TY - THES A1 - An, Ni T1 - Statistical analysis of extreme climate events in Brandenburg T1 - Statistische Analyse der extremen Klimafälle in Brandenburg N2 - The main idea of this paper is to evaluate the performance of the fine resolution CLM model in the state of Brandenburg Germany, create a bias correction method and reanalyze the climate signals of the corrected simulations on projections of the 21st century. The bias correction method is a distribution oriented method and the analysis is mainly focused on the extreme events such as 95 and 5 percentile daily temperatures and 95 percentile daily precipitations in a period of 30 years, but also includes seasonal temperature, daily temperature difference and monthly precipitation to demonstrate the effectiveness of the correction method. The results showed that the correction method was very effective on different variables. After correction, the extreme daily temperature bias was reduced from a cold bias of 1-2K to less than 0.1K. The corrected projection simulations suggested that the extreme temperatures were about to increase both in intensity and in frequency. The extreme precipitation after correction was meant to become more severe and frequent as well. N2 - Das Ziel dieser Arbeit liegt darin, die Leistungsfähigkeit der Feinauflösung CLM-Modell im Land Brandenburg, Deutschland, auszuwerten, indem man ein Bias-Korrekturverfahren erstellt und die Klimasignale der korrigierten Simulationen auf Projektionen des 21. Jahrhunderts erneut analysiert. Das Bias-Korrekturverfahren ist ein Distribution-orientiertes Verfahren. Die Analyse konzentriert sich in erster Linie auf die Extremereignisse wie 95 und 5 Perzentil Tagestemperaturen und 95-Perzentil täglicher Niederschläge in einem Zeitraum von 30 Jahren und umfasst auch saisonale Temperatur, tägliche Temperaturdifferenz und monatliche Ausfällung, um die Effektivität des Korrekturverfahrens zu demonstrieren. Die Ergebnisse zeigten, dass das Korrekturverfahren sehr effektiv war und für verschiedene Variablen geeignet ist. Nach der Korrektur wurde der extreme Tagestemperatur Bias von einer kalten Vorspannung mit Genauigkeit von 1-2K auf weniger als 0,1 K verringert. Die korrigierten Projektionssimulationen zeigen, dass die extremen Temperaturen im Begriff sind, sich sowohl in der Intensität und in der Frequenz zu erhöhen. Das bedeutet, dass nach der Korrektur die extremen Niederschläge heftiger und häufiger werden. KW - Bias correction KW - Climate simulation KW - CLM model evaluation KW - Climate signal analysis KW - Bias Korrektur KW - Klima Simulation KW - CLM Modell Auswertung KW - Klima Signal Analyse KW - Brandenburg KW - Klima KW - Modell KW - Statistische Analyse KW - Simulation Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36117 ER - TY - THES A1 - Andolfo, Franco T1 - Energieeffizientes Nährstoffsplitting von flüssigen Wirtschaftsdüngern mittels Membranfiltration T1 - Energy efficient nutrient splitting of liquid farm fertilizers by means of Membrane filtration N2 - Die definierte Selektivität der Membranfiltration kann dazu genutzt werden, einzelne spezifische Gülle-Separationsprobleme in übergeordneten Aufbereitungsklassen zusammenzufassen. Mit dem Ansatz einer gesteuerten Nährstofftrennung bzw. Teilzusammenführung von modifizierten Strömen, und der Zuordnung von spezifischen Aufgaben an die Mischprodukte, werden die Nachteile des Ausgangsrohstoffs reduziert und der Wertstoff Gülle rückstandsfrei nutzbar gemacht. Mit einem Anlagenmodell, bestehend aus einer Hydrotankpresse als Vorfiltration und einer Ultrafiltration als Kernkomponenten, ist es über empirisch ermittelte Betriebsparameter möglich, einen energetisch optimierten und kontinuierlichen Produktionsbetrieb durchzuführen. Als Produkte der dezentralen Aufbereitungsanlage werden ein emissionsreduzierender Flüssigdünger, eine als Brennstoff und als Gärsubstrat geeignete Feststoffphase, sowie das Retentat als aktivierendes Material zur Biogasertragssteigerung gewonnen. Das untersuchte Anlagenmodell ist auf den innerbetrieblichen Einsatz in Milchviehhaltungsbetrieben abgestimmt. Mit der Erarbeitung von stabilen und energetisch günstigen Anlagenbetriebspunkten wird das Anlagenverhalten hydraulisch steuerbar. Durch die Zuordnung von Anlagenzuständen zu differenziertem Spülverhalten, wird die direkte Einflussnahme der Temperatur auf den Permeat-Flux erkennbar. Der Einsatz eines Tauchkühlers, mit voreingestellten Grenztemperaturen, stabilisiert signifikant das Anlagenverhalten im Vergleich zu konventionellen Anlagenkonfigurationen. Die Anwendung einer Hydropresse gestattet höhere TDS-Belastungen im UF-Kreislauf, bietet aber kein Potenzial zur Steigerung der Nährstoffdurchsätze. Dies gilt auch für den Einsatz einer 300 kDa-Variante, im Vergleich zur priorisierten 150 kDa-UF-Membran. Mit der Hydropresse kann eine höhere Feststoffabscheidung wie mit Verstopfungs- bzw. Siebfiltrationen erreicht werden, die TDS-Belastungen sind im Retentat auf 5.000 - 7.000 ppm limitiert, oder müssen durch Verdünnung auf diese Werte eingegrenzt werden. Mit der zusätzlichen Anwendung einer Gasspülung in der Anströmung der UF-Module, können TDS-Belastungen über 10.000 ppm erstmals dauerhaft bewältigt werden. Über die so erweiterte Verfahrenstechnik sind Standzeiten von mehreren Wochen, ohne betrieblich bedingte Unterbrechungen, möglich. Die durch Fluoreszenzmikroskopie nachweisbare Anreicherung von Methanbildnern im Retentat, bestätigt eine mögliche Anwendung des Retentats als Biogassubstratergänzung. Der Biogasertrag wird durch Zusatz von Retentat zu den bisher verfügbaren Substraten generell erhöht. Eine Mischung aus Retentat und dem Feststoff aus der Hydropresse unterstützen die biochemische Stabilisierung in Fermentern. In Kombination mit Anteilen an Feststoff ist das Permeat bei der Bewertung von pflanzenbaulichen Erträgen, als konkurrenzfähig zu Rohgülle und Mineralstoffdünger einzustufen. Das auf landwirtschaftliche Flächen ausgebrachte Permeat ist geruchslos. N2 - The predefined selectivity of Membrane filtration can be used for the junction of manure separating problems in higher-ranking conditioning categories. In particular ambition of controlled Nutrient separation and part-junction of modified flows it is possible to assign specific tasks to conversion products. The disadvantages of the raw material will be reduced and the resource manure can be used residue-free. By means of a plant model, consisting of the core components, a Hydraulic tank press and a multichannel Ultrafiltration, it is possible to perform an energy efficient and uninterrupted line operation with empirical determined operating parameters. The products of the peripheral process plant are an emission reducing Liquid fertilizer, a Solid matter phase which is suitable as fossil burning fuel as well as Fermentation substrate and a Retentate, as activating material to increase the biogas yield. The tested plant model matches an intra-farm use in dairy farming corporations. With the development of stable and energy efficient operating parameters the bearing of the plant becomes hydraulic controllable. Due to the assignment of plant states to distinguished flushing cycles, the direct interference of the temperature on the Permeate-Flux becomes visible for the first time. An installed immersion chiller with predefined boundary temperatures stabilises significantly the bearing of the plant in comparison to conventional plant configurations. With application of a Hydraulic tank press higher TDS-loads in the Ultrafiltration cycle will be granted, but the Nutrient flow ratings cannot be increased. This applies also to the use of a 300 kDa model instead of the 150 kDa Ultrafiltration membrane. With the help of the Hydraulic tank press a higher rate of solid matter deposition will be achieved in comparison to bridging and sieve filtration systems. But the TDS-loads are still limited to values of 5.000 - 7.000 ppm, otherwise a dilution of the Retentate has to be executed to fullfill these values. With an additional use of a Gas flushing system in the upstream flow of the Ultrafiltration module, with an direct impact on the membrane surface layer, TDS-loads higher 10.000 ppm can be handled. Operating life cycles of several weeks without any break are now possible with the so extended Process technology. A concentration of Methane forming bacterias in the Retentate can be detected with the help of Fluorescence microscopy and confirmes the positive effect of the Retentate as additive of substrates. The yield of biogas increases in general with the addition of Retentate to any conventional used substrate. The mixing of Retentate and solid matter out of the Hydraulic tank press supports the biochemical stabilisation in Biogas fermenters. The Permeate in combination with portions of solid matter is competitive to raw manure and mineral nutrient fertilizers, in the evaluation of crop farming yields. The manuring with Permeate is inodorous. KW - Nährstoffsplitting KW - Nutrient splitting KW - Membranfiltration KW - Membrane filtration KW - Wirtschaftsdünger KW - Farm fertilizer KW - Klimaschutz KW - Climate protection KW - Umweltschutz KW - Environment protection KW - Membranfilter KW - Wirtschaftsdünger KW - Technikumsanlage KW - Klimaschutz Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42805 ER - TY - THES A1 - Andreeßen, Lena M. T1 - Towards real-world applicability of neuroadaptive technologies : investigating subject-independence, task-independence and versatility of passive brain-computer interfaces T1 - Über die praktische Anwendbarkeit von neuroadaptiven Technologien : Untersuchungen zur Subjektunabhängigkeit, Aufgabenunabhängigkeit und Vielseitigkeit von passiven Gehirn-Computer-Schnittstellen N2 - Brain-computer interfacing (BCI) is a relatively new field of study that involves engineering, neuroscience, psychology, and physiology. A BCI is a system that allows direct communication between the brain and the environment, using signals from electroencephalography (EEG) to identify a user's intentions and mental states. This can be used for human-machine interaction (HMI) to adapt software or control a device. Particularly passive BCIs are the most promising for the general population, as they can detect and interpret a user's mental state without requiring their attention. This can enable neuroadaptive technology (NAT), which allows a machine to learn over time how the user perceives and interprets the world. However, there are still obstacles to be overcome before BCI technology can be applied in real-world situations for NAT. In this work I firstly address the issue of subject dependence in training data collection for classifier calibration, which can be time-consuming and impractical. I investigated the training of a subject-independent predictive model that is trained on a group of other users' data and applied to online-testing data of a new person. This was done in the context of training an automatic classifier for error detection and correction. Results showed that a classifier model can be trained without user-specific calibration and with high accuracy. The number of electrodes used in training the model was also reduced. Further it was validated that the trained classifier models were based on cortical sources and not other modalities. In a second study I address the issue of task-dependence. To that end I tested the application of a potentially task-independent calibration paradigm for mental workload assessment in a new task. This new task was a speed reading context, where subjects read texts of varying difficulty and speed. The study found that the mental workload prediction model was accurate in classifying mental workload in different reading tasks, indicating that it can be used as a task-independent classifier for mental workload. In a third study I examine if it is possible to measure neural correlates of human moral assessment using a passive BCI on a single-trial basis. A calibration paradigm was developed using pictures that were ranked as morally unacceptable and morally neutral. However, the results showed low classification accuracies and it was not possible to reliably distinguish between a user's subjective moral evaluations on a single-trial basis using current classification approaches. The results presented in this thesis provide solutions towards real-world applicability of NAT enabled by passive BCIs, as examples of a subject-independent and a task-independent classifier are demonstrated and discussed. Further, approaches for increased versatility of passive BCI technology are presented, that could make passive BCIs more feasible for use in future real-world human-machine interaction settings. N2 - Ein Brain-Computer Interface (BCI) ermöglicht eine direkte Kommunikation zwischen dem Gehirn und der Umwelt. Dies kann für die Mensch-Maschine-Interaktion (HMI) genutzt werden, um Software anzupassen oder ein Gerät zu steuern. Vor allem passive BCIs sind vielversprechend, da sie mentale Zustände von Nutzern erkennen und interpretieren können, ohne deren Aufmerksamkeit zu erfordern. Dies kann für die neuroadaptive Technologie (NAT) genutzt werden, welche es Maschinen erlaubt, zu lernen, wie ein Nutzer die Welt wahrnimmt und interpretiert. Allerdings gibt es Hindernisse, die überwunden werden müssen, bevor die BCI-Technologie in realen Situationen für NAT eingesetzt werden kann. In dieser Arbeit befasste ich mich zunächst mit dem Problem der Subjektabhängigkeit beim Erheben von Trainingsdaten für die Kalibrierung von Klassifikatoren, die meist zeitaufwändig und unpraktisch ist. Ich untersuchte ein subjektunabhängiges Vorhersagemodell zur automatischen Klassifikation von Fehlerwahrnehmung, das auf einer Gruppe von Daten anderer Nutzer trainiert und auf die Online-Testdaten einer neuen Person angewendet wird. Die Ergebnisse zeigten, dass ein Klassifikatormodell ohne benutzerspezifische Kalibrierung und mit hoher Treffgenauigkeit trainiert werden kann. Auch die Anzahl der für das Training des Modells verwendeten Elektroden wurde reduziert, sowie validiert, dass die trainierten Klassifikatormodelle auf kortikalen Quellen basierten. In einer zweiten Studie testete ich die Anwendung eines potenziell aufgabenunabhängigen Kalibrierungsparadigmas zur Messung von mentaler Arbeitsbelastung in einer neuen Aufgabe - einer Schnellleseaufgabe, bei der die Probanden Texte mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad und Geschwindigkeit lasen. Die Studie ergab, dass das Modell zur Vorhersage der mentalen Arbeitsbelastung bei verschiedenen Leseaufgaben genau klassifizieren konnte, was darauf hindeutet, dass es als aufgabenunabhängiger Klassifikator verwendet werden kann. In einer dritten Studie habe ich untersucht, ob es möglich ist, neuronale Korrelate der menschlichen moralischen Bewertung durch passive BCIs auf Einzeldurchgangsbasis zu messen. Ein Kalibrierungsparadigma wurde mit Bildern entwickelt, die als moralisch inakzeptabel und moralisch neutral eingestuft wurden. Die Ergebnisse zeigten jedoch eine geringe Klassifizierungsgenauigkeit und es war nicht möglich zwischen den subjektiven moralischen Einschätzungen eines Nutzers auf Einzeldurchgangsbasis mithilfe von derzeitigen Klassifizierungsansätzen zuverlässig zu unterscheiden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse bieten Lösungen für die praktische Anwendbarkeit von NAT durch passive BCIs, da Beispiele für einen subjektunabhängigen und einen aufgabenunabhängigen Klassifikator demonstriert und diskutiert werden. Darüber hinaus werden Ansätze für eine größere Vielseitigkeit von passiven BCIs vorgestellt, die deren Einsatz in zukünftiger HMI erleichtern könnten. KW - Passive brain-computer interfaces KW - Mental state assessment KW - Neuroadaptive technology KW - Human-machine interaction KW - Electroencephalography KW - Passive Gehirn-Computer-Schnittstellen KW - Neuroadaptive Technologie KW - Mensch-Maschine-Interaktion KW - Elektroenzephalographie KW - Erfassung mentaler Zustände KW - Elektroencephalographie KW - Hirnfunktion KW - Mensch-Maschine-Interaktion KW - Gehirn-Computer-Schnittstelle Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-66521 ER - TY - THES A1 - Andrei, Andreea Cristina T1 - Untersuchung und Optimierung robuster und hochlinearer rauscharmer Verstärker in GaN-Technologie T1 - Analysis and optimization of rugged and high linear low-noise amplifier N2 - Die nächste Generation von integrierten Sende- und Empfangsystemen erfordert sowohl robuste rauscharme Verstärker als auch Leistungsverstärker auf einem einzelnen Chip. Die GaN-HEMT-Technologie hat bisher gezeigt, dass sie durch ihre hohen Durchbruchspannungen, die hohe Elektronenbeweglichkeit und die niedrige Rauschzahl ein guter Kandidat für die Realisierung solcher Systeme ist. Diese Arbeit beschäftigt sich mit hochlinearen und robusten rauscharmen Verstärkern, welche in Sender-Empfänger-Systeme integriert werden können. Zuerst wird der GaN HEMT charakterisiert. Die Eigenschaften von Transistoren werden während des Burn-in Prozesses und gepulster Anregung mit hoher Überlast am Eingang analysiert. Damit werden die Grundlagen für das Verständnis des Verhaltens eines Verstärkers während und nach der Übersteuerung am Eingang gelegt. Der Hauptteil dieser Arbeit zeigt die Entwicklung und die Charakterisierung von robusten rauscharmen Verstärkern. Darüber hinaus wird ein neues Konzept für die Steigerung der Robustheit entwickelt, gemessen und charakterisiert. Das Konzept verwendet eine neuartige Zusammenschaltung zweier Transistoren am Verstärkereingang, wodurch die Spannungsfestigkeit gegenüber hohen Leistungspegeln gesteigert wird. Damit konnten Höchstwerte von +44dBm mit CW-Anregung und +47dBm mit gepulster Anregung am Verstärkereingang ohne Beschädigung demonstriert werden. N2 - The next generation of integrated transceivers requires low-noise amplifier as well as power amplifier on a single chip. GaN HEMTs show high breakdown voltages and power handling capabilities, as well as a low noise figure, therefore they are an ideal candidate for RF front-ends. The thesis analyses highly linear and rugged low-noise amplifiers, which can be integrated on transceivers. GaN HEMT properties are analyzed during burn-in and pulsed input overdrive. This provides a fundamental understanding for amplifier behaviour during and after input power overdrive. The main part of the thesis addresses the development and the characterization of rugged low-noise amplifiers. Beyond that a new concept for the ruggedness improvement is developed, measured and characterized. This concept uses a novel interconnection topology between two transistors at the amplifier’s input, which enhances the LNA’s ruggedness against high input power levels. It could be demonstrated that the LNA can withstand peak input power values higher than +44dBm using CW signal and +47dBm with a pulsed signal at the amplifier’s input without damage. KW - GaN HEMT KW - Rauscharme Verstärker KW - Robustheit KW - Stacked Verstärker KW - Übersteuerung mit hoher Eingangsleistung KW - GaN HEMT KW - Low noise amplifier KW - Ruggedness KW - Stacked amplifier KW - Input power overdrive KW - Rauscharmer Verstärker KW - Galliumnitrid KW - HEMT KW - Robuste Regelung Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44782 ER - TY - THES A1 - André da Rocha, Andreza T1 - The Birth of Brazilianism : the stereotypical representation of Brazil in the context of cultural imperialism and media concentration T1 - Die Entstehung des Brasilianismus : die stereotypische Darstellung Brasiliens im Kontext des Kulturimperialismus und der Medienkonzentration N2 - The representation of Brazil in American mainstream cinema disseminates stereotypes that have their roots in narratives produced by European explorers during the colonial era. Films and other media from Brazil portray the country’s cultural and ethnic diversity more accurately, but due to media concentration and the global supremacy of the US-based film and television industry, only a few manage to reach international audiences and challenge widespread stereotypes. A critical examination of writings of Portuguese explorers produced in the centuries following the arrival of Pedro Álvares Cabral in Brazil provides the basis for the analysis of contemporary representations of Brazil in American cinema and reveals how early descriptions of Brazil have influenced these representations. In order to identify the main Brazilian stereotypes disseminated by feature films produced in the United States, a number of films released between 1984 and 2011 are analyzed. The results of the analysis allow for the identification of an ethnocentric regime of representation that is often employed by the world’s leading film and television industry to portray Otherness, reinforcing stereotypical ideas about racial difference and the culture and people of developing countries. The analysis is followed by a discussion of cultural imperialism, media concentration and its impact on cultural diversity and media pluralism. The investigation of the concentrated ownership of media, which raises concerns regarding cultural homogenization, the advancement of corporate interests over the public interest and loss of cultural diversity, indicates how media concentration contributes to the perpetuation of cultural, ethnic and national stereotypes that reinforce colonialist and reductionist ideas about developing countries. The results of the film analysis, combined with issues related to the increasing concentration of media ownership, confirm the proposition to revive the debate about a New World Information and Communication Order (NWICO), which emerged within UNESCO in the 1970s as a reaction of Third World nations to colonialism and the economic and cultural influence of Western nations. Finally, it is argued that, despite the failure of NWICO in the past, the concept has not lost relevance and it would be reasonable to bring it back to the international agenda. N2 - Die Darstellung Brasiliens im amerikanischen Mainstream-Kino verbreitet Stereotypen, die ihre Wurzeln in den von europäischen Kolonialherren verbreiteten Narrativen haben. In Brasilien produzierte Filme und andere Medien, welche die Diversität des Landes mit mehr Genauigkeit und Authentizität darstellen, werden selten auf der internationalen Ebene verbreitet. Medienkonzentration und die Überlegenheit der amerikanischen Filmindustrie sind mögliche Erklärungen dafür. Um diese Behauptung zu begründen, werden gegenwärtige Darstellungen von Brasilien im amerikanischen Kino kritisch untersucht und mit Aufzeichnungen portugiesischer Entdecker verglichen, was die Identifikation von Ähnlichkeiten zwischen beiden Diskursen ermöglicht. Die wichtigsten brasilianischen Stereotype im Hollywood-Kino werden durch die Untersuchung von zwischen 1984 und 2011 herausgebrachten Filmen erkannt und ausgewertet. Die Untersuchungsergebnisse bringen ein ethnozentrisches Darstellungssystem zum Vorschein, welches regelmäßig von der amerikanischen Film- und Fernsehindustrie verwendet wird, um Anderssein darzustellen. Dieses Darstellungssystem untermauert stereotypische Vorstellungen über die Kultur und die Bevölkerung von Entwicklungsländern. Die Filmanalyse wird mit einer Diskussion über Kulturimperialismus, Medienkonzentration und deren Auswirkung auf kulturelle Vielfalt und Medienpluralismus ergänzt. Eine Untersuchung der globalen Medienkonzentration, welche Bedenken über kulturelle Homogenisierung, die Bevorzugung von geschäftlichen Interessen gegenüber dem öffentlichen Interesse und den Verlust von kultureller Vielfalt aufkommen lässt, zeigt wie Medienkonzentration zum Fortbestehen von kulturellen, ethnischen und nationalen Stereotypen beiträgt. Die Ergebnisse der Filmanalyse, ergänzt mit den Schlüssen gezogen aus der Diskussion über die Auswirkung von Medienkonzentration auf Entwicklungsländer, unterstützen den Vorschlag über die Wiederbelebung der New World Information and Communication Order (NWICO)-Debatte, welche in den 1970ern bei der UNESCO entstanden ist, als eine Antwort von Drittweltländern auf den Kolonialismus und die kulturelle und wirtschaftliche Herrschaft westlicher Nationen. Obwohl die NWICO-Bewegung bei ihrem ersten Anlauf gescheitert ist, wird schlussendlich argumentiert, dass das Konzept einer neuen und fairen Weltordnung im Kommunikationsbereich immer noch relevant ist und es sinnvoll wäre, die NWICO-Debatte wieder in die internationale Tagesordnung einzuführen. KW - Brasilien KW - Postkolonialismus KW - Filmanalyse KW - Stereotyp KW - Postkolonialismus KW - Medienkonzentration KW - Stereotype KW - Filmanalyse KW - NWICO KW - Postcolonialism KW - Media concentration KW - Stereotypes KW - Film analysis KW - NWICO Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-27288 ER - TY - THES A1 - Angwafo, Tsi Evaristus T1 - Status of wildlife and its utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon : Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840) T1 - Ist-bestand der Wildtiere, deren Nutzung in den Nationalparks Faro und Benoué (Nord Kamerun): Fallstudie Riesenelen (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) und Afrikanischer Wildhund (Lycaon pictus Temminck, 1840) N2 - Primary and secondary data were collected during the period of January – May 2005 and questionnaires were issued between August – December 2004 to know the Status of Wildlife and its Utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon: Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840). The line transect method was used to assess wildlife population. Geographical Information System (GIS) maps of Faro and Benoué National Parks were drawn to show their distribution. Eleven different wildlife species were studied in Faro and Benoué National park. The density of Kobus kob in Faro was 0.39 animals/km² and 0.28 animals/km² in Benoué and that for Acelaphus buselaphus was 0.4 animals/km² in Benoué National park. The encounter rate was calculated for all other species and it was weak in Faro ranging from 0.009 – 0.01 while in Benoué it was higher ranging from 0.03 – 0.87. The highest encounter rate was from Benoué National Park for Loxodonta africanna. The total biomass for wildlife was 13,224.4 kg/km² with the higest percentage contribution of which 60.49% coming from Taurotragus derbianus gigas in Faro National Park.The total biomass in Benoué National Park was 37, 1839 kg/km² with the biomass for Taurotragus derbianus gigas as 20 kg/km² and percentage contribution of 9.68%. The higest percentage contribution to the total biomass in Benoué National Park was 85.52% coming from Loxodonta Africana. No observations or trace of the Lycaon pictus was seen in the two parks (Faro and Benoué) within the study period. Removal and replacement rates of Taurotragus derbianus gigas showed a polynomial shaped curve with periods of population increase and decrease with regards to yearly behaviour while the previewed Lycaon pictus for hunting showed a polynomial shaped curve while its actual removal dwindled on a straight line. Removal and replacement is not influenced by sport hunting activities alone but prey availability, absence and presence of predators, disease, car accidents and other human influences. However, the critical value for the exploitation (sport hunting) of wildlife over a period of 20 years in Faro and Benoué National Parks was necessary to be determined though it was a difficult attempt. Income generated from park activities had doubled from 42.8 million F CFA to 92.5 million F CFA in 2001. Categories of hunters coming to the parks for hunting activities were 90% non-residents, 6% residents and 4% nationals hunting by permit. The estimated annual revenue from wildlife was 91,185.00 Euros and 773,685.00 Euros in Faro and Benoué National Parks respectively. Taurotragus derbianus gigas had the highest value of 19,400 Euros in Faro National Park and 87,000 Euros in Benoué National Park. Both parks contribute 0.58% of the total revenue generated by wildlife in Faro and Benoué. There was a high level of awareness about conservation of the Taurotragus derbianus gigas and the Lycaon pictus. Also was a general willingness to pay for the conservation of resources though it was an issue of a social dilemma of choosing between self interest and collective gains. However, the population was willing to pay 500 F CFA to generate a conservation fund to sustain identified conservation projects. Assessing the management policy of the government, 40% of the population wish to be compensated for giving away their resource while 28% opt for exchange, 9% expropriation, 16% continuation and 1% had indicated no option (neutral). N2 - Primäre und sekundäre Daten wurden von Januar 2005 bis Mai 2005 erhoben. Die Fragebögen zur Klärung des Wildbestandes und dessen Nutzung in den Faro und Benoué Nationalparks (Nord Kamerun) von Riesenelen (Taurotragus derbianus gigas Gray, (1947) und Afrikanischem Wildhund (Lycaon pictus Temminck, 1840) wurden im August 2004 und Dezember 2004 verteilt. Um das Ausmass der Nutzung feststellen zu können, wurde die Linien transekt-Methode angewendet. Zur Feststellung der Verteilung von Taurotragus derbianus gigas und anderem Großwild wurden GIS-Karten der Nationalparks Faro und Benoué erstellt. Elf Tierarten wurden in Faro und Benoué beobachtet. Die Individuendichte von Kobus kob betrug in Faro 0,39 Tiere/km² und 0,28 Tiere/km² in Benoué. Ausserdem wurden 0,4 Tiere/km² von Acelaphus buselaphus festgestellt. Die Biomasse für das Wildleben betrug in Faro 13,224.4 kg/km² und die Gesamtbiomasse für Taurotragus derbianus gigas betrug 9.69 kg/km² was somit einen Anteil von 60,49% an der Gesamtbiomasse darstellt. Im Benoué Nationalpark betrug die Gesamtbiomasse für Wildleben 371,839 kg/km² und die Biomasse von Taurotragus derbianus gigas 20 kg/km². Diese Tierart hat somit einen Anteil von 8.9%. Die Antreff-Wahrscheinlichkeit wurde für alle Arten errechnet. Sie ist in Faro gering und erstreckt sich von 0,009 bis 0,01 Tiere/km², während in Benoué die Spanne mit 0,03 – 0,87 Tiere/km² höher ausfällt. Der Anteil daran von Loxodonta africana betrug 85,52%. Innerhalb des Untersuchungszeitraumes konnten keine Direkt-Beobachtungen von Lycaon pictus in den beiden Parks gemacht werden oder Spuren nachgewiesen werden. Zu- und Abnahmeraten von Taurotragus derbianus gigas zeigten einen vielgestaltigen Kurvenverlauf mit Perioden von Zu- wie auch Abnahmen bezüglich des jährlichen Verhaltens, während der ebenfalls vielgestaltige Kurvenverlauf von Lycaon pictus gegenwärtig eine starke Abnahme zeigt. Die Zu- und Abnahme ist nicht nur durch (Sport-) Jagdaktivitäten beeinflusst, sondern auch durch die Verfügbarkeit von Beutetieren, die An- und Abwesenheit von Räubern, das Auftreten von Krankheiten, Unfällen mit Autos und weiteren menschliche Einflüssen. Es ist besonders wichtig, den Grenzwert in 20 Jahren Sportjagdnutzung von Wild in den Nationalparks Faro und Benoué zu ermitteln. Dieser ist jedoch schwierig festzustellen. Die Einnahmen durch Aktivitäten in den Parks haben sich von 42,8 Millionen F CFA auf 92,5 Millionen F CFA im Jahr 2001 mehr als verdoppelt. 90% der Jäger mit einer Jagderlaubnis, die in die Parks kamen, waren nicht einheimisch, 6% waren Anwohner und 4% Kameruner. Taurotragus derbianus gigas hat einen geschätzten Wert von 19400 Euros im Faro Nationalpark und von 87000 Euros im Benoué Nationalpark. Beide Parks tragen damit 0,58 % der durch Wild erzeugten Gesamteinnahmen bei. Es bestand ein hohes Maß an Bewusstsein für den Schutz von Taurotragus derbianus gigas und Lycaon pictus. Ebenso bestand eine grundsätzliche Bereitschaft für den Schutz zu bezahlen, obwohl sich eine Art soziales Dilemma zwischen den Eigeninteressen und dem Allgemeinwohl zeigte. Jedoch war die Bevölkerung immerhin bereit, 500 F CFA für einen Erhaltungsfond zu zahlen, um bestimmte Schutzprojekte zu unterstützen. Bei der Beurteilung der Managementpolitik der Regierung äußerten 40% der Bevölkerung den Wunsch, für den Verzicht auf ihre Ressourcen entschädigt zu werden. Während 28% für einen Flächentausch bzw. 9% für eine Enteignung votierten, wollten 16% eine Fortführung der jetzigen Politik. 