TY - THES A1 - Eisentraut, Mark T1 - Beschleunigung des Isothermschmiedens von Titanaluminiden durch gezielte Mikrostrukturentwicklung T1 - Acceleration of isothermal forging of titanium aluminides via controlled microstructure development N2 - Titanaluminide (TiAl) sind vielversprechende Hochtemperaturwerkstoffe, die aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen spezifischen Festigkeit insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie Anwendung finden. Die Mikrostruktur von TiAl-Legierungen spielt eine entscheidende Rolle für deren mechanische Eigenschaften und Bearbeitbarkeit. Durch gezielte Mikrostrukturentwicklung kann die Umformbarkeit und damit die Effizienz der Bearbeitungsprozesse verbessert werden. Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit eine neue Prozesskette für das Schmieden von Titanaluminiden entwickelt und erprobt, um die Prozesszeiten zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit des Werkstoffs zu erhöhen. Die Prozesskette umfasst drei Schritte: eine Vorwärmebehandlung, eine beschleunigte Umformung und eine eigenschaftsbestimmende Nachwärmebehandlung. Die spezifische Vorwärmebehandlung zur Verbesserung der Umformbarkeit führt zu einer Mikrostruktur mit einem geringen lamellaren Anteil, einem hohen β/β0-Gehalt und einem hohen Anteil an zellularen Reaktionen. Dadurch konnte die maximale Fließspannung im Vergleich zum geHIPten Zustand um ca. 20 % gesenkt werden. Es wurde ein Prozessfenster definiert, in dem der wärmebehandelte Zustand eine geringere Fließspannung und eine verbesserte Schadenstoleranz im Vergleich zum geHIPten Ausgangsmaterial aufweist. Basierend auf den Ergebnissen von Stauchversuchen mit konstanter Dehnrate wurden Dehnratenprofile mit variablen Dehnraten entwickelt, um den Umformprozess zu beschleunigen. Diese Umformung mit variabler Dehnrate wurde sowohl an zylindrischen Proben als auch an Gussrohlingen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Prozesszeiten im Vergleich zur Umformung mit konstanter Dehnrate um 50 bis 70 % reduziert werden konnten, ohne eine erhöhte Materialschädigung zu verursachen. Zudem wurde festgestellt, dass die für diese Legierung entwickelten Dehnratenprofile auf andere TiAl-Legierungen übertragbar sind. Abschließend wurde eine eigenschaftsbestimmende Nachwärmebehandlung eingesetzt, die zu einer Mikrostruktur mit verbesserten Eigenschaften führte. Die mechanischen Eigenschaften der mit der neuen Fertigungskette erzeugten Proben sind dabei mit denen der konventionellen Fertigungskette vergleichbar. N2 - TiAl alloys are promising high-temperature materials widely used in the aerospace industry due to their low density and high specific strength. The microstructure of TiAl alloys significantly influences their mechanical properties and machinability. Specific microstructure development can enhance formability, thereby improving the efficiency of machining processes. This study developed and tested a new process chain for forging titanium aluminides to reduce process times and increase economic efficiency. The process chain consists of three steps: preheat treatment, accelerated forming, and property-defining post-heat treatment. The specific preheat treatment aimed at improving formability results in a microstructure with low lamellar content, high β/β0 content, and a high proportion of cellular reactions. Consequently, the maximum flow stress was reduced by approximately 20 % compared to the HIPed condition. A process window was identified where the heat-treated condition exhibited lower flow stress and improved damage tolerance compared to the HIPed base material. Based on the results of hot compression tests with a constant strain rate, strain rate profiles with variable strain rates were developed to accelerate the forming process. This variable strain rate forming was performed on both cylindrical samples and cast blanks. Results showed that process times could be reduced by 50 to 70 % compared to forming with a constant strain rate, without increasing material damage. Additionally, the strain rate profiles developed for this alloy are transferable to other TiAl alloys. Finally, a property-defining post-heat treatment was applied, resulting in a microstructure with enhanced properties. The mechanical properties of the samples produced with the new manufacturing chain are comparable to those of the conventional manufacturing chain. KW - Mechanische Eigenschaften KW - Mechanical properties KW - Titanaluminide KW - Titanium aluminides KW - TNM-B1 KW - Umformung KW - Forming KW - Titanaluminide KW - Mikrostruktur KW - Schmieden KW - Umformen KW - Prozesskette KW - Optimierung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70000 ER - TY - THES A1 - Eisold, Hans-Elmar T1 - Zurück zur Lösung : eine kritische Analyse von Innovationsimperativ und Innovationskultur T1 - Back to the solution : a critical analysis of the innovation imperative and innovation culture N2 - Was bedeutet es, innovativ zu sein? Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit ist die weitverbreitete Verwendung des Innovationsbegriffes, für den aber Probleme der Unschärfe oder ein wichtiger historisch-systematischem Bedeutungswandel erkannt werden. Die vorgenommene Auseinandersetzung zur Innovation arbeitet die begriffiche Historie auf und benennt dabei wesentliche Schwerpunkte. Die vorgeschlagene Innovationsdefinition vom Mehrwert zum Zweck des eigenen Erfolgs dient als Ausgangspunkt, um zwischen bloßer Möglichkeit und tatsächlich genutzter Lösung unterscheiden zu können. Die Frage nach der Relevanz ist das Ergebnis dieser individuellen Bewertung. Darüber hinaus wird durch ein, in Anlehnung an bereits existierende Pfad- und Urnenmodelle, entwickeltes Kugelmodell verdeutlicht, dass (Markt)Bedeutung und technisches Potential eben nicht pauschal ineinander überführbar sind. Die Bedeutung von Relevanz zeigt sich auch in der Herausforderung, Forschung als mehr oder weniger sinnvoll bestimmen zu wollen. So ist im akademischen Umfeld der ökonomische Nutzen im Kontext privater Forschung nachvollziehbar. Ein notwendiger gesellschaftlicher Effekt bleibt aber oft aus. Dieser ist oft nur mit akademischen Disziplinen umsetzbar (z. B. Pädagogik, Ökologie), die sich der Ökonomisierung teilweise völlig entziehen. Die Relevanz als Bezugswert akademischer Forschung ist damit nicht allein an ökonomischer Tauglichkeit ausgerichtet, sondern auch an ihrer gesellschaftlichen Gestaltungsabsicht und Notwendigkeit. Dies beinhaltet dann jedoch auch eine kritische Bewertung falscher oder zum Selbstzweck betriebener Forschung ohne Gehalt, deren Ursachen sich u. a. in ihrer zwanghaften Ökonomisierung wiederfinden oder durch Fehler beteiligter Akteursgruppen (menschlicher Makel) hervorgerufen werden. Diese Thesen werden im Kontext einer sinnvollen Handlungsempfehlung diskutiert. Dabei wird ein aus den Elementen Reexion, Fokus und Pragmatismus bestehender Kulturhebel vorgeschlagen, der sowohl aus der Gegenüberstellung geschlossener und offener Innovation als auch klassischer Wissenschaft und Technoscience abgeleitet werden kann. Er beantwortet die eingangs gestellte Frage, was es bedeutet, innovativ zu sein: 1. Was? -> Lösungen schaffen, 2. Wie? -> Ideen/Möglichkeiten in den Relevanzhorizont bringen (relevant machen), 3. Wodurch? -> Reflektion über sich selbst, Fokus auf die Bedürfnisse der Zielgruppe und Pragmatismus bei der Anwendung von Fähigkeiten und Wissen (Kulturhebel). Die Auseinandersetzungen der vorliegenden Arbeit führen zu diesen Schlussfolgerungen hinsichtlich innovativen Handelns N2 - What does it mean to be innovative? The starting point of the present work is the widespread use of the term innovation, for which problems of uncertainty or an important historical-systematic change in meaning are recognized. The discussion on innovation that has been undertaken works through the conceptual history and names key areas of focus. The proposed innovation definition of added value for the purpose of one's own success serves as a starting point to be able to differentiate between mere possibility and actually used solution. The question of relevance is the result of this individual assessment. In addition, a spherical model developed on the basis of existing path and urn models makes it clear that (market) importance and technical potential cannot be translated into one another across the board. The importance of relevance can also be seen in the challenge of determining research as more or less meaningful. In the academic environment, the economic benefits in the context of private research are understandable. However, there is often no necessary social effect. This can often only be implemented with academic disciplines (e.g. pedagogy, ecology), which in some cases completely elude economization. The relevance as a reference value for academic research is therefore not only based on economic suitability, but also on its social design intent and necessity. However, this also includes a critical evaluation of incorrect research or research carried out for its own sake without a salary, the causes of which can be found, among other things, in its compulsive economization or caused by mistakes by groups of actors involved (human flaws). These theses are discussed in the context of a meaningful recommendation for action. A cultural lever consisting of the elements of reflection, focus and pragmatism is proposed, which can be derived from the juxtaposition of closed and open innovation as well as classical science and technoscience. It answers the question asked at the beginning what it means to be innovative: 1. what? -> create solutions, 2. how? -> bring ideas/possibilities into the relevance horizon (make them relevant), 3. by what means? -> reflection on oneself, focus on the needs of the target group and pragmatism in the application of skills and knowledge (cultural levers). The discussions in the present work lead to these conclusions with regard to innovative action. KW - Innovation KW - Innovationskultur KW - Relevanz KW - Kulturhebel KW - Innovation KW - Innovation culture KW - Relevance KW - Culture lever KW - Innovationsforschung Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52893 ER - TY - THES A1 - Elattassi, Najla T1 - Learning