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With the recent developments in electrical transmission system, HVDC transmission for long distances has become feasible. With this development, many insulators are being used in HVDC system. Different kinds of insulators are situated at different places (example: desert, near to sea, agriculture area, etc.) so they will get expose to different types of pollution. Pollution affects the behavior of insulation in terms of breakdown and withstand capability. The application experience of insulators under HVDC conditions is limited. There is a necessity to understand the flashover performance and to recognize key parameters in the design and dimensioning of insulators used under HVDC conditions. This dissertation presents the difference between the analysis of partial breakdowns at AC and DC.
The dissertation explains the behavior of a water drop on insulator shed surface energized with DC. It deals with the moving water drop and hanging drop at the edge of the shed.
There are many situations where insulator structure should be in parallel. For example, the structure of insulators in vertical disconnector equipment often is parallel. If insulators are arranged in parallel, then the behavior of the electric field is totally different. It is important to know the behavior of these insulators used in HVDC system. This report also explains the pollution and non-pollution behavior of parallel insulators energized with DC.
The results can be a source of information to optimize the design and dimensioning of HVDC insulators, especially in pollution conditions.
Tanzania is the land which has extensive Limestone Caves along the Swahili Coast of East Africa. Many of these Limestone Caves believed to be formed about 150 million years ago during the Jurassic age when these areas were underwater. For a long time, Swahili communities along the coast of East Africa used the Limestone Caves as the places of worship, praying and conducting ritual practices. These Limestone Caves have been regarded as the Mosques, Churches or Temples by these Swahili communities who have been associated with the Caves for a long time before colonial time in 17th-19th Century. After independence in 1961, the Tanzanian government took over many of the Limestone Caves to manage and protect them as the national heritage under the Antiquities Divisions and other heritage governing bodies. However, in Tanzania the protection of Limestone Caves as Sacred Heritage Places have been only through modern laws which were inherited from colonial masters and are yet to produce satisfactory results on the best practice of these places, even after amendments. Other problems facing Sacred Heritage Places in Tanzania are lack of management plans, lack of freedom in worship and failure of Antiquities legislation to recognise traditional beliefs. These problems led to growing concern of different stakeholders regarding the government strategy to ensure prescriptions for best practices of the Sacred Heritage Places in Limestone Cave areas regarding the use, management and conservation.
Therefore, the purpose of this thesis is to examine the use and management of Sacred Heritage Places along the Swahili Coast of the Indian Ocean in Tanzania. Data were obtained through focus group discussions, interviews and observations while legal documents were reviewed and analysed using thematic analysis to investigate research themes. The results indicated that there were ritual practices, strict taboos and customary laws used to control access into the Limestone Cave area but tourism and research activities have interfered with the sacred space creating a disconnect between the local communities and their heritage. This disconnection has driven people from their traditional religions into religions like Christianity and Islam.
Finally, the thesis proposes MTRCC Framework for a heritage plan for best practice in Sacred Heritage Place in Limestone Cave areas; to be adopted by the Tanzanian Antiquities Divisions and other heritage management authorities to ensure that local communities have access to spaces crucial to their religious life. Also, MTRCC Framework ensures that there are no conflicts or
interference from tourism, education and research activities that could result in negative effects for the heritage sites and stakeholders can have equal opportunities to experience these places.
This study explores the interplay between the UNESCO status and climate governance in World Heritage cities. With climate change posing significant threats to living urban landscapes, local governments and public actors strive to implement sustainable and resilient strategies. However, complications arise when cities attain the World Heritage status, complicating climate governance practices. Qualitative research, involving interviews with key stakeholders from the Climate and Monument Protection Departments in Lübeck, Regensburg, and Bamberg, reveals a negative impact of cultural heritage on climate governance. The study contends that, when harnessed effectively, cultural heritage can contribute to the sustainability and resilience of cities in addressing climate change. It emphasises the necessity for flexibility, collaboration, and a human-centric approach, advocating for a common understanding and prioritisation of human life within climate governance. In conclusion, this research underscores the importance of viewing heritage as a dynamic component integrated into cities' climate governance strategies.
This doctoral research examines community participation in decision-making for Cultural Heritage Tourism (CHT) in Nizamuddin Basti and Shahjahanabad, historical sites in New Delhi, India. It includes three papers addressing community participation barriers, resident motivation, and collective action dilemmas using the Institutional Analysis and Development-Network of Adjacent Action Situations (IAD-NAAS) framework.
The study identifies four main barriers: institutional constraints, limited awareness, capacity issues, and cultural norms inhibiting residents' involvement in CHT decision-making. Despite these obstacles, the community's deep attachment to the area's heritage, appreciation of tangible and intangible heritage, and recognition of communal benefits motivate participation.