1% machte keine Angaben. KW - Kamerun KW - Nationalpark KW - Wildtiere KW - Wildbestand KW - Cameroon KW - National park KW - Wildlife population Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-111 ER - TY - THES A1 - Antoshkiv, Oleksiy T1 - Untersuchung der Zündung in einer neuartigen gestuften Brennkammer T1 - Investigation of ignition performance of a modern staged combustor N2 - Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Zündungseigenschaften einer neuartigen Brennkammer untersucht, wobei auch das Magerverlöschverhalten mit in Betracht gezogen wurde. Die Untersuchungen der Zündbarkeit basieren auf den Ergebnissen numerischer Simulationen und anschließenden Auswertungen in einer Zündsubroutine. Die Ergebnisse der Strömungssimulationen sind mit PIV-Messungen experimentell validiert worden, wobei die simulierten Sprayformen durch die ermittelten Mie-Aufnahmen bestätigt wurden. Hochgeschwindigkeitskamera - Aufnahmen wurden zur Validierung der berechneten minimalen Zündenergien verwendet. Die vorgenommenen Korrelationen zwischen den kalkulierten Werten der minimalen Zündenergie sowie den gemessenen AFR-Zündungsdaten eröffnen einen Weg zur Bestimmung der zu erwartenden zündbaren Gemischkonzentrationen in realen Brennkammern aufgrund der simulierten minimalen Zündenergie. Im Rahmen der Arbeit wurde weiterhin eine Parametergewichtung durchgeführt, welche als Grundlage bei der Optimierung ähnlicher Brennkammern dienen kann. N2 - The ignition performance of a modern staged combustor is investigated in this work. For the research of the ignition performance of the combustor a special ignition subroutine was developed, which based on the results of CFD-ACE simulation. The simulation results were validated by the PIV - measurements and by the laser light-sheet method. A high speed camera was used for validation of calculated ignition energy. The correlation between weak extinction and ignition performance was shown. The parameter ranking of all factors influencing ignition was carried out, which is the base for the further parameter optimization of similar combustors. KW - Triebwerk KW - Brennkammer KW - Zündung KW - Triebwerk KW - Brennkammer KW - Zündung KW - Aero engine KW - Combustor KW - Ignition Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3739 SN - 978-966-603-540-3 N1 - Dissertation ist erschienen im Verlag Svit, Lviv ER - TY - THES A1 - Antwi, Effah Kwabena T1 - Integrating GIS and remote sensing for assessing the impact of disturbance on habitat diversity and land cover change in a post-mining landscape T1 - Integrative Nutzung von GIS und Fernerkundung zur Erfassung der Auswirkung von Störung der Habitatdiversität und Veränderungen der Vegetationsbedeckung in einer Bergbaufolgelandschaft N2 - Human influence on the biosphere has transformed natural land cover (LC) into modified LC. Shifting focus from individual species study to large-scale assessment is therefore needed to restore the damaged ecosystem. The hypotheses were: (a) the post-mining landscapes are getting more diverse over time (b) GIS, remote sensing and patch analyst can generate LC information and landscape characterization statistics for assessing habitat diversity and monitoring land cover change (LCC) in a disturbance-dominated area (c) relationship exist between habitat diversity and field based species richness/LCC and environmental conditions/LCC and biodiversity losses. The general aims of this research were (a) to assess the impact of disturbance on LCC and habitat diversity (b) to identify how accurately patterns of habitat diversity, complexity, fragmentation, primary production and LCC can be assessed or predicted with GIS and remotely sensed data. LC maps of 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 and 2003 were produced from LANDSAT TM images of Schlabendorf Nord and Schlabendorf Süd. These images were used to survey the changing landscape. After classifying the images based on dominant land cover types, the area and perimeter of all patches were defined. Landscape characterization metrics were generated using patch analyst. LCC statistics were estimated for each LC map year. Change detection extension was used to identify changes among vegetation or land cover types into “negative change”, “no change” and “positive change”. DCA ordination technique (CANOCO) was used to study similarity among the distribution of land cover types. Other relevant analysis made include soil pH analysis and climate data evaluation. The outcome of the research shows that the process of LCC takes place at the interface between environmental and human systems. Land cover transformations in most cases in Schlabendorf were as a result of progressive and reversed plant succession. Overall changes in both landscapes showed increased area of pine afforestation, deciduous trees afforestation, lake and mixed grassland with trees. The LCC s were predominantly caused by harvesting of afforested pine, restoration related construction activities or other land cover management practices, reverse succession, low soil pH especially along the path of the mine strip, loss of soil fertility, human decisions and policies. There was increase in habitat richness, heterogeneity, fragmentation, and shape complexity due to decrease in habitat size, increased land use intensity etc. Lower habitat diversity in Schlabendorf Süd was due to the comparatively large landscape area, high patch number and higher habitat richness in most cases which confirms the claim that relationship between habitat diversity and habitat heterogeneity varies according to scale (Tews et al., 2004). Increase in biomass accumulation particularly in Schlabendorf Süd contributed to the exchanges for greenhouse gases between the forest cover, soil and the atmosphere, hence changing the climatic condition on terrestrial ecosystems, biodiversity and LCC. Unlike Schlabendorf Nord, Schlabendorf Süd still undergoes more active reclamation activities resulting in less similarity between the two post-mining landscapes over time. Within a given ecosystem, any change in habitat diversity can change the number of species in the resulting habitats types, in other words habitat diversity can be used to predict the species richness in a given ecosystem. The approach to this work provides a beneficial trade off between expensive ground vegetation or LCC survey and low-priced image processing analysis. It requires less manpower and less time but greatly reliable for assessing LCC, habitat diversity/richness and heterogeneity in large inaccessible areas such as dunes in post-mining landscape. N2 - Menschlicher Einfluss auf die Biosphäre hat die natürliche Vegetationsbedeckung (LC) verändert. Deshalb wird eine Verschiebung von Studien einzelner Arten zu großräumigen Untersuchungen benötigt, um geschädigte Ökosysteme wieder herzustellen. Die Hypothesen waren: (a) die Diversität in den Bergbaufolgelandschaften steigt im Laufe der Zeit; (b) GIS, Fernerkundung und Patch-Analyse können LC-Informationen und Statistiken zur Landschaftskennzeichnung erzeugen, die für die Bestimmung von Habitatdiversität und zur Überwachung des Wandels der Landbedeckung (LCC) in einem störungsdominierten Gebiet genutzt werden können; (c) es gibt eine Beziehung zwischen Habitatdiversität und Felddaten zu Artenreichtum/LCC, Umweltbedingungen/LCC und Diversitätsverlusten. Die allgemeinen Ziele dieser Forschung waren (a) die Auswirkung der Störung auf LCC und Habitatdiversität festzustellen, (b) zu überprüfen, wie genau Muster der Habitatdiversität, der Komplexität, der Fragmentierung, der Primärproduktion und des LCC mit GIS und Ferndaten bestimmt oder vorausgesagt werden können. LC-Karten der Jahre 1988, 1991, 1995, 1998, 2000 und 2003 wurden aus LANDSAT-TM-Bildern von Schlabendorf-Nord und Schlabendorf-Süd erstellt. Diese Bilder wurden verwendet, um die sich ändernde Landschaft zu erfassen. Nach der Klassifizierung der Bilder auf der Basis der dominierenden Klassen der Landbedeckung wurden das Gebiet und der Durchmesser aller Patches definiert. Metriken zur Landschaftscharakterisierung wurden unter Verwendung der Patchanalyse erzeugt. LCC Statistiken wurden für jedes LC-Kartenjahr geschätzt. Change detection extension wurde verwendet, um Änderungen der Vegetation oder der land cover types als „negative Änderung“, „keine Änderung“ und „positive Änderung“ zu identifizieren. DCA-Ordination (CANOCO) wurde verwendet, um Ähnlichkeiten der Verteilung der land cover types zu studieren. Andere relevante Analysen umfassen die Messung des Boden-pH-Wertes und eine Auswertung der Klimadaten. Die Ergebnisse zeigen, dass der LCC-Prozess an der Schnittstelle zwischen menschlichen und Umweltsystemen stattfindet. Änderungen der Landbedeckung in Schlabendorf resultierten in den meisten Fällen aus progressiver und regressiver Pflanzensukzession. Insgesamt zeigten sich in beiden Landschaften ein vergrößertes Gebiet der Kieferaufforstung, der Aufforstung mit Laubbäumen, des Sees und des Offenlandes mit Bäumen. Die LCCs wurden überwiegend durch Rodung der aufgeforsteten Kiefern, durch Restaurierungsmaßnahmen, durch umgekehrte Sukzession, durch den niedrigen pH-Wert im Boden besonders entlang des Tagebaus, durch Verlust der Bodenfruchtbarkeit sowie durch politische Entscheidungen verursacht. Es gab eine Zunahme des Habitatreichtums, der Heterogenität, der Fragmentierung und der Komplexität wegen der Verringerung der Habitatgröße, der steigenden Landnutzungsintensität etc. Die geringere Habitatdiversität in Schlabendorf-Süd lag in den meisten Fällen am verhältnismäßig großen Landschaftsausschnitt, an der hohen Zahl der Patches und am höheren Habitatreichtum. Das bestätigt die Annahme, dass das Verhältnis zwischen Habitatdiversität und Habitatheterogenität von der Skalierung abhängig ist. Die Zunahme der Biomasseakkumulation insbesondere in Schlabendorf-Süd trug zum Treibhausgasaustausch zwischen der Waldbedeckung, dem Boden und der Atmosphäre bei und veränderte folglich die klimatischen Verhältnisse in terrestrischen Ökosystemen, die Biodiversität und den LCC. Anders als Schlabendorf-Nord durchläuft Schlabendorf-Süd noch weitere Rekultivierungsmaßnahmen, so dass daraus im Laufe der Zeit eine geringere Ähnlichkeit zwischen den zwei Bergbaufolgelandschaften entstehen wird. Innerhalb eines vorhandenen Ökosystems kann jede Änderung in der Habitatdiversität die Artenzahl in den resultierenden Habitattypen ändern, mit anderen Worten kann Habitatdiversität verwendet werden, um den Artenreichtum in einem gegebenen Ökosystem vorauszusagen. Die vorliegende Arbeit liefert einen vorteilhaften Ausgleich zwischen teurer Vegetations- oder LCC-Analyse und preiswerterer Bildverarbeitungsanalyse. Sie erfordert weniger menschliche Arbeitskraft und weniger Zeit, ist aber zuverlässig genug für die Einschätzung des LCC, von Habitatdiversität/Reichtum und der Heterogenität in großen unzugänglichen Bereichen wie Dünen in Bergbaufolgelandschaften. KW - Landschaftsbewertung KW - Landschaftsanalyse KW - Fernerkundung KW - Geoinformationssystem KW - GIS KW - Fernerkundung KW - Landschaft KW - Fragmentierung KW - Reklamation KW - GIS KW - Remote sensing KW - Landscape KW - Fragmentation KW - Reclamation Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7825 ER - TY - THES A1 - Apau, Kwaku Boakye T1 - Developing a conceptual solution for domestic wastewater management in developing countries: Kumasi (Ghana) as a case study T1 - Entwicklung einer konzeptionellen Lösung für das Management von Haushaltsabwässern in Entwicklungsländern: Kumasi (Ghana) als eine Fallstudie N2 - Wastewater treatment systems abound as a result of technological improvements in treatment processes. Therefore in the selection of a wastewater treatment system for a particular wastewater treatment situation there are many alternatives to choose from. Despite this development municipal wastewater treatment in communities in developing countries are not always sustainable due to the application of inappropriate treatment systems. The question is how can an appropriate treatment system be identified for a certain location? The answer to this question is of importance to developing countries where wastewater treatment is usually not sustainable. In this study a framework for assessing wastewater treatment systems was developed. First, a comprehensive set of indicators representing parameters of treatment systems and properties of the study area that impacts on wastewater treatment were identified. Secondly, assessment of these indicators were carried out through expert and community survey to identify a final set of indicators whose composition consist of efficiency, reliability and simplicity of treatment systems and resource constraint, resource recovery and environmental concerns of the study area. Thirdly, four wastewater treatment systems, namely: Waste Stabilization Ponds, Trickling Filter, reed bed and free water surface Constructed Wetlands considered to be feasible for the study area were evaluated by the application of the identified indicators. Finally, a decision matrix produced was processed by multi-attribute decision making methods using two indicator weights to identify the most appropriate treatment system among the four alternatives. Results of the study show that in a scenario where equal indicator weights are assumed, reed bed is identified as the most appropriate with stabilization ponds being ranked as the least appropriate. In a more practical scenario where the weights of the indicators are allocated to reflect conditions of the study area, free water surface is ranked as the most appropriate. This outcome is at variance with stabilization pond technologies currently installed at communities in the study area. The performance of constructed wetlands is at the midpoint as far as most of the high to medium weighted assessment indicators are concern. It therefore represents a compromising solution between waste stabilization pond and trickling filter. The study also shows a change in variants of constructed wetland with a change in indicator weights. An indication that the decision situation determines the appropriateness of a treatment system and not the treatment system itself. The selection framework employed in this study can be said to be reliable and capable of identifying a treatment system that can be appropriate for a particular location. This is because the choice of a constructed wetland for the study area fits the definition of appropriate treatment system defined by the final indicators identified in this study. N2 - Aufgrund der technologischen Entwicklung existiert eine Vielzahl unterschiedlicher Systeme zur Behandlung von Abwasser. Deshalb gibt es bei der Auswahl für ein System zur Behandlung von Abwasser eine große Anzahl von Alternativen. Trotz des vielfältigen Angebotes verschiedener Verfahren zur Behandlung von Abwasser für Kommunen sind wegen der Verwendung ungeeigneter Verfahren nicht alle Verfahren nachhaltig. Deshalb ist es wichtig geeignete Technologien für verschiedene Rahmenbedingungen zu identifizieren und auszuwählen. Dies ist insbesondere für Entwicklungsländer, in denen die Behandlung von Abwasser üblicherweise nicht nachhaltig ist von Bedeutung. Die vorliegende Untersuchung entwickelt Bewertungskriterien für Systeme zur Abwasserbehandlung. Zunächst wird eine umfassende Liste von Indikatoren für die Charakterisierung von Einflußgrößen für Abwassersysteme entwickelt. Danach werden diese Indikatoren und Einflußgrößen durch eine Befragung von Experten und von Kommunen bewertet, um die wichtigsten Einflußgrößen zu ermitteln. Die Bewertung der verschiedenen Abwassersysteme erfolgt unter den Gesichtspunkten der Effizienz, der Zuverlässigkeit und Einfachheit der Anlagen, beschränkter Ressourcen sowie unter dem Gesichtspunkt der Rückgewinnung von Ressourcen. Es werden vier Technologien zur Abwasserreinigung untersucht. Die vier Technologien Abwasserteiche, Sickergruben, Schilfkläranlagen und Pflanzenkläranlagen sind für die untersuchte Region zulässige Technologien und werden mittels der untersuchten Indikatoren bewertet. Schließlich wird eine Entscheidungsmatrix entwickelt und auf der Basis eines multi-attributen Entscheidungsverfahrens mit zwei Gewichtungen von Indikatoren die geeignete Technologie unter vier Möglichkeiten ausgewählt. Die Resultate unserer Untersuchungen zeigen in einem Szenario mit Annahme gleicher Gewichtung der Indikatoren, dass eine Schilfkläranlage die beste Lösung darstellt während sich ein Klärschlammbecken als die schlechteste Lösung erweist. In einem realistischeren Szenario in dem die Wichtung der Indikatoren entsprechend dem Standort gewählt wird stellen sich Pflanzenkläranlagen als beste Lösung heraus. Das Resultat der Untersuchung suggeriert eine Modifikation von Klärschlammbecken wie sie gegenwärtig in den Kommunen der untersuchten Region verwendet wird. Die Leistungsfähigkeit der untersuchten Kläranlagen steht im Mittelpunkt, was die mittlere und hohe Wichtung der wesentlichen Indikatoren angeht. Daher stellt diese Lösung einen Kompromiss zwischen Abwasserbecken und Sickergruben dar. Die Untersuchung zeigt weiterhin eine Veränderung der besten Lösung, wenn die Gewichtung der Indikatoren verändert wird. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Gewichtung dieser bei einer Entscheidung für eine Technologie der Abwasserbehandlung, und nicht nur die Typen verschiedener Anlagen großen Einfluss auf die Entscheidung haben. Die Indikatoren die in der vorliegenden Untersuchung angewandt werden, erweisen sich als zuverlässig für die Auswahl bestimmter Kläranlagen unter gegebenen Standort-faktoren. Der Grund hierfür ist, dass die Wahl des verwendeten Feuchtgebietes für die Untersuchung die Definition geeigneter Abwassersysteme erfüllt, die in der vorliegenden Untersuchung als wichtig identifiziert wurden. KW - Wastewater treatment KW - Treatment efficiency KW - Land requirement KW - Multi-attribute decision making KW - Assessment indicators KW - Behandlungseffizienz KW - Bodenbedarf KW - Abwasserbehandlung KW - Entscheidungsfindung für Mehrfachattribute KW - Bewertungsindikatoren KW - Entwicklungsländer KW - Abwasserreinigung KW - Umweltbewertung Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41544 ER - TY - THES A1 - Apte, Anisha T1 - A new analytical design method of ultra-low-noise voltage controlled VHF crystal oscillators and it’s validation T1 - Eine neue analytische Entwurfsmethode für spannungsgesteuerte UKW-Quarzoszillatoren mit extrem geringem Rauschen und ihre Validierung N2 - The design of high Q oscillators, using Crystals at lower frequencies, (and dielectric resonators at much higher frequencies), has long been considered a black art. This may be due to the fact that a systematic approach with optimized design guideline for crystal oscillators could not be found after extensive literature search. In this dissertation, after analyzing the first crystal oscillator by W.G. Cady (1921), other high performance crystal oscillators will be discussed, analyzed and calculated. A single transistor crystal oscillator design as used by HP (Hewlett Packard) in one of their designs, the HP10811A is considered in this thesis for mathematical analysis and CAD (Computer aided Design) simulation. This was also measured on state-of-the-art signal source analyzer. After validation, this design is scaled to 100MHz, the frequency of interest for this dissertation. Though most designers use a single transistor based oscillator circuit, it is not an optimized design because of limited control over key design parameters such as loop gain, dc current etc. This dissertation is an attempt to overcome the limitation due to the single transistor circuit and to give a step by step procedure, explaining the significance of a two transistor design with thorough analysis and design simulation results. This two stage transistor circuit is also not yet a best solution in terms of phase noise performance and output power, and some add-on circuitry will be needed for an optimized performance. An important contribution of this work is to show that since the voltage gain is the ratio of the collector resistor and the emitter resistor, the performance is practically independent of the VHF transistor and gives better control over various parameters of the oscillator, in order to optimize the design. A grounded-base amplifier is then introduced and added for improving the isolation and the output power. Unlike most oscillators, that take the output from the collector, a novel concept introduced by Rohde [14], is incorporated here, where the crystal is used as a filter that is then connected to the grounded base amplifier, a technique which many companies have been using. This dissertation will show that this technique increases the output power without significantly affecting the phase noise. Such a validation is needed for better understanding and as per my knowledge, has not been done so far. For the oscillator, the tuning diode sensitivity and flicker noise contribution are also taken into consideration, by calibrating the mathematics and its validation is shown. Crystal resonators of the type AT and stress-compensated (SC) cut devices will be considered as they give the best performance. The one port Colpitts type oscillator is considered first and the two port two transistor design later. Both will need a post amplifier/buffer stage. A complete step by step design procedure for an optimized 100MHz crystal oscillator is then presented. For completeness, CAD Simulation and Experimental results are provided for 10 MHz, 128 MHz and 155 MHz VCO circuits. N2 - Die Entwicklung von Oszillatoren mit Resonatoren hoher Güte unter Verwendung von Schwingquarzen für niedrigeren Frequenzen (ebenso wie von dielektrischen Resonatoren bei viel höheren Frequenzen) wurde lange Zeit als schwarze Kunst angesehen. Dies kann daran liegen, dass ein systematischer Ansatz mit optimierter Entwurfsrichtlinien für ersten Quarz-Oszillators trotz umfangreicher Literaturrecherche nicht gefunden werden konnte. In dieser Dissertation werden nach der Analyse des ersten bekannten Quarz-Oszillators von W. G. Cady (1921) andere Hochleistung Quarz-Oszillators diskutiert, analysiert und berechnet. Der HP10811A ist ein Einzeltransistor-Quarz-Oszillator, wie von HP (Hewlett Packard) in einem ihrer Designs verwendet. In dieser Arbeit wird die die Schaltung mathematisch und mithilfe von Computer Aided Design Simulation (CAD) analysiert . Die Schaltung wurde auch mit einem Signalquellenanalysator nach dem neuesten Stand der Technik gemessen. Nach der Bestätigung der Daten wird dieses Design auf 100 MHz skaliert, die Frequenz, die für diese Dissertation von Interesse ist. Obwohl die meisten Entwickler eine Oszillatorschaltung auf Einzeltransistorbasis verwenden, handelt es sich nicht um ein optimiertes Design, da die Kontrolle über wichtige Designparameter wie Schleifenverstärkung, Gleichstrom usw. begrenzt ist. Diese Dissertation präsentiert einen Ansatz, die Einschränkung aufgrund der Einzeltransistorschaltung zu überwinden und zeigt eine schrittweise Vorgehensweise, in der die Bedeutung eines Zwei-Transistor-Entwurfs mit gründlichen Analyse- und Entwurfssimulationsergebnissen erläutert wird. Diese zweistufige Transistorschaltung ist jedoch noch nicht die optimale Lösung hinsichtlich des Phasenrauschens und der Ausgangsleistung, und für eine optimierte Leistung wird eine zusätzliche Schaltungen benötigt. Ein wichtiger Beitrag dieser Arbeit ist es zu zeigen, dass das Oszillator-Design durch eine Schaltungstopologie optimiert werden kann, bei der die Schleifen-Spannungsverstärkung durch das Verhältnis des Kollektorwiderstands zum Emitterwiderstand festgelegt ist. Dadurch werden die die Schaltung bestimmenden Parameter praktisch unabhängig vom VHF-Transistor, was eine bessere Kontrolle der Parameter des Oszillators ermöglicht. In der mathematischen Analyse des Oszillator werden auch die Empfindlichkeit der Abstimmdiode und der Beitrag des Flicker-Rauschens berücksichtigt und die Genauigkeit der Schaltungsberechnung verifiziert. Quarz-Resonatoren mit AT Schnitt und stressskompensierte (SC) Schnitte werden als die beste Lösung angesehen. Der Oszillator vom Colpitts-Typ mit einem “Tor” wird zuerst betrachtet und der Transistor mit zwei “Toren” später. Beide benötigen eine Nachverstärker- bzw. Pufferstufe. Anschließend wird ein vollständiges schrittweises Entwurfsverfahren für einen optimierten 100-MHz-Quarzoszillator vorgestellt. Der Vollständigkeit halber werden CAD-Simulations- und Versuchsergebnisse für 10-MHz-, 128-MHz- und 155-MHz-VCO-Schaltungen bereitgestellt. Abschließend wird ein Nachverstärker in Basisschaltung eingeführt, um die Isolation und die Ausgangsleistung zu verbessern. Im Gegensatz zu den meisten Oszillatoren, die den Ausgang vom Kollektor beziehen, wird hier ein innovatives Konzept von Rohde [14] benutzt, bei dem der Quarzresonator als Filter und Resonator verwendet wird, bevor es durch den Nachverstärker ausgekoppelt wird. Diese Technik wurde inzwischen von vielen Herstellern übernommen. Diese Dissertation zeigt, dass diese Schaltungstechnik die Ausgangsleistung erhöht, ohne das Phasenrauschen wesentlich zu beeinflussen. Dieser Nachweis ist zum besseren Verständnis erforderlich und wurde meines Wissens bisher noch nicht erbracht. KW - Quartz crystal KW - Crystal oscillator KW - Phase noise KW - Reference source KW - Voltage controlled KW - Quarzkristall KW - Kristalloszillator KW - Phasenrauschen KW - Referenzquelle KW - Spannungsgesteuert KW - Quarzoszillator KW - UKW KW - CAD Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51386 ER - TY - THES A1 - Arguirov, Tzanimir Vladimirov T1 - Electro-optical properties of dislocations in silicon and their possible application for light emitters T1 - Elektro-optischen Eigenschaften von Versetzungen in Silizium und deren mögliche Anwendung für Licht-Emitter N2 - This thesis addresses the electro-optical properties of silicon, containing dislocations. The interest in those properties is driven mainly by two practical reasons. One is the optical characterisation of multicrystalline silicon for solar cells, and the other is the design of light emitting diodes based on silicon by enhancement of silicon radiative properties via introduction of dislocations. The work demonstrates that dislocation specific radiation may provide a means for optical diagnostics of solar cell grade silicon. It provides insight into the mechanisms governing the dislocation recombination activity, their radiation, and how are they influenced by other defects present in silicon. We demonstrate that photoluminescence mapping is useful for monitoring the recombination activity in solar cell grade silicon and can be applied for identification of contaminants, based on their photoluminescence signatures. It is shown that the recombination at dislocations is strongly influenced by the presence of metals at the dislocation sites. The dislocation radiation activity correlates with their electrical activity. Thus, photoluminescence mapping at room temperature may provide a means for revealing and characterising of dislocation-rich regions in multicrystalline silicon. It is shown that the dislocation and band-to-band luminescence are essentially anti-correlated. The band-to-band intensity being related to the diffusion length of minority carriers can be used for measurements of diffusion length, as long as the surface recombination rate is controlled. Moreover, photoluminescence mapping can be used for the detection of optically active defects in solar grade materials. Thus, betaFeSi2 precipitates, with a luminescence at 0.8 eV, were detected within the grains of block cast materials. They exhibit a characteristic feature of quantum dots, namely blinking. The second aspect of the thesis concerns the topic of silicon based light emitters for on-chip optical interconnects. The goal is an enhancement of sub-band-gap or band-to-band radiation by controlled formation of dislocation-rich areas in microelectronics-grade silicon as well as understanding of the processes governing such enhancement. For light emitters based on band-to-band emission it is shown, that internal quantum efficiency of nearly 2 % can be achieved, but the emission is essentially generated in the bulk of the wafer. On the other hand, light emitters utilizing the emission from dislocation-rich areas of a well localized wafer depth were explored. Three different methods for reproducible formation of a dislocation-rich region beneath the wafer surface were investigated and evaluated in view of their room temperature sub-band-gap radiation: (1) silicon implantation and annealing, (2) epitaxially grown SiGe buffer, and (3) direct wafer bonding. The most promising dislocation-based emitter appears the utilization of a dislocation network produced by wafer bonding. It is shown, that monochromatic D1 radiation (wavelength 1.5 µm) can be generated in a well localised depth of the wafer. The radiation is not absorbed in silicon and such localized emitter can, potentially, be coupled with silicon waveguides and Ge-based detectors for optical interconnects. N2 - Diese Dissertation befasst sich mit den elektro-optischen Eigenschaften von Silizium mit Versetzungen. Das Interesse an den Versetzungseigenschaften beruht vor allem auf zwei praktischen Gründen: Die versetzungsspezifische Lumineszenz erlaubt einerseits optische Charakterisierung von multikristallinen Silizium für Solarzellen und anderseits die Entwicklung einer Silizium-basierten Leuchtdiode. Die Arbeit untersucht zunächst den Einsatz der Versetzungs-spezifische Lumineszenz für die optische Diagnostik von multikristallinen (Versetzungsreichen) Silizium für Solarzellen. Sie liefert Erkenntnisse über die Mechanismen für die versetzungsbedingte Rekombination, Versetzungsstrahlung, und darüber, wie diese durch andere Defekte im Silizium beeinflusst werden. Es wird gezeigt, dass Photolumineszenz-Mapping anwendbar ist für eine großflächige Analyse der Rekombination in Solarzellen-Silizium und für die Identifizierung von Verunreinigungen angewendet werden kann. Es wird gezeigt, dass metallische Verunreinigungen starken Einfluss auf die Rekombination im Bereich der Versetzungen haben und dass die Strahlungsaktivität mit ihrer elektrischen Aktivität korreliert. Versetzungs- und Band-Band-Lumineszenz sind im Wesentlichen antikorrelieret. Die Band-Band-Intensität ist abhängig von der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger. Daher kann Band-Band Strahlung als Maß für die Diffusionslänge benutzt werden, sofern die Oberflächenrekombination bekannt ist. Darüber hinaus kann Photolumineszenz-Mapping auch für den Nachweis von optisch aktiven Defekten in Solarzellen-Silizium verwendet werden. So wurden betaFeSi2 Ausscheidungen, mit einer Strahlungsenergie von 0,8 eV, innerhalb der Körner von Blockguss Silizium nachgewiesen. Sie zeigen ein charakteristisches Merkmal von Quantenpunkten, das sogenannte Blinken. Der zweite Aspekt der Forschung steht im Zusammenhang mit der Suche nach Silizium-basierten Licht-Emittern für On-Chip optische Interconnects. Das Ziel ist, durch kontrollierte Bildung von versetzungsreichen Gebieten in der Silizium Wafer eine Erhöhung des Sub-Bandgap oder Band-Band-Strahlung zu erreichen und die Prozesse, welche für eine solche Erhöhung verantwortlich sind zu verstehen. Es wird gezeigt, dass Band-Band Licht-Emittern eine interne Quanten-Effizienz von fast 2% erreichen können, aber die Emission entsteht im Wesentlichen im gesamten Volumen des Wafers. Licht Emitter, welche die Emission von versetzungsreichen Gebieten ausnutzen, können dagegen in einer definierten Tiefenschicht eingeschränkt werden. Drei verschiedene Methoden zur reproduzierbaren Bildung der versetzungsreiche Regionen unterhalb der Wafer-Oberfläche wurden untersucht und im Hinblick auf ihre Raumtemperatur Sub-Bandgap-Strahlung bewertet: (1) Silizium-Implantation und Ausheilen, (2) epitaktisch gewachsene SiGe-Puffer, und (3) direktes Wafer-Bonding. Wafer-Bonding erscheint am besten geeignet für versetzungsbasierte Lichtemitter. Es wird gezeigt, dass monochromatische D1-Strahlung (Wellenlänge 1,5 mm) erzeugt werden kann in einer gut lokalisierten Tiefe der Wafer. Die Strahlung wird nicht in Silizium absorbiert und solche lokalisierten Emitter sind möglicherweise geeignet für die Kopplung mit einem Silizium-Wellenleiter und Ge-Detektor für eine optische Interconnects. KW - Silicium KW - Versetzung KW - Lumineszenz KW - Lumineszenz KW - Versetzungen KW - Silizium KW - Luminescence KW - Dislocations KW - Silicon Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-5837 ER - TY - THES A1 - Asante-Annor, Asare T1 - Scientific principles for the protection of groundwater resources in Ghana T1 - Wissenschaftliche Prinzipien für den Schutz der Grundwasserresourcen in Ghana N2 - Groundwater is an important resource in Sub-Saharan Africa to supply water for domestic, industrial, mining and irrigation for agricultural purposes. In Ghana, groundwater supply program is mostly pragmatic to give people drinking water, however to ensure sustainability a long term groundwater management system is essential. One such approach is the use source protection (well protection) with the declaration and installation of protection zones. To achieve the goal of this research three hypothetical questions were asked which relates to the Availability and Vulnerability of groundwater, and the use of an analytical model to estimate source protection zones (SPZ). The regions of Adansi, Lawra, Sunyani and Sekyere West were chosen as study areas to test the hypothesis of this research with detailed investigation concentrating on Adansi area. The overall aim from the study areas was to estimate SPZ for Granite, Phyllite, Schist, Sandstone and weathered materials and give recommendations as to which activity should be permitted or otherwise within each of these zones. The available groundwater for a particular well or location was determined based on its hydraulic conductivity and specific capacity of a well. Regionalization of the available groundwater was achieved by comparing the results of the hydraulic conductivity and specific capacity with the regional structural map. To determine the vulnerability of the available groundwater, the radius of influence (ROI) for the different boreholes was determined using Sichard and Dupuits formula whilst for Source protection zones, Darcy and the volumetric equation was used. Results of hydraulic conductivity estimated from pumping test data for the five major rock types showed a trimodal distribution (E-5, E-6 and E-7 m/s). There was a general trend of decreasing hydraulic conductivity to decreasing transmissivity. Results of plots of specific capacity verses hydraulic conductivity shows that only rock types with hydraulic conductivity greater than E-5 m/s yields sustainable groundwater supply. Three aquifer types were encountered in the study areas which were pore aquifers in shallow or alluvial, regolith and fracture aquifers in bedrocks. High hydraulic conductivity from the different rock types corresponds to higher ROI. The results of hydraulic conductivity, specific capacity, ROI and SPZ are used as input parameters for the estimation of the suitability of a groundwater source. A ranking matrix was developed for easy interpretation of hydrogeological data by combining the results of the input parameters into a single score. Results from the ranking matrix were used to determine specific regulations for the various aquifers in the study areas. Within the fractured crystalline rocks with k ≥E-5m/s siting of wells should target fracture zones whilst pumping during abstraction phase can exceed 15m3/s/m. The intermediate source protection zone should be at least 150m. Conclusions from the study could be applied in other areas of Ghana and be implemented during the initial development, abstraction and groundwater policy phases of other groundwater projects. N2 - Grundwasser ist im subsaharischen Afrika eine wichtige Ressource für die Bereitstellung von Wasser in privaten Haushalten, Industrie, Bergbau und zur Bewässerung in der Landwirtschaft. In Ghana sind die Grundwassermaßnahmen vorrangig zum Zweck der Trinkwasserbereitstellung eingesetzt worden. Um jedoch Nachhaltigkeit zu gewährleisten, muss auf langfristiger Sicht ein Grundwasser-Management-System eingerichtet werden. Eine mögliche Herangehensweise zum Ressourcenschutz kann die Festlegung von Schutzzonen sein. Ziel der Arbeit ist es, unter Beachtung der naturräumlichen Bedingungen des Landes sowie des hydrogeologischen Kenntnisstandes dafür die wissenschaftlichen Grundlagen zu erarbeiten. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden die Untersuchungen auf drei Schwerpunkte ausgerichtet, erstens die Verfügbarkeit der Grundwasserressourcen, zweitens ihre Anfälligkeit (Vulnerabilität) gegenüber Kontamination und drittens die Erarbeitung eines analytischen Modells für die Ausweisung von Schutzzonen. Die Regionen Adansi, Lawra, Sunyani und Sekyere West wurden als Untersuchungsgebiete ausgewählt, um die Hypothese dieser Arbeit anzuwenden. Detailliertere Untersuchungen erfolgten dabei in Adansi. Ziel war es, allgemeingültige Erkenntnisse aus dem Untersuchungsgebiet für die Ausweisung von Schutzzonen für die Grundwasserleiter Granit, Phyllit, Schiefer, Sandstein sowie Verwitterungsgesteine zu ermitteln und Empfehlungen für erlaubte und verbotene Aktivitäten innerhalb der Schutzzonen zu formulieren. Die verfügbare Menge an Grundwasser eines bestimmten Brunnens wurde über die hydraulische Leitfähigkeit und die spezifische Brunnenleistung ermittelt. Zur Lokalisierung des verfügbaren Grundwassers wurden die Ergebnisse der hydraulischen Leitfähigkeit und der spezifischen Brunnenleistung mit der geotektonischen Karte verglichen. Zur Bestimmung der Anfälligkeit des verfügbaren Grundwassers wurde der Einflussradius der Brunnen mit Hilfe der Formeln von Sichard und Dupuit errechnet. Die Ausweisung der Schutzzonen erfolgte nach Darcy- bzw. der Volumenstromberechnung. Die Ergebnisse der hydraulischen Leitfähigkeit, welche aus Pumpversuchen innerhalb der verschiedenen Gesteinstypen ermittelt wurden, ergaben eine trimodale Verteilung (E-5, E-6 und E-7 m/s). Es zeigte sich eine Tendenz von abnehmender hydraulischer Leitfähigkeit mit abnehmender spezifischer Brunnenleistung und verminderter Transmissivität. Die Ergebnisse aus den Abhängigkeitsdiagrammen der spezifischen Brunnenleistung aufgetragen gegen den Durchlässigkeitsbeiwert zeigen, dass nur Gesteine mit einer hydraulischen Leitfähigkeit größer als E-5 m/s nachhaltig Grundwasser spenden können. Drei Grundwasserleitertypen wurden im Untersuchungsgebiet angetroffen, nämlich Porengrundwasserleiter in fluviatilen Ablagerungen, im Regolith und Kluftaquifere im Festgestein. Hohe hydraulische Leitfähigkeiten korrespondieren mit größeren Einflussradien und umgekehrt. Die Ergebnisse der hydraulischen Leitfähigkeit, der spezifischen Brunnenleistung, den Einflussradien und der berechneten Schutzzonen wurden als Inputparameter zur Abschätzung der Eignung einer Grundwasser-Quelle verwendet. Eine Ranking-Matrix wurde entwickelt, um die Interpretation der geologischen Daten zu erleichtern. Dabei wurden die Inputparameter in eine einzige Score kombiniert. Die Ergebnisse aus der Ranking-Matrix wurden verwendet, um spezifische Regelungen für die verschiedenen Grundwasserleitertypen abzuleiten. Beispielsweise sollten innerhalb gebrochener Gesteine Brunnenstandorte mit k ≥ E-5 m/s in Störungszonen anvisiert werden. Die spezifische Brunnenleistung kann in der Gewinnungsphase mit 15m3/s/m kalkuliert werden. Der intermediäre Schutzzonenbereich sollte mindestens 150 m betragen. Die Erkenntnisse dieser Studie können in anderen hydrogeologischen Bereichen Ghanas angewendet werden und während der Erkundungs- und Gewinnungsphase sowie bei der Erstellung von Richtlinien zum Einsatz kommen. KW - Ghan KW - Grundwasser KW - Wasserwirtschaft KW - Umweltschutz KW - Gewässerschutz KW - Grundwasser KW - Umweltschutz KW - Gefährdung KW - Verfügbarkeit KW - Ghana KW - Groundwater KW - Protection KW - Vulnerability KW - Availability KW - Ghana Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-26707 ER - TY - CHAP A1 - Ascheid, Gerd A1 - Wang, Gaojian A1 - Birke, Sebastian A1 - Wehn, Norbert A1 - Herrmann, Matthias A1 - Wang, Yanlu A1 - Hanay, Oner A1 - Bayram, Erkan A1 - Negra, Renato T1 - LP100 : optimization of 100 Gb/s short range wireless transceivers under processing energy constraints T1 - LP100 : Optimierung eines 100-Gb/s-Kurzreichweiten-Funk-Transceivers unter Prozess-Energie-Bedingungen 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 - Short range wireless transceiver KW - Kurzreichweiten-Funk-Transceiver KW - Drahtloses Sensorsystem KW - Hochfrequenztechnik KW - Antenne KW - Terahertzbereich KW - Energieffizienz Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.26127/BTUOpen-5906 SP - 1 EP - 35 ER - TY - THES A1 - Asegehegn, Teklay Weldeabzgi T1 - Investigation of bubble hydrodynamics in gas-solid fluidized beds containing immersed horizontal tube banks for lignite drying application T1 - Untersuchung der Blasenhydrodynamik in Gas-Feststoff-Wirbelschichten mit eingetauchten, horizontalen Rohrbündeln zur Anwendung der Braunkohletrocknung N2 - In bubbling fluidized beds, bubble characteristics such as size, shape and velocity have a vital influence on the hydrodynamics of the bed and hence on its performance as a chemical reactor and/or a heat exchange unit. In many industrial applications such as lignite dryer heat transfer tubes are usually inserted to enhance the rate of heat and mass transfer and chemical conversion. However, their presence strongly influences the bubbling behavior of the beds. Therefore, reliable design and scale-up of these systems come only after fundamental understanding of the bubbling behavior is achieved. Therefore, in this research work the influences of tube bank geometries and particle size on bubble characteristics were thoroughly investigated. In this research work, both numerical and experimental studies were employed. For the experimental measurements, a new nonintrusive digital image analysis technique was developed. The technique allowed for the simultaneous measurements of bed expansion and various bubble properties. An in-house software was developed to fully automate the image acquisition and data processing procedure. For the numerical studies, the Eulerian-Eulerian two-fluid model based on the kinetic theory of granular flow was used. Though, this CFD model has been considered as a fundamental tool for modeling gas-solid fluidized beds, its quantitative validation remains insufficient for a wide range of reactor geometries and operating conditions. Therefore, in this work validation of the model using experimental measurements of bed expansion and bubble properties obtained from a pseudo-two-dimensional fluidized bed was performed. The influence of two-dimensional simulations and different modeling parameters such as the friction packing limit, drag model and solid-wall boundary conditions were investigated. The two-fluid model generally showed reasonable agreement with the experimental measurements of pressure drop, bed expansion and bubble properties in bubbling regime. However, as the gas superficial velocity is increased and the bed moved towards slugging and turbulent regimes a big deviation arose and the two-fluid model failed to predict reasonably the fluidized bed hydrodynamics for the freely bubbling bed. The mean bubble properties predicted by two-dimensional simulations were in reasonable agreement with experiments at lower superficial velocities. They deviated at higher bed height and this was more pronounced at higher gas superficial velocities. The results from three-dimensional simulations were in better agreement with the experimental measurements; however, the computational effort need was very high making them impractical for parametric studies and sensitivity analyses. It was also showed that the choice of friction packing limits, drag laws and specularity coefficients have little influence on the bubble properties. For a bubbling bed, both experimental measurements and numerical simulations showed that inserting horizontal tube banks had either no or marginal influence on the static bed pressure drop and bed expansion. On the other hand, bubble hydrodynamics were strongly influenced and controlled by the geometry of the immersed tubes. In freely bubbling fluidized beds bubble size as well as rise velocity increased with bed height and superficial velocity. In beds with immersed tubes, such general trends were completely disturbed. Tubes appeared to restrict rapidly growing bubbles. As a result the mean bubble diameter and rise velocity were lower in the vicinity of the tube banks than in the freely bubbling bed. Results from different particle sizes showed that in a freely bubbling bed increasing the mean particle size increased the bubble diameter and rise velocity as well as bed expansion. In fluidized beds with dense horizontal tubes on the other hand, the mean bubble properties were almost independent of the particle sizes. N2 - In blasenbildenden Wirbelschichten haben die Eigenschaften der Blasen wie Größe, Form und Geschwindigkeit einen grundlegenden Einfluss auf die Hydrodynamik der Wirbelschicht und damit auf die Leistungsfähigkeit als verfahrenstechnischer Reaktor und/oder Wärmeübertragungseinheit. In vielen industriellen Anwendungen, wie der Trocknung von Braunkohle, werden Rohre eingebracht, um die Wärme- und Stoffübertragung sowie chemische Umwandlungen zu verbessern. Ihre Anwesenheit beeinflusst das Verhalten der Blasen stark. Daher kann eine zuverlässige Auslegung und ein Scale-up dieser Systeme nur mit einem grundlegenden Verständnis des Blasenverhaltens erreicht werden. In dieser Forschungsarbeit wurde der Einfluss der Rohranordnungen und Partikelgröße auf die Blaseneigenschaften untersucht. Zu diesem Zweck wurden sowohl numerische als auch experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Für die experimentellen Messungen wurde eine neuartige, nicht-intrusive Bildanalysetechnik entwickelt. Sie erlaubt eine simultane Messung der Wirbelschichtausdehnung und verschiedener Blaseneigenschaften. Um die Bildverarbeitung und -analyse vollständig zu automatisieren, wurde eigens eine Software entwickelt. Für die numerischen Untersuchungen wurde das Euler-Euler Two-Fluid Model basierend auf der Kinetic Theory of Granular Flow angewendet. Dieses CFD-Modell wird als grundlegendes Hilfsmittel zur Modellierung von Gas-Feststoff-Wirbelschichten angesehen und wurde in den letzten Jahrzehnten intensiv angewendet. Dennoch ist seine Validierung für einen weiten Bereich von Reaktorgeometrien und Betriebsbedingungen unzureichend. In dieser Arbeit wurde die Validierung des Modells mittels experimenteller Messungen von Wirbelschichtausdehnung und Blaseneigenschaften in einer quasi-2D Wirbelschicht durchgeführt. Der Einfluss zweidimensionaler Simulation und verschiedener Parameter wie dem Reibungspackungslimit, dem Widerstandsmodell und der Partikel-Wand-Randbedingungen wurde untersucht. Das Two-Fluid Model zeigt im Allgemeinen eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Messungen von Druckverlust, Wirbelschichtausdehnung und Blaseneigenschaften im blasenbildenden Regime. Bei höheren Geschwindigkeiten, wenn sich die Wirbelschicht im stoßenden oder turbulenten Regime befindet, stiegen allerdings die Abweichungen an und das Two-Fluid Model konnte die Wirbelschichthydrodynamik für freie Wirbelschichten nicht mehr zuverlässig berechnen. Die von zweidimensionalen Simulationen ermittelten mittleren Blaseneigenschaften waren für niedrigere Leerrohrgeschwindigkeiten in guter Übereinstimmung mit dem Experiment. Sie wichen in größerer Höhe und insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten zunehmend davon ab. Obwohl die Ergebnisse dreidimensionaler Simulationen besser mit den experimentellen Messungen übereinstimmten, machte der extrem hohe Rechenaufwand diese für parametrische Studien und Sensitivitätsanalysen unmöglich. Es zeigte sich ebenfalls, dass die Wahl des Reibungspackungslimits, Widerstandsmodells und Reflektionskoeffizienten nur einen geringen Einfluss auf die Blaseneigenschaften hat. Für blasenbildende Wirbelschichten zeigten experimentelle Messungen und numerische Simulationen, dass eingetauchte horizontale Rohrbündel keinen oder nur einen marginalen Einfluss auf den Druckverlust und die Wirbelschichtausdehnung haben. Die Blasenhydrodynamik wurde demgegenüber stark von der Anordnung der eingetauchten Rohre beeinflusst und bestimmt. In freien, blasenbildenden Wirbelschichten stieg die Blasengröße und -geschwindigkeit mit zunehmender Höhe und Leerrohrgeschwindigkeit an. In Wirbelschichten mit eingetauchten Rohren wurden solche generellen Trends gestört. Die Rohre beschränken ein schnelles Wachsen der Blasen. Als Folge daraus waren die mittleren Blasengrößen und -geschwindigkeiten in der Nähe der Rohrbündel geringer als in freien blasenbildenden Wirbelschichten. Ergebnisse von unterschiedlichen Partikelgrößen zeigten, dass Blasengröße, -aufstiegsgeschwindigkeit und Wirbelschichtausdehnung in freien Wirbelschichten mit zunehmender mittlerer Partikelgröße ansteigen. In Wirbelschichten mit dicht gepackten horizontalen Rohren waren die mittleren Blaseneigenschaften demgegenüber nahezu unabhängig von den Partikelgrößen. KW - Wirbelschicht KW - Blase KW - Hydrodynamik KW - Zweiphasenströmung KW - Bildanalyse KW - Wirbelschicht KW - Blasenhydrodynamik KW - Eingetauchte horizontale Rohre KW - Two-Fluid Model KW - Automatisierte Bildanalyse KW - Fluidized Beds KW - Bubble Hydrodynamics KW - Immersed Horizontal Tubes KW - Two-Fluid Model KW - Digital Image Analysis Technique Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23578 ER - TY - JOUR A1 - Asli, Majid A1 - Kim, Dongsuk A1 - Höschler, Klaus T1 - On the potentials of the integration of pressure gain combustion with a hybrid electric propulsion system T1 - Über die Möglichkeiten der Integration der Druckverstärkungsverbrennung in ein hybrides elektrisches Antriebssystem N2 - As the issue of pollutant emissions from aviation propulsion escalates, research into alternative powertrains is gaining momentum. Two promising technologies are the Hybrid Electric Propulsion System (HEPS) and Pressure Gain Combustion (PGC). HEPS is expected to reduce pollutant emissions by decreasing fuel consumption, whereas PGC uses detonation in the combustor to increase the thermal efficiency of engines by elevating the total pressure during combustion. This study extensively explores the integration of these two emerging technologies, thoroughly assessing the advantages that arise from their combination. First, the renowned turboprop engine PW127 is benchmarked and modeled using Gasturb software. The model is integrated into Simulink using the T-MATS tool, with HEPS and pressure gain components added to analyze the thermodynamics of various configurations under different pressure gain values and HEPS parameters. The analysis, conducted up to the cruise phase of the baseline aircraft, reveals that applying pressure gain combustion through Rotating Detonation Combustion (RDC) results in a more significant increase in efficiency and decrease in fuel consumption compared to HEPS with conventional gas turbines. However, HEPS helps maintain a more uniform combustor inlet condition and reduces the Turbine Inlet Temperature (TIT) at the takeoff phase, where the highest TIT otherwise occurs. The results suggest that integrating HEPS with PGC can be beneficial in maintaining optimal combustor conditions and mitigating turbine efficiency degradation. N2 - Da das Problem der Schadstoffemissionen von Flugantrieben eskaliert, gewinnt die Forschung an alternativen Antriebssträngen zunehmend an Dynamik. Zwei vielversprechende Technologien sind das Hybrid Electric Propulsion System (HEPS) und die Pressure Gain Combustion (PGC). Es wird erwartet, dass HEPS die Schadstoffemissionen durch einen geringeren Kraftstoffverbrauch reduziert, während PGC die Detonation in der Brennkammer nutzt, um den thermischen Wirkungsgrad von Motoren durch Erhöhung des Gesamtdrucks während der Verbrennung zu erhöhen. Diese Studie untersucht ausführlich die Integration dieser beiden neuen Technologien und bewertet gründlich die Vorteile, die sich aus ihrer Kombination ergeben. Zunächst wird das renommierte Turboprop-Triebwerk PW127 mithilfe der Gasturb-Software einem Benchmarking unterzogen und modelliert. Das Modell wird mit dem T-MATS-Tool in Simulink integriert, wobei HEPS- und Druckverstärkungskomponenten hinzugefügt werden, um die Thermodynamik verschiedener Konfigurationen unter verschiedenen Druckverstärkungswerten und HEPS-Parametern zu analysieren. Die Analyse, die bis zur Reiseflugphase des Basisflugzeugs durchgeführt wurde, zeigt, dass die Anwendung der Druckverstärkungsverbrennung durch Rotating Detonation Combustion (RDC) im Vergleich zu HEPS mit herkömmlichen Gasturbinen zu einer deutlicheren Effizienzsteigerung und Reduzierung des Treibstoffverbrauchs führt. HEPS trägt jedoch dazu bei, einen gleichmäßigeren Brennkammereinlasszustand aufrechtzuerhalten und reduziert die Turbineneinlasstemperatur (TIT) in der Startphase, wo sonst die höchste TIT auftritt. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Integration von HEPS mit PGC dazu beitragen kann, optimale Brennkammerbedingungen aufrechtzuerhalten und die Verschlechterung der Turbineneffizienz abzumildern. KW - Pressure gain combustion KW - Hybrid electric propulsion KW - Rotating detonation combustion KW - Druckverstärkungsverbrennung KW - Rotierende Detonationsverbrennung KW - Hybrid-Elektroantrieb KW - Propeller-Turbinen-Luftstrahltriebwerk KW - Hybridantrieb KW - Verbrennung KW - Schadstoffemission KW - Emissionsverringerung Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.3390/aerospace10080710 ER - TY - THES A1 - Asong, Fred Zisuh T1 - Recycling and material recovery in Cameroon: Implications for poverty alleviation and ecological sustainability T1 - Recycling und Wiederverwertung in Kamerun: Auswirkungen auf die Armutsbekämpfung und ökologische Nachhaltigkeit N2 - Recycling and material recovery are gaining more grounds in applicability as viable options to sustainable solid waste management especially in Municipal Solid Waste Management (MSWM) schemes. In this dissertation a critical analyzes is made of the MSWM problem in Cameroon and an assessment of the role Small- and Medium-Size Enterprises have been playing in the area of recycling and material recovery. The main research methods applied in this research include: fieldwork, administration of questionnaires, interview and literature review. Using two case study localities (Limbe and Buea municipalities), the various practices in MSWM are elaborated, the constraints and challenges faced by management discussed and proposals for either expanding/upgrading existing schemes to be more sustainable as well as strategies to initiate new systems presented. Innovations within collection systems such as the introduction of household bins and specialized collection of specific waste could be quite beneficial to existing schemes. Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) which constitute one of the fastest growing waste streams presents greater management challenges. Two case study localities (Buea and Kumba) are used to analyze the problem of WEEE in Cameroon. An overview of the handling of Electrical and Electronic Equipment (EEE) at end-of-life (EoL) in Cameroon is made with special focus on households and repair units. At household level, WEEE is disposed of alongside other waste arisings in the available disposal facilities for given household. Repair units represent a very vital connection between dysfunctional EEE and EoL forms as all users of EEE tend to bring these devices to these units for repairs. An inventory of the various EEE at repair units for these two localities shows that above 40% percent of such equipments are totally out of use. In Kumba, Classes 1 and 4 EEE (according to EU WEEE directive classification) dominate while class 3 is almost absent. In Buea, Class 3 and 4 are dominant. These results show that socio-cultural, economic and even climatic factors influence the choice of EEE that people in this area acquire. The intense level of repair activities and recovery of useful parts by repair units show that there exist adaptable options to handle WEEE in especially economically and environmentally beneficial ways. The recycling of aluminum for production of household utensils represents a very basic and adaptive industrial set-up, which can easily be operated and run at very cheap cost and with a little manpower. While this venture seems apparently successful in economic terms as an option to poverty alleviation through income generation, it is plagued by some problems which, if given due consideration will render it a prospective option for poverty alleviation (through small enterprise business development) and environmental sustainability (as an option to sustainable MSWM). In this dissertation, a model is thus presented, which can be utilized by stakeholders to improve on the sector. An assessment of efforts and constraints to implementing comprehensive recycling and recovery schemes in Cameroon was also carried out. Results show that there are existing practices on which comprehensive recycling and recovery can be built upon that would be beneficial to both councils and engaged schemes – mostly SMEs and NGOs. The challenges faced and likely to be faced and the way forward to implementing any broad scale recovery and recycling are presented. If municipal councils choose to operate existing MSWM schemes without significant changes, then collective collaboration will be highly required. Such collaboration will present benefits to both waste collection and disposal. On the other hand, if they wish to expand schemes or create new schemes, adaptive innovation would be highly recommended. Such adaptive innovation would have to incorporate local practices and approaches of MSWM as well as socio-economic considerations so as to ensure new or expanded schemes survive within local socio-economic context. A greater challenge in enhancing recycling and material recovery in particular and MSWM in general, in Cameroon is on the role the government takes on designing appropriate policies and legislative frameworks to cover such activities in economically and ecological beneficial ways. In the absence of these, SMEs, councils and NGOs (working in partnership with other specialized groups) concerned with activities related to recycling and material recovery may be left with the option of regulating activities within their sectors as such activities stand to alleviate poverty and also present ecological benefits. N2 - Recycling und Wiederwertung gewinnen bei der Realisierung einer nachhaltigen Abfallwirtschaft insbesondere in Systemen für ein kommunales Abfallmanagement kontinuierlich an Bedeutung. In dierser Dissertation ist eine kritische Untersuchung dieser Problematik in Kamerun durchgeführt worden und eine Beurteilung, welche Rolle kleine und mittelständische Unternehmen bei Recycling und Wiederverwertung gespielt haben. Als wesentliche Untersuchungsmethoden sind Feldstudien, die Auswertung von Fragebögen, Interviews und Literaturauswertung zum Einsatz gekommen. Am Beispiel von zwei Fallstudien (der Gemeinde Limbe und Buea) werden die unterschiedlichen Praktiken herausgearbeitet, die Hemmnisse und Heausforderungen mit dem Management diskutiert und Vorschläge für einen Ausbau bzw. eine Verbesserung der existierenden Maßnahmen in Richtung stärkere Nachhaltigkeit sowie Strategien zur Initiierung neuer Systeme präsentiert. Innovationen bei Sammelsyste-men wie der Einführung von Hausmülltonen und getrennten Sammlung von besonderen Wertstoffen, können die bestehenden Maßnahmen ergänzen und die aktuellen Systeme verbessern. Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE, Elektro-Altgeräte) ist einer der am schnellsten wachsenden Zweige des Abfallaufkommens und stellen eine besonders hohe Herausforderung an das Management dar. Zwei Fallstudien (Buea und Kumba) werden herangezogen, um die Problematik des WEEE in Kamerun zu untersuchen. Es wird ein Überblick über die Handhabung von elektrischen und elektronischen Geräten in Kamerun am Ende des Lebenszyklus gegeben, der einen speziellen Fokus auf Haushalte und Reparaturwerkstätten hat. Elektroaltgeräte aus Haushaltungen, werden WEEE neben anderem Müllaufkommen in den verfügbaren Entsorgungeinrichtungen eingesammelt. Reparaturwerkstätten spielen eine entscheidende Rolle bei der Verlägerung des Lebens von Elektrogeräten, da diese häufig vor einer Entsorgung in die Werkstatt zu einer Reparatur abgegeben werden. Der Bestand dieser verschiedenen Elektrogeräte in den Reparaturwerkstätten dieser beiden Gemeinden zeigt, dass über 40% dieser Geräte veraltet sind. In Kumba dominierten die Klassen 1 und 4 (nach EU Klassifikation), während die Klasse 3 nahezu nicht vorhanden war. In Buea herrschen dagegen die Klassen 3 und 4 vor. Die Ergebnisse zeigen, dass das sozio-ökonomische Umfeld und sogar klimatische Faktoren das Anschaffungsverhalten von Elektrogeräten in einer Region beinflussen können. Der hohe Grad an Reparaturaktivitäten und die Rückgewinnung von Bauteilen durch die Reparaturwerkstätten zeigt, dass anpassungsfähige Optionen zum Umgang mit Elektrogeräten insbesondere unter ökonomisch und ökologisch sinnvollen Gesichtspunkten vorhanden sind. Das Recycling von Aluminium zur Herstellung von Haushaltswaren erfordert ein eifaches und anpassungsfähiges System, welches einfach und kostengünstig betrieben werden kann und nur wenig Personal benötigt. Während dieses Vorhaben unter ökonomischen Anforderungen als eine Option zur Verminderung der Armut aufgund der Einkommenserzielung offensichtlich erfolgreich scheint, treten auch Probleme auf, die allerdings bei entsprechender Berücksichtigung zukünftig die Grundlage zur Verminderung der Armut (aufgrund der Entwicklung von Kleinunternehmen) und für ökologische Nachhaltigkeit liefern. In dieser Dissertation, wird ein Modell aufgezeigt, das von Interessengruppen für Verbesserungen in diesem Beriech genutzt werden kann Eine Beurteilung der vorhandenen Anstrengungen und Hemmnisse, flächendeckende Recycling- und Verwertungssysteme in Kamerun einzuführen, wurde ebenfalls durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass es bestehende Methoden gibt, auf denen flächendeckende Recycling- und Verwertungssysteme mit einem Nutzen für Gemeinden und den engagierten Beteiligten - vorzugsweise kleine und mittelständische Unternehmen oder nichtstaatliche Einrichtungen (NGO) aufgesetzt werden können. Die sich stellenden Herausforderungen und der Weg, eine breite Wiederverwertung und ein hohes Recycling einzuführen, sind entsprechend dargelegt worden. Sofern sich Gemeinden entscheiden, die vorhandenen Systeme ohne signifikante Änderungen zu betreiben, ist eine Abstimmung und Zusammenarbeit unbedingt erforderlich. Eine derartige Zusammenarbeit wird Vorteile sowohl bei der Müllsammlung als auch bei der Müllentsorgung liefern. Sofern ein Ausbau der bestehenden Systeme oder die Einführung eines neuen Systems angestrebt wird, sind anpassungsfähige und flexible Innovationen nötig. Derartig flexible Systeme sollten lokale Ansätze für ein kommunales Abfallmanagement sowie die sozio-ökonomischen Rahmenbedingungen berücksichtigen, um sicherzustellen, dass die neuen oder erweiterten Systeme im lokalen, sozio-ökonomischen Umfeld bestehen. Eine hohe Herausforderung zur Verbesserung von Recycling und Wiederverwertung im speziellen und kommunales Abfallmanagement im allgemeinen wird in Kamerun an die öffentliche Verwaltung gestellt, die angemessene Richtlinien und den gesetzlichen Rahmen für derartige Aktivitäten unter Berücksichtigung vom ökonomischen und ökologischen Nutzen geben muss. Beim Ausbleiben dieser regulatorischen Grundlagen, werden SME´s, Gemeinden und NGO´s (in Zusammenarbeit mit weiteren, spezialisierten Gruppen), die sich mit Aktivitäten in Bezug auf Recycling und Wiederverwertung beschäftigen, allein gelassen, wobei diese innerhalb des Sektors bei der Verringerung der Armut unterstützen können und auch noch ökologische Vorteile erbringen können. KW - Kamerun KW - Armut KW - Recycling KW - Nachhaltige Entwicklung KW - Abfallwirtschaft KW - Recycling KW - Wiederverwertung KW - Armut KW - Nachhaltigkeit KW - Kamerun KW - Recycling KW - Recovery KW - Poverty KW - Sustainability KW - Cameroon Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-18979 ER - TY - THES A1 - Assaf, George T1 - Fuzzy coloured Petri nets for modelling biological systems with uncertain kinetic parameters T1 - Fuzzy-farbige Petri-Netze für die Modellierung biologischer Systeme mit unsicheren kinetischen Parametern N2 - Over the last twenty years, Petri nets have been increasingly adopted for modelling and simulating biological systems, as they offer an intuitive and graphical approach for this purpose. Their usability convenience comes from the fact that they offer many types of elements to describe systems in a qualitative and quantitative way. Coloured Petri nets are particularly useful to model systems with repeated components in a compact fashion. Our tool Snoopy for modelling and simulating Petri nets is one of the most well-known tools supporting a family of related Petri net classes comprising stochastic, continuous and hybrid Petri nets, and covering uncoloured and coloured Petri nets alike. However, kinetic information of a biological system, i.e. kinetic parameters may be uncertain, due to many reasons, e.g. environmental factors. Besides, coloured Petri nets as they were previously supported in Snoopy suffered from some inconsistencies. Due to these