from the past, designing for the future : sustainability of the Mediterranean vernacular T1 - Aus der Vergangenheit lernen, für die Zukunft entwerfen : Nachhaltigkeit des Mediterranen Vernakuläre N2 - With climate change and the depleting ozone layer, awareness about protecting the environment is increasing and “Sustainable Architecture” is becoming an essential part of the architectural future of cities. However, sustainable buildings of today are being built with high cost, high tech systems which can be reduced by taking advantage of past technologies and systems. The brilliance of vernacular architecture and the way man adapted to his surroundings fascinated me and inspired me to do further research on the sustainable characteristics of vernacular settlements of the Mediterranean area in order to determine if these characteristics can be applied to present and future architecture in an innovative way to create sustainable buildings with least possible energy consumption. The method of research was based upon a general analysis of the passive design (solar and wind) characteristics of a town or settlement in Mediterranean climate starting from its site elements such as topography, vegetation, water. After that its urban structure, such as the geometry, block and street orientation and dimensions. Following that, the dwelling characteristics like dwelling shape, orientation and dimensions and finally the thermal regulating elements found in these dwellings, such as windows and vegetation. These elements were given a score according to their contribution to energy savings in buildings. Four case studies were chosen: two vernacular case studies from the region of study (the Mediterranean Coasts) and two modern case studies inspired by the Mediterranean vernacular. The analysis was repeated in the same sequence mentioned: Site, Settlement, Dwelling, Element, for the actual performance of each case study. The elements were given a number of points out of the score assigned for each element in the general analysis. A total score and rating for each case study resulted from this analysis. The objective of these scores were to compare the performance of the vernacular case studies to the vernacular inspired case studies in terms of energy savings. The final scores displayed comparable results between both types of case studies meaning that when these modern settlements were designed with an influence from the Mediterranean vernacular, their performance in energy savings was close to that of a vernacular settlement. That means that it is possible to design settlements which are influenced by vernacular settlements and can even defeat them by following the general guidelines of the vernacular passive design characteristics in addition to modern tools and innovative methods. These guidelines can be reflected in a handbook and rating system which can become a simple step by step guide for architects and planners to design sustainable settlements without the need for expensive and complicated rating systems and consultants. N2 - Selbst mit wachsendem Bewusstsein für die Umwelt und der Entstehung des Begriffs der "nachhaltigen Architektur", gilt Technologie immer noch als die beste und einzige Möglichkeit, ein umweltfreundliches Gebäude zu gestalten. Die Einzigartigkeit der vernakulären Architektur und die Art und Weise, wie sich der Mensch an seine Umgebung anpasste, faszinierten mich und inspirierten mich zu einer ausgiebigen Recherche über die nachhaltigen Charakteristika der vernakulären Siedlungen im Mittelmeerraum, um herauszufinden, ob diese Charakteristika auf die gegenwärtige und zukünftige Architektur auf innovative Weise angewendet werden können, um nachhaltige Gebäude mit möglichst geringem Energieverbrauch zu schaffen. Die Forschungsmethode basiert auf einer allgemeinen Analyse der Merkmale des passiven Designs einer Stadt oder Siedlung im mediterranen Klima mit dem Fokus auf den Einfluss von Sonne und Wind. Untersucht werden dazu Elemente wie Topographie, Vegetation, Wasser. Anschließend folgt die städtische Struktur mit ihrer Geometrie sowie Block- und Straßenorientierung und –abmessungen. Danach werden die Eigenschaften der Gebäude in ihrer Form, Ausrichtung und Abmessungen und schließlich die zu diesen Häusern das energetische Verhalten beeinflussende Elemente wie Fenster und Vegetation untersucht. Auf der Grundlage einschlägiger wissenschaftlicher Literatur werden alle Faktoren entsprechend ihrem Beitrag zur Energieeinsparung in Gebäuden bewertet. Vier Fallstudien dienen zur Überprüfung des Bewertungssystem, zwei Fallstudien aus der Untersuchungsregion (den Mittelmeerküsten) und zwei moderne Fallstudien, die sich an der mediterranen klassischen Weise orientieren. Die Untersuchung jeder Fallstudie wird in der gleichen Systematik wiederholt: Ort, Siedlung, Wohnung, Element und entsprechend der allgemeinen Analyse mit Punkten bewertet. Aus dieser Analyse ergibt sich eine Gesamtpunktzahl und Bewertung für jede Fallstudie. Damit sollen die Leistungen der vernakulären Fallstudien in Bezug auf Energieeinsparungen mit den modernen Fallstudien verglichen