Using the IAD-NAAS framework, the research unravels collective action dilemmas, emphasizing how individual actions in one context can impact actions in adjacent contexts. Key action situations are monument conservation, local community livelihood development, tourism development, and community decision-making participation.
Through in-depth interviews, the study garners a rich understanding of barriers and motivations for community participation. It highlights the role of community involvement in creating inclusive, diverse heritage narratives, challenging the conventional discourses dominating heritage narratives. Thus, fostering a democratic and inclusive approach to heritage.
The economic crises of the mid 1980s and 1990s due to a fall in economic productivity inflicted serious negative consequences on Cameroon’s forest ecosystems and forest resources which became the target of intense exploitation for multiple purposes. A forest policy reform at the behest of the World Bank was intended to regulate forest exploitation in a sustainable way. More than a decade since the inception of this policy, this study, through a three-tier methodological approach of survey, content analysis and observation, seeks to assess policy impacts per se, as well as the role of environmental communication in mitigating non-sustainable forest exploitation in Anglophone Cameroon. The study also investigates a valid and reliable option for the sustainable management of forest resources, by comparing and contrasting the two operational forest management paradigms. The outcome of the investigation reveals that both policy and environmental communication have a more positive impact in the community forest area than in the state-managed forest area, implying that the former is a better forest management option than the latter. However, forest sustainability is still at stake in both areas, due, generally, to bad forest governance such as corruption, minimal public participation, lack of transparency and accountability, as well as the ubiquitous presence of poverty, unemployment and inadequate public access to socio-economic development indicators. To this end, the study proffers some robust recommendations that if implemented will greatly enhance the badly needed forest sustainability.
Malawi is a Least Developed Country located in Southern Africa to the East of Zambia. Malawi has a low electrification rate of 9%. Furthermore, unreliable and inadequate power supply are estimated to reduce Malawi’s GDP by 7%-9%. These energy sector challenges diminish the country’s prospects for sustained growth, poverty reduction, and improved delivery of health and education services. Various studies have been undertaken to determine how Malawi can improve it's energy sector through the deployment of renewable energy. However, these studies have not specifically examined how climate change related financing mechanisms such as the Clean Development Mechanism (CDM) could be utilised to mobilise financing and capacity development for renewable energy deployment in the country. This is despite the assertion that developed countries are committed to jointly mobilising US$100 billion per year by 2020 to support climate change mitigation and adaptation activities such as renewable energy deployment in developing countries. Through the use of questionnaires, case study analyses, policy reviews, academic literature reviews and interviews, this research sought to determine Malawi’s regulatory and institutional challenges and prospects for enhancing renewable energy deployment through climate finance instruments.
Among some of the research findings was that Malawi has relied on external support in order to develop capacity in the field of climate finance, hence in the absence of external assistance there are limited opportunities to incentivise various stakeholders to implement projects and to enhance awareness about climate finance. The study also discovered that Malawi’s climate finance determinants resemble a non-market seeking Foreign Direct Investment profile, hence the presence of opportunities for cheap and abundant emission reductions could improve climate finance investment patterns rather than the opportunities for emission reductions and co-products such as electricity through renewable energy technologies. The study therefore recommended that Malawi should create a renewable energy and climate finance promotion agency to assist with soliciting funding for renewable energy projects from concessional and non-concessional sources and drafting and implementing renewable energy policies. Another recommendation was that the country must create a Renewable Energy Fund to reduce the funding constraints that the media, project implementers and financiers have in undertaking various roles related to enhancing renewable energy deployment. Lastly, the study concluded that Malawi’s prospects for accessing various forms of climate finance and deploying climate finance projects can be improved through improvements in Malawi’s renewable energy and climate change institutional framework, and the modifications of climate finance instruments and methodologies to encourage flexibility and reduce institutional constraints.
Diese Arbeit ist einer Verallgemeinerung des bekannten Black-Scholes-Modells gewidmet, welches eines der erfolgreichsten Modelle zur Optionspreisbewertung darstellt. Die untersuchende Modellgleichung ist eine nichtlineare partielle Differentialgleichung und beschreibt einen Rückkopplungseffekt des Großhändlers auf dem Markt. Die Methoden der Theorie der Lieschen Gruppen in Anwendung auf Differentialgleichung werden zur Untersuchung dieser Gleichung benutzt. Eine abschließende Untersuchung der algebraischen Struktur, welche die Modellgleichung besitzt, wurde durchgeführt. In der Arbeit wurde eine allgemeine Form der Lie-Punktsymmetriegruppe der Gleichung aufgefunden. Es hat uns gelungen unter zusätzlichen Bedingungen einige Klasse invarianter expliziter Lösungen der nichtlinearen Modellgleichung zu gewinnen. Am Beispiel dieser expliziter Lösungen wurde Verifikation grundlegender numerischer Verfahren durchgeführt.