inconsistencies, exploring the model behaviour using different sizes (scaleability) was not feasible. Both challenges call for a new and more powerful approach integrating the modelling of uncertainties together with modelling features supporting repeated structures in a compact and scalable way. This thesis comprises two major contributions: Firstly, we introduce the definition and present the simulation algorithm for both uncoloured and coloured fuzzy Petri nets, by extending the existing quantitative uncoloured and coloured Petri nets in Snoopy. This includes discretising the uncertain kinetic parameters to crisp values by using sampling strategies. Secondly, we harmonise coloured Petri nets in Snoopy with their uncoloured counterparts and we extend the Snoopy’s coloured Petri nets by all the features, which are supported by the coloured abstract net description language - an exchange format of coloured Petri nets in our PetriNuts tool family. By performing fuzzy simulation, one can obtain two kinds of output: fuzzy bands of each output variable and their corresponding timed-membership functions. Each fuzzy band describes the uncertainties associated with the input, whereas membership functions give more accurate information about the associated uncertainties. The most important features that we obtain by harmonising coloured Petri nets are to develop scaleable models, by defining scaling factors as constants and unifying the usage of coloured Petri nets with the other tools in our PetriNuts tool family. N2 - In den letzten zwanzig Jahren wurden Petri-Netze zunehmend für die Modellierung und Simulation von biologischen Systemen eingesetzt. Sie bieten dafür sowohl eine qualitative als auch quantitative Modellierungsmethode an. Farbige Petri-Netze sind nützlich für die Modellierung von Systemen mit sich wiederholenden Komponenten. Snoopy ist eines der bekanntesten Werkzeuge, das eine Familie von Petri-Netzen unterstützt, darunter sowohl ungefärbte als auch gefärbte stochastische, kontinuierliche und hybride Petri-Netze. In dieser Dissertation werden zwei Themen behandelt. Einerseits können Biologische Systeme aus vielen Gründen unbestimmt sein, zum Beispiel aus Umweltgründen, anderereseits hatten farbige Petri-Netze in Snoopy Inkonsistenzen, die den Bau skalierbarer Modelle verhindern. Die Ergebnisse der Fuzzy-Simulation sind sowohl das Fuzzy-Band jeder interessierenden Variablen als auch zeitliche Zugehörigkeitsfunktionen für jede Variable, damit man die Unsicherheiten erforschen kann, die mit der Eingabe verbunden sind. Durch die Harmonisierung von farbigen Petri-Netzen können wir skalierbare Modelle konstruieren und dann das Verhalten des Modells mit verschiedenen Größen des vorliegenden Modells untersuchen. KW - Uncertain biological systems KW - Petri nets KW - Fuzzy logic KW - Colouring fuzziness KW - Software harmonisation KW - Unbestimmte Systembiologie KW - Modellierung KW - Petri-Netze KW - Software Hamonisierung KW - Simulation KW - Gefärbtes Petri-Netz KW - Systembiologie KW - Fuzzy-Logik Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58516 ER - TY - RPRT A1 - Auer, Peter A1 - Dósa, György A1 - Dulai, Tibor A1 - Fügenschuh, Armin A1 - Näser, Peggy A1 - Ortner, Ronald A1 - Werner-Stark, Ágnes ED - Fügenschuh, Armin T1 - A new heuristic and an exact approach for a production planning problem N2 - We deal with a very complex and hard scheduling problem. Several types of products are processed by a heterogeneous resource set, where resources have different operating capabilities and setup times are considered. The processing of the products follows different workflows, allowing also assembly lines. The goal is to process all products in minimum time, i.e., the makespan is to be minimized. Because of the complexity of the problem an exact solver would require too much running time. We propose a compound method where a heuristic is combined with an exact solver. Our proposed heuristic is composed of several phases applying different smart strategies. In order to reduce the computational complexity of the exact approach, we exploit the makespan determined by the heuristic as an upper bound for the time horizon, which has a direct in uence on the instance size used in the exact approach. We demonstrate the efficiency of our combined method on multiple problem classes. With the help of the heuristic the exact solver is able to obtain an optimal solution in a much shorter amount of time. N2 - Wir betrachten das folgende Planungsproblem: Verschiedene Arten von Produkten werden auf einer Menge von heterogenen Maschinen erstellt, welche unterschiedliche Betriebsarten und Umrüstzeiten haben. Die Verarbeitung der Produkte erfolgt nach unterschiedlichen Arbeitsablaufplänen, da die einzelnen Produkttypen unterschiedliche Fertigungsschritte erfordern. Das Ziel ist es, alle Produkte in minimaler Zeit herzustellen. Aufgrund der Komplexität des Problems benötigen exakte Lösungsverfahren eine recht hohe Rechenzeit. Wir schlagen eine zusammengesetzte Methode vor, bei dem eine Heuristik und ein exakter Löser kombiniert werden. Unsere vorgeschlagene Heuristik besteht aus mehreren Phasen, in denen verschiedene intelligente Strategien angewendet werden. Um die rechnerische Komplexität des exakten Ansatzes zu reduzieren, nutzen wir die durch die Heuristik bestimmte Fertigungsdauer als obere Grenze für den Zeithorizont, was einen direkten Einfluss auf die Instanzgröße des exakten Ansatzes hat. Wir demonstrieren die Effizienz unserer kombinierten Methode an einer großen Menge von Testinstanzen. Mit Hilfe der Heuristik ist der exakte Löser in der Lage, in deutlich kürzerer Zeit eine beweisbar-optimale Lösung zu bestimmen. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 5, 2019 KW - Production planning KW - Mixed-integer programming KW - Heuristics KW - Simulation KW - Fertigungsprogrammplanung KW - Heuristik KW - Optimierung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-48278 SN - 2627-6100 ER - TY - THES A1 - Augustin, Michael T1 - Spezifische Fehlertoleranz für kombinatorische und sequentielle Schaltungen T1 - Selective fault tolerance for combinational and sequential circuits N2 - In dieser Arbeit wird ein neues Konzept für den Entwurf fehlertoleranter digitaler Schaltungen vorgestellt. Die als spezifische Fehlertoleranz bezeichnete Entwurfsmethode erweitert den Stand der Technik um die Möglichkeit, Fehlertoleranz gezielt für gewünschte Ein- und Ausgabezuweisungen einer Schaltung bereitzustellen. Die generell sehr aufwändigen Maßnahmen zur Realisierung von Fehlertoleranz lassen sich so an die tatsächlich vorhandenen Zuverlässigkeitsanforderungen einer gegebenen Anwendung anpassen, was im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zu erheblichen Kosteneinsparungen im Hinblick auf Hardware und Stromverbrauch führt. Die Eingaben einer Schaltung werden dazu mit ihren zugehörigen Ausgaben in kritische und unkritische Signale unterteilt. Für kritische Signale wird das gleiche Maß an Fehlertoleranz bereitgestellt, wie es auch durch das Verfahren der dreifach modularen Redundanz garantiert wird. Unkritische Signale werden nicht fehlertolerant ausgelegt, da das für solche Signale nicht gefordert werden muss. Im Bezug auf kombinatorische Schaltungen wird dieses Grundprinzip auf eine beliebig wählbare Teilmenge aller möglichen Eingaben mit ihren zugehörigen Ausgaben angewendet. Die nicht zu schützenden, unkritischen Signale werden zu Optimierungszwecken genutzt. Genau diese Freiheit im Entwurfsprozess ermöglicht beim Entwurf fehlertoleranter Schaltungen signifikante Kosteneinsparungen, die bislang durch andere Verfahren nicht berücksichtigt wurden. Bei sequentiellen Schaltungen wird das Konzept auf Eingabefolgen und ihre entsprechend zugehörigen Ausgabefolgen abgebildet. Ab einem bestimmten Zustand werden in Schaltungen, die nach diesem Prinzip entworfen wurden, alle als kritisch eingestuften Eingabefolgen fehlertolerant verarbeitet, woraufhin die sequentielle Schaltung entsprechend fehlertolerante Ausgabefolgen liefert. Die Länge der kritischen Eingabefolgen und die Anzahl der Zustände, von denen aus eine fehlertolerante Verarbeitung der Eingaben gefordert wird, ist beliebig wählbar. Neben der Beschreibung des Grundkonzeptes der spezifischen Fehlertoleranz für kombinatorische und sequentielle Schaltungen beinhaltet die Arbeit Erweiterungen, mit denen sich die durch das Verfahren bereitgestellte Fehlertoleranz erhöhen lässt. Es wird zudem erläutert, wie die spezifische Fehlertoleranz ohne besonderen Aufwand mit Hilfe gängiger Werkzeuge im Schaltungsentwurf umgesetzt werden kann. Vom Entwerfer werden dazu keine speziellen Kenntnisse über das eigentliche Verfahren vorausgesetzt. Anhand experimenteller Ergebnisse wird auch gezeigt, welche Einsparungen sich durch die spezifische Fehlertoleranz im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren aus diesem Bereich ergeben. Dazu wurden verschiedene Benchmark-Schaltungen mit der spezifischen Fehlertoleranz implementiert und ihre Gesamtflächen den Flächen entsprechender Schaltungen, die nach dem Prinzip der dreifach modularen Redundanz entworfen wurden, gegenübergestellt. N2 - This thesis introduces a new concept for the design of fault-tolerant digital circuits. It is called selective fault tolerance and it improves the state of the art by providing the possibility to specifically implement fault tolerance on a selected set of signals of a given circuit. The benefit is a significant reduction in the additional cost that is usually required by conventional design methods from this field of research. Since selective fault tolerance allows to adapt the feature of fault tolerance to the real requirements of a given application, the hardware overhead and the additional power consumption of redundant components can be significantly reduced. To realize this concept, the set of input and output assignments is divided into critical and uncritical signals. Critical signals will be processed with the same degree of fault tolerance as it is done in circuits equipped with triple modular redundancy. Uncritical signals will not be implemented with fault tolerance, because the application does not require it. In case of combinational circuits, the basic concept of selective fault tolerance is applied to an arbitrarily selectable subset of all possible input assignments and their associated output assignments. The uncritical signals which do not need to be implemented with fault tolerance will be utilized for optimization purposes. This freedom in the design process allows for significant cost reduction which has not been considered previously by other methods. With respect to sequential circuits, the basic concept of selective fault tolerance is mapped to input sequences and their corresponding output sequences. Starting from a certain state, every input sequence that is classified to be critical will be processed fault-tolerantly. Thus, the corresponding output sequence is generated fault-tolerant as well. The number of states that are initial states for a critical input sequence and also the length of the sequences to be protected can be arbitrarily chosen by the designer. In addition to the basic concept of selective fault tolerance for combinational and sequential circuits, further ideas are presented which improve the fault tolerance that is provided by the proposed method. Furthermore, a technique of implementing selective fault tolerance with conventional design tools without any notable effort is introduced. To this end, the designer does not even require special knowledge about the actual algorithm of selective fault tolerance. It is sufficient that the designer combines some netlists. The experimental results that will be presented in this thesis are based on a selection of several benchmark circuits. These benchmark circuits were implemented according to the concept of selective fault tolerance for a variable number of input and output assignments and also according to the concept of triple modular redundancy. The results obtained were compared with regard to the additional hardware overhead of each method. KW - Integrierte Schaltung KW - Zuverlässigkeit KW - Fehlertoleranz KW - Fehlertoleranz KW - Dreifach modulare Redundanz KW - Flächenreduzierung KW - Digitalschaltung KW - TMR KW - Fault tolerance KW - Triple modular redundancy KW - Reduction of area KW - Digital circuit KW - TMR Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-26931 ER - TY - BOOK A1 - Autenrieth, Edmund ¬von T1 - Die statische Berechnung der Kuppelgewölbe N2 - Digitalisat von: 98-07719 - Autenrieth, Edmund ¬von: Die statische Berechnung der Kuppelgewölbe KW - Kuppel KW - Baustatik KW - Berechnung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35646 ER - TY - THES A1 - Awemo Cheo, Adeline Abimnwi T1 - Municipal solid waste management and groundwater contamination in Limbe, Cameroon T1 - Kommunales Abfallmanagement und Grundwasserverunreinigung in Limbe, Kamerun N2 - An increase in waste production is inextricably linked to population increase and increasing civilization, and depending on the waste management approach, groundwater could be seriously affected. In Limbe, for example, waste disposal methods (sewage, littering, open dumping and burning) have led to the contamination of groundwater resources. This study aims at assessing the degree to which the Limbe waste sites conform to prescribed standards of waste site location, the extent to which the waste sites compromise or enhance groundwater protection. The study further investigates groundwater management around waste sites; investigating the factors responsible for groundwater contamination from waste sites; evaluating the extent to which past and present municipal solid waste management practices minimise or enhance groundwater contamination and suggesting possible methods (techniques) by which the existing situation can be improved. Seven groundwater samples were collected for laboratory (microbiological and physic-chemical) analyses in Cameroon and Germany. Field visits and observations made were supported by pictures and interviews. The method of waste disposal used in Limbe by LUC (until 2006) and HYSACAM (from 2006) already show negative effects on groundwater. Results of microbial analysis are higher than the standards of Cameroon, WHO and ISI 10500-91. Total Coliform showed values >1000CFU/100ml, E. coli showed up to 346CFU/100ml and others showed up to 159CFU/100ml. These excessively high values imply that water is highly contaminated biologically and so groundwater wells in Limbe are not good for human consumption. Physico-chemical analysis revealed, in most samples, values lower than the prescribed standards. However, NH4+ showed higher values in all samples (0.9mg/L-2.6mg/L). The high level of ammonium could be related to high production of sewage in households. L7 and L1 showed the lowest values, whereas, L6 showed the highest values in almost all microbial and physico-chemical parameters analysed. L6 was most contaminated with high values mostly exceeding the given limits. This dominant wetland area must be evacuated and water highly treated because it is very dangerous for human consumption. Vadose water in Limbe requires serious biological treatment and subsequent groundwater monitoring to minimise hazards. L7 and L1 have characteristics of Basalt and because of low level of contamination can be used as the base for comparison (that is natural water). Water must also be thoroughly treated for NH4 contamination. Waste disposal in Limbe is poorly practised and the site used must be changed. Improved waste management schemes like waste reduction, sorting and treatment are required before final disposal. Landfill construction with emphasis on barrier, leachate and gas collection systems will be most appropriate for waste disposal and in minimising leachate spill, and groundwater and other contamination. Geological and hydrogeological maps and investigations as well as recent climatic data are needed in order to choose an appropriate site for landfill construction. Most of all groundwater monitoring and sewage collection should be a very important consideration in the Limbe Municipality. Household dump sites must be thoroughly cleaned and the public sensitised on the importance of proper waste management to reduce groundwater contamination and its effects on man and the environment. N2 - Eine Zunahme der Abfallproduktion ist stark mit dem Bevölkerungswachstum und der Zivilisation verbunden. Das Grundwasser kann, abhängig vom Abfallwirtschaftsansatz, ernsthaft beeinträchtigt werden. In Limbe zum Beispiel haben die Abfallentsorgungsmethoden (Abwasser, Vermüllen, offene Deponierung und Verbrennen) zur Verschmutzung des Grundwassers geführt. In dieser Hinsicht untersucht die vorliegende Studie, inwieweit den Deponien in Limbe den vorgeschriebenen Vorgaben für Mülldeponien entsprechen. Dazu wird ermittelt, in welchem Umfang die Deponien den Grundwasserschutz gefährden oder verbessern. Des Weiteren untersucht die Studie auch die Grundwasserbewirtschaftung rund um die Deponien. Die Untersuchung der Faktoren, die zur Verschmutzung des Grundwassers führen; die Auswertung des Umfang, inwieweit die vergangene und gegenwärtige Siedlungsabfallbewirtschaftung zu Minimierung oder zu Verbesserung der Grundwasserverschmutzung führen; und Vorschläge möglicher Methoden (Techniken), durch die die bestehenden Situation verbessert werden kann, sind alles Bestandteil dieser Studie. Sieben Grundwasserproben wurden entnommen, um sie mikrobiologisch und physiko-chemisch in Kamerun und Deutschland zu analysieren. Besuche vor Ort und Beobachtungen wurden anhand von Bildern und Interviews unterstützt. Die eingesetzte Abfallbeseitigungsmethode in Limbe von LUC (bis 2006) und HYSACAM (2006 bis heute) zeigen bereits negative Auswirkungen auf das Grundwasser. Die Ergebnisse der mikrobiologischen Analysen weisen Werte über den kamerunischen Vorgaben (WHO und ISI 10500-91) auf. Gesamt-Coliforme zeigten Werte über 1000CFU/100ml, E. coli Werte bis zu 346CFU/100ml und andere Werte bis zu 159CFU/100ml. Dies bedeutet, dass das Wasser biologisch verschmutzt ist und somit sind die Grundwasserbrunnen in Limbe nicht mehr zum menschlichen Gebrauch geeignet sind. Physiko-chemische Analysen in den meisten Proben ergaben Werte unterhalb der vorgeschriebenen Vorgaben. NH4+ zeigte jedoch höhere Werte in allen Proben (0.9mg/L-2.6mg/L). Die hohe Konzentration von Ammonium könnte auf hohe Abwasserproduktion von Haushalten zurückgeführt werden. L7 und L1 zeigten die niedrigsten Werte, während L6 die höchsten Werte in fast allen mikrobiellen und physiko-chemischen Parameter aufweist. L6 ist stark kontaminiert; die Werte übersteigen meist die Grenzwerte. Diese Bereiche müssen evakuiert werden und das Wasser intensiv behandelt werden, da es sehr gefährlich zum menschlichen Verzehr ist. Die Aerationwasserzone in Limbe erfordert intensive biologische Behandlung und anschließende Grundwasserüberwachung, dadurch wird die Gefahr minimiert. L7 und L1 sind von Basalt geprägt und wegen geringer Kontamination lassen sie sich als Basis für den Vergleich (natürliches Wasser) verwenden. Das Wasser ist auch gründlich gegen NH4-Kontamination zu behandeln. Die Abfallentsorgung in Limbe wird mangelhaft durchgeführt und die Deponien müssen geändert werden. Verbesserte Abfallwirtschaftsprogramme wie Abfallreduktion, -sortierung und -behandlung sind vor der endgültigen Entsorgung erforderlich. Deponiebau mit Schwerpunkt auf Barriere, Sickerwasser und Gassammelsysteme sind am besten für die Abfallentsorgung, die Minimierung des Sickerwassers, das Grundwasser und andere Verunreinigungen geeignet. Geologische und hydrogeologische Karten und Untersuchungen sowie aktuelle klimatischen Daten werden benötigt, um einen geeigneten Ort für einen Deponiebau zu wählen. Vor allem die Grundwasserüberwachung und Abwassersammlung sollen ein sehr wichtiger Aspekt in der Verwaltung Limbe werden. Haushaltsabfalldeponien sind gründlich zu sanieren und die Öffentlichkeit soll für die Bedeutung einer ordnungsgemäßen Müllentsorgung sensibilisiert werden, um Grundwasserverunreinigungen und deren Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zu reduzieren. KW - Kamerun KW - Siedlungsabfall KW - Abfallwirtschaft KW - Grundwasserverschmutzung KW - Siedlungsabfallwirtschaft KW - Milderung KW - Grundwasserverschmutzung KW - Limbe KW - Municipal solid waste management KW - Groundwater contamination KW - Limbe KW - Cameroon Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24390 ER - TY - THES A1 - Baartse, Willem Martijn T1 - The PCP theorem in real number complexity theory T1 - Das PCP-Theorem in der reellen Komplexitätstheorie N2 - In this thesis we consider probabilistically checkable proofs (PCPs) in the model of computation working with real and complex numbers as introduced by Blum, Shub and Smale (the BSS model). Starting point of this thesis is the so-called PCP theorem, a major result in complexity theory. Roughly speaking this theorem says that one can check the correctness of certain proofs of mathematical statements with high probability by only looking at small parts of the proof. PCPs have a natural formulation in the BSS model as well. Considering the importance of the PCP theorem it seems natural to ask whether a similar theorem holds in this model also. The PCP theorem in the Turing model has two qualitatively very different proofs. The original proof by Arora et al. uses mostly algebraic techniques. Later another, combinatorial proof was discovered by Dinur. In this thesis we give two corresponding proofs in the BSS model. Thereby we establish the PCP theorem in the framework of the real numbers as well as in the framework of the complex numbers. The main difficulties occur due to the fact that the structures R and C over which we work are uncountably infinite. For both classical proof techniques partially really new ideas are necessary to apply their structure to the new computational model. Apart from the importance of the PCP theorem it helps to better understand the similarities and differences between both models of computation. We hope that the new ideas we develop may be useful in other contexts as well. N2 - In dieser Arbeit betrachten wir probabilistisch prüfbare Beweise (Englisch: probabilistically checkable proofs PCPs) in einem Rechenmodell, das mit reellen und komplexen Zahlen arbeitet und 1989 durch Blum, Shub und Smale eingeführt wurde, dem BSS-Modell. Ausgangspunkt der Arbeit ist das sogenannte PCP-Theorem, eines der wichtigsten Resultate in der Komplexitätstheorie der letzten Jahrzehnte. Sehr grob gesprochen besagt es, dass man die Korrektheit von Beweisen mathematischer Aussagen mit hoher Wahrscheinlichkeit überprüfen kann, indem man nur sehr wenige Teile des Beweises untersucht. PCPs können auf natürliche Weise auch im BSS-Modell formuliert werden. Im Hinblick auf die Wichtigkeit des PCP-Satzes ist es daher naheliegend zu fragen, ob ein vergleichbares Ergebnis auch in diesem Modell gilt. Das klassische Theorem im Turingmodell hat zwei qualitativ sehr unterschiedliche Beweise. Der ursprüngliche Beweis von Arora et al. benutzt vorwiegend algebraische Techniken. Ein später gegebener Beweis von Dinur basiert im Wesentlichen auf kombinatorischen Methoden. In der vorliegenden Arbeit präsentieren wir zwei entsprechende Beweise im BSS-Modell. Der PCP-Satz wird dabei sowohl im reellen als auch im komplexen Rahmen bewiesen. Die wesentlichen neuen Schwierigkeiten bei beiden Beweisen resultieren aus der Überabzählbarkeit der zugrundeliegenden Strukturen R und C. Für beide klassische Beweismethoden erfordert dies zum Teil wesentlich neue Ideen, um ihre Struktur auf das neue Rechenmodell zu übertragen. Neben der Bedeutung des PCP-Satzes an sich hilft dies, die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen beiden Rechenmodellen besser zu verstehen. Es ist zu hoffen, dass die neuen Ideen, die wir hier entwickeln, auch in anderen Kontexten nützlich sind. KW - PCP KW - BSS Model KW - Low-degree test KW - BSS-Modell KW - Niedriger-Grad Test KW - Komplexitätstheorie KW - Berechnungskomplexität Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36244 ER - TY - THES A1 - Babanawo, Raymond T1 - Constraints to sustainable solid waste management in Ghana T1 - Grenzen einer nachhaltigen Abfallwirtschaft in Ghana N2 - In the quest of finding sustainable solution to solid waste management problems in Ghana, this research formulated as its goal, to mitigate policy constraints to sustainable solid waste management in Ghana. This research goal and objectives were addressed through an empirical study that involved interviews and administration of two sets of questionnaires, one set to members of parliament and the other to members of the general public. The development of questionnaires was influenced by a conceptual policy development model “The Bridge Model of Policy Development”. Administration of questionnaires to members of the general public was accomplished through random sampling within churches and mosques in three cities in Ghana; Accra, Kumasi, and Takoradi. The percentage response for members of the general public was 38.9% and that for members of parliament was 18%. Prioritization of policy options was achieved through “Differentiated Perception Ranking”, a method devised by this research process. The results revealed the relative importance of constraints to sustainable solid waste management in Ghana, the relative difficulty of mitigating constraints, and the relative difficulty of implementing policy options among others. These results were integrated with the principles of sustainability into producing a policy package for sustainable solid waste management in Ghana. N2 - Das Hauptziel dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung von politischen Auflagen für eine nachhaltige Lösung der Abfallmanagementprobleme in Ghana. Grundlagen dieser Arbeit bilden die Befragung von Mitgliedern des Parlaments und der breiten Allgemeinheit. Für die Befragung sind spezielle Fragenbogen nach einem konzeptionellen Entwicklungsmodel mit dem englischen Namen „The Bridge Model of Policy Development“ entwickelt worden. Die Befragung wurde willkürlich in den Kirchen und Moscheen in den Städten Accra, Kumasi und Takoradi durchgeführt. 38,9 % der Befragten gehören der allgemeinen Öffentlichkeit an und 18% sind Mitglieder des Parlaments. Eine Priorisierung der politischen Handlung konnte erreicht werden durch eine Aufstellung einer Rangfolge, bei der während dieser Forschung entwickelten Methode zum Einsatz kam. Die Ergebnisse enthüllen die relativen Vor- und Nachteile von Auflagen bei einem nachhaltigen Abfallmanagement in Ghana und unter anderen die Schwierigkeiten bei der Umsetzung von politischen Optionen. Bei der Entwicklung von politischen Bausteinen für ein nachhaltiges Abfallmanagement in Ghana wurden die Ergebnisse dieser Forschungsarbeit integriert. KW - Ghana KW - Abfallwirtschaft KW - Nachhaltigkeit KW - Grenzen KW - nachhaltig KW - Abfall KW - Wirtschaftsführung KW - Management KW - Constraints KW - Sustainable KW - Solid waste KW - Management Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1747 ER - TY - THES A1 - Babić, Milan T1 - GALS methodology for substrate noise reduction in mixed-signal integrated circuits T1 - GALS-Methodik zur Reduzierung des Substratrauschens in integrierten Schaltkreisen mit gemischten Signalen N2 - Mixed signal integrated circuits (MSICs) contain both analog and digital circuitry, integrated together on the same die. While this integration brings many benefits, it also gives rise to the issue of substrate noise coupling between the noisy digital circuitry and noise-sensitive analog circuitry. In order to counteract this issue, various substrate noise reduction methodologies had been developed so far. This thesis explores a new approach in substrate noise reduction – using a GALS (globally-synchronous, locally-asynchronous) design strategy for the digital part of a MSIC, in order to reduce the noise generation at its source. GALS architectures consist of several locally synchronous modules (LSMs) which communicate asynchronously to each other. By converting an initially synchronous architecture of digital circuitry into a GALS architecture, simultaneous switching noise generated by this circuitry can be reduced. While GALS had already been used for reducing other types of simultaneous switching noise, this is, to the best of the author’s knowledge, the first attempt to develop a GALS-based methodology for substrate noise reduction. In order to be able to theoretically analyze GALS-based methodologies for substrate noise suppression, corresponding models at high abstraction level for substrate noise generation and substrate noise propagation in lightly doped substrates (which is a type of substrate mostly used for MSICs) have been developed. These models have further been used for developing two new GALS-based substrate noise reduction methodologies: harmonic-balanced plesiochronous GALS partitioning (HB) and harmonic-and-area-based plesiochronous GALS partitioning with power domain separation (HAB). A theoretical analysis has shown that HB can reach substrate noise attenuation of up to 20log⁡(M), where M is the number of LSMs of the resulting GALS system. On the other hand, the attenuation achievable by HAB depends on the distribution of switching current harmonics and area among the partitions, as well as from the substrate itself. For each of the two methodologies, a suitable partitioning procedure for a practical application has been developed; these partitionig procedures have been numerically evaluated in MATLAB. HB has further been embedded within the EMIAS CAD tool, where it has been evaluated on a real design example – a wireless sensor node. A special case of HAB for low frequencies has been applied for developing a test chip called SGE (power domain Separation and Galsification Experiment). The measurements on silicon have proved the applicability of the methodology. N2 - Integrierte Schaltkreise mit gemischten Signalen (MSICs) enthalten sowohl analoge als auch digitale Schaltungen, die zusammen auf demselben Chip integriert sind. Während diese Integration viele Vorteile gewährt, führt sie anderseits zur Kopplung des Substratrauschens zwischen den rauschgenerierenden digitalen Schaltungen und rauschempfindlichen analogen Schaltungen. Um diesem Problem entgegenzuwirken, wurden bisher verschiedene Methoden zur Reduzierung des Substratrauschens entwickelt. In dieser Dissertation wird ein neuer Ansatz zur Reduzierung des Substratrauschens untersucht – Verwendung der GALS (global-asynchron, lokal-synchron) Entwicklungsstrategie für den digitalen Teil des MSICs, um die Erzeugung des Rauschens an seiner Quelle zu reduzieren. GALS Architekturen bestehen aus mehreren lokal-synchronen Modulen (LSMs), die miteinander asynchron kommunizieren. Durch Umwandlung der synchronen Architektur eines digitalen Schaltkreises in eine GALS Architektur kann das vom Schaltkreis erzeugte simultane Schaltungsrauschen signifikant reduziert werden. Während GALS schon zur Reduzierung von anderen Arten des simultanes Schaltrauschens eingesetzt wurde, ist das, nach bestem Wissen des Autors, der erste Versuch, eine GALS-basierte Methodik zur Reduzierung des Substratrauschens zu entwickeln. Um GALS-basierte Methoden zur Unterdrückung des Substratrauschens theoretisch analysieren zu können, wurden die entsprechenden Modellen zur Erzeugung des Substratrauschens und zur Übertragung des Substratrauschens durch schwach-dotierte Substrate (die meistgenutzte Art der Substrate für MSICs) auf hohem Abstraktionsniveau entwickelt. Diese Modellen wurden zur Entwicklung der zwei neuen GALS-basierten Methoden zur Reduzierung des Substratrauschens benutzt: „Harmonic-ballanced plesiochronous GALS partitioning“ (HB) und „Harmonic-and-area-based plesiochronous GALS partitioning with power domain separation“ (HAB). Eine theoretische Analyse hat gezeigt, dass durch HB eine Dämpfung des Substratrauschens bis 20log⁡(M) erreicht werden kann, wobei M die Anzahl der LSMs des resultierenden GALS Systems ist. Auf der anderen Seite, hängt die durch HAB erreichbare Dämpfung von der Verteilung der harmonischen Schwingungen des Schaltstroms und der Fläche unter den LSMs, sowie von dem Substrat ab. Zur praktischen Anwendung jeder dieser zwei Methoden wurde ein entsprechendes Verteilungsverfahren entwickelt; diese Verteilungsverfahren wurden dann in MATLAB numerisch evaluiert. HB wurde in den EMIAS CAD Werkzeug eingebunden und so auf einem Beispiel des realen Entwurfs – einem drahtlosen Sensorknoten – evaluiert. Ein Sonderfall des HABs für tiefe Frequenzen wurde angewendet, um