werden. Die Endbewertungen zeigen ähnliche Ergebnisse zwischen beiden Arten von Fallstudien. Das heißt, dass moderne unter dem Einfluss der mediterranen Tradition entworfene Siedlungen in Bezug auf Energieeinsparungen nahe an die Leistung einer traditionellen Siedlung heran reichen. Es ist also möglich, Siedlungen zu entwerfen, die mit vernakulären Siedlungen vergleichbar sind und sie sogar übertreffen können, wenn man zusätzlich zu modernen Techniken und innovativen Methoden die allgemeinen Leitlinien des passiven klimagerechten Bauens in vernakulären Siedlungen befolgt. Diese Richtlinien können sich in einem Handbuch und Bewertungssystem widerspiegeln, das für Architekten und Planer zu einem einfachen Schritt-für-Schritt-Leitfaden für den Entwurf nachhaltiger Siedlungen und Bauten werden kann, ohne dass teure und komplizierte Bewertungssysteme und Berater erforderlich sind. KW - Vernacular architecture KW - Sustainable KW - Passive design KW - Mediterranean KW - Vernakuläre Architektur KW - Passives Design KW - Energieeinsparung KW - Bewertungssystem KW - Nachhaltigkeit KW - Mittelmeerraum KW - Stadtentwicklung KW - Architektur KW - Solararchitektur KW - Nachhaltigkeit Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-53091 ER - TY - RPRT A1 - Elmer, Michael A1 - Schaaf, Wolfgang A1 - Biemelt, Detlef A1 - Gerwin, Werner A1 - Hüttl, Reinhard F. T1 - The artificial catchment 'Chicken Creek' - initial ecosystem development 2005-2010 N2 - This volume summarizes the monitoring activities and results at the ‘Chicken Creek’ catchment for the period 2005 to 2010. The development in all ecosystem compartments is assessed, classified, and compared to more mature systems with regard to functional relevance and succession stage. In a final synopsis, the whole catchment is evaluated with regard to ecosystem development and an outlook is given on the expected trends both in the short and the medium term. N2 - In diesem Band werden die Dauerbeobachtungen und ihre Ergebnisse im Einzugsgebiet "Hühnerwasser" im Zeitraum 2005 bis 2010 zusammengefasst. Die Entwicklung aller Ökosystemkompartimente wird abgeschätzt, eingeordnet und mit weiter entwickelten Systemen hinsichtlich funktioneller Relevanz und Sukzessionszustand verglichen. In einer abschließenden Zusammenfassung wird die ökosystemare Entwicklung des Gesamteinzugsgebietes bewertet und ein Ausblick auf die erwarteten kurz- und mittelfristigen Trends gegeben. T3 - Ecosystem development - 3 KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Rekultivierung KW - Wassereinzugsgebiet KW - Ökosystem KW - Ökosystem KW - Künstliches Wassereinzugsgebiet KW - Hühnerwasser KW - Monitoring KW - Ecosystem KW - Artificial catchment KW - Chicken Creek KW - Monitoring Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23730 SN - 1867-7800 ER - TY - THES A1 - ELssaedi, Mosbah Mohamed T1 - A new approach to Event-Driven Programming T1 - Ein neuer Ansatz zur ereignisgesteuerten Programmierung N2 - In many applications, like embedded systems or systems with a strong user interaction, the program is mainly controlled by events. An event handler waits for any event to occur, and then processes that event by ignoring it or calling a corresponding action, a procedure declared in the program. In this way, events are coupled with actions and can influence the global state of the whole program. In order to design a well structured program, event handling and corresponding actions should be clearly separated. However, this aim is not always ensured. In this thesis, an approach is introduced, which enforces to design event-driven systems into two main parts: - An event-handling part, also called specification part, and - An action part, also called hand-built program part (hbp). The specification part is defined as a declarative specification of the event-handling in a special language. It is separated from the hand-built program part. Every event can only influence the state of this part, which contains the implementation of control functions, which calls the several actions defined in the hand-built program part and so connects both parts together. The prototype of a framework was implemented which allows to specify the eventhandling part by means of a special editor and generates from it some classes and templates. In order to complete the implementation, the programmer has to fill into the templates program code by hand (therefore called hand-built program part), which describe the actions. N2 - In vielen Anwendungen, wie z.B. eingebetteten Systemen oder Systemen mit starker Nutzerinteraktion, wird das Programm hauptsächlich von Ereignissen gesteuert. Eine Ereignisbehandlungsroutine wartet auf das Auftreten eines beliebigen Ereignisses und verarbeitet dann dieses Ereignis, indem sie es ignoriert oder eine entsprechende Aktion aufruft, eine Prozedur, die im Programm deklariert ist. In dieser Weise sind Ereignisse mit Aktionen gekoppelt und können den globalen Zustand des gesamten Programms beeinflussen. Um ein wohl strukturiertes Programm zu entwerfen, sollten die Ereignisbehandlung und die entsprechenden Aktionen klar getrennt werden. Allerdings