preferred grazed dark pigmented fungus compared to a less preferred fungus. Over all, Collembola reduced the amount of mycorrhized rood tips. Mycorrhization had a positive influence on plant growth. An assumed indirect influence of Collembola on plant growth and other parameters of the soil ecosystem need to be studied in further experiments under complex conditions. The experiments demonstrated that several parameters and characteristics of the fungi need to be considered to find appropriate species for further experiments. T3 - Cottbuser Schriften zu Bodenschutz und Rekultivierung - 40 KW - Springschwänze KW - Bodenpilze KW - Biodiversität KW - Fraßpräferenz KW - Kristalle KW - Sekundäre Metabolite KW - Nahrungsqualität KW - Mykorrhizapilze KW - Feeding preference KW - Crystals KW - Secondary metabolites KW - Palatability KW - Mycorrhiza fungi Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-15416 SN - 978-3-937728-08-7 SN - 1436-0918 ER - TY - JOUR A1 - Böllmann, Jörg A1 - Martienssen, Marion T1 - Seasonal variability of cultivable nitrate-reducing and denitrifying bacteria and functional gene copy number in fresh water lake T1 - Saisonale Variabilität der kultivierbaren nitratreduzierenden und denitrifizierenden Bakterien und der Anzahl der funktionellen Genkopien in einem Süßwassersee JF - microorganisms N2 - This study describes the seasonal course of denitrifying and nitrate-reducing bacteria in a dimictic mesotrophic lake (Lake Scharmützelsee, Brandenburg, Germany) within a three-year period from 2011 to 2013. The bacterial cell numbers were quantified by the fluorescence microscopy, most probable number (MPN) and PCR-dependent quantification of the chromosomal 16S rDNA and of the nirS and nirK gene copy number. The highest seasonal differences (up to three orders of magnitudes) have been measured usingMPNin the epilimnion. This variation was not reflected by PCR-dependent approaches or direct microscopical enumeration. At adverse conditions (low temperature and/or low nitrate concentrations), the differences between MPN and gene copy numbers increased by up to five orders of magnitudes and decreased to one magnitude at favourable environmental conditions. These results can be explained best by an increasing ratio of viable but not cultivable (VBNC) cells or dead cells at impairing conditions. In the hypolimnion, the courses of MPN and nir gene copy numbers were similar. This can be explained by a higher feeding pressure and therefore smaller amounts of dormant cells. In the pelagial in general, the total cell numbers enumerated by either microscopical or molecular approaches were similar. In the sediment, more than 99% of the DNA was obviously not related to viable bacteria but was rather DNA in dead cells or adsorbed to particle surfaces. N2 - Diese Studie beschreibt den jahreszeitlichen Verlauf von denitrifizierenden und nitratreduzierenden Bakterien in einem dimiktischen mesotrophen See (Scharmützelsee, Brandenburg, Deutschland) innerhalb eines dreijährigen Zeitraums von 2011 bis 2013. Die Bakterienzellzahlen wurden mit Hilfe der Fluoreszenzmikroskopie, der höchstwahrscheinlichen Anzahl (MPN) und der PCR-abhängigen Quantifizierung der chromosomalen 16S rDNA und der nirS- und nirK-Gen-Kopienzahl bestimmt. Die größten saisonalen Unterschiede (bis zu drei Größenordnungen) wurden mit der MPN im Epilimnion gemessen. Diese Unterschiede wurden nicht durch PCR-abhängige Ansätze oder direkte mikroskopische Auszählung nicht wider. Unter ungünstigen Bedingungen (niedrige Temperatur und/oder niedrige Nitratkonzentration) stiegen die Unterschiede zwischen der MPN und der Genkopienzahl um bis zu fünf Größenordnungen, während sie unter günstigen Umweltbedingungen auf eine Größenordnung abnahmen. Diese Ergebnisse lassen sich am besten durch einen zunehmenden Anteil lebensfähiger, aber nicht kultivierbarer Zellen (VBNC) oder toter Zellen bei ungünstigen Bedingungen erklären. Im Hypolimnion waren die Verläufe der MPN- und nir-Genkopienzahlen ähnlich. Dies lässt sich durch einen höheren Fütterungsdruck und daher geringere Mengen an ruhenden Zellen erklären. Im Pelagial waren die Gesamtzahl der Zellen, die entweder durch mikroskopische oder molekulare Methoden ermittelt wurden, im Allgemeinen ähnlich. Im Sediment gehörten mehr als 99 % der DNA offensichtlich nicht zu den lebensfähigen Bakterien, sondern waren vielmehr DNA in toten Zellen oder an Partikeloberflächen adsorbiert. KW - Denitrification KW - Nitrite reductase KW - Microscopical cell number KW - Hypolimnion KW - Dimictic lake KW - Denitrifikation KW - Nitrit-Reduktase KW - Mikroskopische Zellzahl KW - Dimiktischer See Y1 - 2024 U6 - https://doi.org/10.3390/microorganisms12030511 SN - 2076-2607 VL - 12 IS - 3 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - THES A1 - Bölte, Jens-Henning Ingo Holger T1 - Einfluss von Schwefelmodifikationen auf katalytische Eigenschaften amorpher poröser Kohlenstoffmaterialien T1 - Influence of sulfur modifications on catalytic properties of amorphous porous carbon materials N2 - Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag in der Synthese und Charakterisierung S-dotierter poröser Kohlenstoffmaterialien mit vergleichbaren texturellen und strukturellen Eigenschaften. Zu diesem Zweck wurden Serien von S-dotierten porösen Kohlenstoffmaterialien aus den S-haltigen Precursoren Dimethylsulfoxid, p-Toluolsulfonsäure und Thiophen zusammen mit verschiedenen Anteilen von β-d-Saccharose als zusätzlichem Kohlenstofflieferant im Rahmen einer templatgestützten Synthese auf Basis von mesoporösen Silicagel-Kugeln hergestellt. Zusätzlich wurden Serien S+N-, B+S- und B+N-co-dotierter poröser Kohlenstoffmaterialien mit vergleichbaren texturellen und strukturellen Eigenschaften nach derselben templatgestützten Synthese hergestellt. Zur co-Dotierung mit den Elementen S, N und B wurden jeweils die heteroatomhaltigen Precursoren p-Toluolsulfonsäure, Harnstoff und Borsäure in verschiedenen Anteilen verwendet und verschiedene Anteile von β-d-Saccharose als zusätzlichem Kohlenstofflieferant hinzugefügt. Die katalytischen Eigenschaften sämtlicher hergestellten poröser Kohlenstoffe wurden auf deren Fähigkeit zur Aktivierung von molekularem O₂ untersucht. In diesem Zusammenhang wurden die Materialien als Katalysatoren in der oxidation schwefliger Säure zu Schwefelsäure (OSA), der elektrochemischen Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und der oxidativen Dehydrierung von Ethylbenzol (ODH) getestet. Mit Hilfe dieser drei Testreaktionen, welche in mindestens einem Teilschritt des jeweiligen Katalysezyklus die Aktivierung von molekularem O₂ voraussetzen, sollten insbesondere Rückschlüsse auf mögliche Einflüsse des Heteroatoms S auf die Aktivitäten, Umsätze und Selektivitäten gezogen werden. Die rein S-dotierten Proben lieferten Hinweise darauf, dass die S-Funktionalitäten einen ähnlichen Beitrag zu den genannten Reaktionen leisten wie vergleichbare O-Funktionalitäten S-freier Proben. In der OSA zeigten S-dotierte Proben keine Veränderung bezogen auf die Aktivität, in der OSA einen negativen Einfluss auf die Aktivitäten und das Onset-Potential. Der deutlichste Einfluss der S-Gruppen konnte in der ODH gezeigt werden, in welcher S-haltige Proben sowohl den Initialumsatz bezogen auf Ethylbenzol als auch die Langzeitstabilität der Katalysatoren positiv veränderten im Vergleich zu S-freien Proben. Bei den B+N- und N+S-co-dotierten Proben lieferten insbesondere N-Funktionalitäten einen positiven Beitrag zur Aktivität in allen Reaktionen. Eine mögliche Begründung lieferte hierbei die Annahme, dass bestimmte N-Gruppen die Elektronendichte im Kohlenstoffgerüst erhöhen und somit zur Aktivierung von auf den Basalebenen des Kohlenstoffs adsorbierten molekularen O₂ beitragen. Während eine co-Dotierung mit B das Verhalten der Katalysatoren wenig beeinflusste, zeigte sich, dass die co-Dotierung mit S zu einer Addition der Einflüsse in allen betrachteten Reaktionen führte im Vergleich zu jeweils einzeln S- und N-dotierten Serien. N2 - The focus of the present work was the synthesis and characterization of S-doped porous carbon materials with comparable textural and structural properties. For this purpose, series of S-doped porous carbon materials were prepared from the S-containing precursors dimethyl sulfoxide, p-toluenesulfonic acid, and thiophene together with various proportions of β-d-sucrose as an additional carbon source in a template-assisted synthesis based on mesoporous silica gel spheres. In addition, series of S+N-, B+S-, and B+N-co-doped porous carbon materials with comparable textural and structural properties were prepared by the same template-assisted synthesis. The heteroatom-containing precursors p-toluenesulfonic acid, urea, and boric acid were used in various proportions for co-doping with elements S, N, and B, respectively, and various proportions of β-d-sucrose were added as an additional carbon source. The catalytic properties of all the porous carbons prepared were investigated for their ability to activate molecular O₂. In this context, the materials were tested as carbon catalysts in the oxidation of sulfurous acid to sulfuric acid (OSA), the electrochemical oxygen reduction reaction (ORR), and the oxidative dehydrogenation of ethylbenzene (ODH). With the aid of these three test reactions, which require the activation of molecular O₂ in at least one substep of the respective catalytic cycle, conclusions were to be drawn about possible influences of the heteroatom S on the activities, conversions and selectivities. The purely S-doped samples provided evidence that the S-functionalities make a similar contribution to the above reactions as comparable O-functionalities of S-free samples. In the OSA, S-doped samples showed no change related to the activity, and in the OSA, a negative influence on the activities and onset. The clearest influence of the S groups was shown in ODH, in which S-containing samples positively changed both the initial conversion related to ethylbenzene and the long-term stability of the catalysts compared to S-free samples. In the case of the B+N- and N+S-co-doped samples, N-functionalities contained made a positive contribution to the activity in all reactions. A possible reason was provided by the assumption that certain N groups increase the electron density in the carbon skeleton and thus contribute to the activation of molecular O₂ adsorbed on the basal planes of carbon. While co-doping with B had little effect on the behavior of the catalysts, co-doping with S was found to lead to an addition of influences in all reactions considered compared to individually S- and N-doped series, respectively. KW - Poröse Kohlenstoffe KW - Kohlenstoffkatalysatoren KW - Redoxreaktionen KW - Heteroatomdotierte Kohlenstoffe KW - Aktivierung von molekularem Sauerstoff KW - Porous carbon KW - Carbon catalysts KW - Redox reactions KW - Heteroatomdoped carbon KW - Activation of molecular oxygen KW - Kohlenstoffwerkstoff KW - Nanoporöser Stoff KW - Heteroatom-substituierte Verbindungen KW - Dotierung KW - Katalytische Oxidation KW - Katalytische Dehydrierung KW - Elektrokatalyse Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57860 ER - TY - THES A1 - Büchner, Steffen T1 - Applying the stream-processing paradigm to ultra high-speed communication systems T1 - Anwendung des Strom-Verarbeitungs-Paradigmas auf Ultra-Hoch-Geschwindigkeits-Kommunikationssysteme N2 - In the last 30 years, communication became one of the most important pillars of our civilization. Every day terabytes of