ein Testchip namens SGE (power domain Separation and Galsification Experiment) zu entwickeln. Die Anwendbarkeit der Methode wurde durch die Messungen auf dem Silizium nachgewiesen. KW - GALS KW - Plesiochronous clocking KW - Simultaneous switching noise KW - Substrate noise KW - MSIC KW - Plesiochrones Takten KW - Simultanes Schaltrauschen KW - Substratrauschen KW - Partitionierung KW - LSM KW - GALS KW - Mixed-Signal-Schaltung KW - Rauschunterdrückung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57264 ER - TY - THES A1 - Bacher, Christian T1 - On the influence of electrohydrodynamically induced turbulence on momentum, heat and mass transport in electrostatic precipitators T1 - Zum Einfluss elektrohydrodynamisch induzierter Turbulenz auf den Impuls-, Wärme- und Stofftransport im Elektroabscheider N2 - Electrostatic precipitators (ESPs) belong to the most efficient devices for control of particle emissions in the process industry and environmental technologies in general. The operating principle of ESPs, relying on particle precipitation by electrical charging, leads to an enhanced turbulent motion by electrohydrodynamic (EHD) effects within the gaseous working fluid passing through the ESP. This enhanced turbulence is generally considered detrimental to the separation efficiency, because the additional shear forces acting on the collection electrodes promote re-entrainment of already precipitated particles. Further, the enhanced turbulent cross mixing diminishes the transport of charged particles by electric forces directed towards the collection electrodes. In other industrial applications however, many process units that are based on heat or mass transport would benefit from enhanced turbulent mixing. These include heat exchangers for energy recuperation or evaporation and absorption units such as flue gas scrubbers. A combination of these with an ESP possibly allows for versatile new applications in the process industry. The motivation of this thesis is to study the effects of electrohydrodynamically generated motions onto the turbulent cross mixing within gaseous flows over a wide parameter space including variations in geometry and operating conditions. In order to do so, the influence of EHD effects on the three major transport properties, i.e. thermal energy, mass and momentum, were experimentally investigated. Based on analogies caused by similar transport mechanisms, the experimental results were compared despite different methods being used. In order to help with the comparison a simplified eddy viscosity model is applied. The study for each transport property was conducted with a different setup of a tube type ESP. These setups include axial and radial pressure drop measurements to quantify the momentum transport, a self-built local heat transfer sensor to determine heat transfer coefficients and a wetted wall-column to study the enhancement of mass transport phenomena. Experiments on momentum and heat transport include a large variation of different geometries and operating variables such as discharge electrode design, tube diameter, flow velocity, as well as magnitude and polarity of operating voltage. In addition, selected measurements with aerosol particles were conducted, to gain additional insights on the effects of EHD induced turbulence generation by particle bound space charge compared to ion bound space charge in clean gas flows. The results do not only provide transport coefficients for the hands-on application by plant designers, but also feature numerous experimental data that can be used as reference values for ongoing research in the numerical simulation of electrohydrodynamically enhanced flow and therefore significantly increase the available amount of data provided by current literature. N2 - Im Rahmen der Maßnahmen zur Eindämmung der Luftverschmutzung sind Elektroabscheider als eines der effektivsten Systeme zur Minderung von Feinstaubemissionen im industriellen Umfeld bekannt. Charakteristisch für den Betrieb von Elektroabscheidern ist das Auftreten elektrohydrodynamischer (EHD) Strömungen, welche die Turbulenz des gasförmigen Trägermediums der Partikeln weiter anfachen. Aus emissionstechnischer Sicht handelt es sich dabei um einen unerwünschten Nebeneffekt, da Scherkräfte, verursacht durch die zusätzliche Turbulenz in der Gasströmung, auf die bereits abgeschiedenen Partikeln auf der Niederschlagselektrode wirken und zu deren Wiedereintrag in die Gasströmung führen. Zudem wirkt die turbulente Quervermischung dem Partikeldrift der geladenen Teilchen in Richtung der Sammelelektrode entgegen. Andere Komponenten der Prozessindustrie hingegen würden von einer erhöhten Turbulenz in der Gasphase profitieren, insbesondere dann, wenn ihr Funktionsprinzip auf Wärme- und Stoffübertragung basiert. Dies beinhaltet neben Wärmeübertragern zur Energierückgewinnung oder Verdampfungszwecken auch Wäscher zur Schadgasabsorption. Damit steht ein großes Potential zur Anwendung des elektrohydrodynamisch verstärkten Wärme- und Stofftransports in der Prozessindustrie zur Verfügung. Das Ziel dieser Arbeit ist es deshalb, die Auswirkungen von EHD-Effekten auf die turbulente Quervermischung in einem Rohr-Elektroabscheider, unter Variation verschiedener Geometrien und Betriebsparameter zu untersuchen. Dazu zählen unterschiedliche Rohrdurchmesser und Sprühelektrodenformen, sowie die Abdeckung eines großen Arbeitsbereichs von Betriebsspannungen beider Polaritäten bei drei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten. Bei ausgewählten Versuchen erfolgt außerdem noch die Zugabe eines stark beladenen Aerosols. Die Wahl der Rohr-Elektroabscheidergeometrie erlaubt es auf Basis der Rotationssymmetrie theoretische Betrachtungen gegebenenfalls zu vereinfachen, wenn experimentelle Untersuchungen durch diese gestützt werden sollen. Die turbulente Quervermischung wird anhand ihres Einfluss auf die drei Haupttransportgrößen, thermische Energie, Masse und Impuls, jeweils auf Basis unterschiedlicher Methoden, charakterisiert. Dies erlaubt einerseits die Validierung der Ergebnisse durch den Vergleich zwischen den Methoden, beispielsweise, wenn bestimmte Transportanalogien zutreffen, andererseits erlaubt es Rückschlüsse auf Besonderheiten der jeweiligen Transportgleichungen, falls Unterschiede zwischen den Transportgleichungen überwiegen. Zum Vergleich wird unter anderem das vereinfachte Modell der Eddy-Viskosität herangezogen. Die Ergebnisse beinhalten dabei neben den experimentell bestimmten Transportkoeffizienten und turbulenten Diffusionskoeffzienten, welche sich zur direkten Anwendung im Anlagenbau eignen, auch eine Vielzahl experimenteller Messdaten, welche als Referenzwerte für numerische Studien herangezogen werden. KW - Electrohydrodynamics KW - Electrostatic precipitation KW - Heat and mass transfer intensification KW - Elektrohydrodynamik KW - Elektroabscheider KW - Verbesserung des Wärme- und Stofftransports KW - Elektrofilter KW - Elektrohydrodynamik KW - Numerische Strömungssimulation Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59948 ER - TY - JOUR A1 - Bachmann, Peter A1 - Thalheim, Bernhard A1 - Heiner, Monika A1 - Lux, Gregor A1 - König, Hartmut A1 - Lewerentz, Claus A1 - Vierhaus, Heinrich Theodor A1 - Braunmühl, Burchard von T1 - Jahresbericht 1998 / Institut für Informatik T1 - Annual Report 1998 / Department for Computer Science N2 - Selbstdarstellung des Instituts für Informatik der BTU Cottbus und Berichte der Lehrstühle für das Jahr 1998. N2 - Presentation of the Department for Computer Science of the BTU Cottbus and reports of the chairs at the department for the year 1998. T3 - Jahresbericht / Institut für Informatik - 1998 KW - Cottbus / Technische Universität KW - Bericht KW - Informatik KW - BTU Cottbus KW - Computer Science KW - BTU Cottbus Y1 - 1999 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-3559 ER - TY - THES A1 - Badorreck, Annika T1 - Multidimensional visualization of preferential flow pathways using neutron and x-ray radiation T1 - Mehrdimensionale Visualisierung preferentieller Fließwege mittels Neutronen- und Röntgenstrahlung N2 - The occurrence of preferential flow of water in soils is rather the rule than the exception particularly in heterogeneous structured soils. The quantitative prediction is difficult because of the spatial as well as temporal variability. One aim of the dissertation was to visualize the soil structure and flow patterns in mine soils using a combination of neutron radiography, neutron tomography and x-ray computed tomography experiments. Both radiation techniques were used to describe preferential pathways as a soil structure with CT and the process of preferential flow of water with NT. For the first time neutron radiation was applied on undisturbed soil cores to visualize water distributions in natural soils on three examples for heterogeneities of different origin. In a first investigation we used neutron radiography to analyze the moisture distribution in undisturbed slab-type and cylindrical samples of mine soils containing lignitic fragments and inclined soil layers. 2D radiography sequences indicated that flow pathways are highly dependent on the shape, distribution, and internal structure of the lignitic fragments. For 3D experiments, the quantitative analysis of water contents failed due to a pronounced beam hardening effect. The tensiometer data indicated the existence of local non-equilibrium in pressure heads between fragments and matric pore regions. The objective of the second study was to analyze and visualize the effects of initial soil structure formation at the surface of bare soils in an artificial hydrological catchment that has been left to undirected ecological succession for three years. The three-dimensional (3D) micro-morphology was described using the X-ray computed tomography (CT); two-dimensional (2D) infiltration patterns were obtained from drip infiltration experiments using time-resolved neutron radiography (NT). The analyses of CT data indicate the existence of (i) structural crusts on soil consisting of sandy to loamy sediments and (ii) depositional crusts on sandy sediments. The results of combined observations using CT and NT suggest that the initial soil surface structure alterations of young sandy sediment modify moisture patterns of infiltrating water only slightly. The aim of the 3rd experiment was to study effect of two ‘ecological engineers’, moss vegetation and beetle larvae on pore structure and infiltration. The soil pore structure was characterized by micro-computed tomography analyses of bare soil, sparse and dense moss-vegetated samples containing a single burrow. Flow patterns of infiltration experiments were visualized using the neutron radiography technique. The results of this study suggest that moss vegetation and burrowing activity of ground beetles strongly control the initial soil development by modification of pore structure and surface water infiltration. N2 - Das Auftreten präferentieller Fließwege in Böden stellt eher die Regel als die Ausnahme dar, insbesondere in heterogenen strukturierten Böden. Eine Quantifizierung ist durch die räumliche und zeitliche Variabilität des Phänomens schwierig. Das Ziel der Dissertation war die Visualisierung der Bodenstruktur und Fließwege mit Hilfe einer Kombination aus Neutronenradiografie (NR) und -tomografie (NT) sowie Röntgencomputertomografie (CT). Letzteres diente zur Beschreibung der Bodenstruktur, die Experimente mit Neutronenstrahlung stellten hingegen die Fließwege des Wassers im Boden dar. Erstmalig wurde Neutronenstrahlung zur Visualisierung der Wasserverteilung in ungestörten Proben dreier natürlicher Böden verwendet. In einem Infiltrationsversuch wurde die Wasserverteilung in mit Kippenboden gefüllten scheibenförmigen und zylindrischen Proben mittels NR und NT untersucht. Die ungestörten Proben enthielten kohlige Fragmente sowie schräg gestellte Kipprippen. Zwei-dimensionale (2D) NT-Zeitreihen der Infiltrationsexperimente deuten darauf hin, dass sich Fließwege in Abhängigkeit von Form, Lage und Struktur der Fragmente ausbildeten. Drei-dimensionale (3D) Visualisierungen der zylindrischen Proben scheiterten an ausgeprägter Strahlaufhärtung. Daten von eingebauten Tensiometern zeigen jedoch ungleichgewichtiges Fließen zwischen Fragmenten und der sandigen Matrix. Das Ziel des zweiten Experimentes war die Beschreibung von Effekten initialer Bodenentwicklung in Form von Bodenkrusten auf die Infiltration. Die Struktur der Bodenkrusten wurde mit Hilfe der Computertomografie 3D dargestellt. Wiederum wurden NR-Zeitreihen von Infiltrationsexperimenten erstellt, die die Wasserverteilung in der Bodenprobe darstellten und quantifizierten. Die Analyse der CT-Aufnahmen zeigten verschiedenartige Krustentypen von strukturellen Krusten lehmiger Sedimente, bis hin zu Ablagerungskrusten in sandigem Substrat. Die Krusten zeigten jedoch einen allenfalls minimalen Effekt auf die Wasserverteilung. Das dritte Experiment sollte den Einfluss der Biota, in diesem Falle der Moosvegetation und grabender Laufkäferlarven, auf die Bodenstruktur und Infiltration herausstellen. Auch hier wurden die Bodenstruktur mittels CT, und die zeitabhängige Wasserverteilung mit Hilfe der NR, visualisiert. Die Ergebnisse beider Untersuchungen zeigen, dass die Vegetation und die Aktivitäten der Larven einen starken Einfluss auf die untersuchten Parameter hatten. KW - Water KW - Soil KW - Preferential flow KW - Computed tomography KW - Neutron radiography KW - Wasser KW - Boden KW - Präferentielle Fließwege KW - Computertomografie KW - Neutronenradiografie KW - Bodengefüge KW - Wasser KW - Fließverhalten Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41615 ER - TY - THES A1 - Bahn-Bernsee, Heike T1 - Bewertung der Nutzungspotentiale einer Bergbaufolgelandschaft unter dem Aspekt des wirtschaftlichen Strukturwandels der Niederlausitz T1 - Evaluation of utilization potential of post-mining landscape with special reference to structural changes in economy in Lower Lusatia N2 - Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine Nutzungspotentialbewertung einer Bergbaufolgelandschaft (BFL). Mit Hilfe einer zielorientierten Nutzwertanalyse werden die Potentiale Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie und Nachfrage bewertet und die Gunstfaktoren des Untersuchungsgebietes (UG) herausgestellt, um mögliche Handlungsvorschläge zu geben. Leitbild des UG ist eine den gegebenen Bedingungen entsprechende nachhaltige Entwicklung einer BFL. Eine einst vom Abbau der Braunkohle lebende Region sucht ein neues Gesicht und Möglichkeiten, die durch den Tagebaubetrieb völlig veränderten Bedingungen der Landschaft, Infrastruktur, Wirtschaft, Arbeitsplätze, Ökologie, Nachfrage neu zu formieren. In einer von der Autorin eigens für diese Untersuchung entworfenen Matrix werden die Bewertungsergebnisse räumlich veranschaulicht. In Kopplung mit der Darstellung der mathematisch strukturierten Ergebnisse im Nachhaltigkeitsdreieck wird verdeutlicht, welche ökonomischen, sozialen und ökologischen Bedingungen im UG zu erwarten sind. Vor allem aus der Darstellung der Ergebnisse in der Matrix ist erkennbar, wo im UG welche Potentialfaktoren besonders günstig sind bzw. welche Kombination voneinander positiv beeinflussender Potentiale wo auftreten. Das UG wird sich nicht gleichmäßig entwickeln. Es wird entsprechend einer Knoten-Achsen-Struktur Entwicklungsschwerpunkte geben. Die Wirtschaft und die sozialen Beziehungen als Wachstumspole werden besonders in den Knoten gefördert. Die Achsen erstrecken sich entlang der infrastrukturellen Erschließung über den Rand des Gebietes hinaus und sorgen für eine Anbindung an das Umland. Das UG besitzt sehr günstige ökologische Potentiale, die bei der weiteren Entwicklung unbedingt berücksichtigt werden sollten. Als wenig günstig stellt sich das Potential der Wirtschaft heraus. Das bedeutet, dass besonders Anstrengungen zur Verbesserung der wirtschaftlichen Basis in diesem Gebiet unternommen werden müssen. Schlechte ökonomische Bedingungen ziehen rasch verschlechternde soziale Verhältnisse nach sich. Das UG befindet sich in einer Region, die von Entleerungstendenzen gekennzeichnet ist. Aus diesem Grund ist es wichtig, eine stabile und vielfältige Wirtschaft zu schaffen. Mit dem Totalausfall der ehemaligen wirtschaftlichen Basis, dem Braunkohlenabbau, müssen hier neue Wege gegangen werden, die zudem das ökologische Potential des UG unterstreichen. So genannte „Leuchttürme“ sollten das Gebiet wirtschaftlich wieder attraktiv machen und der Region eine neue Lebenschance geben. Die Autorin stellt Möglichkeiten der touristischen Nutzung vor und plädiert für die Nutzung alternativer Energien und nachwachsender Rohstoffe. Im UG muss Mut zu neuen Wirtschaftsstrukturen bewiesen werden. Je vielfältiger die neuen Möglichkeiten genutzt werden, desto stabiler wird die wirtschaftliche Basis. Je solider sich die ökonomische Grundlage festigt, desto günstiger wirkt sich das auf die sozialen Bedingungen aus. Die ökologische Gunst sollte von Anfang an bei der Gestaltung der Wirtschaft und der Entwicklung neuer Infrastruktur berücksichtigt werden. Dies wurde nicht zuletzt auch durch die Nachfrage bestätigt. Mögliche Ausgänge der Entwicklung werden in Szenarien beschrieben, in denen absichtlich die gegebenen Bedingungen in einer überspitzen Form weitergedacht werden, um das Wesentliche der möglichen Entwicklung darzustellen. Das Besondere der BFL sollte nicht nur als geschichtliche Erinnerung, sondern als raumprägendes Element erkennbar bleiben. N2 - This thesis presents an evaluation of the utilization potential of an area previously exploited by open cast mining (post-mining landscape, PML). Utilization potentials such as landscape, infrastructure, economy, jobs, ecology, and demand are evaluated by means of multicriteria analysis. Favourable factors of the study area will be emphasized in order to suggest adequate actions. Guiding principle for the study area is the sustainable development of the PML under the given circumstances. A region once dependent of mining brown coal is looking for a new look as well as for possibilities to restructure landscape, infrastructure, economy, jobs, ecology, and demand based on the completely changed conditions after open cast mining. The results of the evaluation will be presented in a spatially explicit way using special matrix models developed by the author. Coupled with a presentation of mathematically structured results in the sustainability triangle it will be clarified, which economic, social, and ecological conditions have to be expected in the study area. In particular by displaying the results in a matrix form it can be shown, which potential parameters are exceptionally favourable, where they occur, and which combination of parameters positively affecting potentials appear in which location. The study area will not develop uniformously, but centres of development can be identified along a node-axis structure. Both economy and social relations as centres of growth will be specially promoted in the nodes. The axes extend along the infrastructural development beyond the margins of the study area, thus providing links to the neighbouring regions. The study area has got a very favourable ecological potential which should be taken into consideration under any circumstance with respect to future development. On the other hand, the economic potential turns out to be less advantageous. Therefore special efforts have to be made in this field to improve the economic basis. Poor economic conditions will rapidly lead to declining social conditions. The study area is located in a region, which is characterised by an ongoing drain of workforce. Therefore it is important to create a strong and diverse economy. Because of the complete loss of the former economic basis, the mining of brown coal, new methods have to be developed to emphasize the ecological potential of the study area. So called “flagships” should make the area economically attractive once again and provide new prospects for survival. The author introduces possibilities for touristy use plead simulatneously for using renewable energy and raw material resources. Courage for implementing new economic structures has to be proved. The more the multifaceted novel possibilities will be utilised, the more sound will be the economic basis. The more the economic basis is solidified, the more advantageous will be the effects on the social conditions. Ecological priorities should be considered right from the start in the development of economy and new infrastructure. This will be approved not least by demand. Possible results of development are described in scenarios in which given conditions are deliberately extended in an exaggerated way to demonstrate the essentials of feasible development. Special properties of the PML should not only be observable as historical commemoration, but also as a landscape shaping element. KW - Niederlausitz KW - Bergbaunachfolgelandschaft KW - Strukturwandel KW - Nutzungspotential KW - Nutzwertanalyse KW - Bewertung KW - Nachhaltigkeit KW - Bergbaufolgelandschaft KW - Evaluation KW - Utilization potential KW - Post-mining landscape KW - Infrastructure KW - Multicriteria analysis Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-545 ER - TY - JOUR A1 - Bahns, Carolin A1 - Kopkow, Christian T1 - Physiotherapy for patients with hip and knee osteoarthritis in Germany: a survey of current practice T1 - Physiotherapie für Patienten mit Hüft- und Kniearthrose in Deutschland: ein Survey über die derzeitige Versorgung N2 - Osteoarthritis (OA) of the hip and the knee is common and leads to pain, stiffness and disability. Clinical practice guidelines (CPG) provide recommendations to assist healthcare professionals in clinical decision-making. Although evidence-based physiotherapy has been shown to be effective in the management OA, a gap between clinical practice and guideline recommendations exists. Little is known about OA management provided by physiotherapists in Germany and whether treatment aligns with CPGs. The objectives of this study were (1) to investigate the current physiotherapy practice in patients with hip and/or knee OA in Germany, (2) to evaluate physiotherapists’ adherence to guideline recommendations and (3) to explore barriers and facilitators to guideline use. N2 - Arthrose (OA) der Hüfte und des Knies ist weit verbreitet und führt zu Schmerzen, Steifheit und Behinderung. Leitlinien für die klinische Praxis (CPG) enthalten Empfehlungen, die Fachkräfte im Gesundheitswesen bei der klinischen Entscheidungsfindung unterstützen. Obwohl sich die evidenzbasierte Physiotherapie bei der Behandlung von OA als wirksam erwiesen hat, besteht eine Lücke zwischen der klinischen Praxis und den Empfehlungen der Leitlinien. Über die von Physiotherapeuten in Deutschland durchgeführte OA-Behandlung und die Übereinstimmung der Behandlung mit den Leitlinien ist wenig bekannt. Ziel dieser Studie war es, (1) die aktuelle physiotherapeutische Praxis bei Patienten mit Hüft- und/oder Knie-OA in Deutschland zu untersuchen, (2) die Einhaltung von Leitlinienempfehlungen durch Physiotherapeuten zu bewerten und (3) Barrieren und Erleichterungen bei der Anwendung von Leitlinien zu untersuchen. KW - Osteoarthrosis KW - Knee KW - Hip KW - Physical therapy KW - Arthrose KW - Hüftgelenk KW - Knie KW - Osteoarthrose KW - Physikalische Therapie KW - Arthrose KW - Knie KW - Hüfte KW - Physiotherapie Y1 - 2023 U6 - https://doi.org/10.1186/s12891-023-06464-0 ER - TY - THES A1 - Bahnsen, Jan Christian T1 - District heating in Lusatia : status quo and prospects for climate neutrality T1 - Fernwärme in der Lausitz : Status quo und Perspektiven für Klimaneutralität N2 - The master thesis at hand examines the potential of district heating in Lusatia. The thesis follows the approach of first identifying technical and economic potentials in general and then transferring them to the study region. For the quantitative determination of district heating potential in Lusatia, the status quo is determined and a GIS-based analysis is carried out with regard to minimum heat demand densities. The extent to which district heating is suitable for climate-neutral heat supply will be investigated using the potential of renewable and waste heat energy sources. Furthermore, the regional economic effects of developing these potentials are examined. The results show that despite an overall decline in heat demand, there is potential to increase the relative share of district heating in Lusatia. In terms of climate neutrality, district heating in Lusatia offers special opportunities. Solar thermal energy and Power-to-Heat are of particular importance due to the rural character of Lusatia and its status as an energy region. From a regional economic perspective, climate-neutral district heating has a positive effect on value added and employment. N2 - Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Potenziale der Fernwärme in der Lausitz. Die Arbeit verfolgt den Ansatz, zunächst allgemein technische und wirtschaftliche Potenziale zu ermitteln und diese dann auf die Untersuchungsregion zu übertragen. Zur quantitativen Bestimmung des Fernwärmepotenzials in der Lausitz wird der Status quo ermittelt und eine GIS-basierte Analyse bezüglich der Mindestwärmebedarfsdichten durchgeführt. Die Eignung der Fernwärme für eine klimaneutrale Wärmeversorgung wird anhand der Potenziale erneuerbarer Energieträger und der Nutzung von Abwärme untersucht. Darüber hinaus werden die regionalökonomischen Effekte der Erschließung dieser Potenziale abgleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass trotz eines insgesamt rückläufigen Wärmebedarfs Potenzial besteht, den relativen Anteil der Fernwärme in der Lausitz zu erhöhen. Unter dem Aspekt der Klimaneutralität bietet Fernwärme in der Lausitz besondere Chancen. Solarthermie und Power-to-Heat sind aufgrund des ländlichen Charakters der Lausitz und ihres Status als Energieregion von besonderer Bedeutung. Aus regionalökonomischer Sicht wirkt sich klimaneutrale Fernwärme positiv auf Wertschöpfung und Beschäftigung aus. KW - District heating KW - Lusatia KW - Regional economic potential KW - GIS-based analysis of district heating potential KW - Fossil-free district heating KW - Lausitz KW - Fernwärme KW - Regionalökonomisches Potenzial von Fernwärme KW - GIS-basierte Analyse von Fernwärmepotenzial KW - Fossil-freie Fernwärme KW - Lausitz KW - Fernwärmeversorgung KW - Wärmebedarf KW - Erneuerbare Energien Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-56026 ER - TY - THES A1 - Bao, Han T1 - Optimal design of 245kV SF₆ bushing by using genetic algorithm T1 - Optimale Gestaltung der 245kV SF₆ gasisolierte Durchführung durch genetischen Algorithmus N2 - Currently more and more researches of high voltage bushings are focused on the requirements for a simple structure, compactness and light-weight. The general operation of SF6 gas-filled bushings (SF6 bushings) is satisfying the requirements, but in the operation and design of SF6 bushings still many improvements may be possible. The minimizing of dimension might enhance the electric field strength (E) on the crucial points of bushings, which may lead to partial discharge, flashover and even break down. Electric field distribution along the surface mainly depends on contour design, besides the effect of contamination. This dissertation mainly describes the optimization of the bushings design by genetic algorithm. First, a model of SF6 bushing was developed and simulated for the theory purpose. Then, the potential breakdown problems were defined and the mechanisms of the potential breakdown were explained. Afterwards, the dissertation proposes an approach, i.e. genetic algorithm to optimize the contour design of SF6 bushings. The approach improved the execution efficiency by accessing the fitness values of searched solutions during the optimization process. To verify the effectiveness of the genetic algorithm, it has been applied to minimize the electric field strength at the critical positions. Furthermore, the critical points of SF6 bushings were optimized. Several new structures of the ground electrode were proposed and optimized separately by genetic algorithm. A new curve, i.e. cubic spline was applied to the contour of the top flange to avoid the influence of the triple points. By optimization E on the surface of top flange was minimized. The potential distribution on the surface of insulator was optimized by a new structure. By the genetic algorithm the contour of composite weather sheds (WS) was optimized as water-drop form. In summary, a more uniform potential distribution along the surface of weather sheds and minimal values of electric field strength at critical points can be derived effectively by genetic algorithm. In addition, a smaller dimension of SF6 bushing was obtained in comparison with presently available ones. N2 - In Schaltanlagen bis zur Spannungsebene 245 kV werden grob gesteuerte Durchführungen verwendet. Derzeit konzentrieren sich immer mehr Entwicklungen solcher Durchführungen auf eine einfache Gestaltung, kompakten Aufbau und geringes Gewicht. Obwohl im Allgemeinen SF6-gefüllte Durchführungen die gestellten Anforderungen erfüllen, gibt es weitere Möglichkeiten, die SF6-gefüllte Durchführung im Betrieb und Design zu verbessern. Geringere Dimensionen könnten die elektrische Feldstärke an Schwachstellen der Durchführung verstärken und dadurch Teilentladungen und Überschläge verursachen, die zur Zerstörung der Durchführung führen. Darüber hinaus hängt die elektrische Feldstärke von der Gestaltung der Oberfläche und vom Grad der Verschmutzung ab. Diese Dissertation stellt vor Allem die Optimierung der Strukturen einer SF6-gefüllten Durchführung mittels genetischem Algorithmus vor. Zunächst wurde ein Modell der SF6-gefüllten Durchführung entwickelt und für den Theorie-Zweck simuliert. Danach werden potentielle Probleme identifiziert und näher erläutert. Anschließend folgt eine Einführung in die Methode des genetischen Algorithmus zur Optimierung des Kontourdesigns. Die Ausführungseffizienz wird durch den Zugriff auf die Fitnesswerte während des Optimierungs-verfahrens verbessert. Die Validierung des genetischen Algorithmus wird durch Minimieren der elektrischen Feldstärke an den Schwachstellen verifiziert. Damit ist die Gestaltung der Schwachpunkte optimiert worden. Verschiedene neue Strukturen der Erdelektrode wurden vorgeschlagen und durch Anwenden des genetischen Algorithmus optimiert. Durch Verwenden einer neuen Kurve aus kubischen Splines wurde die Kontur der Kopfelektrode so gestaltet, dass der Einfluss von Tripelpunkten vermieden wurde. Die elektrische Feldstärke an der Oberfläche der Kopfelektrode ist durch Anwenden des genetischen Algorithmus minimiert worden. Die Potentialverteilung entlang der Oberfläche des Isolierkörpers wurde durch eine neue Struktur optimiert. Die Enden der Rippen des Silikon-Verbundisolators sind ebenfalls mit Hilfe des genetischen Algorithmus für das Verhalten bei Befeuchtung gestaltet worden. Unter Verwendung des genetischen Algorithmus sind eine gleichmäßigere Potentialverteilung entlang der Gehäuseoberfläche und minimale Werte der elektrischen Feldstärke an Schwachstellen erreicht worden. Die Dimensionen der so optimierten SF6-Durchführung sind geringer als die der ursprünglichen Durchführung. KW - Optimized contour design KW - SF6 bushing KW - Streamer theory KW - Ansoft Maxwell KW - Bézier curve KW - Optimale Gestaltung KW - SF6 Durchführung KW - Streamer Theorie KW - Ansoft Maxwell KW - Bézier Kurve KW - Hochspannungsanlage KW - Schwefelhexafluorid KW - Genetischer Algorithmus KW - Optimierung Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31751 ER - TY - THES A1 - Baptista, Melissa T1 - Phytoplankton succession and diversity-productivity relation in German and Brazilian shallow lakes T1 - Phytoplanktonsukzession und Zusammenhang von Diversität-Produktivität in deutschen und brasilianischen flachen Seen N2 - Phytoplankton succession linked to productivity-diversity relationship at steady-state/non steady state conditions, mixing events as predominant disturbance in sense of Connell (1978) and influence of conditional differentiation (temperature) on phytoplankton diversity were investigated. Water samples were taken two times a week in 4 German shallow lakes in Brandenbug region (Melangsee, Petersdorfer See, Wolziger See, and Langer See) from 2007 to 2010 and in 2009/2010 during cold and rainy season in a Brazilian coastal lagoon Peri. A comparison between literature data from 4 Brazilian lakes, in order to investigate the influence of temperature on diversity and dynamic of phytoplankton species was also done. The