wird dieses Ziel nicht immer erreicht. In dieser Arbeit wird ein Ansatz eingeführt, welcher die Beschreibung ereignisgesteuerter Systeme in Form von zwei Teilen erzwingt: - einem Ereignisbehandlungsteil, welcher auch Spezifikationsteil genannt wird. - einem Aktionsteil, welcher auch als handgeschriebener Programmteil bezeichnet wird. Der Spezifikationsteil ist als eine deklarative Spezifikation der Ereignisbehandlung in einer Spezialsprache definiert. Er ist vom handgeschriebenen Programmteil getrennt. Jedes Ereignis kann nur den Zustand dieses Teils beeinflussen, welcher die Implementierung von Steuerfunktionen enthält und die verschiedenen Aktionen aufruft, die im handgeschriebenen Programmteil definiert sind, und dadurch beide Teile miteinander verbindet. Es wurde der Prototyp eines Frameworks implementiert, welches es erlaubt, den Ereignisbehandlungsteil mittels eines speziellen Editors zu spezifizieren und daraus verschiedene Klassen und Templates zu generieren. Um die Implementierung zu vervollständigen, muss der Programmierer Programmcode von Hand in die Templates einfügen (daher die Bezeichnung "handgeschriebener Programmteil"), welcher die Aktionen beschreibt. KW - Ereignisgesteuerte Programmierung KW - Event-Driven Programming KW - Spezifizierung KW - Event-Driven Programming KW - Specification Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-4574 ER - TY - JOUR A1 - Eltaher, Mahmoud A1 - Breuß, Michael T1 - Deep learning for unsupervised 3D shape representation with superquadrics JF - AI N2 - The representation of 3D shapes from point clouds remains a fundamental challenge in computer vision. A common approach decomposes 3D objects into interpretable geometric primitives, enabling compact, structured, and efficient representations. Building upon prior frameworks, this study introduces an enhanced unsupervised deep learning approach for 3D shape representation using superquadrics. The proposed framework fits a set of superquadric primitives to 3D objects through a fully integrated, differentiable pipeline that enables efficient optimization and parameter learning, directly extracting geometric structure from 3D point clouds without requiring ground-truth segmentation labels. This work introduces three key advancements that substantially improve representation quality, interpretability, and evaluation rigor: (1) A uniform sampling strategy that enhances training stability compared with random sampling used in earlier models; (2) An overlapping loss that penalizes intersections between primitives, reducing redundancy and improving reconstruction coherence; and (3) A novel evaluation framework comprising Primitive Accuracy, Structural Accuracy, and Overlapping Percentage metrics. This new metric design transitions from point-based to structure-aware assessment, enabling fairer and more interpretable comparison across primitive-based models. Comprehensive evaluations on benchmark 3D shape datasets demonstrate that the proposed modifications yield coherent, compact, and semantically consistent shape representations, establishing a robust foundation for interpretable and quantitative evaluation in primitive-based 3D reconstruction. KW - 3D shape representation KW - Superquadrics KW - Deep learning KW - Unsupervised learning KW - Point clouds KW - Geometric modeling Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.3390/ai6120317 SN - 2673-2688 VL - 6 IS - 12 PB - MDPI CY - Lausanne ER - TY - THES A1 - Enculescu, Mihaela T1 - Wellenausbreitung in neuronalen Feldern mit retardierter Wechselwirkung T1 - Wave propagation in neural fields with delay N2 - Ein wesentlicher Aspekt der Dynamik elektrischer Aktivitaet in neuronalen Gewebe betrifft die Ausbreitung von Aktivitaet in Form von Wellen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Existenz und Eigenschaften laufender Wellenloesungen einer nichtlinearen Neuronalen-Feld-Gleichung. Das Modell beruecksichtigt die nichtlokalen synaptischen Verbindungen und die Zeitverzoegerung bei der Kommunikation zwischen den Nervenzellen, die abstandsabhaengig ist. Die Modellgleichung hat daher die mathematische Form einer nichtlinearer, retardierter Integralgleichung. In der Arbeit wird zuerst gezeigt, wie man die Modellgleichung durch ein System von partiellen Differentialgleichungen approximieren kann, das leichter numerisch untersucht werden kann. Anschliessend werden laufende Wellenloesungen des Modells numerisch und analytisch untersucht. N2 - Activity spread in the form of nonlinear waves is a significant issue of neural tissue dynamics. In this thesis we investigate the existence and the properties of traveling wave solutions of a nonlinear neural field equation. The model includes the nonlocal synaptic connections and the space-dependent time delay that occurs at the communication of two neurons. The model equation has therefore the mathematical form of a nonlinear delayed integral equation. In the thesis we first show how the model equation can be approximated by a system of partial differential equations, that can be easyer handled numerically. Afterwards we study traveling wave solutions of the