information are moved wired and wireless between computers. In order to transport this amount of data, researchers and industry increase the data rates of the underlying communication networks with impressive speed. However, such ultra-high data rates are unavailable at the communication endpoints. One reason why ultra-high data rates are still not available for the communication endpoints is their inability to handle the protocol processing at this data rate. In order to enable communication endpoints to process high-volume data streams, the protocol processing has to be parallelized and optimized on all processing levels. However, parallelization and optimization are cumbersome tasks, which are further complicated as the protocol processing is traditionally carried out by the operating system. This thesis aims at circumventing these problems by moving the protocol processing into external processing hardware and interpreting communication protocols as stream processing problems. In order to achieve ultra-high data rates at the communication endpoints, a protocol stream processing design approach was developed and evaluated. The design process is separated into implementation, soft real-time analysis, parallelization, and mapping steps, which allow a scalable protocol implementation without paradigm changes. Furthermore, a data link protocol for 100 Gbit/s wireless was developed and implemented with the new stream processing design concept, in order to show its feasibility. The data link protocol is configurable for different communication conditions and easy to parallelize by providing different granularities of packets. The proposed design-process has shown to be suitable for uncovering bottlenecks and helping with debugging the individual stages of the protocol. N2 - In den letzten 30 Jahren wurde die ständig verfügbare elektronische Kommunikation zu einer der wichtigsten Säulen unserer Zivilisation. Jeden Tag werden Terabyte an Informationen drahtgebunden und drahtlos zwischen Computern übertragen. Um diese Datenmenge zu transportieren, erhöhen Forscher und Industrie die Datenraten der zugrunde liegenden Kommunikationsnetze mit beeindruckender Geschwindigkeit. Solche ultrahohen Datenraten sind jedoch an den Kommunikationsendpunkten nicht verfügbar. Ein Grund, warum für die Kommunikationsendpunkte immer noch keine extrem hohen Datenraten zur Verfügung stehen, ist die Unfähigkeit, die Protokollverarbeitung mit dieser Datenrate durchzuführen. Damit Kommunikationsendpunkte hochvolumige Datenströme verarbeiten können, muss die Protokollverarbeitung auf allen Verarbeitungsebenen parallelisiert und optimiert werden. Parallelisierung und Optimierung sind jedoch komplizierte und fehleranfällige Aufgaben. Diese Herausforderung wird weiter verstärkt, da die Protokollverarbeitung traditionell im Betriebssystemkern durchgeführt wird. In dieser Arbeit werden diese Herausforderungen gelöst, indem die Protokollverarbeitung in externe Verarbeitungshardware ausgelagert wird und indem Kommunikationsprotokolle als Stream Processing Probleme interpretiert werden. Um ultrahohe Datenraten an den Kommunikationsendpunkten zu erreichen, wurde ein Designansatz für die Verarbeitung von Protokolldatenströmen entwickelt und bewertet. Der Designprozess ist in Implementierungs-, Weiche-Echtzeitanalyse-, Parallelisierungs- und Mapping-Schritte unterteilt, mit welchen eine skalierbare Protokollimplementierung ohne Paradigmenwechsel ermöglicht wird. Darüber hinaus wurde ein Datenverbindungsprotokoll für drahtlose 100 Gbit/s Kommunikation entwickelt und mit dem neuen Stream Processing Designkonzept implementiert, um dessen Leistungsfähigkeit zu demonstrieren. Das Datenverbindungsprotokoll ist für verschiedene Kommunikationsbedingungen konfigurierbar und lässt sich durch unterschiedliche Granularitäten der Pakete leicht parallelisieren. Der vorgeschlagene Entwurfsprozess hat sich als geeignet erwiesen, Verarbeitungsengpässe aufzudecken und bei der Fehlersuche in den einzelnen Phasen der Entwicklung zu helfen. KW - Stream processing KW - Ultra high speed communication systems KW - Communication protocols KW - Wireless communication KW - End2End100 KW - Stromverarbeitung KW - Ultra-Hoch-Geschwindigkeits-Kommunikationssysteme KW - Kommunikationsprotokolle KW - Drahtlose Kommunikation KW - Kommunikationsprotokoll KW - Protokollverarbeitung KW - Hochgeschwindigkeitskommunikation KW - End2End100 Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52462 ER - TY - CHAP A1 - Büchner, Steffen A1 - Nolte, Jörg A1 - Hasani, Alireza A1 - Kraemer, Rolf A1 - Lopacinsiki, Lukasz T1 - End2End100 : communication protocol processing for ultra high data rates T1 - End2End100 : Kommunikations-Protokoll–Prozessierung für ultrahohe Datenraten T2 - Wireless 100 Gbps and beyond : architectures, approaches and findings of German Research Foundation (DFG) Priority Programme SPP1655 N2 - In 2012 a group of researchers proposed a basic research initiative to the German Research Foundation (DFG) as a special priority project (SPP) with the name: Wireless 100 Gbps and beyond. The main goal of this initiative was the investigation of architectures, technologies and methods to go well beyond the state of the art. The target of 100 Gbps was set far away from the (at that time) achievable 1 Gbps such that it was not possible to achieve promising results just by tuning some parameters. We wanted to find breakthrough solutions. When we started the work on the proposal we discussed the challenges to be addressed in order to advancing the wireless communication speed significantly. Having the fundamental Shannon boundary in mind we discussed how to achieve the 100 Gbps speed. N2 - Angesichts der rapiden Entwicklung der Funkkommunikation hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Jahr 2012 ein Schwerpunktprogramm mit dem Titel "Wireless 100 Gbps and beyound" (dt.: Drahtloskommunikation mit 100 Gbps und mehr) gestartet. Diese Initiative zielte auf neue Lösungen, Methoden und neues Wissen zur Lösung des Problems des kontinuierlichen Bedarfs an immer höheren Datenraten im Bereich der Funkkommunikation. Eine international besetze Jury hat etliche Projektvorschläge evaluiert, aus denen 11 Projekte ausgewählt und über zweimal 3 Jahre von Mitte 2013 bis Mitte 2019 gefördert wurden. Das vorliegende Buch versammelt die Ansätze, Architekturen und Erkenntnisse der Projekte. Es überspannt einen breiten Themenbereich, angefangen mit speziellen Fragen der physikalischen Übertragung, des Antennendesigns und der HF-Eingangs-Architekturen für unterschiedliche Frequenzbereiche bis 240 GHz. Darüber hinaus beschreibt das Buch Ansätze für Ultra-Hochgeschwindigkeits-Funksysteme, deren Basisbandverarbeitung, Kodierung sowie mögliche Umsetzungen. Nicht zuletzt wurden auch Fragen des Protokolldesigns behandelt, um eine enge Integration in moderne Computersysteme zu erleichtern. KW - 100 Gbps KW - Wireless KW - Drahtlos KW - End2End100 KW - Communication protocol processing KW - Kommunikations-Protokoll–Prozessierung KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Hochfrequenztechnik KW - Antenne KW - Terahertzbereich KW - Energieffizienz Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.26127/BTUOpen-5916 SP - 359 EP - 396 ER - TY - THES A1 - Calvet, Wolfram T1 - Präparation und in-situ Charakterisierung MBE-gewachsener Kupferindiumdisulfid-Schichten T1 - Preparation and in-situ characterisation of MBE-grown Copperindiumdisulfid-layers N2 - Die vorliegende Arbeit behandelt CuInS2-Filme, die mittels Molekularstrahlepitaxie auf einkristallinen Si- und GaAs-Substraten unterschiedlicher Orientierung abgeschieden wurden. In-situ kamen dabei photoelektronenspektroskopische Analysemethoden und die Beugung niederenergetischer Elektronen zum Einsatz. Ex-situ wurden die Filme mittels Röntgenstrukturanalyse, Ionenrückstreuung und Photolumineszenz untersucht. Zunächst wurde die Bandanpassung des Si(111)/CuInS2(112)-Heteroübergangs bestimmt, wobei die Grenzfläche durch das Auftreten von Fremdphasen und durch Interdiffusion nicht ideal und stark gestört erscheint. Es wurde ein Grenzflächendipol von etwa 1 eV ermittelt. Der Vergleich der chemischen Zusammensetzung an der Filmoberfläche und im Filmvolumen deutet auf einen Konzentrationsgradienten in der Schicht hin. Unabhängig vom Cu/In-Verhältnis wurde eine schwefelarme Oberfläche gefunden. Zudem zeigen Cu-reiche CuInS2-Filme unabhängig von der Substratorientierung ein [112]-orientiertes Wachstum, wogegen im In-reichen Präparationsregime die Kristallorientierung des Substrates übernommen wird. N2 - The presented work is dealing with CuInS2-films prepared on single crystaline Si and GaAs substrates of different orientation using molecular beam epitaxy. For in-situ analysis, photoelectron spectroscopy and low energy electron diffraction were used. Ex-situ, the films were investigated with x-ray diffraction, Rutherford backscattering and photoluminescence. First of all, the band alignment of the Si(111)/CuInS2(112) heterocontact was determined. The interface seems not ideal and is strongly disturbed due to the occurence of additional phases and interdiffusion. An interface dipole of about 1 eV was measured. The comparision of the surface and the volume composition indicates a gradient in concentration within the CuInS2-layer. In both, the In-rich and the Cu-rich regime of preparation, a sulfur poor surface was found. On the other side, Cu-rich CuInS2-films were [112] orientated independently of the substrate orientation, whereas in the In-rich regime the crystal orientation of the substrate was adepted. KW - Kupferindiumsulfid KW - Dünne Schicht KW - Molekularstrahlepitaxie Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000242 ER - TY - CHAP A1 - Carlowitz, Christian A1 - Vossiek, Martin A1 - Girg, T. A1 - Dietz, M. A1 - Schrotz, A.