cyanobacterial species dominated all studied lakes and the mixing had a positive effect on the supremacy of this group in tropical lakes. The high biovolume of cyanobacteria contributed to the achievement of steady state conditions in sense of Sommer et al. (1993) during consecutive periods in Petersdorfer See and in Peri lagoon practically during all phases. The monodominance of Cylindrospermopsis raciborskii was observed in warm water, under no stratification regime. Oscillatoriales of group S1 (Reynolds 2002), represented by Limnothrix redekei and Pseudanabaena limnetica, typical in turbid mixed layers and with high nitrogen affinity, were typical in Petersdorfer See. In Melangsee, steady state was observed during colder periods under dominance of Bacillariophyceae and Chrysophyceae. Lower diversity coincided with steady state conditions and higher values of resource use efficiency (RUE), while higher diversity occurred mainly at transitional state during the spring in temperate lakes, supporting the non-equilibrium concept (Hutchinson 1961) at lower RUE values. Higher biovolume occurred mainly during the late summer in temperate lakes under dominance of cyanobacteria, and/or at steady state. Concerning the temporal variation of phytoplankton, the highest peak of species richness preceded the resource use efficiency, suggesting the productivity as consequence of diversity. The richness was much higher in temperate shallow lakes, which were more similar to each other in terms of seasonality, species number and biovolume. A positive correlation between richness and biovolume of temperate lakes was found and the opposite was observed in tropical lakes. The biovolume and richness in tropical lakes were more variable and in temperate lakes presented higher richness at intermediate level of biovolume (annual mean from 10 to 18 mm3/l). Low level of biodiversity allows an ecosystem to function under constant conditions, but a greater biodiversity occurred in fluctuating environments. N2 - Phytoplanktonsukzession im Zusammenhang von Produktivität und Diversität unter Equilibrium/non-Equilibriumzustand, Mischungsereignisse als vorherrschende Störung im Sinne von Connell (1978) und der Einfluss der Temperatur auf die Phytoplanktondiversität wurden untersucht. Von 2007 bis 2010 wurden zwei Mal pro Woche Wasserproben aus vier deutschen, flachen Seen in Brandenburg genommen (Melangsee, Petersdorfer See, Wolziger See und Langer See) und während der kalten, regnerischen Jahreszeit aus einer brasilianischen Küstenlagune. Zusätzlich wurden Literaturdaten von vier brasilianischen Seen verglichen, um den Einfluss der Temperatur auf Vielfalt von Phytoplanktonarten festzustellen. Die funktionelle Gruppe (Reynolds 2002) S1 Limnothrix war häufig bei niedriger Temperatur (> 16°C) und Cylindrospermopsis raciborskii (Sn) bei höherer Temperatur (>21°C). Die Cyanobakterien dominierten alle untersuchten Seen und die Durchmischung hatte einen positiven Effekt auf die Vorherrschaft dieser Gruppe in tropischen Seen. Hohe Biovolumina von Cyanobakterien trugen zur Erfüllung der Equilibriumbedingungen, im Sinne von Sommer et al. (1998), im Petersdorfer See während aufeinanderfolgender Zeiträume und in der Peri Lagune kontinuierlich bei. Im Melangsee wurde der Equilibriumzustand während der kalten Periode, unter Dominanz der Bacillariophyceae und Chrysophyceae erreicht. Geringere Vielfalt trat im Equilibriumzustand auf, sowie höhere Werte der Primärproduktion, berechnet als Ressourcennutzungeffizienz (RUE). Das Paradoxon des Phytoplankton (Hutchinson 1961) bekräftigend, trat höhere Vielfalt in deutschen Seen hauptsächlich beim Übergangszustand im Frühjahr auf, begleitet von niedrigen RUE-Werten. Bezüglich der zeitlichen Variation des Phytoplanktonsukzession, ging der größte Artenreichtum hohen RUE-Werten voraus, darauf hin deutend, dass die Produktivität Folge der Vielfalt ist. Der Artenreichtum war im Vergleich viel höher in gemäßigten flachen Seen, als in Seen der tropischen Zone. Eine positive Korrelation zwischen Artenreichtum und Biovolumen wurde bei deutschen Seen gefunden, im Gegenteil zu in tropischen Seen, wo diese Werten variabler waren. Geringe Vielfalt ermöglicht einem Ökosystem bei konstanten abiotischen Bedingungen zu funktionieren und eine größere Vielfalt tritt bei schwankenden Umgebungen auf. KW - Brandenburg KW - Brasilien KW - Flachsee KW - Phytoplankton KW - Ökosystem KW - Phytoplanktondiversität KW - Primärproduktion KW - Phytoplanktonsukzession KW - Paradoxon des Phytoplankton KW - Steady-state KW - Phytoplankton diversity KW - Succession KW - Primary productivity KW - Paradox of phytoplankton Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24386 ER - TY - THES A1 - Bardhan, Jayashree T1 - Optimising ICOMOS’ ‘Heritage at Risk’ initiatives : towards a comprehensive framework for cultural heritage at risk T1 - Optimierung der ICOMOS ‘Heritage at Risk’ Initiativen : hin zu einem umfassenden Rahmenkonzept für gefährdetes Kulturerbe N2 - Cultural heritage faces many types of threats such as neglect, conflicts, disasters caused by natural and human induced hazards, unplanned infrastructure projects, climate change, etc. Over time, a number of institutions, organisations, programmes and initiatives to address the issues related to heritage at risk through varied modes of interventions such as advocacy work, conservation efforts, funding, awareness-raising regarding particular sites, etc. have emerged. Despite the stimulus and support of the various institutions, organisations and initiatives, diverse threats continue to impact cultural heritage in present times with some factors amplifying more than before, leading to the subsequent damages to or losses of heritage assets. Though reasons for these issues are varied and complex, one of the important factors to look into is the agency of the diverse ‘Heritage at Risk’ programmes or initiatives. ICOMOS being one of the pioneers in this global discourse of threatened heritage, its role is strategically vital. 20 years after ICOMOS’s first attempts to initiate one of the first ‘Heritage at Risk’ programmes, this research is an opportunity to re-examine and analyse the effectiveness of ICOMOS’ ‘Heritage at Risk’ programme within the current organisational/ institutional landscape of initiatives in the field of heritage at risk, that ICOMOS is embedded in. It is also an opportunity to situate the programme within the diverse views of the heritage at risk framework and the continuing shifts in the foundational paradigms of the international discourse on heritage conservation. The purpose of this analysis is to guide programme improvement for optimising efforts in favour of cultural heritage at risk within and/ or beyond ICOMOS and improve their ability to contribute towards - safeguarding heritage at risk, increasing the resilience of cultural heritage and sustainable development. N2 - Das kulturelle Erbe ist vielfältigen Bedrohungen ausgesetzt, wie z. B. Vernachlässigung, Konflikten, Katastrophen durch natürliche und vom Menschen verursachte Gefahren, ungeplanten Infrastrukturprojekten, Klimawandel usw. Im Laufe der Zeit hat sich eine Reihe von Institutionen, Organisationen, Programmen und Initiativen herausgebildet, die sich mit der Problematik des gefährdeten Kulturerbes befassen, indem sie auf unterschiedliche Weise tätig werden, z. B. durch Lobbyarbeit, Erhaltungsmaßnahmen, Finanzierung, Sensibilisierung für bestimmte Stätten usw. Trotz der Anreize und der Unterstützung durch die verschiedenen Institutionen, Organisationen und Initiativen ist das kulturelle Erbe auch heute noch verschiedenen Bedrohungen ausgesetzt, wobei sich einige Faktoren noch verstärken und zu Schäden oder Verlusten an Kulturgütern führen. Obwohl die Gründe für diese Probleme vielfältig und komplex sind, ist einer der wichtigsten Faktoren, den es zu untersuchen gilt, das Wirken der verschiedenen "Heritage at Risk"-Programme oder -Initiativen. ICOMOS ist einer der Pioniere in diesem globalen Diskurs über bedrohtes Kulturerbe und spielt daher eine strategisch wichtige Rolle. 20 Jahre nach den ersten Bemühungen von ICOMOS, eines der ersten "Heritage at Risk"-Programme zu initiieren, bietet diese Untersuchung die Gelegenheit, die Wirksamkeit der "Heritage at Risk"-Programme von ICOMOS innerhalb der aktuellen organisatorisch-institutionellen Landschaft der Initiativen im Bereich des gefährdeten Kulturerbes, in die ICOMOS eingebettet ist, neu zu untersuchen und zu analysieren. Es ist auch eine Gelegenheit, das Programm innerhalb der verschiedenen Ansichten über das gefährdete Erbe und die anhaltenden Veränderungen in den grundlegenden Paradigmen des internationalen Diskurses über die Erhaltung des kulturellen Erbes einzuordnen. Der Zweck dieser Analyse ist es, das Programm zu verbessern, um die Bemühungen zugunsten des gefährdeten kulturellen Erbes innerhalb und/oder außerhalb von ICOMOS zu optimieren und ihre Fähigkeit zu verbessern, zum Schutz des gefährdeten Erbes, zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit des kulturellen Erbes und zur nachhaltigen Entwicklung beizutragen. KW - ICOMOS KW - Heritage at Risk KW - Preventive conservation KW - Post-disaster recovery KW - Sustainable development KW - Präventive Erhaltung KW - Wiederherstellung KW - Gefährdetes Kulturerbe KW - Nachhaltige Entwicklung KW - Denkmalpflege KW - Kulturerbe KW - Baudenkmal KW - Denkmal KW - Gefährdung KW - Denkmalpflege KW - Nachhaltigkeit KW - Kulturgüterschutz Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-56206 ER - TY - THES A1 - Barig, Susann T1 - Beiträge zur Steigerung der industriellen Verwendung mikrobieller Lipasen : Produktion und Immobilisierung sowie Entwicklung eines quantitativen Nachweissystems T1 - Contributions to increase the industrial application of microbial lipases : Production, immobilisation and development of a quantitative assay system N2 - Lipasen sind esterolytische Enzyme, welche vorzugsweise an Lipid/Wasser Phasengrenzen aktiv sind. Von großer Bedeutung sind diese Biokatalysatoren bei etablierten industriellen Prozessen, wie z.B. in der Nahrungs- und Futtermittelindustrie sowie der Herstellung von Detergenzien oder als Additiv in Waschmitteln. Neue Anwendungsgebiete, wie die Produktion von Feinchemikalien für die Pharma- und Agrarindustrie sowie die Herstellung von Biodiesel stellen Herausforderungen dar. Gerade in den letztgenannten Industriezweigen werden herkömmlichen chemischen Verfahren bevorzugt, da die Herstellungskosten von Enzymen einen großtechnischen Einsatz behindern. Um die Kosten für den Einsatz des Biokatalysators zu minimieren, wurden drei Ansatzpunkte bearbeitet. Bei der Produktion von Lipasen oder anderen Enzymen durch Mikroorganismen fallen Investitions- und Betriebskosten an. Investitionskosten werden maßgeblich vom Reaktordesign und dessen Größe bestimmt, wobei die Betriebskosten zum Beispiel durch den hohen Einsatz von Energie und Zeit bei der Sterilisation sowie teuren Medienbestandteilen festgesetzt werden. Aus dieser Betrachtung heraus wurde in vorhergehenden Arbeiten ein selektives Kultivierungsverfahren mit minimierter Steriltechnik entwickelt, bei dem die Kosten für die Sterilisation entfallen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde eine Maßstabsvergrößerung auf ein Volumen von 350 l durchgeführt. Die robuste Selektivität des Kultivierungssystems im 100-l- und 350-l-Maßstab wurde in 13 individuellen Läufen über einen Kultivierungszeitraum von acht bis zwölf Tagen mit dem Kompostisolat Phialemonium curvatum AW02 gezeigt. Der Mikroorganismus P. curvatum AW02 sowie dessen extrazelluläre Lipasen wurden partiell charakterisiert. Es zeigte sich, dass P. curvatum AW02 mindestens eine zellwandgebundenen Lipase sekretiert. Weiterhin wurde gezeigt, dass das selektive Kultivierungsverfahren mit minimierter Steriltechnik das alleinige Wachstum weiterer bekannter Mikroorganismen, wie z.B. Aspergillus niger, Botrytis cinerea oder Yarrowia lipolytica begünstigt. Der zweite Ansatzpunkt zur Kostenminimierung ist die Wiederverwendung sowie Stabilisierung des Enzyms durch Immobilisierung, was intensive Entwicklungsarbeit voraussetzt. So wurde ein in der Handhabung leicht durchführbares Immobilisierungsverfahren entwickelt, das auf der Einbettung wasserfreier Enzympräparate in ein Polymer-Harz basiert. Dieses Enzym-Polymerharz-Gemisch kann auf Oberflächen mit unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Eigenschaften aufgebracht werden. Als Modellenzym wurde die robuste, Co-Faktor unabhängige, monomere Thermomyces lanuginosus Lipase (TLL) genutzt. Die Immobilisierung mittels wasserfreiem Einbettungsverfahren konnte erfolgreich mit Aktivitäten von bis zu 250 mU/cm² beschichteter Oberfläche gegenüber p- Nitrophenyl-Palmitat (pNPPalm) nachgewiesen werden. Die Co-Faktor-abhängige und unter nativen Bedingungen als Homotetramer vorliegende Threonin Aldolase aus Ashbya gossypii wurde als zweites Beispielenzym erfolgreich mit dem wasserfreien Einbettungsverfahren immobilisiert. Somit konnte gezeigt werden, dass das neuartige wasserfreie Einbettungsverfahren auf verschiedene Enzyme mit unterschiedlicher Komplexität anwendbar ist. Der dritte Ansatzpunkt ist die Entwicklung eines quantitativen Mikrotiter-Lipase-Nachweissystems. Verschiedene labor- und zeitintensive Verfahren weisen lipolytische Aktivität nach. Um ein schnelles und einfaches Lipase-Nachweissystem zu etablieren, wurde ein turbidimetrisches Lipase-Nachweissystem im Mikroliter-Maßstab, basierend auf einer stabilisierten 1 % (v/v) Tributyrinemulsion entwickelt. Durch die Hydrolyse des Tributyrins kommt es zu einer kontinuierlichen Klärung. Das Auftragen variabler Mengen des Modellenzyms TLL zeigte eine direkte Abhängigkeit zwischen Lipasekonzentration und Abnahme der Extinktion bei 595 nm. Eine eingehende Charakterisierung ergab, dass ein Substratüberschuss bei 1 % (v/v) Tributyrin vorliegt. Somit kann das turbidimetrische Mikrotiter-Lipase-Nachweissystem zur Quantifizierung lipolytischer Proben eingesetzt werden. Jeder der drei Ansatzpunkte trägt das Potential, robust und einfach, unter kostenminimierten Bedingungen Enzyme herzustellen, sie zu immobilisieren sowie lipolytische Aktivität zu quantifizieren. Daraus ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten aber auch interessante wissenschaftliche Perspektiven. N2 - Lipases are esterolytic enzymes preferring the lipid/water interface for activity. They are of interest in industrial processes, i.e. dietary and food industry, the production of detergents as well as additives for cleaning agents. The application in other industrial fields, such as the production of fine chemicals for pharmaceutical and agro-chemical usage and the production of biodiesel, is still a challenge. Especially, in the last mentioned industrial areas biotechnical processes compete with traditional chemical methods. Mostly, the high production costs of enzymes hinder the application of enzymes in industrial processes. Therefore, three aspects were studied to minimize the costs for the usage of a biocatalyst. During the production process of lipases or other enzymes capital and operating costs are accumulated. The capital costs are mainly determined by the reactor design and dimension. Energy and time consuming sterile technique as well as expensive media components are increasing the operating costs. In previous experiments of the working group a selective cultivation system with minimized sterile technique was developed to reduce the mentioned expenses. In the presented thesis it was shown that a scale up to a culture volume of 350 l was possible. Robustness of the cultivation system in 100-l- and 350-l-scale was confirmed by 13 individual runs during cultivation periods of eight to twelve days of Phialemonium curvatum AW02 derived from a compost pile. The microorganism P. curvatum AW02 as well as its extracellular lipases were partially characterized. It was shown that P. curvatum AW02 secretes a minimum of one cell wall associated lipase. The growth of further well-known microorganisms such as Asperillus niger, Botrytis cinerea and Yarrowia lipolytica, in the cultivation system with minimized sterile technique was possible. A second approach to minimize the costs was the re-use and stabilization of enzymes by immobilisation which implies intensive work. Therefore, an immobilisation method was developed which is easy in performance. The method is based on the entrapment of water-free enzyme preparations in a polymeric resin. The enzyme/polymeric resin mixture can be applied on different surfaces varying in physical and chemical properties. As model enzyme the robust, co-factor independent and monomeric Thermomyces lanuginosus Lipase (TLL) was used. The immobilisation by water-free entrapment was successfully carried out. Activities of up to 250 mU/cm² coated surface were determined using p-nitrophenyl-palmitate (pNPPalm) as substrate. As a second example the more complex threonine aldolase of Ashbya gossypii was successfully applied in water-free entrapment. The main difference to TLL is the co-factor dependency and the homotetrameric superstructure of the threonine aldolase. Concluding to these results, the newly developed immobilisation method on the basis of water-free entrapment is applicable on enzymes varying in their complexity. The third approach was the development of a quantitative turbidity assay for lipolytic enzymes in microliter-scale. Many laboratory- and time-intensive methods determining lipolytic activity are known. The goal was to establish a simple and fast assay system. Therefore, an assay in microliter scale was established which basically consists of a stabilized 1 % (v/v) tributyrin/water emulsion. Hydrolysis of tributyrin causes a continuous clearing which can be followed at 595 nm by spectrophotometry. Different amounts of the model enzyme TLL showed a direct dependency between lipase concentration and decrease of extinction. A detailed characterization proved that substrate excess is given at 1 % (v/v) tributyrin. Therefore, the turbidity assay in microtiter plates can be used to quantitatively determine lipolytic enzymes. Each of the three different aspects has the potential to be robust, simple and cost-effective in respect to produce enzymes, immobilize enzymes or determine lipolytic activity. Consequentially, different application fields arose from the presented data. Furthermore, interesting scientific questions arose and might stimulate further research. KW - Pilze KW - Lipase KW - Selektive Kultivierung KW - Wasserfreie Immobilisierung von Enzymen KW - Mikrotiter-Platten Assay KW - Fungi KW - Lipase KW - Selective cultivation KW - Water-free immobilisation of enzymes KW - Microtiter plate assay KW - Pilze KW - Lipasen KW - Kultivierung KW - Enzym KW - Immobilisierung KW - Mikrotiter-Platte Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-30624 ER - TY - THES A1 - Baron von Oelsen, Ernst T1 - The time-dependent Gutzwiller Approximation for Multi-Band Hubbard Models T1 - Die zeitabhängige Gutzwiller-Näherung für Mehr-Band-Hubbard-Modelle N2 - We formulate a generalization of the time-dependent Gutzwiller theory for the application to multi-band Hubbard models. Our approach allows for the computation of general momentum- and frequency-dependent two-particle response functions. The in-depth knowledge of them is crucial for the understanding and interpretation of experiments in solid-state physics. In the calculation of ground-state properties of Hubbard models, the Gutzwiller approach is known to overcome the main shortcomings of the Hartree–Fock approximation, whose time-dependent generalization is the standard text-book method for the calculation of response functions. We therefore expect that the time-dependent Gutzwiller theory, that has been formulated only for the single-band Hubbard model so far, will offer a technique yielding new insight into the dynamics of strongly-correlated multi-orbital systems. In this thesis, we motivate the employment of multi-orbital Hubbard models and give an introduction to multi-band Hubbard models in Chapters 1 and 2. Their treatment within the Gutzwiller variational approach is subject of Chapter 3, where it is supplemented by investigations that connect our new approach to previous results. We derive the random-phase approximation as the time-dependent Hartree–Fock theory in Chapter 4, followed by the derivation of the corresponding time-dependent Gutzwiller theory in Chapter 5. We demonstrate the applicability of our new approach in Chapter 6, where we calculate the transversal spin susceptibility of a Hubbard model with two degenerate bands and present numerical results for systems in infinite and three spatial dimensions. A summary and conclusion is given in the final Chapter. Mathematical details of our derivations are presented in several appendices. N2 - Wir formulieren eine Verallgemeinerung der zeitabhängigen Gutzwiller-Methode zur Anwendung auf Mehr-Band-Hubbard-Modelle. Unser Ansatz ermöglicht die Berechnung allgemeiner impuls- und energieabhängiger Zwei-Teilchen-Responsefunktionen. Deren profunde Kenntnis ist für das Verständnis und die Interpretation von Experimenten der Festkörperphysik entscheidend. Es ist bekannt, dass die Gutzwiller-Näherung bei der Berechnung von Grundzustandseigenschaften von Hubbard-Modellen die Hauptschwächen der Hartree–Fock-Näherung, deren zeitabhängige Verallgemeinerung die Standardmethode zur Berechnung von Responsefunktionen darstellt, überwindet. Deshalb erwarten wir, dass die zeitabhängige Gutzwiller-Näherung, die bisher nur für das Ein-Band-Hubbard-Modell formuliert wurde, eine Methode bereitstellt, die neue Einsichten in die Dynamik stark korrelierter Mehr-Orbital-Systeme liefert. In der vorliegenden Arbeit motivieren wir den Einsatz von Mehr-Orbital-Hubbard-Modellen und geben eine Einführung zu Mehr-Band-Hubbard-Modellen in den Kapiteln 1 und 2. Deren Behandlung mit der Variationsmethode nach Gutzwiller ist Inhalt von Kapitel 3, ergänzt durch Untersuchungen, die unseren neuen Ansatz mit bisherigen Resultaten verbinden. Wir leiten in Kapitel 4 die Random-Phase-Approximation als zeitabhängige Hartree–Fock-Näherung ab, gefolgt von der Ableitung der zeitabhängigen Gutzwiller-Näherung in Kapitel 5. Wir demonstrieren die Anwendbarkeit unseres neuen Ansatzes in Kapitel 6, in welchem wir die transversale Spin-Suszeptibilität für ein Hubbard-Modell mit zwei entarteten Bändern berechnen und numerische Ergebnisse für unendlich- und dreidimensionale Systeme präsentieren. Eine Zusammenfassung und ein Fazit folgen im letzten Kapitel. Mathematische Details unserer Herleitungen werden in mehreren Appendices präsentiert. KW - Hubbard-Modell KW - Zeitabhängige Methode KW - Stochastische Approximation KW - Zeitabhängige Gutzwiller-Näherung KW - Mehr-Band Hubbard Modelle KW - Spinsuszeptibilität KW - Time-dependent KW - Gutzwiller KW - Multi-Band Hubbard Models KW - Spin susceptibility Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-25206 ER - TY - THES A1 - Barounga, Abdel Kader T1 - The formal primary educational system and the safeguarding of intangible cultural heritage in Africa : case of the Far North Region of Cameroon T1 - Eine Studie über die Bewahrung des immateriellen Kulturerbes Afrikas durch das formelle Grundschulbildungssystem im hohen Norden Kameruns N2 - The present research aims to analyze the possibilities of introducing the living “Intangible Cultural Heritage” as Supplement of Knowledge into the formal educational system particularly the Early Childhood Education in the Far North Region of Cameroon - irrespective of the 2003 Convention for the Safeguarding of the Intangible Cultural Heritage and the 2005 Convention on the Protection and Promotion of the Diversity of Cultural Expressions. This Region is purposively selected for its stronghold of multifarious and diverse ethno-cultural (id)entities and citadel of the country’s enshrined traditions. The rural area of Kolara is conveniently chosen to explore how to blend the receding ethno-cultural heritage with the formal education system in accordance with the aim of education in Cameroon and therefore could be an example of how to train citizens firmly rooted in their cultures but also opened to the world. It presupposes that the current formal primary educational system is not constructive for primary school starters. On the basis of a combination of participatory research and systematic data collection methods, three educational heritages could be outlined: the ethno-cultural traditional educations specific to the two major ethno-cultures Tupuri and Fulbé and the Islamic Arabic educational heritage peculiar to Muslims, predominantly Fulbé. In this context, it could be determined to what extend the formal education is ethno-cultural specific, environment related and learner centered. N2 - Die vorliegende Forschung zielt darauf ab, aufzuzeigen, wie das bestehende „immaterielle Kulturerbe“ als ergänzendes Wissen in das formale Bildungssystem eingeführt werden kann. Sie beschreibt insbesondere die Situation der Grundschulbildung in der Region Hoher Norden in Kamerun - unabhängig von dem UNESCO-Übereinkommen zur Erhaltung Immateriellen Kulturerbes von 2003 und dem 2005 entstandenen UNESCO-Übereinkommen über den Schutz und zur Förderung der Vielfalt kultureller Ausdrucksformen. Diese Region wurde aufgrund der hohen Dichte fest verankerten, vielfältiger ethnokultureller Identitäten/Entitäten ausgewählt, was der Region landesweit den Ruf des Traditionshüters verleiht. Exemplarisch wurde ein Landkreis der Region Kolara, gewählt, um zu untersuchen wie das rückläufige Wissen ethnokulturellen Erbes mit dem formalen Bildungssystem so in Einklang gebracht werden kann, dass der Bildungsauftrag Kameruns weiterhin umgesetzt werden kann. In diesem Sinne könnte die Studie beispielhaft dafür stehen, wie Kinder sowohl mit einem festen Bezug zu ihren Kulturen als auch weltoffen unterrichtet werden könnten. Die Forschung wird unter der Annahme durchgeführt, dass das derzeitige formale Grundschulsystem für Einschulungskinder unter dem Aspekt der Integration kulturellen Erbes nicht konstruktiv aufgebaut ist. Auf der Grundlage einer Kombination aus partizipativer Forschung und systematischen Datenerhebungsmethoden konnten drei zentrale Bildungserben ausfindig gemacht werden: die ethnokulturellen traditionellen Bildungseinrichtungen, die für die beiden wichtigsten Ethnokulturen Tupuri und Fulbé spezifisch sind sowie das islamisch-arabische Bildungserbe, das von Muslim*innen praktiziert wird, vorwiegend Fulbé. In diesem Zusammenhang konnte festgestellt werden, inwieweit die formale Bildung ethnokulturell zentriert, umweltbezogen und Schüler*innenzentriert ist. KW - Formal education KW - Ethno-cultural heritage KW - Ethno-culture KW - Ethno-cultural education KW - Pedagogy KW - Formale Bildung KW - Ethnokulturelles Erbe KW - Ethnokultur KW - Ethnokulturelle Bildung KW - Pädagogik KW - Sachunterricht KW - Kulturpädagogik KW - Tupuri KW - Fulbe Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64874 ER - TY - THES A1 - Bartholomé, Susanne T1 - Grundlegende Untersuchungen zu strukturierten Blechen in Stahlleichtbauträgern T1 - Fundamental investigations on light weight steel girders with structured webs N2 - Im Rahmen des Forschungsprojektes werden Fragestellungen des Stahlleichtbaus bezüglich des Einsatzes von strukturierten Blechen hinterfragt, untersucht und Lösungen vorgestellt. Als Anwendungsbeispiel werden in dieser Arbeit geschweißte I-Träger mit schlanken, strukturierten Stegen untersucht. Eine Serie von Blechträgern mit verschiedenen Stegausführungen - eben, profiliert und strukturiert - wird modelliert und auf ihre Schubtragfähigkeit untersucht. Die vorliegende Arbeit beschreibt erste Untersuchungen zu strukturierten Blechen mit aktuellen numerischen Analysen und praktischen Versuchen zum globalen und lokalen Beulen. In Versuchen und numerischen Simulationen werden verschiedenste geschweißte Stahlleichtbauträger untersucht. Es wird erkundet, inwiefern sich das Beulverhalten von Trägern mit strukturierten Stegen gegenüber ebenen oder profilierten Stegen verändert. Außerdem wird definiert, welche Strukturen sich am besten für den Einsatz in Stahlleichtbauträgern eignen. Schließlich wird ein Vergleich von numerischen und analytischen Versuchsergebnissen aufgezeigt und ein Berechnungsvorschlag gegeben, welcher dazu dient, Stahlleichtbauträger mit strukturierten Blechen bemessen zu können. N2 - In that research project one will know how the use of structured webs in lightweight steel structures is. As an example welded girders with I-section and thin structured web will be investigated. A series of plate girders with different webs - flat, profiled or structured - is modelled and analysed under shear load. The aim of the tests is to study if the behaviour of these girders with structured web differs from comparable flat or even corrugated web. The work describes former investigations on the shear capacity of the structured sheets, ongoing numerical analysis and experimental tests on global and local buckling. Finally a comparison between numerical and experimental test results will be made. Furthermore a concept for calculating will be designed for lightweight girders with structured webs. T3 - Schriftenreihe Stahlbau - 10 KW - Strukturierte Bleche KW - Stahlleichtbauträger KW - Beulen KW - Schubtragfähigkeit KW - Structured sheet metal KW - Light weight steel structures KW - Buckling KW - Shear KW - Strukturiertes Blech KW - Steg KW - Tragfähigkeit KW - Bemessung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36375 SN - 1611-5023 ER - TY - THES A1 - Battis-Schinker, Eva T1 - Assessing authenticity in heritage conservation : case study : architectural conservation in Bahrain T1 - Authentizitätsbewertungen in der Denkmalpflege : Fallstudie : Baudenkmalpflege in Bahrain N2 - The thesis complements the authenticity discourse in heritage conservation with the perspective of laypeople and evaluates the pertinent methodology for the application of the normative concept in architectural heritage conservation. Based on the Nara Document on Authenticity, the Operational Guidelines for the Implementation of the World Heritage Convention anchor the concept in the credibility and truthfulness of internal and external factors – referred to as information sources – that communicate a heritage site’s cultural values. Conversely, the author explored the truthfulness of messages conveyed to site users in a qualitative research based on interviews focused on two urban reference sites in Bahrain. These stand for different eras and conservation approaches: the ensemble of colonial-style governmental buildings at Bab al-Bahrain in Manama and the vernacular Siyadi Shops in the market area Suq al-Qaisariya in Muharraq, which were restored in the course of a World Heritage nomination. The interpretive content analysis compares how architects and non-architects, who represent laypeople in architectural conservation, perceived their authenticity and also traces cultural contingencies. The empirical data confirms pronounced differences in the way architects and non-architects perceive authenticity but only a few between representatives of so-called Western and Eastern cultures. Assessed against international heritage conservation standards, the site in Muharraq proved more authentic than the one in Manama. However, the meanings produced in the interaction between the sites and the interviewees proved be of limited truthfulness in both cases. A key finding is hence that a constructivist authenticity concept can serve no normative function when heritage conservation is considered a discipline at the service of historiography. While all potential factors of authenticity as per the Nara Document proved to be relevant, perceived material authenticity was found to be an outstanding reason why the site in Muharraq was appreciated more. Its rehabilitation was found to successfully reconcile essentialist and constructivist authenticity understandings by paying tribute both to the documentary value of the historic site and to the experiential needs of its users. The findings support the ICOMOS Venice Charter’s material-focused approach while confirming the relevance of a broadened authenticity understanding and highlighting the importance of integrated, participatory approaches to heritage conservation. By illustrating the importance of expertise when assessing the authenticity of architectural heritage, the findings at the same time flag limits to democratizing architectural conservation practice. The author recommends developing practice-oriented guidance for the assessment of authenticity of