model with numerical and analytical methods. KW - Neuronales Netz KW - Informationsverarbeitung KW - Neural fields KW - Wave propagation KW - Integral equations KW - Delayed equations Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-438 ER - TY - THES A1 - Engelbrecht, Daniel T1 - Untersuchung der Potentiale und Anforderungen an ein Wirkleistungsmanagement im Verteilnetz mit hohem Anteil von dezentralen Erzeugungsanlagen T1 - Study of the potentials and requirements for an Active Power Management in the distribution system with high propotion of regenerative generation units N2 - In der Dissertation werden neue Potentiale und Anforderungen sowie neue Verfahren und Methoden zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen erarbeitet. Der Fokus wird dabei auf das Wirkleistungsmanagement im Verteilnetz gelegt. Bei einer zunehmenden Durchdringung von Erneuerbaren Energien steigt der gegenseitige Einfluss mit den technischen Systemen im Netzbetrieb und bestehenden sowie zukünftigen Märkten. In der Arbeit werden organisatorische und technische Lösungen entwickelt, welche eine sichere Bereitstellung von Regelleistung sowie eine Unterstützung durch den Verteilnetzbetreiber für ein systemdienliches Engpassmanagement des Übertragungsnetzbetreibers ermöglichen. Anhand eines 110-kV-Modellnetzes werden die technischen Lösungen aufgezeigt und bewertet. Dabei zeigt sich, dass eine erweiterte Betriebsplanung im Verteilnetz notwendig wird. Mögliche Konflikte können im Vorfeld durch eine Netzzustandsbewertung und Informationsübermittlung gelöst werden. Weiterhin können Anforderungen des ÜNB zur Unterstützung zum Redispatch im Rahmen einer Vortagesplanung integriert werden. Zur Realisierung der Prozesse und somit Erfüllung der neuen Anforderungen sind zum Teil technische Ände-rungen in den Systemen der Netzführung sowie organisatorische und rechtliche Anpassungen in der Handhabung des Engpassmanagements notwendig. Hierzu werden in der vorliegenden Arbeit konkrete Empfehlungen ausgesprochen. N2 - This thesis presents new potentials and requirements as well as procedures and methods for provision of ancillary services in an electrical system. The focus of the thesis is the Active Power Management in the distribution system. With increasing penetration of renewable energies, the mutual influence of technical systems in the system operation and existing and future markets increases. In this thesis, organizational and technical solutions are developed which enable a secure supply of control power and support from the distribution system operator for a congestion management of the transmission system. Elaborated technical solutions are presented and evaluated using the 110-kV network model. The results of the network simulation show that an extended operational planning is necessary in the operation of the distribution system. Possible can be solved in a forecast process with a network status evaluation and provision of information. Furthermore, requirements of the TSO regarding a support of the Redispatch can be integrated into a forecast process of the system operation of the distribution system. For the realization of the process and to fulfill the new requirements, some technical changes are required in the network operation systems as well as organizational and legal adaptations for the application of the congestions management. In this regard, concrete recommendations are made in this thesis. KW - Wirkleistungsmanagement KW - Verteilnetz KW - Erneuerbare Energien KW - Regelleistung KW - Redispatch KW - Active power management KW - Distribution system KW - Control power KW - Redispatch KW - Renewable energy KW - Lastverteilung KW - Erneuerbare Energien KW - Wirkleistung KW - Verteilungsnetz Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43479 ER - TY - THES A1 - Engelbrecht, Steffen T1 - Mikrobielle Stickstoffelimination mit kombinierter partieller Nitrifikation/ Anammox (PN/A) in membranbelüfteten hochsalinen und Niedrigtemperatur-Festbettreaktoren T1 - Microbial nitrogen elimination with combined partial nitrification / anammox (PN/A) in membrane aerated highly saline and low temperature fixed bed reactors N2 - Durch anthropogene Aktivität hat sich der Nährstoffeintrag in die Umwelt stark erhöht. Die Hauptquellen sind die Landwirtschaft, kommunales und industrielles Abwasser. Erhöhte Stickstofffrachten haben einen starken Einfluss auf den Stickstoffkreislauf. Das Überangebot an Stickstoff führt zu Eutrophierung in Gewässern und somit zu einem weniger diversen, instabileren Ökosystem. Die Stickstoffeliminierung aus Abwässern ist essentiell für den Schutz der Ökosysteme. Das etablierte System der Nitrifikation/Denitrifikation ist aufgrund des hohen Sauerstoffbedarfs sehr energie- und somit auch kostenintensiv. Der Anammox-Prozess (anaerobe Ammonium Oxidation) ist eine potentielle Alternative zur konventionellen Stickstoffelimination. Anammox-Bakterien nutzen Ammonium und Nitrit als Elektronenakzeptor. Durch Nutzung der partiellen Nitrifikation in Kombination mit Anammox (PN/A) kann bis zu 60 % der Belüftungsenergie eingespart werden. Trotz Erfolgen in der