-M. A1 - Maiwald, T. A1 - Hagelauer, A. A1 - Weigel, R. A1 - Ghaleb, Hatem A1 - Carta, Corrado A1 - Ellinger, Frank A1 - Du, Xuan-Quang A1 - Grözing, Markus A1 - Berroth, Manfred T1 - SPARS : simultaneous phase and amplitude regenerative sampling T1 - SPARS : simultanes Phasen- und Amplituden-regenerativ-Sampling T2 - Wireless 100 Gbps and beyond : architectures, approaches and findings of German Research Foundation (DFG) Priority Programme SPP1655 N2 - In 2012 a group of researchers proposed a basic research initiative to the German Research Foundation (DFG) as a special priority project (SPP) with the name: Wireless 100 Gbps and beyond. The main goal of this initiative was the investigation of architectures, technologies and methods to go well beyond the state of the art. The target of 100 Gbps was set far away from the (at that time) achievable 1 Gbps such that it was not possible to achieve promising results just by tuning some parameters. We wanted to find breakthrough solutions. When we started the work on the proposal we discussed the challenges to be addressed in order to advancing the wireless communication speed significantly. Having the fundamental Shannon boundary in mind we discussed how to achieve the 100 Gbps speed. N2 - Angesichts der rapiden Entwicklung der Funkkommunikation hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Jahr 2012 ein Schwerpunktprogramm mit dem Titel "Wireless 100 Gbps and beyound" (dt.: Drahtloskommunikation mit 100 Gbps und mehr) gestartet. Diese Initiative zielte auf neue Lösungen, Methoden und neues Wissen zur Lösung des Problems des kontinuierlichen Bedarfs an immer höheren Datenraten im Bereich der Funkkommunikation. Eine international besetze Jury hat etliche Projektvorschläge evaluiert, aus denen 11 Projekte ausgewählt und über zweimal 3 Jahre von Mitte 2013 bis Mitte 2019 gefördert wurden. Das vorliegende Buch versammelt die Ansätze, Architekturen und Erkenntnisse der Projekte. Es überspannt einen breiten Themenbereich, angefangen mit speziellen Fragen der physikalischen Übertragung, des Antennendesigns und der HF-Eingangs-Architekturen für unterschiedliche Frequenzbereiche bis 240 GHz. Darüber hinaus beschreibt das Buch Ansätze für Ultra-Hochgeschwindigkeits-Funksysteme, deren Basisbandverarbeitung, Kodierung sowie mögliche Umsetzungen. Nicht zuletzt wurden auch Fragen des Protokolldesigns behandelt, um eine enge Integration in moderne Computersysteme zu erleichtern. KW - 100 Gbps KW - Wireless KW - Drahtlos KW - Simultaneous phase sampling KW - Amplitude regenerative sampling KW - Amplituden-regenerativ-Sampling KW - Simultanes Phasen-Sampling KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Hochfrequenztechnik KW - Antenne KW - Terahertzbereich KW - Energieffizienz Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.26127/BTUOpen-5908 SP - 37 EP - 74 ER - TY - THES A1 - Castillo Alejandre, Susana T1 - Digital humanity: the temporal and semantic structure of dynamic conversational facial expressions T1 - Digitale Menschlichkeit: Die zeitliche und semantische Struktur dynamischer Gesichtsausdrücke im Gespräch N2 - This thesis focuses on establishing a - theoretically founded and empirically derived - novel methodological pipeline to provide Embodied Conversational Agents (ECAs) with natural facial expressions and desired personality traits. After giving an overview on the content of this thesis, we dedicate its second part to derive the Semantic Space (SSp) for facial expressions, finding that the same space is used for expression words, expression videos, and motion-capture-based point-cloud animations. The process involved the creation of a new facial expression database using Motion Capture (MoCap) technology. Our technique can be used to empirically map specific motion trajectories (including their frequency-decomposition) onto specific perceptual attributes, allowing the targeted creation of novel animations with the desired perceptual traits, as exemplified in the third part of this thesis. Before addressing our final conclusions and, on the grounds that the systematic differences between individuals while performing the same facial expressions are related to their personality, we devote the fourth part of this thesis to the study of the mapping between personality and expressive facial motions. N2 - Diese Arbeit konzentriert sich darauf eine - theoretisch fundierte und empirisch belegte - neue methodologische Pipeline bereitzustellen, um Embodied Conversational Agents (ECAs) mit natürlichen Gesichtsausdrücken und gewünschten Persönlichkeitseigenschaften auszustatten. Nachdem ein Überblick über den Inhalt der Arbeit gegeben wurde, wird sich der zweite Teil der Dissertation mit der Herleitung des Semantic Space (SSp) für Gesichtsausdrücke beschäftigen und dem Belegen das selbiger SSp sowohl für die Wörter, die zum Beschreiben der gegebenen Gesichtsausdrücke genutzt werden, als auch für Kameravideos und für Motion-Capture basierte Punktwolken-Animationen genutzt werden kann. Dafür musste eine neue Ausdrucksdatenbank mit Hilfe der Motion Capture (MoCap) Technologie angefertigt werden. Unsere Technik erlaubt es bestimmte Bewegungskurven (inklusive deren Frequenz) auf spezifische wahrgenommene Attribute abzubilden und damit gezielt neue Animation mit gewünschten Persönlichkeitseigenschaften zu erschaffen, dies wird im dritten Teil der Dissertation veranschaulicht. Bevor wir abschließende Schlussfolgerungen ziehen, widmet sich der vierte Teil der Dissertation, basierend auf der Grundlage, dass unterschiedliche Individuen gleiche Gesichtsausdrücke auf Basis ihrer Persönlichkeit anders darstellen, einer Studie, welche eine Abbildung von Persönlichkeit und ausdrucksvollen Gesichtsbewegungen vorsieht. KW - Facial Animation KW - Cognitive-based behavioural modelling KW - Motion capture KW - Personality KW - Gesichtsanimation KW - Kognitiv-basierte Verhaltensmodellierung KW - Persönlichkeit KW - Merkmalsextraktion KW - Motion Capturing KW - Mimik KW - Computeranimation Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51562 ER - TY - THES A1 - Catalan Asenjo, Helena T1 - Entwicklung eines Cr6+-freien Titanaktivierungsverfahrens zur elektrochemischen Beschichtung T1 - Development of a Cr6+-free titanium activation process as a pre-treatment for plating N2 - In der vorliegenden Arbeit wird über die Entwicklung und Optimierung eines neuen, Cr6+-freien Titanaktivierungsverfahrens für die Vorbehandlung von Titanbauteilen bei der elektrochemischen Beschichtung berichtet. Dabei werden die in den einzelnen Schritten des Verfahrens auftretenden chemischen und elektrochemischen Reaktionen sowie ihre Auswirkungen auf die Struktur und chemische Zusammensetzung der Metalloberfläche analysiert. Abschließend werden die einzelnen Schritte durch Korrelationen zwischen den erreichten Oberflächenzuständen und den Haftfestigkeiten der Beschichtung optimiert. Das entwickelte Cr6+-freie Titanaktivierungsverfahren besteht aus drei chemischen Behandlungsschritten. Beim ersten Schritt, dem Vorätzen, wird die Metalloberfläche so geätzt, dass eine gleichmäßige Mikrostruktur mit einer bestimmten Rauigkeit erzeugt wird. Dies verbessert, durch die Ermöglichung eines optimalen Ablaufes der nachfolgenden Schritte, die Haftfestigkeit der Beschichtung. Im nächsten Schritt, dem Aktivbeizen, wird eine große Oberflächenrauigkeit erzeugt. Dies erfolgt durch den parallelen Verlauf des Metallabtrages und der Bildung einer Kristallschicht auf der Metalloberfläche. Eine große Rauigkeit führt, dank einer mechanischen Verankerung, zu einer hohen Haftfestigkeit der Beschichtung. Im letzten Schritt des Aktivierungsverfahrens, der Aktivierung, wird die Kristallschicht in einer Säure aufgelöst. Die Haftfestigkeit der Beschichtung wird verbessert, wenn dabei der Aktivierungszustand der Metalloberfläche aufrechterhalten wird. N2 - This work refers to the development and optimization of a Cr6+-free activation process used to prepare titanium components for plating. The chemical and electrochemical reactions occurring during each process step as well as their effects on the structure and chemical composition of the metal surface are analyzed. Finally, each process step is optimized on the basis of correlations between the surface condition achieved and the adhesive strength of the plating. The Cr6+-free titanium activation process developed consists of three chemical conditioning steps. In the first step (“Vorätzen”, preliminary etching) the metal surface is etched to produce a uniform microstructure with a pre-determined roughness. This enhances the adhesive strength of the coating, since it allows the subsequent steps to proceed optimally. In the second step (“Aktivbeizen”, active pickling) a high surface roughness is generated. This is effected by two concurrent processes: the removal of metal and the formation of a crystal layer on the metal surface. A high roughness results in a high adhesive strength of the plating thanks to good mechanical anchoring. In the last step of the activation process, the crystal layer is dissolved in an acid. The adhesive strength of the plating is improved if the activated condition of the metal surface is maintained during this last step. KW - Titan KW - Metallischer Werkstoff KW - Beschichtung KW - Titan KW - Aktivierung KW - Elektrochemische Beschichtung KW - Galvaniesieren KW - Titanium KW - Activation KW - Plating Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4295 ER - TY - THES A1 - Caumanns, Jörg T1 - Automatisierte Komposition von wissensvermittelnden Dokumenten für das Word Wide Web T1 - Automated composition of knowledge procuring documents for the World Wide Web N2 - In dieser Arbeit werden Entwurf und Implementierung eines Systems zur automatisierten Erstellung wissensvermittelnder Dokumente für das World Wide Web beschrieben. Grundidee des zugrundeliegenden Ansatzes ist die dynamische Generierung von Dokumenten auf Basis existierender Fragmente wie z.B. Texten, Grafiken, Videosequenzen, etc. Diese Basisbausteine werden als Medienobjekte bezeichnet. Medienobjekte werden in einem ersten Schritt über einen sog. Abhängigkeitsgraphen zueinander in Beziehung gesetzt. Anschließend werden die bezüglich gegebener Nutzervorgaben (Lernziele, Vorwissen, Dokumentstruktur, etc.) bestgeeigneten Medienobjekte ausgewählt und strukturiert. Durch Zusammenfassung benachbarter Objekte entstehen Seiten und Kapitel, die dem Nutzer als Hierarchie von HTML-Dateien zugänglich gemacht werden können. Die einzigen beiden vom Autor des Dokuments manuell durchzuführenden Aufgaben sind die Beschreibung von Medienobjekten durch Meta-Informationen und die abstrakte Spezifikation des zu erzeugenden Dokuments über vordefinierte Nutzungsszenarien. Dieses im Rahmen der vorliegenden Dissertation entwickelte Verfahren wird als Bottom-Up Generierung bezeichnet, da ausgehend von existierenden Medienobjekten zuerst eine Medienobjektstruktur, anschließend eine Seitenstruktur und erst zum Schluß die logische Kapitelstruktur berechnet wird. Die im Gegensatz hierzu stehenden, weit verbreiteten Top-Down Verfahren gehen genau umgekehrt vor: Hier wird anhand einer festen Struktur (z.B. einem konzeptuellen oder einem semantischen Netz) zuerst eine Kapitelstruktur festgelegt, zu der erst danach die passenden Medienobjekte gesucht und zusammengefaßt werden. Der Bottom-Up Ansatz bietet eine Reihe von Vorteilen: * Die erstellten Dokumente sind sehr einfach wart- und erweiterbar, da keine statischen Abhängigkeitsstrukturen gepflegt werden müssen. * Adaptierbarkeit und Adaptivität werden implizit unterstützt. * Die Kosten der Erstellung von Lehr- und Informationssystemen können stark reduziert werden, da auf bereits existierende Medien zurückgegriffen werden kann. Der größte Vorteil des in dieser Arbeit beschriebenen Bottom-Up Ansatzes ist jedoch, daß es sich um ein ausbaufähiges Modell handelt, mit dem der manuelle Aufwand des Autors durch den Einsatz von aktuellen und zukünftigen Verfahren aus dem Information Retrieval, der künstlichen Intelligenz, dem Data Mining und der Informationsintegration sukzessive reduziert werden kann. Das Fernziel dabei ist, eines Tages zu einer vollautomatischen Dokumentenerzeugung zu gelangen, die in der Lage ist, Anfragen eines Nutzers mit strukturierten, adaptierten und vor allem hochaktuellen Dokumenten zu beantworten. N2 - In this dissertation, the draft and implementation of a system for the automated generation of documents procuring knowledge for the world wide web is described. The basic idea of this approach is the dynamic generation of documents based on already existing fragments, such as texts, graphics, video sequences and so on. These basic modules are called media objects. First, as a preliminary step, media objects are linked with each other by a so-called dependency-graph. Second, the most suitable media objects are singled out and structured according to available user preferences (learning targets, previous knowledge, document structure, etc.). With adjacent objects summed up, pages and chapters are produced which can be made available to the user as a hierarchy of HTML- documents. The only two tasks to be carried out manually by the author of the document are the description of media objects with meta-information