heritage sites based on further research and to add interpretation facilities to the list of factors of authenticity. N2 - Die Dissertation ergänzt den Authentizitätsdiskurs in der Denkmalpflege um die Perspektive von Laien und bewertet die einschlägige Methodik für die Anwendung des normativen Konzepts in der Baudenkmalpflege. Auf Grundlage des Nara-Dokuments zur Authentizität verankern die Richtlinien für die Umsetzung der Welterbekonvention das Konzept in der Glaubwürdigkeit und Wahrhaftigkeit interner und externer Faktoren, sogenannter Informationsquellen, die die kulturellen Werte einer Stätte vermitteln. Im Umkehrschluss untersuchte die Autorin in einer qualitativen Forschung den Wahrheitsgehalt der tatsächlich vermittelten Botschaften auf Grundlage von Befragungen zu zwei Referenzstätten in Bahrain. Diese stehen für unterschiedliche Epochen und denkmalpflegerische Ansätze: das Ensemble von Regierungsgebäuden im Kolonialstil um Bab al-Bahrain in Manama und die volkstümlichen, im Zuge einer Welterbenominierung restaurierten Siyadi Shops im Marktviertel Suq al-Qaisariya in Muharraq. Die interpretierende Inhaltsanalyse vergleicht, wie Architekten sowie Nicht-Architekten als Laien der Baudenkmalpflege die Authentizität der Stätten wahrnehmen, und zeichnet kulturell bedingte Unterschiede nach. Die empirischen Daten belegen ausgeprägte Unterschiede in der Art und Weise, wie Architekten und Nicht-Architekten Authentizität wahrnehmen, aber nur wenige zwischen Vertretern sogenannter westlicher und östlicher Kulturen. Gemessen an internationalen Standards der Denkmalpflege erwies sich die Stätte in Muharraq als die Authentischere. Die in der Interaktion zwischen den Stätten und den Befragten vermittelten Inhalte wiesen jedoch in beiden Fällen einen begrenzten Wahrheitsgehalt auf. Eine wichtige Erkenntnis ist daher, dass ein konstruktivistisches Authentizitätskonzept keine normative Funktion für eine Baudenkmalpflege im Dienst der Geschichtswissenschaft haben kann. Während sich alle potenziellen Authentizitätsfaktoren des Nara-Dokuments als relevant erwiesen, war die wahrgenommene materielle Authentizität ein herausragender Grund, warum die Stätte in Muharraq mehr Wertschätzung erfuhr. Ihre Restaurierung brachte essentialistische und konstruktivistische Authentizitätsvorstellungen in Einklang, indem sie den Dokumentenwert der Stätte erhielt und ihren Erlebniswert steigerte. Die Ergebnisse unterstützen somit den materialorientierten Ansatz der ICOMOS-Charta von Venedig und unterstreichen gleichzeitig die Relevanz eines erweiterten Authentizitätsverständnisses und die Bedeutung integrierter, partizipatorischer Ansätze in der Denkmalpflege. Indem sie die Bedeutung von Fachwissen für Authentizitätsbewertungen in der Baudenkmalpflege verdeutlichen, zeigen die Ergebnisse gleichzeitig die Grenzen einer Demokratisierung der Disziplin auf. Die Autorin empfiehlt auf Grundlage weiterer Forschung praxisorientierte Leitlinien für Authentizitätsbewertungen in der Baudenkmalpflege zu erarbeiten und Vermittlungsangebote in die Liste der potentiellen Authentizitätsfaktoren aufzunehmen. KW - Authentizität KW - Baudenkmalpflege KW - UNESCO Welterbe KW - ICOMOS Charta von Venedig KW - Bahrain KW - Authenticity KW - Architectural conservation KW - UNESCO World Heritage KW - ICOMOS Venice Charter KW - Bahrain KW - Bahrain KW - Baudenkmal KW - Denkmalpflege KW - Authentizität KW - Internationale Charta über die Erhaltung und Wiederherstellung von Denkmalen Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-65118 ER - TY - THES A1 - Bauer, Oliver T1 - Potenziale des Wasser- und Stoffrückhalts in Niederungsgebieten des pleistozänen Tieflands zur Minderung der Nährstoffbelastung in Fließgewässern N2 - Die Arbeit dokumentiert die Entwicklung von Algorithmen, mit denen auf mesoskaliger Ebene die Auswirkungen des Wassermanagements in grundwasserregulierten Niederungen auf deren Wasserrückhalt abgeschätzt werden können, ebenso wie damit verbundene Änderungen der Nährstoffeinträge in Fließgewässer. Dies geschieht auf der Grundlage breitenverfügbarer Gebietsinformationen, die in dem Geographischen Informationssystem ARC/INFO verarbeitet werden. Den zeitlichen Bezug bilden langjährige Monatsmittel. Die Algorithmen wurden auf das ca. 1900 km² große Einzugsgebiet des Rhin im Nordwesten des Landes Brandenburg angewendet. Dazu wurde eine Grundvariante entwickelt, für die sich die Grundwasserhaltung aus der Landnutzungsverteilung der 1990er Jahre ableitet. Weitere fünf Szenarien folgen möglichen zukünftigen Zielstellungen der Land- und der Wasserwirtschaft. Der auch auf andere Gebiete des nordostdeutschen Tieflands übertragbare Modellansatz reagierte auf sämtliche Eingabeparameter plausibel. Ein Szenarienvergleich ergab eine Minderung des Gebietsabflusses um 45% zur Grundvariante, was einer Minderung von Stoffeinträgen in die Gewässer von bis zu 177 t N/a und 11 t P/a entspricht. N2 - This work documents the development of algorithms to estimate the effects of water table management in regulated bottom lands on the water retention at the mesoscale level, likewise the associated changes of nutrient immissions in running waters. This is done on the basis of broad-available information, which is processed in the Geographical Information System ARC/INFO. Temporal data base on longtime monthly means. The algorithms have been applied to the approx. 1900 km² large catchment area of the River Rhin, situated in the northwest of the country Brandenburg. Therefore a basic variant was developed, for which the groundwater management is derived from the distribution of land use in the decade of 1990. Other five scenarios follow potential future goals of land and of water management. The model approach, being transferable to other areas of the northeastern German lowlands, reacted to all input parameters plausibly. A comparison of the scenarios showed a reduction of the area discharge around 45% to the basic variant, which corresponds to a decrease of nutrient immissions into the waters of up to 177 t N/a and 11 t P/a. KW - Deutschland KW - Niederung KW - Oberflächengewässer KW - Eutrophierung KW - Wasserrücklage KW - Mathematisches Modell KW - Wasserrückhalt KW - Stoffrückhalt KW - Wiedervernässung KW - Melioration KW - Grundwasserhaltung KW - Water table management KW - Controlled drainage KW - Subirrigation Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000420 ER - TY - THES A1 - Baum, Nora T1 - Kooperationen unter Handwerksbetrieben zur Unterstützung von E-Commerce-Angeboten T1 - Alliances among craftsmen to enable E-commerce N2 - Einkaufen im Internet ist selbstverständlich geworden: Bücher, Kleidung, Medikamente oder Lebensmittel lassen sich leicht online bestellen. Für Handwerksleistungen gilt das nicht. Viele Handwerksbetriebe haben rückständige Internetpräsenzen und sind nicht digital mit ihren Kunden vernetzt. Allerdings geraten Handwerksbetriebe unter Zugzwang, ihr Angebot im Rahmen von E-Commerce online zugänglich zu machen. Verantwortlich dafür sind das Erwachsenwerden der 'Digital Natives' sowie das Auftauchen neuer, digitaler Konkurrenten. Die Arbeit untersucht, wie Handwerksbetriebe E-Commerce gemeinsam im Rahmen einer horizontalen Kooperation anbieten könnten. Für die Anbahnung einer solchen Kooperation werden die Relevanz von Gelegenheiten sowie die Einflussfaktoren auf die Akzeptanz solcher Gelegenheiten herausgearbeitet. Gefunden wird, dass die Akzeptanz einer vorgeschlagenen Kooperationsgelegenheit viermal höher ist als die unbedingte Bereitschaft zur Kooperation. Die Akzeptanz einer E Commerce-Kooperationsgelegenheit ohne Eigenkapitaleinlage, mit Konkurrenten als Partner sowie im engen Kooperationsumfang ist außerdem höher als bei anders ausgestalteten Gelegenheiten. Umfang und Konkurrenz der Partner können sich dabei unter bestimmten Bedingungen gegenseitig absichern. Auch die Passung zum Adressaten der Kooperationsgelegenheit ist relevant, vor allem die Komplementarität der Ressourcen. Ist die horizontale Kooperation angebahnt, kann sie der Überwindung zweier zentraler Hemmnisse des E-Commerce dienen. Dies ist zum einen die geringe E-Commerce-Tauglichkeit handwerklicher Leistungen. Die Arbeit zeigt, dass die E-Commerce-Tauglichkeit einer Leistung immer dann gering ist, wenn sie schwierig zu spezifizieren ist und eine hohe Kontaktintensität bei der Übergabe des externen Faktors erfordert. Solche Dienstleistungen weisen einen geringeren Entwicklungsstand des E-Commerce auf als andere. Ein anderes Hemmnis ist die zunehmend digitaler werdende Mundpropaganda. Hier wird gezeigt, dass Handwerksbetriebe mit kleinem Einzugsgebiet immer dann eine schlechtere Wirksamkeit ihrer Mundpropaganda hinnehmen müssen, wenn diese digital vor allem an nicht-lokale Kontakte weitergegeben wird. Diese theoretischen Erkenntnisse wurden mit Hilfe einer Befragung von ca. 300 Handwerksbetrieben sowie einer agentenbasierten Simulation gewonnen. Aus den Erkenntnissen werden auch praktische Hinweise abgeleitet. N2 - Online shopping has become the norm rather than the exception: Books, clothes, medicine or groceries can easily be bought online. However, this does not hold true for craftsmen services. Many craftsmen have underdeveloped websites, and do not connect online with their customers. Nevertheless, new driving forces will make E-commerce inevitable for craftsmen: First, the digital natives grow up and will search predominantly online for any craftsmen service they need, and second, new digital competitors may enter the market. The paper examines how craftsmen could jointly offer E-commerce in a horizontal alliance. For the initiation of such an alliance, the relevance of opportunities and the acceptance of such opportunities are relevant. It can be shown that the acceptance of an alliance opportunity is four times higher than the unconditional willingness to cooperate. Furthermore, E-commerce alliances that do not require equity, that allow to partner with competitors, and have a narrow scope are better accepted than others. Scope and partner criteria can compensate for each other under certain circumstances. Also, the alliance should fit the addressee of the alliance opportunity, i.e., should complement his resources. Once the alliance is initiated, it can help to overcome two major obstacles for craftsmen, first of which is the low E-commerce suitability of craftsmen services. The paper shows that this suitability is low when the specification of a service is difficult and when the contact intensity between customer and craftsmen is high at the handover of the external factor. Services that are not suitable for E-commerce are less well developed in their E-commerce offering than others. A second obstacle is the increasingly digital word-of-mouth. It can be shown that craftsmen with a small catchment area have to accept a lower effectiveness of their word-of-mouth if it is being spreaded electronically to non-local contacts of their customers. The theoretical insights have been gained with the help of a survey among ~300 craftsmen and an agent-based simulation. Besides, the paper derives some practical advice from the theoretical insights. KW - E-Commerce-Kooperationen KW - Handwerker KW - Gelegenheiten zur Kooperation KW - E-Commerce-Tauglichkeit KW - Agentenbasierte Simulation KW - E-Commerce alliances KW - Craftsmen KW - Opportunity to cooperate KW - E-commerce suitability KW - Word-of-Mouth KW - Agent-based simulation KW - Handwerksbetrieb KW - Electronic Commerce KW - Unternehmenskooperation Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34882 ER - TY - THES A1 - Beck, Christoph T1 - Untersuchung der Auswirkung von Luftummantelung und Pumpencharakteristik auf die Schneidkraft des Düsenstrahls T1 - Investigation of the effect of air shroud and pump characteristic on the gumption strength of jet N2 - Das Düsenstrahlverfahren wird vielfältig im Spezialtiefbau zur Baugrundverbesserung, als Verbau- und Gründungselemente sowie zur Abdichtung gegen Grundwasser eingesetzt. Das Düsenstrahlverfahren hat wegen seiner universellen Einsetzbarkeit in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Wesentliches Ziel bei der Weiterentwicklung des Verfahrens ist die Vergrößerung der Durchmesser Der Düsenstrahlelemente. Eine Möglichkeit ist dabei die Zugabe von Druckluft als so genannte Luftummantelung des Düsenstrahls. Die verfahrenstechnischen Parameter basieren in aktuellen Anwendungen meist auf Erfahrungswerten. Die Luftummantelung wird daher häufig nicht im optimalen Betriebspunkt eingesetzt. Weiterhin sind bisher nur Dreikolbenpumpen in der Lage, die Anforderungen an einen stetigen Massenstrom zu erfüllen. Diese Arbeit stellt ein mathematisches Modell der Luftummantelung vor, mit dem der optimalen Betriebspunkt bestimmt werden kann. Neue Erkenntnisse über die Wirkungsweise der Luftummantelung auf den Düsenstrahl werden durch Staudruckmessungen und Messungen der Schneidkraft gewonnen. Ein weiterer Beitrag zur flexiblen Einsetzbarkeit des Düsenstrahlverfahrens wird durch Verstetigung des Massenstroms einer Zweikolbenpumpe mit Hilfe eines Windkessels erreicht. Dies erlaubt kleinere und kostengünstigere Baustelleneinrichtungen. Sowohl die Wirkung der Luftummantelung als auch die Optimierung der Zweikolbenpumpen werden durch Messungen auf einem speziell konzipierten Prüfstand nachgewiesen. N2 - The jet grouting technique is frequently used in geotechnical engineering for ground improvement purposes, the formation of retention and foundation elements and also as a means of groundwater control. Due to its almost universal application, the jet grouting process has gained enormously in importance over recent years. A principal goal in the development of the technique is to increase the diameter of jet grouted columns. One way to achieve this is by the addition of compressed air to shroud the grout jet. The process-specific parameters for individual applications are generally based on values derived from experience. As a result, air shrouding is not always deployed under the most efficient operating conditions. Moreover, triple piston pumps are currently the only pumps capable of delivering the required constant material flow. This thesis presents a mathematical model for air shrouding that enables the most efficient operating conditions to be determined. A new understanding of the effectiveness of air shrouding on the grout jet is gained by dynamic pressure and cutting force measurements. Greater flexibility in the application of the jet grouting process is achieved by stabilising the material flow of a dual piston pump with the use of an air chamber. This results in a smaller and more cost-effective plant setup. Both the effectiveness of air shrouding and the optimisation of dual piston pumps are verified using a specially designed testing facility. KW - Düsenstrahlverfahren KW - Druckluft KW - Kolbenpumpe KW - Mathematisches Modell KW - Düsenstrahlverfahren KW - Luftummantelung KW - Kolbenpumpen KW - Massenstrom KW - Jet grouting KW - Air shrouding KW - Piston-pump KW - Mass flow Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-1728 ER - TY - BOOK A1 - Becker, Carlo W. A1 - Fuhrmann, Christine A1 - Nagler, Heinz T1 - Gutachten Baukultur in ländlichen Räumen Brandenburgs N2 - Baukultur in ländlichen Räumen ist Alltagsbaukultur, die von vielen Akteuren mitgeprägt wird. Ein großer Teil der Verantwortung für das baukulturelle Erscheinungsbild liegt auf kommunaler und regionaler Ebene. Baukultur in ländlichen Räumen kann nicht allein auf das Thema regionstypisches und historisches Bauen reduziert werden und bezieht sich nicht nur auf die Architektur des Gebäudes. Das baukulturelle Leitbild ist weiter gefasst und bezieht die Infrastruktur, die öffentlichen Räume sowie die Kulturlandschaft mit ein. Baukultur im ländlichen Raum ist ein Gemeinschaftswerk Vieler. Um das landesweite Spektrum widerzuspiegeln, wurden Praxisbeispiele aus Kleinstädten (max. 10.000 Einwohner) und Dörfern aus unterschiedlichen Regionen Brandenburgs untersucht. Im Fokus der Betrachtung steht vor allem die Alltagsbaukultur. Von Interesse sind alle strategischen, planerischen und prozessuale Ansätze, die sich ums Planen und Bauen in ländlichen Räumen drehen und für die zukünftige Entwicklung von Leitbildern, Methoden und Verfahren von Bedeutung sein könnten. Zielsetzung der Untersuchung ist die Erarbeitung eines Leitfadens für die Stärkung der Baukultur im ländlichen Raum. Die Zielgruppe des Leitfadens sind die Akteure der Baukultur in kleineren Städten und Kommunen der ländlichen Regionen Brandenburgs. Der Leitfaden soll jedoch nicht nur als Dokumentation der Ergebnisse dienen. Der Schwerpunkt wird darin liegen, den Prozess aufzuzeigen, der zu einer gelungenen Baukultur geführt hat. Welche Akteurs- und Trägerkonstellationen, welche Instrumente, rechtliche Grundlagen, Beteiligungsverfahren oder Finanzierung sind bei der Umsetzung zur Anwendung gekommen und können anderen Kommunen als Vorbild dienen? KW - Baukultur KW - Brandenburg KW - Ländlicher Raum KW - Kleinstadt KW - Architektur KW - Bautenschutz KW - Beispielsammlung Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42780 SN - 978-3-940471-36-9 ER - TY - THES A1 - Becker, Juliane T1 - Entwicklung eines Verfahrens zur qualitativen und quantitativen Analyse von Biofilmen mittels automatisierter Fluoreszenzmikroskopie T1 - Development of a method for the qualitative and quantitative analysis of biofilms using automated fluorescence microscopy N2 - Biofilme sind Zusammenschlüsse von Mikroorganismen, die eingebettet in einer selbstproduzierten Matrix vor äußeren Umwelteinflüssen geschützt sind und eine erhöhte Toleranz gegenüber Antiinfektiva aufweisen. Im Bereich der Humanmedizin werden 65-80 % aller bakteriellen Infektionen mit Biofilmen assoziiert. Problematisch ist die fehlende Biofilmanalytik in der Routinediagnostik, die auch von der Europäischen Gesellschaft für klinische Mikrobiologie und Infektionskrankheiten gefordert wird. So fehlen standardisierte Methoden für den mikroskopischen Nachweis einer Biofilm-assoziierten Infektion, die in situ Quantifizierung von Bakterien auf Implantaten und die Prüfung der Antibiotikaempfindlichkeit von Bakterien in Biofilmen. Mit den in dieser Arbeit etablierten Methoden wurden diese verschiedenen Schwerpunkte im Bereich der bakteriellen Biofilmanalytik beleuchtet. Basierend auf der an der Hochschule Lausitz entwickelten VideoScan-Technologie wurden fluoreszenzmikroskopische Methoden für die Untersuchung von Biofilmen entwickelt. Es wurde ein Modul geschaffen, welches qualitative und quantitative Aussagen über die allgemeine Fähigkeit von Bakterien zur Biofilmbildung treffen kann. Mit Anwendung dieser Methode konnte der Zusammenhang zwischen den genotypischen und phänotypischen Merkmalen von 187 klinischen E. coli-Isolaten und deren Biofilmbildung untersucht werden. Ein weiteres Modul erlaubte die Untersuchung der mit E. coli besiedelten Materialien Glas, Stahl und Titan. Insgesamt 44 Materialstücke (Coupons) wurden auf die Anzahl adhärenter Bakterien, die besiedelte Fläche und die maximal gebildete Biofilmdicke untersucht. Das dritte und letzte Modul fand Anwendung in der Untersuchung der Antibiotikaempfindlichkeit von S. aureus während der Biofilmbildung und unterschiedlich reifer S. aureus-Biofilme. Innerhalb dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die etablierte Methode eine umfangreiche Analyse von Biofilmen für verschiedene Fragestellungen ermöglicht. N2 - Biofilms are associations of microorganisms embedded in a self-produced matrix that are protected from external environmental influences and exhibit increased tolerance to anti-infectives. In human medicine, 65-80% of all bacterial infections are associated with biofilms. The lack of biofilm analysis in routine diagnostics, which is also demanded by the European Society for Clinical Microbiology and Infectious Diseases, is problematic. There is a lack of standardized methods for microscopic detection of biofilm-associated infection, in situ quantification of bacteria on implants, and testing of antibiotic susceptibility of bacteria in biofilms. With the methods established in this work, these different focus areas in the field of bacterial biofilm analysis were regarded. Based on the VideoScan technology developed at the Lausitz University of Applied Sciences, fluorescence microscopic methods for the investigation of biofilms were developed. A module for qualitative and quantitative analysis of the general ability of bacteria to form biofilms was developed. Using this method, the relationship between the genotypic and phenotypic characteristics of 187 clinical E. coli isolates and their biofilm formation could be studied. Another module allowed the study of E. coli colonized materials glass, steel and titanium. A total of 44 pieces of material (coupons) were examined for the number of adherent bacteria, the colonized area and the maximum biofilm thickness. The third and final module was used to investigate the antibiotic sensitivity of S. aureus during biofilm formation and differentially mature S. aureus biofilms. Within this work it could be shown that the established method allows a comprehensive analysis of biofilms for different questions. KW - Biofilm KW - Video-Scan KW - Fluoreszenzmikroskopie KW - Biofilmbildung KW - Fluorescence microscopy KW - Biofilm formation KW - Biofilm KW - Fluoreszenzmikroskopie KW - Bildgebendes Verfahren Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-63787 ER - TY - THES A1 - Becker, Lucas T1 - The Influence of the early relaxation phase on the threading dislocation density in strain relaxed Si₁₋ₓGeₓ buffer layers on Si(001) substrates T1 - Der Einfluss der frühen Relaxationsphase auf die Durchstoßversetzungsdichte in Spannungs-relaxierten Si₁₋ₓGeₓ Pufferschichten auf Si(001) Substraten N2 - The integration of germanium (Ge) on silicon (Si) for microelectronics applications requires strain-relaxed SiGe buffer layers (SRB) as virtual substrates. However, the presence of threading dislocations in these layers remains a challenge, as they can affect device performance. Existing methods achieve threading dislocation densities (TDD) around 1 x 10⁵ cm⁻², but a further reduction is desired for industrial applications. A SiGe backside deposition technique originally intended to compensate for wafer bowing surprisingly improves the TDD. The underlying physics remained poorly understood until now. In this work it is shown, that the SiGe backside deposition leads to a parasitic SiGe layer at the edge of the wafer. Partial relaxation of this layer generates dislocations, which fundamentally change the relaxation mechanism of subsequently deposited SiGe layers on the front side. These preexisting dislocations glide from the edge to the center of the wafer, preventing the formation of dislocation bundles and pile-ups. As a result, the TDD decreases significantly for layers with low Ge content. Adjusting the growth conditions and dislocation glide kinetics optimizes early relaxation, achieving a TDD reduction to 4x10⁴ cm⁻² for 25% Ge buffer layers. Additionally, a novel ring deposition technique provides controlled preexisting dislocations at the wafer’s edge, offering better control over the dislocation reservoir than uncontrolled parasitic deposition. Although initial results show promising results, further optimization is needed due to localized mechanical damage during processing. In summary, this research provides insights into strained SiGe layer relaxation, dislocation physics, and their impact on the TDD. By understanding these mechanisms, an enhancement of established buffer approach can be achieved and novel strategies for further TDD reduction can be developed. N2 - Die Integration von Germanium (Ge) auf Silizium (Si) für mikroelektronische Anwendungen erfordert spannungs-relaxierte SiGe-Pufferschichten als virtuelle Substrate. Allerdings stellen Durchstoßversetzungen in diesen Schichten eine Herausforderung dar, da sie die Leistung von Bauelementen beeinträchtigen können. Bestehende Methoden zur Versetzungsreduktion erreichen Versetzungsdichten (TDD) von etwa 1 x 10⁵ cm⁻², aber eine weitere Reduzierung ist für die industrielle Anwendung wünschenswert. Ein Verfahren zur SiGe-Rückseitenabscheidung, das ursprünglich die Waferverbiegung kompensieren sollte, verbessert überraschenderweise die TDD. Die zugrundeliegenden physikalischen Zusammenhänge waren bisher nur unzureichend bekannt. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die SiGe-Rückseitenabscheidung zu einer parasitären SiGe Schicht am Rande des Wafers führt. Die partielle Relaxation dieser Schicht erzeugt Versetzungen, die den Relaxationsmechanismus der nachfolgend auf der Vorderseite abgeschiedenen SiGe-Schichten grundlegend verändern. Diese bereits vorhandenen Versetzungen gleiten vom Rand des Wafers zum Zentrum, wodurch Versetzungsbündel und lokale Anhäufungen verhindert werden. Infolgedessen kann die Versetzungsdichte bei Schichten mit geringem Ge-Gehalt deutlich reduziert werden. Durch Anpassung der Wachstumsbedingungen und der Kinetik des Versetzungsgleitens kann die frühe Relaxationsphase optimiert werden und somit eine Reduzierung der TDD auf 4x10⁴ cm⁻² für 25% Ge-Pufferschichten erreicht werden. Darüber hinaus wurde eine neuartige Ringdepositionstechnik entwickelt, um für mehr Kontrolle über die Versetzungen am Rande des Wafers zu sorgen als unkontrollierte parasitären Abscheidung. Obwohl erste Ergebnisse vielversprechend sind, ist eine weitere Optimierung aufgrund lokaler mechanischer Schäden während der Verarbeitung notwendig. Zusammenfassend liefert diese Arbeit Einblicke in die Relaxation von verspannten SiGe-Schichten, Versetzungsphysik und deren Auswirkungen auf die TDD. Durch das Verständnis dieser Mechanismen kann der etablierte Pufferansatz verbessert und neue Strategien zur weiteren TDD-Reduzierung entwickelt werden. KW - Silicon KW - Germanium KW - Epitaxy KW - Dislocation KW - Wafer KW - Silizium KW - Epitaxie KW - Versetzungen KW - Wafer KW - Wafer KW - Silicium KW - Epitaxie KW - Versetzung Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-67431 ER - TY - THES A1 - Beisegel, Jesse T1 - Convexity in graphs: vertex order characterisations and graph searching T1 - Konvexität in Graphen: lineare Knotenordnungen und Graphensuchen N2 - We study convexities designed to characterise some of the most fundamental classes of graphs. To this end, we present some known results on this topic in a slightly different form, so as to give a homogeneous representation of a very disparate field. Furthermore, we present some new results on the Caratheodory number of interval graphs and also give a more or less exhaustive account of everything that is known in this context on AT-free graphs, including new results on characterising linear vertex orders and the structure of the intervals of this class. We introduce the new class of bilateral AT-free graphs which is motivated by the linear order characterisation and the convexity used to describe AT-free graphs. We discuss their relation to other known classes and consider the complexity of recognition. Furthermore, as a consequence of notions from abstract convexity we present algorithmic results with regards to some natural subclasses of these. As an application of notion of an extreme vertex of a convex geometry, we discuss structural aspects of avoidable vertices in graphs, which form a generalisation of simplicial vertices. This includes a characterisation of avoidable vertices as simplicial vertices in some minimal triangulation of the graph and a new proof of the existence result. Furthermore, we discuss the algorithmic issues regarding the problem of efficient computation of avoidable vertices in a given graph. This is complemented by an algorithmic application of the concept of avoidable vertices to the maximum weight clique problem, by identifying a rather general class of graphs in which every avoidable vertex is bisimplicial. This leads to a polynomial-time algorithm for the maximum weight clique problem in this class of graphs. Implications of this approach for digraphs are also discussed. All of these results lead to a conjecture concerning the generalisation of avoidable vertices to avoidable paths and we prove this conjecture for paths of length less or equal to two. Finally, we analyse the properties of many different and widely used forms of graph search. Here, we discuss the problem of recognising whether a given vertex can be the last vertex visited by some fixed graph search. Moreover, we present some new aspects of the problem of deciding whether a given spanning tree of a graph is a graph search tree of a particular type of search. We generalise the concept of such trees to many well-known searches and give a broad analysis of the computational complexity of this problem. Both of these discussions are motivated by the use of graph searches in the context of computing properties of convexity. N2 - In dieser Arbeit betrachten wir Konvexitäten, die entworfen wurden, um einige der grundlegendsten Graphenklassen zu charakterisieren. Dazu präsentieren wir einige bekannte Resultate zu diesem Thema in einer abgeänderten Form, um eine homogene Darstellung eines diversen Felds zu bieten. Außerdem, geben wir neue Resultate über die Caratheodory Zahl von Intervallgraphen, sowie einen weitestgehend vollständigen Überblick über alle Ergebnisse bezüglich der charakterisierenden Konvexität von AT-freien Graphen, welcher auch neue Ergebnisse über charakterisierende Knotenordnungen und die Struktur der Intervalle dieser Klasse umfasst. Wir führen die neue Klasse der bilateral AT-freien Graphen ein, welche durch die charakterisierende Knotenordnung und Konvexität der AT-freien Graphen motiviert ist. Wir diskutieren das Verhältnis dieser Graphen zu anderen Unterklassen der AT-freien Graphen und untersuchen die Komplexität ihrer Erkennung. Außerdem geben wir einige algorithmische Ergebnisse zu Unterklassen von bilateral AT-freien Graphen, welche aus der Analyse ihrer Konvexität folgen. Als Anwendung des Begriffs eines Extremknoten einer konvexen Geometrie diskutieren wir einige strukturelle Aspekte von vermeidbaren Knoten, welche eine Verallgemeinerung der simplizialen Knoten darstellen. Dies beinhaltet eine Charakterisierung von vermeidbaren Knoten als simpliziale Knoten einer minimalen Triangulierung eines Graphen, sowie einen neuen Beweis über deren Existenz. Wir analysieren die algorithmischen Aspekte des Erkennungsproblems von vermeidbaren Knoten eines gegebenen Graphen. Diese Ergebnisse verwenden wir, um das Konzept eines vermeidbaren Knotens zur Berechnung von Cliquen maximalen Gewichts algorithmisch auszunutzen, indem eine Klasse ermittelt wird, für die jeder vermeidbare Knoten bisimplizial ist. Dies führt zu einem Polynomialzeitalgorithmus zur Berechnung einer Clique maximalen Gewichts auf dieser Klasse. Die Konsequenzen dieses Ansatzes werden auch für gerichtete Graphen analysiert. Alle diese Ergebnisse geben den Anlass zu einer Vermutung, die die Existenz vermeidbarer Knoten zu der Existenz vermeidbarer Pfade ausweitet; diese Vermutung wird für Pfade der Länge 1 und 2 bewiesen. Schließlich betrachten wir die Eigenschaften einiger unterschiedlicher und häufig genutzter Graphensuchen. Wir diskutieren das Problem der Erkennung von Endknoten dieser Suchen. Außerdem präsentieren wir neue Ergebnisse über die Erkennung von Suchbäumen verschiedener Graphensuchen. Wir verallgemeinern das Konzept solcher Suchbäume, um weitere komplexere Suchstrategien abzufangen, und betrachten die Komplexität der Erkennung solcher Bäume. Diese Untersuchungen sind motiviert durch die häufige Verwendung von Graphensuchen, um Eigenschaften von Konvexitäten algorithmisch zu ermitteln. KW - Graph convexity KW - Convex geometry KW - Graph searching KW - Vertex order characterisation KW - Asteroidal triples KW - Asteroidale Tripel KW - Lineare Knotenordnung KW - Graphensuche KW - Konvexe Geometrie KW - Konvexität KW - Graph KW - Konvexität KW - Konvexe Geometrie Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-51452 ER - TY - RPRT A1 - Beisegel, Jesse A1 - Buhl, Johannes A1 - Israr, Rameez A1 - Schmidt, Johannes A1 - Bambach, Markus A1 - Fügenschuh, Armin T1 - Mixed-integer programming for additive manufacturing T1 - Gemischt-ganzzahlige Programmierung für die additive Fertigung N2 - Since the beginning of its development in the 1950s, mixed integer programming (MIP) has been used for a variety of practical application problems, such as sequence optimization. Exact solution techniques for MIPs, most prominently branch-and-cut techniques, have the advantage (compared to heuristics such as genetic algorithms) that they can generate solutions with optimality