Teilstrombehandlung ist der Prozess noch nicht erfolgreich in der Hauptstrombehandlung eingesetzt worden. Die größten Herausforderungen sind die niedrigen Temperaturen, geringe Zulaufkonzentrationen und hohe Konzentrationen organischen Kohlenstoffs. Die vorliegende Arbeit konnte die Wirksamkeit von membranbelüfteten Biofilm Reaktoren unter Verwendung von synthetischem Abwasser bei niedrigen Temperaturen (18 - 8 °C) belegen. Die Innovation in diesem System ist die räumliche Trennung von nitrifizierenden Bakterien und Anammox Bakterien. Die regelmäßige mechanische Entfernung des Nitrifikanten-Biofilms ermöglichte einen langzeitstabilen Reaktorbetrieb. Diese Reaktorkonfiguration konnte auch erfolgreich für hochsaline Abwässer (5 -30 g NaCl*L-1) bei einer Reaktortemperatur von 30 °C und auch unter Zugabe von TOC (40-100 mg TOC*L-1) genutzt werden. Weiterhin wurden Untersuchungen zur Aktivität von salzadaptierter Anammox-Biomasse und nicht adaptierter Biomasse in einem Bereich von 0 bis 50 g NaCl*L-1 durchgeführt. Bei Konzentrationen unter 30 g NaCl*L-1 konnten keine signifikanten Unterschiede im Abbauverhalten festgestellt werden. Allerdings war adaptierte Biomasse bei höheren Salzkonzentrationen konkurrenzstärker. Außerdem wurden Langzeitlagerungsversuche durchgeführt. Die Lagerungsbedingungen variierten in der Lagerungstemperatur, im Redoxpuffer und der Nährstoffversorgung. Nach 106 Tagen bei 4 °C konnte die Anammox-Biomasse noch 91 % ihrer ursprünglichen Aktivität erhalten. Somit konnte eine einfache und kostengünstige Lagerungsmethode für Anammo-Bakterien entwickelt werden. N2 - Due to anthropogenic activities, the release of nutrients into the environment has dramatically increased. The main sources are agriculture, municipal and industrial waste water. Elevated nutrient loads have strong effects to biochemical cycles. Within limnic ecosystems, an enrichment of nitrogen or phosphorus cause eutrophication, resulting in less diverse and instable ecosystems. An adequate wastewater treatment is one crucial point for relieving the ecosystems and protects them of collapsing. The removal of nitrogen compounds is an essential part in wastewater treatment. Nowadays nitrification/ denitrification is the established treatment process. However, due to high oxygen demand it is a very cost intensive technique. The anammox process (anaerobic ammonium oxidation) is a potential alternative to the conventional nitrogen removal. Anammox bacteria create a short-cut in the nitrogen transformation process. By oxidizing ammonium with nitrite as electron acceptor no further oxygen is needed. The combination of partial nitrification and anammox (PN/A) saves up to 60 % oxygen demand compared to the conventional nitrification/ denitrification process. The PN/A process is often installed as side stream application in wastewater treatment plants. The main stream application was so far mainly hampered by low temperatures, low influent concentrations of nitrogen and high organic carbon concentrations. The current study proofed the suitability of membrane aerated fixed bed biofilm reactors at low temperatures (18 °C - 8 °C) using synthetic wastewater. The distinctive innovation is based on the spatial segregation of the nitrogen metabolizing biofilms of nitrifying bacteria and anammox bacteria. As a result, a stable and reliable degradation rate could be successfully established. Moreover, the developed reactor configuration enabled a facile mechanical removal of nitrifying biofilm for regenerating the reactor capability. In addition, the reactor setup was successfully adapted to high salt concentrations (5 - 20 g NaCl*L-1), using TOC containing synthetic wastewater (40 - 100 mg TOC*L-1), at high temperature (30 °C). Industrial wastewater is often loaded with high salt concentrations. Therefore, the efficiency of salt adapted and non- adapted anammox biomass in presence of different NaCl concentrations (0 - 50 g NaCl*L-1) was also determined. At concentrations below 30 g NaCl*L-1, no significant differences in nitrogen removal rates was measured. However, adapted bacteria were significantly more resistant against higher salt concentrations (>40 g NaCl*L-1). Furthermore, several long-term storage techniques for anammox biomass were examined. Storing conditions differed in terms of temperature, redox buffer and nutrient supplement. As a result, after 106 days at 4 °C the anammox biomass retained 91 % of its specific activity. The established technique provided an economical and simple method suitable for long-term storage of immobilized anammox biomass. KW - PN/A KW - Niedrigtemperatur KW - Anammox KW - Mebranbelüfteter Biofilm-Reaktor KW - Hohe Salinität KW - PN/A KW - Low temperature KW - MABR KW - High salinity KW - Nährstoffeintrag KW - Salzgehalt KW - Abwasser KW - Biofilmreaktor KW - Ammoniumoxidierer Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48848 ER - TY - THES A1 - Engelhorn, Thorsten T1 - On the value of the wind’s infeed and the costs of capacity build-up : a bottom-up modelling for the German market T1 - Über den Marktwert der Windeinspeisung und die Kosten des Kapazitätsausbaus : eine Bottom-up-Modellierung für den deutschen Markt N2 - In this dissertation, I present three research articles on the economics of wind energy in Germany. The first two chapters primarily assess onshore wind energy’s empirical value in the wholesale market. The third chapter discusses the efficiency of the German wind support scheme. In the first chapter, a database on German onshore wind turbines installed was created by using a general method to fill incomplete stock data. By using the database and highly granular wind speed data, hourly infeed and annual market values of around 25,700 wind turbines in Germany from 2005 to 2015 were calculated, and its drivers – infeed-price-correlation and standard deviation of infeed – analysed. Further, the spread in market values on turbine level was shown, regional differences quantified and the effect of turbine age on market values discussed. Turbines in central Germany had, on average, lower market values than turbines in the north, south or west of Germany. Modern turbines reached higher market values than older turbines. The second chapter on wind turbines’ market values covers the period until 2019. This analysis confirmed that market values were highly diverse on turbine level. Further, it explained why the market value of a single turbine matters in the market premium model. In this context, the magnitude of the outperformance of technologically advanced turbines was assessed. Last, the effect of inter-annual weather variability on wholesale electricity prices and market values was quantified, using 19 different years of winds speeds and infeed data. In the third chapter, it was analysed whether the German wind support scheme incentivised a cost-minimal capacity build-up. Two cost-minimal benchmark scenarios were developed and compared to the historical capacity build-up between 1995 and 2015. The costs of the benchmark scenarios were significantly lower than those of the historical build-up. The benchmark cost reduction largely stemmed from greater efficiency in terms of using better wind sites. It was further shown that a spatially concentrated capacity-build up, as induced in the benchmarks, is beneficial from a consumer’s point of view. N2 - In dieser Dissertation präsentiere ich drei Forschungsartikel mit ökonomischen Fragestellungen zur Windenergie an Land in Deutschland. Die ersten beiden Kapitel behandeln vornehmlich den empirischen Marktwert von Windenergieanlagen im Großhandelsmarkt. Das dritte Kapitel diskutiert die Effizienz des deutschen Windfördersystems. Im ersten Kapitel wurde eine Datenbank mit allen in Deutschland errichteten Windenergieanlagen an Land aufgebaut. Dabei wurde eine allgemeine Methode angewandt, um unvollständige Marktdaten zum Anlagenbestand zu füllen. Mit Hilfe der Datenbank und hochaufgelöster Windgeschwindigkeitsdaten wurden die stündlichen Einspeisungen und jährlichen Marktwerte von rund 25 700 deutschen Windenergieanlagen der Jahre 2005 bis 2015 berechnet, sowie deren Treiber – die Korrelation zwischen Einspeisung und Großhandelspreis und die Standardabweichung der Einspeisung – analysiert. Daneben wurde die Streuung der Marktwerte auf Turbinenebene aufgezeigt, regionale Unterschiede quantifiziert und der Einfluss des Windenergieanlagenalters auf die Marktwerte diskutiert. Anlagen in Mitteldeutschland wiesen im Durchschnitt niedrigere Marktwerte als Anlagen im Norden, Süden oder Westen Deutschlands auf. Moderne Anlagen erzielten höhere Marktwerte als ältere. Das zweite Kapitel zu Windmarktwerten untersucht die Zeit bis ins Jahr 2019. Die Analyse bestätigte die hohe Streuung der Marktwerte auf Anlagenebene. Weiter wurde aufgezeigt, weshalb Marktwerte im Marktprämienmodell für Windenergieanlagen einen Unterschied machen. In diesem Zusammenhang wurde quantifiziert, in welchem Ausmaß technologisch fortschrittliche Anlagen weniger fortschrittlichen überlegen sind. Zuletzt wurde der Einfluss des jährlich schwankenden Wetters auf Strompreise am Großhandelsmarkt und Windmarktwerten quantifiziert; dies geschah durch die Anwendung von 19 unterschiedlichen Jahren stündlicher Windgeschwindigkeits- und Einspeisedaten. Im dritten Kapitel wurde untersucht, ob das deutsche Windfördersystem einen kostenminimalen Kapazitätsaufbau anreizte. Dazu wurden zwei kostenminimale Benchmark-Szenarien entwickelt und zur historischen Entwicklung der Jahre 1995 bis 2015 verglichen. Hierbei zeigte sich, dass die Kosten der Benchmark-Szenarien deutlich geringer waren als in der Historie. Dieser Kostenvorteil stammte größtenteils von einer höheren Effizienz im Sinne einer stärkeren Nutzung ertragreicher Windstandorte. Des Weiteren wurde gezeigt, dass ein räumlich konzentrierter Kapazitätsaufbau, wie in den Benchmark-Szenarien induziert, auch aus Konsumentensicht vorteilhaft ist. KW - Onshore wind power KW - Direct marketing KW - Market value KW - Cost minimisation KW - Efficiency KW - Windenergie an Land KW - Direktvermarktung KW - Marktwert KW - Kostenminimierung KW - Effizienz KW - Windenergie KW - Kostenoptimierung KW - Marktwert Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-61221 ER -