and the abstract specification of the document which must be generated by pre-defined user matrixes. The method developed in the context of this dissertation is called bottom-up generation. That’s because- based on existing media objects - first a media-object-structure, followed by a page structure with the logical chapter structure at the end are calculated. The opposite to this, the frequently used and widespread top-down procedures use to proceed the other way round: here a fixed structure (e.g. a conceptual or semantic net) is the basis for a pre-defined chapter structure. After defining this structure, the suitable media objects can be searched and summed up. The bottom-up method offers a lot of advantages: * the created documents can easily be maintained and upgraded because no static dependency structures must be maintained. * adaptability and flexibility are implicitly supported * the costs of designing teaching- and information systems can be considerably lowered because there is constant access to already existing media objects But the most decisive advantage of the bottom-up method described in this dissertation is the fact that it is basically a model which can be expanded. Moreover, the author’s manual effort can gradually be reduced by using current and future methods from the Information Retrieval, artificial intelligence, the Data Mining and the integration of information. The long-range goal is the fully-automatic generation of documents being capable of answering user requests with structured, adaptive and, most of all, highly up-to-date documents. KW - World Wide Web KW - Informationssystem KW - Elektronische Publikation KW - Generierung KW - Autorensystem Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000087 ER - TY - BOOK A1 - Ceritoglu, Erdogan Onur T1 - Salvaging Buildings : reclaiming a livelihood from the excesses of Istanbul's mass urbanization T1 - Rettung von Gebäuden: Rückgewinnung einer Lebensgrundlage vor den Auswüchsen der Istanbuler Massenurbanisierung N2 - Turkey’s demolition waste management is, to a great extent, dependent on çıkmacıs (reclaimers) who salvage condemned buildings for raw materials and architectural elements. Its urbanization history is full of key moments marked by building demolitions, which became a necessary material resource for informal urbanization. As early as the 1970s, the çıkmacıs helped the gecekondus [squatter houses] by supplying second-hand building materials and construction loans. They managed to turn a lack of infrastructure into an advantage and remain very adaptable to the ever-changing conditions of neo-liberalized urbanization. They depend on solidarity networks and other informal resources. Assemblage thinking helps to redefine the concept of informality, understand the relational dynamics between various actors, and focus on the agency of materials. The empirical data gained from ‘follow the thing’ ethnographic research in Turkey and Georgia reveals the double lives of çıkmacıs who move between village and city. Additionally, by following the example of a reclaimed window frame’s journey from Istanbul to Tbilisi, we can more clearly see the second-hand trade network in the context of urbanization and incremental architecture. In the context of waste’s materiality, the empirical part of the research shows the symbiotic relationship between çıkmacıs and the discarded demolition materials. N2 - Die Bewirtschaftung von Abbruchabfällen in der Türkei hängt in hohem Maße von çıkmacıs (Verwertern) ab, die abbruchreife Gebäude zur Gewinnung von Rohstoffen und architektonischen Elementen bergen. Die Geschichte der Urbanisierung ist voll von Schlüsselmomenten, die durch den Abriss von Gebäuden gekennzeichnet sind, die zu einer notwendigen materiellen Ressource für die informelle Urbanisierung wurden. Bereits in den 1970er Jahren halfen die çıkmacıs den Gecekondus [Hausbesetzern] mit gebrauchten Baumaterialien und Baukrediten. Es ist ihnen gelungen, den Mangel an Infrastruktur in einen Vorteil zu verwandeln, und sie bleiben sehr anpassungsfähig an die sich ständig ändernden Bedingungen der neoliberalisierten Urbanisierung. Sie sind auf Solidaritätsnetzwerke und andere informelle Ressourcen angewiesen. Der Assemblage-Ansatz hilft dabei, den Begriff der Informalität neu zu definieren, die Beziehungsdynamik zwischen verschiedenen Akteuren zu verstehen und den Schwerpunkt auf die Handlungsfähigkeit von Materialien zu legen. Die empirischen Daten, die aus der ethnografischen Forschung in der Türkei und Georgien gewonnen wurden, zeigen das Doppelleben der çıkmacıs, die sich zwischen Dorf und Stadt bewegen. Am Beispiel des Weges eines wiederverwendeten Fensterrahmens von Istanbul nach Tiflis lässt sich das Netzwerk des Gebrauchthandels im Kontext von Urbanisierung und schrittweiser Architektur noch deutlicher erkennen. Im Zusammenhang mit der Materialität des Abfalls zeigt der empirische Teil der Untersuchung die symbiotische Beziehung zwischen çıkmacıs und den ausrangierten Abbruchmaterialien. KW - Architecture KW - Urbanisation KW - Building salvage KW - Informality KW - Turkey KW - Architektur KW - Urbanisierung KW - Bergung von Gebäuden KW - Informalität KW - Türkei KW - Istanbul KW - Verstädterung KW - Stadtentwicklung KW - Gebäude KW - Abbruch KW - Bauabfall KW - Recycling Y1 - 2023 SN - 978-3-8394-6924-8 U6 - https://doi.org/10.14361/9783839469248 PB - transcript CY - Bielefeld ER - TY - THES A1 - Challagondla, Naresh Kumar T1 - Behaviour of water drop on the insulator surface and study of electric field distribution on parallel insulators under DC T1 - Verhalten von Wassertropfen auf der Isolator-Oberfläche und Untersuchung der elektrischen Feldverteilung auf parallelen Isolatoren unter DC N2 - With the recent developments in electrical transmission system, HVDC transmission for long distances has become feasible. With this development, many insulators are being used in HVDC system. Different kinds of insulators are situated at different places (example: desert, near to sea, agriculture area, etc.) so they will get expose to different types of pollution. Pollution affects the behavior of insulation in terms of breakdown and withstand capability. The application experience of insulators under HVDC conditions is limited. There is a necessity to understand the flashover performance and to recognize key parameters in the design and dimensioning of insulators used under HVDC conditions. This dissertation presents the difference between the analysis of partial breakdowns at AC and DC. The dissertation explains the behavior of a water drop on insulator shed surface energized with DC. It deals with the moving water drop and hanging drop at the edge of the shed. There are many situations where insulator structure should be in parallel. For example, the structure of insulators in vertical disconnector equipment often is parallel. If insulators are arranged in parallel, then the behavior of the electric field is totally different. It is important to know the behavior of these insulators used in HVDC system. This report also explains the pollution and non-pollution behavior of parallel insulators energized with DC. The results can be a source of information to optimize the design and dimensioning of HVDC insulators, especially in pollution conditions. N2 - Mit den neuen Entwicklungen im Bereich der elektrischen Übertragungsnetze wurde die HGÜ für große Entfernungen ermöglicht. Durch diese Entwicklungen werden viele Isolatoren im HGÜ-System verwendet. Unterschiedliche Arten von Isolatoren werden an verschiedenen Orten eingesetzt (z.B.: in der Wüste, in der Nähe vom Meer, im landwirtschaftlichen Bereich, etc.), wodurch sie auch unterschiedlicher Verschmutzung ausgesetzt werden. Die Verschmutzung beeinflusst das Verhalten der Isolation in Bezug auf ihre Belastbarkeit und ihr Versagen. Die praktischen Erfahrungen mit Isolatoren unter HGÜ-Bedingungen sind begrenzt. Es ist erforderlich das Überschlagverhalten zu verstehen und die wichtigen Parameter für die Auslegung und Dimensionierung von Isolatoren unter HGÜ Bedingungen zu erkennen. Diese Dissertation stellt den Unterschied zwischen Teilentladungen bei AC und DC dar. Die Dissertation erklärt das Verhalten eines Wassertropfens auf der Schirm Oberfläche des Isolators bei angelegter DC Spannung. Sie befasst sich mit bewegten Wassertropfen und hängenden Tropfen am Rand des Schirms. Es gibt viele Situationen, in denen eine parallele Isolator-Struktur erforderlich ist. Zum Beispiel kommt in vertikalen Trennschaltern eine parallele Struktur der Isolatoren vor. Wenn Isolatoren parallel angeordnet sind, ist das Verhalten des elektrischen Feldes völlig unterschiedlich. Es ist wichtig, das Verhalten der Isolatoren in der HGÜ-Anlage zu kennen. Dieser Bericht erklärt auch das Verhalten bei der Verschmutzung und im verschmutzungsfreien Zustand von parallelen Isolatoren unter DC Spannung. Die Ergebnisse können als Informationsquelle verwendet werden, um die Auslegung und Dimensionierung von HGÜ-Isolatoren, insbesondere bei Verschmutzung, zu optimieren. KW - HVDC KW - High-Voltage insulators KW - Pollution performance KW - Water drop behavior KW - Parallel insulators KW - Ansys Maxwell KW - HGÜ KW - Hochspannungsisolatoren KW - Verhalten bei Verschmutzung KW - Verhalten von Wassertropfen KW - Parallele Isolatoren KW - Hochspannungsisolator KW - Wassertropfen Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-33718 ER - TY - THES A1 - Chami, Maximilian T1 - Sacred Limestone Caves : Management and the use of sacred heritage places in limestone cave areas along the Swahili Coast of Indian Ocean in Tanzania T1 - Heilige Kalksteinhöhlen : Verwaltung und Nutzung von Kultstätten in Kalksteinhöhlenbereichen entlang der Swahili-Küste des Indischen Ozeans in Tansania N2 - Tanzania is the land which has extensive Limestone Caves along the Swahili Coast of East Africa. Many of these Limestone Caves believed to be formed about 150 million years ago during the Jurassic age when these areas were underwater. For a long time, Swahili communities along the coast of East Africa used the Limestone Caves as the places of worship, praying and conducting ritual practices. These Limestone Caves have been regarded as the Mosques, Churches or Temples by these Swahili communities who have been associated with the Caves for a long time before colonial time in 17th-19th Century. After independence in 1961, the Tanzanian government took over many of the Limestone Caves to manage and protect them as the national heritage under the Antiquities Divisions and other heritage governing bodies. However, in Tanzania the protection of Limestone Caves as Sacred Heritage Places have been only through modern laws which were inherited from colonial masters and are yet to produce satisfactory results on the best practice of these places, even after amendments. Other problems facing Sacred Heritage Places in Tanzania are lack of management plans, lack of freedom in worship and failure of Antiquities legislation to recognise traditional beliefs. These problems led to growing concern of different stakeholders regarding the government strategy to ensure prescriptions for best practices of the Sacred Heritage Places in Limestone Cave areas regarding the use, management and conservation. Therefore, the purpose of this thesis is to examine the use and management of Sacred Heritage Places along the Swahili Coast of the Indian Ocean in Tanzania. Data were obtained through focus group discussions, interviews and observations while legal