certificates. The novel process of additive manufacturing opens up a further perspective for their use. With the two common techniques, Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) and Laser Powder Bed Fusion (LPBD), the sequence in which a given component geometry must be manufactured can be planned. In particular, the heat transfer within the component must be taken into account here, since excessive temperature gradients can lead to internal stresses and warpage after cooling. In order to integrate the temperature, heat transfer models (heat conduction, heat radiation) are integrated into a sequencing model. This leads to the problem class of MIPDECO: MIPs with partial differential equations (PDEs) as further constraints. We present these model approaches for both manufacturing techniques and carry out test calculations for sample geometries in order to demonstrate the feasibility of the approach. N2 - Die gemischt-ganzzahlige Programmierung (GGP) wurde seit Beginn ihrer Entwicklung in den 1950er Jahren für eine Vielzahl praktischer Anwendungsprobleme, wie beispielsweise die Reihenfolgeoptimierung, eingesetzt. Exakte Lösungstechniken für GGPe, allen voran Verzweige-und-Begrenze-Techniken, haben (im Vergleich zu Heuristiken wie Genetischen Algorithmen) den Vorteil, dass sie Lösungen mit Optimalitätszertifikaten generieren können. Das neuartige Verfahren der Additiven Fertigung eröffnet eine weitere Perspektive für deren Einsatz. Mit den beiden gängigen Verfahren "Additive Fertigung mit Drahtlichtbogen" und "Laser-Pulverbett-Schmelzen" lässt sich die Reihenfolge planen, in der eine vorgegebene Bauteilgeometrie gefertigt werden sollte. Dabei ist insbesondere der Wärmeübergang innerhalb des Bauteils zu berücksichtigen, da zu hohe Temperaturgradienten beim Abkühlen zu Eigenspannungen und Verformungen führen können. Zur Integration der Temperatur werden Wärmeübergangsmodelle (Wärmeleitung, Wärmestrahlung) in ein mathematisches Reihenfolgemodell integriert. Dies führt zur Problemklasse von GGPPDGL: GGPe mit partiellen Differentialgleichungen (PDGLn) als weitere Nebenbedingungen. Wir stellen diese Modellansätze für beide Fertigungstechniken vor und führen Testrechnungen für Probegeometrien durch, um die Machbarkeit des Ansatzes zu demonstrieren. T3 - Cottbus Mathematical Preprints - 23, 2021 KW - Wire arc additive manufacturing KW - Laser powder bed fusion KW - Mixed-integer programming KW - Partial differential equations KW - Finite element method KW - Additive Fertigung mit Drahtlichtbogen KW - Laser-Pulverbett-Schmelzen KW - Gemischt-ganzzahlige Programmierung KW - Partielle Differenzialgleichungen KW - Finite-Elemente-Methode KW - Rapid Prototyping KW - Ganzzahlige Optimierung KW - Finite-Elemente-Methode KW - Partielle Differentialgleichung Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-57317 ER - TY - THES A1 - Belyaeva, Maria T1 - Effects of multiple abiotic stressors on the species and genetic biodiversity of littoral Cladocera in two types of acidic habitats in Germany : hard-water mining lakes and soft-water bog lakes T1 - Effekte multipler abiotischer Stressoren auf die Artendiversität und die genetische Diversität von litoralen Cladocera in zwei Typen versauerter Habitate in Deutschland : Hartwasser-Tagebauseen und Weichwasser-Moorseen N2 - Ecological research on acidic lakes has historically focused on soft-waters, whereas biota in natural and man-made acidic hard-water lakes remains poorly studied. My thesis deals with the effects of multiple abiotic stressors on species and genetic biodiversity of littoral Cladocera in two types of acidic waters in Germany: hard-water mining and soft-water bog lakes. I found that these two types of acidic lakes supported highly distinct cladoceran communities, both with respect to their species diversity and composition, what led to the rejection of my null hypothesis that pH was the only abiotic factor, determining species diversity patterns. Further analyses revealed that, apart from pH, TDS-related parameters and trophy significantly affected species composition of littoral Cladocera in the studied lakes. Particularly the role of TDS and its constituents for colonization of acidic lakes was virtually neglected by previous studies, based on soft-water lakes’ data sets. My study on the genetic diversity of a generalist cladoceran Chydorus sphaericus provided evidence for genetic erosion, i.e. negative effects of abiotic stress in the acidic hard-water mining lakes, but not in the acidic soft-water bog lakes. I conclude that the observed genetic erosion in acidic mining lakes may have negative long-term consequences for population persistence even in broadly tolerant species. In general, biodiversity at both species and genetic levels was much more impaired in the acidic hard-water mining lakes, compared to the naturally acidic soft-water bog lakes. This was possibly due to both ecological (higher abiotic stress) and evolutionary (insufficient time for long-term adaptations to evolve) mechanisms. My results suggest that colonization of acidic hard- and soft-water lakes in each case should require specific physiological adaptations at both species and population levels. The practical relevance of my studies is that they provide the scientific basis for monitoring of acidic hard-water mining lakes based on littoral Cladocera. Especially genetic diversity proved a valuable indicator of water quality in acidic mining lakes, as it provided unique information on population-level responses, being complementary to species diversity assessment. Overall, my results demonstrate that inclusion of acidic hard-water lakes into the research framework as well as comparisons among communities in chemically diverse acidic lakes can result in important new insights, concerning the community organization and adaptations in acidic environments. N2 - In der Vergangenheit konzentrierte sich die ökologische Forschung über saure Seen auf Weichwasserseen, während Lebensgemeinschaften in natürlichen oder künstlichen sauren Hartwasserseen kaum untersucht wurden. Meine Dissertation behandelt die Effekte multipler abiotischer Stressoren auf die Arten- und genetische Diversität litoraler Cladoceren in zwei unterschiedlichen Typen saurer Gewässer: Hartwasser-Tagebauseen und Weichwasser-Moorseen. Meine Ergebnisse haben gezeigt, dass die beiden sauren Gewässertypen sehr unterschiedliche Cladoceren-Gemeinschaften beherbergen. Deswegen musste die Null-Hypothese, dass der pH-Wert als einziger abiotischer Faktor die Arten-Diversität in sauren Seen bestimmt, abgelehnt werden. Weiterhin zeigte sich, dass neben dem pH-Wert TDS (total dissolved solids)-bezogene Parameter und die Trophie signifikant die Artenzusammensetzung der litoralen Cladoceren beeinflussten. Da sich die Untersuchungen bisher auf Weichwasserseen konzentrierten, wurde insbesondere die Rolle der TDS für die Besiedlung von sauren Gewässern allgemein nicht angemessen berücksichtigt. Meine Untersuchung zur genetischen Diversität eines Generalisten, der Cladocere Chydorus sphaericus, ergab Hinweise auf genetische Erosion als Folge von starkem abiotischen Stress in sauren Hartwasser-Tagebauseen, während ähnliches für saure Weichwasser-Moorseen nicht festgestellt werden konnte. Durch genetische Erosion könnte es langfristig selbst bei sehr toleranten Arten zu einem Aussterben der betroffenen Populationen kommen. Insgesamt war die Biodiversität sowohl auf Arten- als auch auf genetischer Ebene in sauren Hartwasser-Tagebauseen viel stärker beeinträchtigt als in sauren Weichwasser-Moorseen. Dafür waren wahrscheinlich neben ökologischen Faktoren, auf Grund stärkerem abiotischen Stress, auch Evolutionsmechanismen, wegen einer zu kurzen Zeit, um Adaptationen in den jungen Tagebauseen zu entwickeln, verantwortlich. Anhand meiner Ergebnisse kann vermutet werden, dass jeweils spezielle physiologische Anpassungen auf Populations- und Art-Ebene für die Besiedlung von sauren Hart- und Weichwasserseen erforderlich sind. Durch diese neuen wissenschaftlichen Grundlagen könnte das Monitoring von sauren Hartwasser-Tagebauseen mithilfe litoraler Cladoceren verbessert werden. Insbesondere die genetische Diversität wäre in Ergänzung zur Artendiversität ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität von sauren Hartwasser-Tagebauseen, weil nur sie auch Informationen über Reaktionen auf Populationsebene liefert. Zusammenfassend zeigen meine Ergebnisse, dass wichtige neue Erkenntnisse über Besiedlungsmechanismen und Anpassungen an saure Lebensräume durch die Berücksichtigung von sauren Hartwasserseen und den Vergleich von Lebensgemeinschaften in chemisch unterschiedlichen sauren Seentypen erzielt werden können. KW - Brandenburg KW - Chydoridae KW - Bergbaurestsee KW - Bioindikation KW - Extreme Lebensräume KW - Saure Tagebauseen KW - Bioindikation KW - Evolutionäre Toxikologie KW - Chydoridae KW - Extreme environments KW - Acidic mining lakes KW - Bio-indication KW - Evolutionary toxicology KW - Chydoridae Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29373 SN - 978-3-8440-2391-6 ER - TY - THES A1 - Bempah, Crentsil Kofi T1 - Arsenic contamination of groundwater in south-western part of Ashanti Region of Ghana T1 - Arsen-Kontamination des Grundwassers im südwestlichen Bereich der Ashanti Region in Ghana N2 - Groundwater samples were collected from 63 community wells and boreholes within south-western part of Ashanti Region of Ghana to examine their hydrogeochemical characteristics and elemental features to better understand the sources and mobilization processes responsible for arsenic (As) enrichment as well as the suitability of the groundwater for domestic and agricultural purposes. In addition, gold mine tailings dams were also investigated to ascertain the potential source of As and other trace metals (Fe, Cu, Mn, and Zn) contamination and their dissolution into the adjoining environmental media. Further, two point-of-use As removal technologies were evaluated for their effectiveness and appropriateness. A transparent small volume flow-through cell coupled with a calibrated hand held YSI® Multi-Parameter Water Quality Meter (Model YSI 6 l0-DM/600XL) was used simultaneously to measure indicator field parameters. Anions and cations were determined simultaneously in groundwater samples using Metrohm 761 Compact IC and Dionex 4500i IC system, respectively. Total As and trace metals analysis of the groundwater samples and gold mine tailings were performed on electrothermal and flame atomic absorption spectrometry. As speciation were performed using disposable cartridges. Spatial distribution maps were produced for hydrogen ion concentration (pH), total dissolved solids (TDS), total hardness (TH), electrical conductivity (EC), sodium adsorption ratio (SAR), residual sodium carbonate (RSC) and percentage sodium (% Na) using the geographic information system (GIS). Results for the analysis of groundwater samples from 63 boreholes and wells (depth 1.5-100 m) within the study area demonstrate that the groundwater composition varies from Ca–Mg–HCO3 to Na–K–HCO3 and anoxic in nature. As concentrations ranged from <0.1-72 µg/L and <0.1-83 µg/L during the dry and the wet seasons, respectively. High As concentrations were generally present in the shallow to medium depth (20-70 m) of the aquifer along with high Fe ranging from <0.01-12.3 mg/L and <0.01-16.3 mg/L during the dry and the wet seasons, respectively and relatively low Mn (1.8-498.0 µg/L during the dry season and 2.3-583.8 µg/L during the wet season). The data demonstrated that 59 % of the groundwater samples contained no detectable level of As, 17 and 22 % of the samples gave results with levels of As above the World Health Organization (WHO) guideline value for drinking water standard of 10.0 µg/L, while 24 and 19 % of the samples showed results below the WHO drinking water guideline value during the dry and the wet seasons, respectively. Dissolved inorganic As species predominate with arsenite (As-III) as the main form. It appears that high As concentrations in the study area result from the contribution of different mechanisms which can be grouped into two namely aquifers under oxidizing conditions (aided by sulphide alteration) and aquifers under reducing conditions resulting from the reduction dissolution of arseniferous iron oxyhydroxide that exist as a dispersed phase on the sedimentary grains of the aquifer. In addition, water residence time and different water use practices also influence As concentrations in the groundwater. The results of the gold mine tailings dam revealed elemental concentrations ranging up to 1752 mg/kg As, 75.16 wt.% Fe, 1848.12 mg/kg Mn, 92.17 mg/kg Cu and 177.56 mg/kg Zn. Sulphate was the dominant anion throughout the leachate, reaching a maximum dissolved concentration of 58.43 mg/L. The As concentration levels of the mine tailings were very much higher than the Netherlands soil protection guideline value of 55 mg/kg. A higher amount of the total As content in the mine tailings registered leaching levels in a range of 0.04–0.56 %. It was observed from the study that the groundwater was predominantly soft in nature and its pH in desirable range which is within safe limits for domestic use during the dry season while 82.8 % of the analyzed groundwater samples registered a non-desirable pH range (acidic) during the wet season. The results for the spatial distribution of pH, TDS, TH, EC, SAR, % Na and RSC of the groundwater samples analyzed generally appear to be within safe limits. The two point-of-use As removal technologies evaluated shown that the Three-earthen pot system is the most effective and appropriate technology. Moving forward, it is my anticipation that the findings of this study will serve as a master piece to advice policy makers, well and borehole owners about the dangers or potential risks associated with As and other trace metals in drinking water supplies sourced from groundwater and how these can be managed. In addition, this research has identified high-risk As-contaminated areas, potential health issues, methodology for assessing As in groundwater, and a broad outline of two point-of-use As treatment options which can target risk populations to protect public health and help shape the national, regional, municipal and districts water monitoring policies. N2 - Es wurden Grundwasserproben von 63 gemeinschaftlichen Brunnen und Bohrlöchern im Südwesten der Region von Ashanti in Ghana entnommen, um ihre hydrogeochemischen Eigenschaften und ihre elementare Beschaffenheit zu analysieren. In diesem Zusammenhang wurde das Ziel verfolgt, die Quellen und die Mobilisierungsprozesse, die für die Arsenanreicherung (As) verantwortlich sind, besser zu erfassen. Gleichzeitig ging es auch darum, die Eignung des Grundwassers im Bereich der Haushalte und der Landwirtschaft zu prüfen. Des Weiteren wurden auch Goldminenbetriebe erforscht, um sich über die potentielle Arsen-Quellen-Kontaminierung und die Kontaminierung durch andere Spurenmetalle (wie z.B. Fe, Cu, Mn und Zn) zu versichern und die Auflösung in den angrenzenden Bereichen der Umgebung festzustellen. Des Weiteren wurden die Entfernungstechnologien mit zwei Nutzungspunkten für As auf ihre Wirkungskraft und Eignung überprüft. Eine transparente Durchflusszelle mit einem geringen Volumen, gekoppelt mit einem kalibrierten, manuellen Multiparameter-Wasserqualitätsmesser des Typs YSI® (Modell YSI 6 l0-DM/600XL) wurden gleichzeitig eingesetzt, um die Feldparameter des Indikators zu messen. Die Anionen und die Katoden wurden gleichzeitig in den Grundwasserproben ermittelt. In diesem Zusammenhang wurden jeweils das System Metrohm 761 Compact IC und das System Dionex 4500i IC eingesetzt. Die Gesamtanalyse der As- und Spurenmetallwerte innerhalb der Grundwasserproben und in den Goldminenbetrieben wurden mit Hilfe der elektrothermischen Flammen-Atomabsorptionsspektrometrie ermittelt. Die Speziation des As wurde mittels Einwegkartuschen bestimmt. Es wurden räumliche Verteilungskarten für die Konzentration der Wasserstoffionen (pH), die Gesamtmenge der aufgelösten Festkörper (TDS), die Gesamthärte (TH), die elektrische Leitkapazität (EC), das Absorptionsniveau von Natrium (SAR), die Menge des Restnatriumkarbonats (RSC) und den Prozentsatz von Natrium (% Na) erstellt. Dies erfolgte mittels des geographischen Informationssystems (GIS). Die Ergebnisse der Analyse der Grundwasserproben von 63 Bohrlöchern und Brunnen (von einer Tiefe von 1,5 bis 100 m) im Rahmen des Forschungsbereiches beweisen, dass die Grundwasserzusammensetzung unterschiedlich gestaltet ist und von der Beschaffenheit des Typs Ca–Mg–HCO3 bis zur Beschaffenheit des Typs Na–K–HCO3 und der anoxischen Beschaffenheit reicht. Die As-Konzentrationen waren in der Trocken- bzw. in der Regenzeit im Bereich zwischen <0,1-72 µg/L bzw. <0,1-83 µg/L g angesiedelt. Hohe As-Konzentrationen waren im Allgemeinen im seichten Bereich bis zu einer mittleren Tiefe (von 20 bis 70 m) des Aquifers vorhanden. Hier fanden sich auch entsprechend hohe Fe-Mengen zwischen <0,01-12,3 mg/L und <0,01-16,3 mg/L während der Trocken- bzw. Regenzeit. Der Mn-Wert war während der Trockenzeit ziemlich niedrig (zwischen 1,8 und 498,0 µg/L während der Trockenzeit und zwischen 2,3 und 583,8 µg/L während der Regenzeit). Die Daten bewiesen, dass 59 % der Grundwasserproben ein nicht erfassbares Niveau von As aufwies. 17 und 22 % der Proben ergaben As-Niveaus oberhalb des von Seiten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) vorgeschriebenen Wertes für den Trinkwasserstandards in Höhe von 10,0 µg/L, während 24 und 19 % der Proben Werte während der Trocken- bzw. Regenzeit unterhalb des Wertes der WHO-Richtlinie für Trinkwasser ergab. Die aufgelösten unorganischen As-Typen herrschen mit dem Arsenittyp (As-III) als Hauptform vor. Es geht hervor, dass die hohen As-Konzentrationen innerhalb des Bereichs der Studie auf den Beitrag der verschiedenen Mechanismen zurückzuführen sind, die in zwei Aquifere aufgeteilt werden können: einerseits das Aquifer bei oxydierenden Bedingungen (die durch eine Sulphidalteration unterstützt werden) und andererseits das Aquifer bei reduzierenden Bedingungen, die auf die reduzierende Auflösung des As-haltigen Eisenoxidhydroxids zurückzuführen sind, das in Form einer Dispersionsphase auf den Sedimentkörnern des Aquifers vorhanden ist. Des Weiteren beeinflussen auch die Aufenthaltszeit des Wassers und die verschiedenen Praxen der Nutzung des Wassers die As-Konzentrationen im Grundwasser. Aus den Ergebnissen des Stauwerks der Goldminen gehen Konzentrationen bis zu 1752 mg/kg As, 75.16 wt.% Fe, 1848.12 mg/kg Mn, 92.17 mg/kg Cu und 177.56 mg/kg Zn hervor. Sulfat war das Hauptanion im Sickerwasser und erreicht eine höchste Konzentration bei Auflösung in Höhe von 58,43 mg/L. Die Konzentrationsniveaus des Arsens der Goldminen lagen weit über der niederländischen Richtlinie für den Bodenschutz, die einen Wert in Höhe von 55 mg/kg vorschreibt. Eine höhere Gesamtmenge an As-Gehalt in den Goldminen ergab Sickerwasserniveaus im Bereich zwischen 0,04 und 0,56 %. Im Rahmen der Studie wurde beobachtet, dass das Grundwasser hauptsächlich weich war und sein pH-Wert im vorgeschriebenen Bereich lag, d.h. innerhalb der sicheren Grenzwerte für den häuslichen Gebrauch während der Trockenzeit, während 82,8 % der analysierten Grundwasserproben während der Regenzeit einen unerwünschten pH-Wert (als Säuren) aufwiesen. Die Ergebnisse hinsichtlich der räumlichen Verteilung von pH, TDS, TH, EC, SAR, % Na und RSC der analysierten Grundwasserproben befinden sich innerhalb der sicheren Grenzwerte. Die Entfernungstechnologien für As mit zwei Nutzungspunkten, die im Rahmen der vorliegenden Studie bewertet wurden, haben aufgezeigt, dass das System mit den drei Erdkolken die wirkungsvollste und angemessenste Technologie darstellt. Im weiteren Verlauf der Forschungsarbeit nehme ich vorweg, dass die Erkenntnisse dieser wissenschaftlichen Arbeit der Beratung von Politikern, Besitzern von Brunnen und Bohrlöchern dienen werden, um sie bezüglich der Gefahren und potentiellen Risiken in Verbindung mit diesen Phänomenen des As aufzuklären. Ich denke hier beispielsweise an andere As-Spurenelemente in der Trinkwasserversorgung, die aus Grundwasserquellen stammen. Die Studie behandelt auch die Modalitäten, nach denen diese Risiken und Probleme bezüglich des As gemanagt werden können. Des Weiteren wurden im Rahmen dieser Studie As-kontaminierte Bereiche mit hohem Risiko, potentielle gesundheitliche Probleme, eine Methode für die Bewertung des As im Grundwasser und ein allgemeines Konzept mit zwei Nutzungspunkten als Optionen zwecks As-Entfernung behandelt. Diese Behandlungsoptionen richten sich an die dem Risiko ausgesetzte Bevölkerung als Zielgruppe, um die öffentliche Gesundheit zu schützen und die nationalen, regionalen, Gemeinde- und Bezirksrichtlinien für die Überwachung der Gewässer auf politischer Ebene zu gestalten. KW - Arsenic contamination KW - Groundwater KW - Gold mine tailings KW - Trace metals KW - Removal technologies KW - Spurenmetalle KW - Entfernungstechnologie KW - Arsenverschmutzung KW - Grundwasser KW - Goldminenbetrieb KW - Ghana KW - Ashanti KW - Goldbergbau KW - Grundwasserverschmutzung KW - Arsen KW - Spurenmetall KW - Gewässerreinigung Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31961 ER - TY - THES A1 - Bendig, Martin T1 - Ein modellbasierter Beitrag zur räumlichen und zeitlichen Analyse von Sektorenkopplungspotenzialen im transformierten Energieversorgungssystem T1 - A model based contribution to spatial and temporal analysis of potentials for sector coupling in transformed energy supply systems N2 - Das deutsche Energieversorgungssystem soll bis zum Jahr 2050 umfassend transformiert werden. Auch wenn es auf dem Pfad zur vollständigen Dekarbonisierung der Energieversorgung noch eine Vielzahl technischer Herausforderungen gibt, ist davon auszugehen, dass an der politischen Ambition einer treibhausgasneutralen Energieversorgung bis spätestens zum Jahr 2045 festgehalten wird. Klimaschutz ist jedoch nur eine Dimension im Spannungsfeld Energiewende. Es gilt, Ökologie, Wirtschaftlichkeit, technische Realisierbarkeit und Versorgungssicherheit sowie gesellschaftliche Aspekte in Einklang zu bringen. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen wissenschaftlichen Beitrag zur Untersuchung eines durch erneuerbare Energieanlagen dominierten Energieversorgungssystems im Jahr 2050 zu leisten. Die Einspeisung elektrischer Energie aus Wind- und Photovoltaikanlagen unterliegt jedoch hohen Fluktuationen. Aus diesem Grund sind im zukünftigen Energieversorgungssystem hohe temporäre Energieüberschüsse und -defizite zu erwarten. Eine mögliche Lösung könnte hierfür die Sektorenkopplung darstellen. Die vollständige Kopplung dieser Sektoren würde es ermöglichen, hohe Energieüberschüsse sinnvoll zu verwenden oder auftretende Energiedefizite auszugleichen. Bedingt durch die fluktuierende EE-Einspeisung sind die Potenziale zur Nutzung von überschüssiger elektrischer Energie in anderen Energie- und Wirtschaftssektoren im Zeitverlauf jedoch nicht konstant. Aus diesem Grund erscheint es sinnvoll, die Diskussion über Sektorenkopplungspotenziale auf zeitlich und räumlich aufgelöste Untersuchungen zu stützen. Ohne die Prognose und Modellierung von zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Einspeise- und Lastzeitreihen ist es nicht möglich, zielführende Aussagen über Sektorenkopplungspotenziale und eine bedarfsgerechte Energiebereitstellung im zukünftigen Energieversorgungssystem zu treffen. Zur Quantifizierung und Prognose zukünftiger Sektorenkopplungspotenziale wurde im Rahmen dieser Dissertation ein vielseitig einsetzbares Energiemodell entwickelt und detailliert vorgestellt. Hierbei handelt es sich um eine modular aufgebaute, Microsoft Excel-basierte Lösung in Verbindung mit Visual Basic for Applications. So ist es möglich, das Modell auf jedem modernen Windowssystem ohne weitere Software zu verwenden. Das Energiemodell wurde anschließend auf eine geeignete Modellregion für das Jahr 2050 angewendet. Im Energiemodell werden elektrische Erzeugungs- und Lastzeitreihen in stündlicher Auflösung für bis zu 200 Modellknoten (räumliche Auflösung) ermittelt, miteinander verrechnet und auf mehreren Modellebenen aggregiert. Am Beispiel der gewählten Modellregion konnten so die Sektorenkopplungspotenziale im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse umfangreich diskutiert werden. Damit war es möglich, die Forschungsfragen dieser Dissertation detailliert zu beantworten. N2 - Until the year 2050, the German energy supply system shall be transformed comprehensively. Along the path to completely decarbonized energy and economic sectors lie many technical challenges. Nevertheless, it is to be expected, that the German government will continue to pursue its ambition to reach a greenhouse gas-neutral energy supply system by the year 2045 at the latest. However, climate protection is but one aspect of the German Energiewende. It is imperative to reconcile ecology, profitability, technical feasibility, security of supply as well as social aspects. This dissertation aims to provide a scientific contribution to analysing an energy supply system in 2050, that is dominated by renewable energy plants. However, power generation and therefore energy infeed from wind and solar energy systems is subject to high levels of fluctuation. For this reason, temporary energy deficits and surpluses are to be expected. Sector coupling could provide a possible solution to this problem. By energetically coupling the energy and economic sectors, energy surpluses in one sector can be used to supply the energy demand in other sectors. However, due to the fluctuating energy infeed from wind turbines and photovoltaic systems, these sector coupling potentials are also not temporally constant and subject to fluctuations. Therefore, it seems reasonable to analyse and discuss sector coupling potentials with high temporal and spatial resolution. Without modelling and forecasting spatially and temporally resolved time series for energy infeed and demand, it is not possible to make well-founded statements about future sector coupling potentials and a needs-based energy supply. As part of this dissertation, in order to quantify and forecast future sector coupling potentials, a versatile energy system model was developed and described in detail. The model was structured modularly and implemented in Microsoft Excel in conjunction with Visual Basic for Applications. Thereby, it is possible to run the model on any regular Windows operating system without the need for specialized hard or software. In addition, the energy model was used to analyse a suitable model region for the year 2050. The energy model was used to quantify and forecast energy infeed and demand with hourly resolution for up to 200 model nodes (spatial resolution). These time series were then offset against each other and aggregated at different model levels. Using the model region as an example, sector coupling potentials for the year 2050 could be discussed in detail as part of a sensitivity analysis. Thereby, it was possible to answer the research questions of this dissertation. KW - Sektorenkopplung KW - Energieversorgungssystem KW - Energiesystemmodellierung KW - Sector coupling KW - Energy supply system KW - Energy system modelling KW - Energieversorgung KW - Sektorkopplung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-59749 ER - TY - THES A1 - Berding, Jens T1 - Entwicklung eines wandlungsfähigen Pressensystems mit Servospindelantrieb T1 - Development of a versatile press system with servo spindle drives N2 - Unternehmen der Umformtechnik sehen sich vermehrt steigenden Anforderungen bei schwankenden Einflussfaktoren ausgesetzt. Für eine wirtschaftliche Fertigung sind Pressen erforderlich, die sich den steigenden Anforderungen und schwankenden Einflussfaktoren anpassen und mit möglichst hoher Produktivität, Qualität und Wirtschaftlichkeit eine breite Produktpalette fertigen können. Unter diesen Voraussetzungen bietet sich der Einsatz von kraftgebundenen Servospindelpressen an. Diese ermöglichen frei programmierbare Stößelbewegungsprofile und stellen die Nennkraft über den gesamten Stößelhub zur Verfügung. Allerdings erfüllen die bekannten Servospindelpressen die Forderung nach wandlungsfähigen Pressen, welche an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden, besonders die Änderung der Abfolge von Teilprozessen und der Austausch von Maschinenkomponenten, nur sehr eingeschränkt. Aus diesem Grund wird ein neuartiges wandelbares Pressensystem entwickelt. Dieses soll dem Anwender weitreichende Vorteile bringen: Die Nennkraft des Pressensystems wird auf mehrere, in Durchlaufrichtung der Teile frei positionierbare und miteinander koppelbare Pressenmodule mit eigenen Pressenantrieben und -stößeln aufgeteilt. Durch Servospindelantriebe werden prozessangepasste Stößelbewegungsprofile für einzelne Teilprozesse ermöglicht. Dies erlaubt eine wandelbare Anordnung von Teilprozessen, wodurch die Prozesskette skaliert werden kann. Unterstützt wird die Wandlungsfähigkeit des Pressensystems, indem es durch den Anwender erweitert werden kann und sich weitere Prozesse wie Schweißen, Löten oder Kleben integrieren lassen. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung des beschriebenen wandlungsfähigen Pressensystems mit Servospindelantrieb für die Komplettbearbeitung von kleinen Bauteilen. Grundlage bildet die Untersuchung des Standes der Pressentechnik und der Methoden der Produktentwicklung. Der Entwicklungsprozess wird in die Phasen Anforderungsfindung, Konzeptfindung und Entwurfsfindung gegliedert. Zur Überprüfung wird aus dem Entwurf ein Prototyp ausgearbeitet. Im Anschluss werden Maßnahmen zur Produktstrukturierung durchgeführt, aus denen die Weiterentwicklung des Entwurfes zu einer Typengruppe und einem Baukastensystem resultiert. Zum Abschluss wird das Pressensystem bewertet, sein Einsatzspektrum beschrieben und das Pressensystem innerhalb bestehender Pressen eingeordnet. N2 - Companies that supply forming technology are confronted with increasing demands and varying influences. Nowadays, presses which can be adapted to more stringent requirements and changing influencing factors are a prerequisite for an economical production. These presses have to manufacture a wide range of products with high productivity and quality while considering the costs. In the light of the above, the use of force-linked servo-presses with ball screw is recommended. These servo screw presses permit a freely programmable ram's movement and constant press force during the ram's stroke. Even so, the known servo screw presses only satisfy insufficiently the demand for changeable presses, which can be adapted to various requirements. Examples of changeability in forming technology are the modification of the sequence of subprocesses or the replacement of machine components. For that reason, a new changeable press system is to be developed. This is intended to bring the following advantages for the user: The nominal force is allocated to several press modules with separate press drives and rams, which can be positioned freely and combined to other press modules. The servo-drive with ball screw enables a process-adapted ram's movement for separated subprocesses. By this means, the sequence of subprocesses is changeable and the process chain can be scaled. The changeability is contributed by the possibility to extend the press system as well as to integrate further processes such as welding, soldering and adhesive bonding. The objective of this examination is to develop a changeable press system with servo-drive and ball screw for all-in-one processing of small components. Basis therefor is an investigation into the state of press technology and product development methods. The product development process is divided into three phases: the requirements analysis, the conceptual design and the embodiment design. In order to verify the embodiment design, a detail design for a prototype is being compiled. Subsequently, product structuring methods are implemented. These further development results in a type group and a modular system. Finally, the changeable press system is valued, the range of applications is explained and a classification within existing presses will be given. KW - Umformtechnik KW - Pressensystem KW - Wandlungsfähigkeit KW - Servopresse KW - Spindelpresse KW - Forming technology KW - Press system KW - Adaptability KW - Servo press KW - Spindle press KW - Presse KW - Spindel KW - Servomotor Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41227 SN - 978-3-86624-633-1 PB - Winter-Industries GmbH CY - Berlin ER -