documents were reviewed and analysed using thematic analysis to investigate research themes. The results indicated that there were ritual practices, strict taboos and customary laws used to control access into the Limestone Cave area but tourism and research activities have interfered with the sacred space creating a disconnect between the local communities and their heritage. This disconnection has driven people from their traditional religions into religions like Christianity and Islam. Finally, the thesis proposes MTRCC Framework for a heritage plan for best practice in Sacred Heritage Place in Limestone Cave areas; to be adopted by the Tanzanian Antiquities Divisions and other heritage management authorities to ensure that local communities have access to spaces crucial to their religious life. Also, MTRCC Framework ensures that there are no conflicts or interference from tourism, education and research activities that could result in negative effects for the heritage sites and stakeholders can have equal opportunities to experience these places. N2 - Tansania verfügt über ausgedehnte Kalksteinhöhlen entlang der Swahili Küste am Indischen Ozean in Ostafrika. Viele dieser Höhen sind vermutlich vor 150 Millionen Jahren in der Jura Zeit entstanden, als diese Gebiete unter der Wasseroberfläche lagen. Für eine lange Zeit nutzen die Swahili Communities entlang der Küste Ostafrikas die Kalksteinhöhlen als Orte für Gebete, Verehrung und für die Durchführung ritueller Praktiken. Diese Kalksteinhöhlen wurden von den Swahili Communities als Heilige Stätten betrachtet und mit ihnen assoziiert, bereits vor der Kolonialzeit vom 17. – 19. Einige Akteure argumentieren jedoch, dass die Maßnahmen zum Schutz der Kalksteinhöhlen und anderer Kulturerbestätten in Tansania inadäquat seien, da diese von Deutschland und Großbritannien während der Kolonialzeit entwickelt wurden. Hinzu kommen weitere Probleme wie der Mangel an Managementplänen für diese Stätten; die fehlende Freiheit, die Stätten für religiöse Praktiken zu nutzen sowie die fehlende Anerkennung traditioneller Praktiken und Glaubenssysteme in der Gesetzgebung zur Denkmalpflege. Diese Probleme haben zu wachsender Besorgnis hinsichtlich der Fähigkeit der tansanischen Regierung zur Entwicklung und Implementierung von Strategien geführt, Gute Praktiken in der Nutzung, im Management und in der Pflege der Heiligen Stätten in den Gebieten der Kalksteinhöhlen sicherzustellen. Entsprechend war es das Ziel dieser Arbeit, die Nutzung und das Management der Heiligen Stätten entlang der Swahili Küste am Indischen Ozean in Tansania zu untersuchen. Die Datenerhebung erfolgte durch Fokusgruppendiskussionen, Interviews und Beobachtungen sowie durch die thematische Analyse rechtlicher Dokumente und Sekundärquellen. Das Ergebnis zeigt, dass rituelle Praktiken, strikte Tabus und Gewohnheitsrechte genutzt wurden, um den Zugang zu den Gebieten der Kalksteinhöhlen zu kontrollieren. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Tourismus und Forschungsaktivitäten zu Eingriffen an den Heiligen Stätten führten und dadurch zu einer Störung der Verbindung zwischen den lokalen Communities und ihrem Kulturerbe. Unbestreitbar hat dies Menschen weg von ihren traditionellen Glaubenssystemen und hin zu anderen Religionen wie Christentum und Islam geführt. Zuletzt wird in dieser Arbeit ein Rahmenwerk für Management, Tourismus, Forschung, Denkmalpflege und die Einbindung von Communities zur Verbesserung des Managements der Heiligen Stätten in den Gebieten der Kalksteinhöhlen vorgeschlagen. Tansania wird, wenn das Rahmenwerk von den Denkmalbehörden und anderen Kulturerbebehörden angenommen wird, in der Lage sein sicherzustellen, dass lokale Communities Zugang zu zentralen Orten ihres religiösen Lebens haben und dass Tourismus, Bildung und Forschungsaktivitäten nicht mit der Nutzung der Kulturerbestätten durch lokale Communities interferieren. KW - Limestone cave KW - Sacred place KW - Local communities KW - Traditional knowledge systems KW - Swahili Coast KW - Kalksteinhöhlen KW - Swahili Küste KW - Traditionelle Wissenssysteme KW - Lokale Community KW - Heilige Stätten KW - Tansania KW - Höhle KW - Kalkstein KW - Heilige Stätte KW - Kulturerbe KW - Kulturstätte KW - Management Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51089 ER - TY - THES A1 - Chatziandreou, Konstantinos T1 - Climate governance in World Heritage cities T1 - Klima-Governance in Weltkulturerbestädten N2 - This study explores the interplay between the UNESCO status and climate governance in World Heritage cities. With climate change posing significant threats to living urban landscapes, local governments and public actors strive to implement sustainable and resilient strategies. However, complications arise when cities attain the World Heritage status, complicating climate governance practices. Qualitative research, involving interviews with key stakeholders from the Climate and Monument Protection Departments in Lübeck, Regensburg, and Bamberg, reveals a negative impact of cultural heritage on climate governance. The study contends that, when harnessed effectively, cultural heritage can contribute to the sustainability and resilience of cities in addressing climate change. It emphasises the necessity for flexibility, collaboration, and a human-centric approach, advocating for a common understanding and prioritisation of human life within climate governance. In conclusion, this research underscores the importance of viewing heritage as a dynamic component integrated into cities' climate governance strategies. N2 - Diese Studie untersucht die Wechselwirkung zwischen dem UNESCO-Status und der Klimagovernance in Welterbestädten. Da der Klimawandel eine erhebliche Bedrohung für lebendige Stadtlandschaften darstellt, bemühen sich lokale Regierungen und öffentliche Akteure um die Umsetzung nachhaltiger und widerstandsfähiger Strategien. Allerdings entstehen Komplikationen, wenn Städte den Welterbestatus erhalten, was die Klimagovernance-Praktiken erschwert. Qualitative Forschung, die Interviews mit wichtigen Akteuren aus den Abteilungen für Klima- und Denkmalschutz in Lübeck, Regensburg und Bamberg umfasst, zeigt einen negativen Einfluss des kulturellen Erbes auf die Klimagovernance. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das kulturelle Erbe, wenn es effektiv genutzt wird, zur Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit von Städten im Umgang mit dem Klimawandel beitragen kann. Sie unterstreicht die Notwendigkeit von Flexibilität, Zusammenarbeit und einem menschenzentrierten Ansatz und plädiert für ein gemeinsames Verständnis und eine Priorisierung des menschlichen Lebens innerhalb der Klimagovernance. Abschließend unterstreicht diese Studie, wie wichtig es ist, das Kulturerbe als eine dynamische Komponente zu betrachten, die in die Klimagovernance-Strategien von Städten integriert wird. KW - Climate change KW - Climate governance KW - Cultural heritage KW - UNESCO KW - World Heritage cities KW - Klimawandel KW - Klimagovernance KW - Kulturerbe KW - Welterbestädte KW - Welterbe KW - Kulturerbe KW - Klimawandel KW - Klimaänderung KW - Stadtlandschaft KW - Governance Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66869 ER - TY - THES A1 - Chauhan, Ekta T1 - Role of community in managing cultural heritage tourism in historical quarters of Delhi : case studies of Nizamudinn Basti and Shahjahanabad T1 - Rolle der Gemeinschaft bei der Verwaltung des Kulturerbe-Tourismus in den historischen Vierteln von Delhi : Fallstudien von Nizamudinn Basti und Shahjahanabad N2 - This doctoral research examines community participation in decision-making for Cultural Heritage Tourism (CHT) in Nizamuddin Basti and Shahjahanabad, historical sites in New Delhi, India. It includes three papers addressing community participation barriers, resident motivation, and collective action dilemmas using the Institutional Analysis and Development-Network of Adjacent Action Situations (IAD-NAAS) framework. The study identifies four main barriers: institutional constraints, limited awareness, capacity issues, and cultural norms inhibiting residents' involvement in CHT decision-making. Despite these obstacles, the community's deep attachment to the area's heritage, appreciation of tangible and intangible heritage, and recognition of communal benefits motivate participation. Using the IAD-NAAS framework, the research unravels collective action dilemmas, emphasizing how individual actions in one context can impact actions in adjacent contexts. Key action situations are monument conservation, local community livelihood development, tourism development, and community decision-making participation. Through in-depth interviews, the study garners a rich understanding of barriers and motivations for community participation. It highlights the role of community involvement in creating inclusive, diverse heritage narratives, challenging the conventional discourses dominating heritage narratives. Thus, fostering a democratic and inclusive approach to heritage. N2 - In dieser Doktorarbeit wird die Rolle der Gemeinschaften bei dem Entscheidungsprozess für den Kulturerbe-Tourismus (Cultural Heritage Tourism-CHT) in den ausgewählten Fallstudiengebieten in Neu-Delhi, Indien, untersucht. Es handelt sich um eine kumulative Arbeit, die drei veröffentlichte Forschungsarbeiten umfasst. Die Doktorarbeit befasst sich mit drei großen Aspekten der Bürgerbeteiligung: Hindernissen für die lokalen Gemeinschaften bei der Beteiligung an der Entscheidungsfindung im Bereich des Kulturerbe-Tourismus, Motivation der Einwohner, sich an dieser Entscheidungsfindung zu beteiligen, und der Analyse von ‚collective action dilemmas‘ unter Verwendung des IAD-NAAS-Rahmens (Institutional Analysis and Development-Network of Adjacent Action Situations- IAD-NAAS). Qualitative Forschungsmethoden waren entscheidend für den Erfolg dieser Studie. Mithilfe ausführlicher Interviews gelang es der Studie, ein umfassendes und differenziertes Verständnis der Barrieren und Motivationen für gesellschaftliche Teilhabe zu gewinnen. Durch die Einbindung von Gemeindemitgliedern in den Entscheidungsprozess können Kulturtourismusinitiativen dazu beitragen, einen demokratischeren und integrativeren Ansatz im Umgang mit dem Kulturerbe zu fördern und die vorherrschenden Narrative in Frage zu stellen, die traditionell unser Verständnis der Vergangenheit geprägt haben. KW - Heritage policy KW - Community participation KW - Decision making KW - Heritage tourism KW - South Asia KW - Kulturerbe KW - Tourismus KW - Südasien KW - Entscheidungsprozess KW - Gemeinschaftsbeteiligung KW - Delhi KW - Kulturerbe KW - Tourismus KW - Bürgerbeteiligung KW - Entscheidungsprozess Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63990 ER - TY - THES A1 - Cheo, Victor Ngu T1 - Policy and environmental communication in mitigation of non-sustainable forest exploitation in Cameroon: an impact assessment of Anglophone Cameroon T1 - Strategie und Umweltkommunikation zur Milderung von nicht-nachhaltiger Forstwirtschaft in Kamerun: Eine Folgenabschätzung des anglophonen Kameruns N2 - The economic crises of the mid 1980s and 1990s due to a fall in economic productivity inflicted serious negative consequences on Cameroon’s forest ecosystems and forest resources which became the target of intense exploitation for multiple purposes. A forest policy reform at the behest of the World Bank was intended to regulate forest exploitation in a sustainable way. More than a decade since the inception of this policy, this study, through a three-tier methodological approach of survey, content analysis and observation, seeks to assess policy impacts per se, as well as the role of environmental communication in mitigating non-sustainable forest exploitation in Anglophone Cameroon. The study also investigates a valid and reliable option for the sustainable management of forest resources, by comparing and contrasting the two operational forest management paradigms. The outcome of the investigation reveals that both policy and environmental communication have a more positive impact in the community forest area than in the state-managed forest area, implying that the former is a better forest management option than the latter. However, forest sustainability is still at stake in both areas, due, generally, to bad forest governance such as corruption, minimal public participation, lack of transparency and accountability, as well as the ubiquitous presence of poverty, unemployment and inadequate public access to socio-economic development indicators. To this end, the study proffers some robust recommendations that if implemented will greatly enhance the badly needed forest sustainability. N2 - Die Wirtschaftskrisen von Mitte der 1980er und 1990er Jahre aufgrund des Rückgangs der wirtschaftlichen Produktivität hatten schwerwiegende negative Auswirkungen auf die Waldökosysteme und Waldressourcen Kameruns. Die Ausbeutung der Wälder und deren Ressourcen für verschiedene Zwecke war dadurch intensiver geworden. Eine Waldpolitikreform auf Anweisung der Weltbank sollte die Waldbewirtschaftung in einer nachhaltigen Weise regeln. Mehr als ein Jahrzehnt seit Beginn dieser Politik ist verstrichen. In dieser Studie sollen durch einen dreistufigen methodischen Ansatz der Befragung, Inhaltsanalyse und Beobachtung die Auswirkungen der Politik selbst sowie die Rolle der Umweltkommunikation bei der Minderung von nicht-nachhaltiger Waldbewirtschaftung im englischsprachigen Gebiet Kameruns beurteilt werden. Die Studie untersucht auch eine gültige und zuverlässige Option für die nachhaltige Bewirtschaftung der forstlichen Ressourcen durch Vergleich und Gegenüberstellung der beiden operativen Waldbewirtschaftungsparadigmen. Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass beide, die politische und die ökologische Kommunikation, eine positivere Auswirkung sowohl auf die kommunale Forstfläche als auch auf das staatlich verwaltete Waldgebiet haben. Dies bedeutet, dass die erstere eine bessere Option der Bewirtschaftung der Wälder als die letztere ist. Allerdings ist die Nachhaltigkeit der Wälder in beiden Bereichen noch in Gefahr: im Allgemeinen wegen zu schlechter Forststaatsführung wie Korruption, minimaler Öffentlichkeitsbeteiligung, mangelnder Transparenz und Verantwortlichkeit ebenso wie aufgrund ubiquitär vorhandener Armut, Arbeitslosigkeit und unzureichendem Zugang der Öffentlichkeit zu sozio-ökonomischen Entwicklungsindikatoren. Die Studie bietet zu diesem Zweck einige solide Empfehlungen, die, wenn richtig umgesetzt, die dringend benötigte Waldnachhaltigkeit wesentlich verbessern wird. KW - Kamerun KW - Waldökosystem KW - Nachhaltigkeit KW - Umwelterziehung KW - Umweltpolitik KW - Umweltkommunikation KW - Forstwirtschaft KW - Kamerun KW - Policy KW - Environmental Communication KW - Forestry KW - Cameroon Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20769 ER - TY - THES A1 - Chirambo, Dumisani T1 - Enhancing renewable energy deployment in Malawi through climate finance instruments: policy challenges and prospects T1 - Die Entwicklung und der Ausbau von Technologien und Projekten für erneuerbare Energien in Malawi durch spezielle Finanzierungsinstrumente: rechtliche Herausforderungen und Perspektiven N2 - Malawi is a Least Developed Country located in Southern Africa to the East of Zambia. Malawi has a low electrification rate of 9%. Furthermore, unreliable and inadequate power supply are estimated to reduce Malawi’s GDP by 7%-9%. These energy sector challenges diminish the country’s prospects for sustained growth, poverty reduction, and improved delivery of health and education services. Various studies have been undertaken to determine how Malawi can improve it's energy sector through the deployment of renewable energy. However, these studies have not specifically examined how climate change related financing mechanisms such as the Clean Development Mechanism (CDM) could be utilised to mobilise financing and capacity development for renewable energy deployment in the country. This is despite the assertion that developed countries are committed to jointly mobilising US$100 billion per year by 2020 to support climate change mitigation and adaptation activities such as renewable energy deployment in developing countries. Through the use of questionnaires, case study analyses, policy reviews, academic literature reviews and interviews, this research sought to determine Malawi’s regulatory and institutional challenges and prospects for enhancing renewable energy deployment through climate finance instruments. Among some of the research findings was that Malawi has relied on external support in order to develop capacity in the field of climate finance, hence in the absence of external assistance there are limited opportunities to incentivise various stakeholders to implement projects and to enhance awareness about climate finance. The study also discovered that Malawi’s climate finance determinants resemble a non-market seeking Foreign Direct Investment profile, hence the presence of opportunities for cheap and abundant emission reductions could improve climate finance investment patterns rather than the opportunities for emission reductions and co-products such as electricity through renewable energy technologies. The study therefore recommended that Malawi should create a renewable energy and climate finance promotion agency to assist with soliciting funding for renewable energy projects from concessional and non-concessional sources and drafting and implementing renewable energy policies. Another recommendation was that the country must create a Renewable Energy Fund to reduce the funding constraints that the media, project implementers and financiers have in undertaking various roles related to enhancing renewable energy deployment. Lastly, the study concluded that Malawi’s prospects for accessing various forms of climate finance and deploying climate finance projects can be improved through improvements in Malawi’s renewable energy and climate change institutional framework, and the modifications of climate finance instruments and methodologies to encourage flexibility and reduce institutional constraints. N2 - Malawi ist eines der am wenigsten entwickelten Länder im südlichen Teil von Afrika. Malawi hat eine niedrige Elektrifizierungsrate von 9%. Darüber hinaus wird eine unzuverlässige und unzureichende Stromversorgung geschätzt, um die Produktivität von Malawi um 7%-9% zu senken. Ein solches Kosten-Leistungsverhältnis gilt als Herausforderung. Denn eine solch hohe Beanspruchung der Inlandsleistungen (BIP) verringern die Aussichten des Landes auf nachhaltiges Wachstum. Armutsbekämpfung und eine verbesserte Bereitstellung von Gesundheits- und Bildungsdienstleistungen sind dabei wichtige Aspekte, die somit ungenügend beachtet werden. Methodisch verwandte Instrumente wie Fragebögen, Interviews, Fallanalysen sowie rechtliche Bewertungen und wissenschaftliche Literaturrecherchen verhalfen dem Forschungsprozess rechtliche und institutionelle Herausforderungen sowie zukünftige Perspektiven Malawis zu verdeutlichen. Insofern gilt der Einsatz von erneuerbarer Energie, ermöglicht durch Klimafinanzinstrumente, dem Clean Development Mechanism Programm (CDM), als einer der bestimmenden Faktoren für eine zeitgemäße und eigenständige Entwicklung des Landes. Analytisch verweisen einige Forschungsergebnisse darauf, dass Malawi sich zwar auf externe Unterstützung zur Ausbildung von Kapazitäten im Rahmen von z.B. Finanzierungsinstrumenten gestützt hat, aber im gleichen Moment die Schaffung von eigenen Infrastrukturen dazu vernachlässigte. Nach der Studie ist Malawis Bedarf, hin zu einer Klima-Projekt-Finanzierung, ein bisher nicht erkannter Markt. Bisher gelten Direktinvestitionen aus dem Ausland in Malawi insofern als lukrativ, da kurzfristige Gewinnbestrebungen häufig Projekte von z.B. Plantagenanbau fördern. Dies erfolgt aufgrund von Carbon Credit Programmen, die anderenorts das Produzieren von Emissionen weiter ermöglichen. Für das eigenständige Weiterkommen von Malawi ist das nicht förderlich. Dies insofern, dass die Möglichkeiten für günstige und dem vergleichenden Umfang nach hohen Emissionsreduktionen von Klimafinanzierungen nach den Regeln der Investitionsmuster verlaufen. Möglichkeiten für Emissionsminderungen bleiben dabei bisher außerhalb der Betrachtung. Aus diesem Grund sind die nationalen Anreize zur Verbesserung der Technologien für erneuerbare Energien zu gering. Die Studie empfiehlt daher, dass Malawi eine Renewable Energy and Climate Finance Förderungsgesellschaft einrichten sollte. Diese Gesellschaft akquiriert Finanzmittel für erneuerbare Energieprojekte. Dazu gehört auch die Ausgestaltung von z.B. Konzepten zur Konzessionsvergabe und anderer Instrumente zur Schaffung und Erarbeitung struktureller Umsetzungen nationaler Interessen für eine zukunftsfähige Energiepolitik. KW - Africa KW - Clean Development Mechanism (CDM) KW - Climate finance KW - Renewable energy KW - Nationally Appropriate Mitigation Action (NAMA) KW - Voluntary Carbon Market (VCM) KW - Afrika KW - Klimafinanzierung KW - Erneuerbare Energien KW - Freiwilliger Kohlenstoffmarkt (VCM) KW - Afrika KW - Klimaschutz KW - Erneuerbare Energien Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43952 ER - TY - THES A1 - Chmakova, Alina T1 - Symmetriereduktionen und explizite Lösungen für ein nichtlineares Modell eines Preisbildungsprozesses in illiquiden Märkten T1 - Symmetry reductions and explicit solutions for a nonlinear model of a price process in illiquid market N2 - Diese Arbeit ist einer Verallgemeinerung des bekannten Black-Scholes-Modells gewidmet, welches eines der erfolgreichsten Modelle zur Optionspreisbewertung darstellt. Die untersuchende Modellgleichung ist eine nichtlineare partielle Differentialgleichung und beschreibt einen Rückkopplungseffekt des Großhändlers auf dem Markt. Die Methoden der Theorie der Lieschen Gruppen in Anwendung auf Differentialgleichung werden zur Untersuchung dieser Gleichung benutzt. Eine abschließende Untersuchung der algebraischen Struktur, welche die Modellgleichung besitzt, wurde durchgeführt. In der Arbeit wurde eine allgemeine Form der Lie-Punktsymmetriegruppe der Gleichung aufgefunden. Es hat uns gelungen unter zusätzlichen Bedingungen einige Klasse invarianter expliziter Lösungen der nichtlinearen Modellgleichung zu gewinnen. Am Beispiel dieser expliziter Lösungen wurde Verifikation grundlegender numerischer Verfahren durchgeführt. N2 - This work reprepresents a generalization of a well known Black-Scholes model, one of the most successful models for an option price. The studied model equation is a nonlinear partial differential equation that describes a feedback effect of a large trader on a market. The methods of Lie group theory are used to study the equation. A complete study of the algebraic structure of the model equation was made. A general form of a Lie point symmetry group of the equation was found. Using additional conditions we were able to find several classes of invariant explicit solutions of the nonlinear model equation. These explicit solutions were used to verify some basic numerical methods. KW - Unvollkommener Kapitalmarkt KW - Derivat KW - Optionspreistheorie KW - Black-Scholes-Modell KW - Nichtlineares mathematisches Modell Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000748 ER - TY - THES A1 - Chodak, Jacek T1 - Spike - a tool for reproducible simulation experiments T1 - Spike - ein Werkzeug für reproduzierbare Simulationsexperimente N2 - Reproducibility of simulation experiments is still a significant challenge and has attracted considerable attention in recent years. One cause of this situation is bad habits of the scientific community. Many results are published without data or source code, and only a textual description of the simulation set-up is provided. Other causes are: no complete simulation set-up, no proper output data analysis and inconsistency of published data, which makes it impossible to compare results. The progress of computational modelling, amount of data and complexity of models requires designing experiments in such a way that ensures reproducibility. A textual description does not provide all the needed details. A computer code is more reliable than a textual description. It is the precise specification that describes a simulation configuration, model, etc. When computer code, data, models and all parameters are provided, the simulation results become reproducible. The main goal of this thesis is to develop a tool that ensures reproducibility and efficient execution of simulation experiments, often involving many individual simulation runs. The tool should support a wide range of application scenarios, where the typical scenario is simulation of biochemical reaction networks, which are represented as (coloured) Petri nets interpreted in the stochastic, continuous or hybrid paradigm. The model to be simulated can be given in various formats, including SBML. The result is a command line tool called Spike, which can be used for various scenarios, including benchmarking, simulation of adaptive models and parameter optimization. It builds on a human-readable configuration script SPC, supporting the efficient specification of multiple model configurations as well as multiple simulator configurations in a single configuration file. N2 - Die Reproduzierbarkeit von Simulationsexperimenten ist nach wie vor eine große Herausforderung und hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit bekommen. Eine Ursache für diese Situation sind schlechte Gewohnheiten der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Aus irgendwelchen Gründen werden viele Ergebnisse ohne Daten und Quellcode veröffentlicht und es wird nur eine textliche Beschreibung des Simulationsaufbaus gegeben. Andere Ursachen sind: kein ordnungsgemäßer Simulationsaufbau, keine ordnungsgemäße Analyse der Ausgabedaten und Inkonsistenz der veröffentlichten Daten (was einen Vergleich der Ergebnisse unmöglich macht). Der Fortschritt der computergestützten Modellierung, die Datenmenge und die Komplexität der Modelle erfordern es, Experimente so zu gestalten, dass die Reproduzierbarkeit gewährleistet ist. Eine textliche Beschreibung liefert nicht alle Details. Ein Computercode ist zuverlässiger als eine Textbeschreibung. Es bedarf einer genauen Spezifikation einer Simulationskonfiguration, eines Modells usw. Durch die Bereitstellung von Computercode, Daten, Modellen und allen Parametern werden die Ergebnisse einer Simulation reproduzierbar. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, ein Werkzeug zu entwickeln, das die Reproduzierbarkeit und effiziente Durchführung von Simulationsexperimenten, die oft viele einzelne Simulationsläufe umfassen, gewährleistet. Das Werkzeug soll vielfältige Anwendungsszenarien unterstützen, wobei das typische Szenario die Simulation biochemischer Reaktionsnetzwerke ist, die als (farbige) Petri Netze dargestellt werden, die im stochastischen, kontinuierlichen oder hybriden Paradigma interpretiert werden. Das zu simulierende Modell kann in verschiedenen Formaten, einschließlich SBML, vorliegen. Das Ergebnis ist ein Kommandozeilenwerkzeug namens Spike, das in verschiedenen Anwendungsfällen eingesetzt werden kann, darunter Benchmarking, Simulation adaptiver Modelle und Parameteroptimierung. Es basiert auf einem für Menschen lesbaren Konfigurationsskript SPC und unterstützt die effiziente Spezifikation mehrerer Modellkonfigurationen sowie mehrerer Simulator-Konfigurationen in einer einzigen Konfigurationsdatei. KW - Petri nets KW - Parallel simulation KW - Parameter scanning KW - Reproducibility KW - Simulation of adaptive models KW - Petri Netze KW - Parallelsimulation KW - Parameterscannen KW - Reproduzierbarkeit KW - Simulation von adaptiven Modellen KW - Gefärbtes Petri-Netz KW - Simulation KW - Reproduzierbarkeit Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58509 ER - TY - THES A1 - Chwastek, Agnieszka T1 - Beitrag zur Entwicklung der Bemessungskonzepte für Dauerfestigkeitsberechnungen von Reparaturschweißungen auf Basis kleiner Konstruktionsdetails T1 - Contribution for supplementing the assessment concepts of fatigue strength calculations for small-scale construction details with repaired welds N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Dauerfestigkeit von Schweißverbindungen nach erfolgter Reparatur des vorhandenen Ermüdungsrisses. In den aktuellen Regelwerken (wie Eurocode bzw. International Institute of Welding) liegen bis heute keine normativen Bemessungskonzepte für sanierte Schweißverbindungen vor. Diesbezüglich werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die herkömmlichen Ermüdungsfestigkeitsnachweise (nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept) um die ermittelten FAT-Klassen für sanierte bzw. nachbehandelte Schweißverbindungen ergänzt. Die Analyse betrachtet ein typisches kleinmaßstäbliches Bauteilelement des Stahlbaus, d.h. das Konstruktionsdetail der Quersteife. Dabei handelt es sich um nicht „belastungstragende“ Kehlnähte, die eine bevorzugte Ausgangsstelle für Ermüdungsrisse an Nahtübergängen darstellen und daher stark ermüdungsfestigkeitsmindernd wirken. Die experimentellen Ermüdungsuntersuchungen in Form von klassischen Wöhlerversuchen verfügen über drei Gruppen von Versuchsprüfkörpern. Die Gruppe I bezieht sich auf fehlerfreie Schweißnähte, d.h. im Schweißzustand belassene Prüfkörper. Die Gruppe II betrifft die fehlerhaften Schweißnähte, die durch Ausschleifen der potenziellen Risse und Wiederschweißen saniert wurden. Bei der Gruppe III werden die Prüfkörper zusätzlich durch eine Schweißnahtnachbehandlungsmethode, d.h. mit höherfrequentem Hämmern bearbeitet. Neben den klassischen Ermüdungsversuchen werden die Kerbwirkungen in ermüdungskritischen Stellen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode analysiert. Somit können die FAT-Klassen nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept für Reparaturschweißungen ermittelt werden. Um die relevante Vergleichbarkeit der entsprechenden Schweißnahtzustände bzw. Effektivität solcher Reparaturmaßnahmen sicherzustellen wird zusätzlich eine ganze Serie von sog. Begleituntersuchungen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Temperatur-, Verzugs- und Härtemessungen, röntgenografische Eigenspannungsbestimmungen sowie metallographische Untersuchungen zur Bestimmung der Schmelzbadgeometrie bzw. des Nahtprofils. Vor allem wird im Rahmen dieser Arbeit ein Fokus auf die Eigenspannungsanalyse gelegt, um die tatsächliche Eigenspannungsverteilung in den entsprechenden Reparaturzuständen zu ermitteln und somit eine Basis für verbesserte Bemessungsmodelle von sanierten und nachbehandelten Schweißnähten zu erarbeiten. Bei den Gruppen I und II der Versuchsprüfkörper betrifft die Eigenspannungsanalyse ebenso die Schweißsimulation. N2 - This work deals with the analysis of the fatigue strength of welded joints after the repair of an existing fatigue crack. In the current regulations, such as Eurocode or the International Institute of Welding, there are still no standard fatigue design concepts for repaired welded joints. Therefore, this work supplements the conventional fatigue strength classes by the determined FAT classes, according to the nominal, structural and notch stress concept, for repaired or post-treated welded joints. The analysis investigates typical small-scale steel specimens of transverse attachments. Those elements have non-load-carrying fillet welds. Such weld seams cause local concentration of stresses at weld toes, which can lead to initiation of fatigue cracks and reduce the fatigue resistance of the whole construction detail. The experimental fatigue strength tests, based on classic Wöhler analysis, were divided into three groups of specimens. The group I refers to specimens with flawless welds, i.e. they were left in the as-welded state. The group II concerns the flawed welds renovated by grinding the existed crack at weld toe and re-welding. The specimens in the group III were additionally supplemented by post-weld treatment methods. Besides the fatigue strength tests the notch effects at the critical location were analyzed by means of the finite element method. Thus, according to the nominal, structural and notch stress concepts for repair welds the FAT classes can be determined. In order to assure the relevant comparability of the corresponding weld states and the effectiveness of such repair methods, a whole series of so-called accompanying examinations were carried out. The temperature, distortion and hardness measurements, x-ray residual stress determination as well as the metallographic examination were taken into account to determine the weld geometry and the seam profile. This work focuses specifically on the residual stress analysis in order to determine the actual residual stress distribution in the appropriate repair states and thus to develop a basis for the replenishment of fatigue design concepts for construction details with repaired and post-treated weld seams. The residual stress analysis of the test specimens in groups I and II also contains the welding simulation. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 17 KW - Ermüdungsfestigkeit KW - Eigenspannung KW - Kerbwirkung KW - Nahtnachbehandlungsverfahren KW - Reparaturschweißung KW - Fatigue strength KW - Repair of welds KW - Residual stress KW - Notch factor KW - Post-weld treatment KW - Stahlbau KW - Dauerfestigkeit KW - Ermüdungsriss KW - Bemessung KW - Schweißverbindung KW - Reparaturschweißen Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51608 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Ciupack, Yvonne T1 - Untersuchungen zur Bedeutung und Anwendung der Zuverlässigkeitstheorie im Bauwesen am Beispiel von Stahlklebverbindungen T1 - Investigations on the significance and application of reliability methods in civil engineering exemplified by bonded steel joints N2 - Der nationale und internationale Wettbewerbsdruck in der Baubranche mündet in immer komplexeren Strukturen, ressourceneffizienten Bemessungsprinzipien sowie innovativen Produkt- und Konstruktionsideen. Die Aufgabe von Ingenieuren ist es, diese Weiterentwicklungen für die Gesellschaft nutzbar zu machen und dabei ein gefordertes Sicherheitsniveau zu gewährleisten. Um Neuschöpfungen, seien sie konstruktiver oder analytischer Art, der Gesellschaft zugänglich zu machen, ist unter Umständen eine Erweiterung des Sicherheitsbegriffs notwendig. Denn über den Wirkungshorizont des Bauingenieurs hinaus ist das Begriffsfeld in allen Funktionszusammenhängen bedeutsam und nicht selten Entscheidungsträger für die Verwirklichung von Konstruktionen. An dieser Problemstellung setzt die Arbeit an. Übliche zuverlässigkeitstheoretische Verfahrensweisen werden für komplexe analytische Modelle angewandt. Untersuchungsobjekte sind dabei zwei Anwendungsbeispiele aus dem Stahlfassadenbau, bei denen erstmals geklebte Lösungen zum Einsatz kommen. In eigenen Untersuchungen wird die Tragfähigkeit der Konstruktionen unter Nutzung von experimentellen Erhebungen charakterisiert. Desweiteren werden die Anwendungsgrenzen und stochastischen Fragestellungen der typischen Methoden der Zuverlässigkeitstheorie im Bauwesen diskutiert. N2 - The national and international competitive constraint in the construction industry is leading to more complex structures, resource-efficient design principles as well as innovative products and designs. The task of engineers is to make these further developments usable for society and to ensure a required safety level. In order to make new creations, of a constructive or analytical nature, accessible to society, an extension of the concept of reliability may be necessary. In addition to the scope of the civil engineering, the conceptual field is significant in all functional contexts and often a decision-maker for the realization of constructions. The work starts with this problem. Usual methods of reliability theory are applied to complex analytical models. Investigation objects are two application examples of steel façade construction, where bonded solutions are used. In own investigations the load-bearing capacity of the structures is characterized by the use of experimental results. Furthermore, the application limits and questions of the typical methods of reliability theory in civil engineering are discussed. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 12 KW - Stahlbau KW - Klebtechnologie KW - Zuverlässigkeit KW - Steel Construction KW - Bonding Technology KW - Reliability Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-40779 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Coban, Oksana T1 - Microbial nitrogen transformations in constructed wetlands treating contaminated groundwater T1 - Mikrobielle Stickstoffumsetzungen in Pflanzenkläranlagen zur Behandlung von kontaminiertem Grundwasser N2 - Groundwater is the main source for potable water and domestic use in numerous countries around the world. However, water quality can be affected by pollution, which influences the natural environment and human health. One of the widespread pollutants in water is ammonia which is toxic to fish and causes eutrophication of lakes and wetlands. Constructed wetlands are promising in situ water treatment methods thanks to enhanced microbial growth within the plants’ rhizospheres, which creates an effective contaminant degradation zone. The ammonia in constructed wetlands can be removed either via total nitrification with further denitrification or partial nitrification coupled with anaerobic ammonium oxidation (anammox). However, so far, the role of anammox in constructed wetlands as well as its correlation with other nitrogen transformations remains unclear. The quantification of nitrogen turnover processes in constructed wetlands is difficult due to the complexity of the wetland systems. Accordingly, the main aim of this research is to investigate pathways of ammonium removal in constructed wetlands treating contaminated groundwater. For this, several approaches were applied: a) physico-chemical parameters measurements; b) investigations of nitrogen stable isotope fractionation; c) stable isotope labelling approach; d) molecular biological methods. Also, seasonal and spatial variations in nitrogen transformations in several types of constructed wetlands (unplanted horizontal subsurface flow, planted horizontal subsurface flow, and floating plant root mat) were investigated. The application of the stable isotope approach combined with common physico-chemical investigations enabled us to identify key factors influencing efficiency of nitrogen removal in constructed wetlands, which was the plant presence as substrate for attachment and growth of microorganisms. Ammonium removal efficiencies were not different between investigated seasons (spring, summer, and autumn), what could be explained by the fact that throughout all investigated seasons the air temperature remained high (above 10°C). While plant uptake accounted for significant part of ammonium removal during spring and summer in planted constructed wetlands, isotope fractionation patterns revealed that nitrification-denitrification were prevailing processes in planted constructed wetlands throughout the year, occurring in a linear way along the flow path, and not depending on depth in the root zone. The research results also illustrated that in the planted horizontal subsurface flow constructed wetland, the functional genes of the nitrogen cycle were evenly distributed in a linear way along the flow path with prevalence at the superficial points. The same trend was observed for the nitrification and denitrification turnover rates using the isotope labeling techniques. Significant nitrate consumption under aerobic conditions diminishes nitrification rates and should therefore be taken into account when estimating nitrification turnover rates. This nitrate consumption was due to aerobic denitrification, the rate of which was comparable to that for anaerobic denitrification. Consequently, denitrification should not be considered as an exclusively anaerobic process. Phylogenetic analysis of hydrazine synthase (hzsA) gene clones indicated the presence of Brocadia and Kuenenia anammox species in the constructed wetland. Although anammox bacteria were detected by molecular methods, anammox activity could not be measured and hence this process appears to be of low importance in nitrogen transformations in these freshwater ecosystems. In conclusion, this research demonstrated that combination of physico-chemical measurements with stable isotope and molecular biological approaches is an effective tool for investigation of nitrogen transforming processes in constructed wetlands. Such information is not only valuable for understanding of the processes ongoing inside these wastewater treatment facilities but also necessary for further technological improvement of constructed wetlands. N2 - Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trink- und Brauchwasser in zahlreichen Ländern auf der ganzen Welt. Allerdings kann die Wasserqualität durch Verunreinigungen beeinträchtigt sein, die Umwelt und Gesundheit negativ beeinflussen. Ein weit verbreiteter Schadstoff im Wasser ist Ammonium, welches toxisch für Fische ist und die Eutrophierung von Seen und Feuchtgebieten bewirken kann. Pflanzenkläranlagen stellen ein effizientes in situ Wasserreinigungssverfahren dar. Das liegt insbesondere am beschleunigten mikrobiellen Wachstums innerhalb der Rhizosphäre der Pflanzen, die eine effektive Schadstoffabbauzone bildet. Das Ammonium kann in Pflanzenkläranlagen entweder über völlige Nitrifikation mit weiterer Denitrifikation oder teilweise Nitrifikation verbunden mit anaerober Ammoniumoxidation (Anammox) entfernt werden. Bislang ist die Rolle von Anammox in Pflanzenkläranlagen sowie deren Korrelation mit anderen Stickstoffumsetzungen noch nicht umfänglich geklärt. Die Quantifizierung der Stickstoffumsetzungsprozesse in Pflanzenkläranlagen ist eine Herausforderung aufgrund der biogeochemischen und hydrodynamischen Komplexität solcher Systeme. Dementsprechend ist das Hauptziel dieser Arbeit, die Wege der Ammoniumentfernung in Pflanzenkläranlagen zur Behandlung von kontaminiertem Grundwasser zu untersuchen. Hierzu wurden verschiedene Ansätze angewendet: a) Messungen von physikalisch-chemischen Parametern; b) Untersuchungen der Fraktionierung von stabilen N-Isotopen im natürlichen Häufigkeitsbereich; c) Markierungsexperimente mit angereicherten stabilen Isotopensubstanzen; d) molekularbiologische Methoden. Außerdem wurden saisonale und räumliche Variationen der Stickstoffumsetzungen in verschiedenen Typen von Pflanzenkläranlagen (nicht bepflanzte horizontale Untergrundströmung, bepflanzte horizontale Untergrundströmung, und schwimmende Pflanzenwurzelmatte) untersucht. Die Anwendung des stabilen Isotopen-Ansatzes verbunden mit physikalisch-chemischen Untersuchungen gibt uns die Möglichkeit, die wichtigsten Einflussfaktoren für die Effizienz der Stickstoffentfernung in Pflanzenkläranlagen zu identifizieren. Es konnte gezeigt werden, dass der Pflanzenbewuchs und die damit verbundene Wurzelzone der optimaler Lebensraum für die beim Schadstoffabbau aktiven Mikroorganismen war. Ammonium-Abbauraten zeigen keine saisonale Abhängigkeit (Frühling, Sommer, und Herbst), was der Tatsache geschuldet war, dass in allen untersuchten Jahreszeiten die Lufttemperatur über 10°C lag. Im Frühjahr und Sommer entfielen ein erheblicher Teil der Ammoniumentfernung auf die Nährstoffaufnahme durch die Pflanzen in den Pflanzenkläranlagen. Dennoch zeigten Isotopensignaturen, dass die Nitrifikation-Denitrifikation der vorherrschenden Prozess zur Ammoniumentfernung in Pflanzenkläranlagen über das gesamte Jahr ist, wobei ein linearer Zusammenhang zwischen Strömungsweg und Abbau zu beobachten ist. Kein Zusammenhang wurde zwischen Abbau und Tiefe der Wurzelzone gefunden. Die Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass in bepflanzten horizontalen unterirdischen Strömungspflanzenkläranlagen die funktionellen Gene des Stickstoffkreislaufs gleichmäßig entlang des Strömungspfades verteilt sind. Allerdings lässt sich diesbezüglich eine vertikale Zonierung erkennen mit dem bevorzugten Auftreten an oberflächennahen Messstellen. Der gleiche Trend wurde für die Umsatzraten von Nitrifikation und Denitrifikation mit Hilfe der Isotopenmarkierungstechniken beobachtet. Signifikanter Nitratverbrauch unter aeroben Bedingungen vermindert Nitrifikationsraten und muss daher unbedingt bei der Schätzung von Nitrifikationsraten berücksichtigt werden. Dieser Nitratverbrauch stand im Zusammenhang mit aerober Denitrifikation, deren Rate vergleichbar war mit jener für die anaerobe Denitrifikation. Folglich sollte Denitrifikation nicht als ausschließlich anaerober Prozess betrachtet werden. Die phylogenetische Analyse von Hydrazin-Synthase (hzsA) Gen-Klonen zeigte die Anwesenheit von Brocadia und Kuenenia Anammox-Arten in der Pflanzenkläranlage. Obwohl Anammoxbakterien durch molekulare Methoden nachgewiesen wurden, konnte der eigentliche Anammoxprozess nicht gemessen werden. Das lässt den Schluss zu, dass Anammox von geringer Bedeutung für die Stickstoffumsetzung in diesen Süßwasser-Ökosystemen ist. Insgesamt haben die Untersuchungen gezeigt, dass die Kombination von physikalisch-chemischen Messungen mit stabilen Isotopen und molekularbiologische Ansätzen ein effektives Werkzeug für die Untersuchung der Stickstoffumsetzungsprozesse in Pflanzenkläranlagen ist. Solche Informationen sind nicht nur für das Verständnis der Prozesse wertvoll, die in Abwasserbehandlungsanlagen ablaufen, sondern auch notwendig für die weiteren technologischen Verbesserungen von Pflanzenkläranlagen. KW - Constructed wetlands KW - Nitrogen KW - Nitrification KW - Denitrification KW - Anammox KW - Pflanzenkläranlagen KW - Stickstoff KW - Nitrifikation KW - Denitrifikation KW - Anammox KW - Grundwasser KW - Pflanzenkläranlage KW - Ammonium KW - Nitrifikation KW - Denitrifikation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35006 ER -