Reproducibility of simulation experiments is still a significant challenge and has attracted considerable attention in recent years. One cause of this situation is bad habits of the scientific community. Many results are published without data or source code, and only a textual description of the simulation set-up is provided. Other causes are: no complete simulation set-up, no proper output data analysis and inconsistency of published data, which makes it impossible to compare results.
The progress of computational modelling, amount of data and complexity of models requires designing experiments in such a way that ensures reproducibility. A textual description does not provide all the needed details. A computer code is more reliable than a textual description. It is the precise specification that describes a simulation configuration, model, etc. When computer code, data, models and all parameters are provided, the simulation results become reproducible.
The main goal of this thesis is to develop a tool that ensures reproducibility and efficient execution of simulation experiments, often involving many individual simulation runs. The tool should support a wide range of application scenarios, where the typical scenario is simulation of biochemical reaction networks, which are represented as (coloured) Petri nets interpreted in the stochastic, continuous or hybrid paradigm. The model to be simulated can be given in various formats, including SBML.
The result is a command line tool called Spike, which can be used for various scenarios, including benchmarking, simulation of adaptive models and parameter optimization. It builds on a human-readable configuration script SPC, supporting the efficient specification of multiple model configurations as well as multiple simulator configurations in a single configuration file.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Analyse der Dauerfestigkeit von Schweißverbindungen nach erfolgter Reparatur des vorhandenen Ermüdungsrisses. In den aktuellen Regelwerken (wie Eurocode bzw. International Institute of Welding) liegen bis heute keine normativen Bemessungskonzepte für sanierte Schweißverbindungen vor. Diesbezüglich werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die herkömmlichen Ermüdungsfestigkeitsnachweise (nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept) um die ermittelten FAT-Klassen für sanierte bzw. nachbehandelte Schweißverbindungen ergänzt.
Die Analyse betrachtet ein typisches kleinmaßstäbliches Bauteilelement des Stahlbaus, d.h. das Konstruktionsdetail der Quersteife. Dabei handelt es sich um nicht „belastungstragende“ Kehlnähte, die eine bevorzugte Ausgangsstelle für Ermüdungsrisse an Nahtübergängen darstellen und daher stark ermüdungsfestigkeitsmindernd wirken.
Die experimentellen Ermüdungsuntersuchungen in Form von klassischen Wöhlerversuchen verfügen über drei Gruppen von Versuchsprüfkörpern. Die Gruppe I bezieht sich auf fehlerfreie Schweißnähte, d.h. im Schweißzustand belassene Prüfkörper. Die Gruppe II betrifft die fehlerhaften Schweißnähte, die durch Ausschleifen der potenziellen Risse und Wiederschweißen saniert wurden. Bei der Gruppe III werden die Prüfkörper zusätzlich durch eine Schweißnahtnachbehandlungsmethode, d.h. mit höherfrequentem Hämmern bearbeitet. Neben den klassischen Ermüdungsversuchen werden die Kerbwirkungen in ermüdungskritischen Stellen mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode analysiert. Somit können die FAT-Klassen nach Nenn-, Struktur- und Kerbspannungskonzept für Reparaturschweißungen ermittelt werden. Um die relevante Vergleichbarkeit der entsprechenden Schweißnahtzustände bzw. Effektivität solcher Reparaturmaßnahmen sicherzustellen wird zusätzlich eine ganze Serie von sog. Begleituntersuchungen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Temperatur-, Verzugs- und Härtemessungen, röntgenografische Eigenspannungsbestimmungen sowie metallographische Untersuchungen zur Bestimmung der Schmelzbadgeometrie bzw. des Nahtprofils. Vor allem wird im Rahmen dieser Arbeit ein Fokus auf die Eigenspannungsanalyse gelegt, um die tatsächliche Eigenspannungsverteilung in den entsprechenden Reparaturzuständen zu ermitteln und somit eine Basis für verbesserte Bemessungsmodelle von sanierten und nachbehandelten Schweißnähten zu erarbeiten. Bei den Gruppen I und II der Versuchsprüfkörper betrifft die Eigenspannungsanalyse ebenso die Schweißsimulation.
Der nationale und internationale Wettbewerbsdruck in der Baubranche mündet in immer komplexeren Strukturen, ressourceneffizienten Bemessungsprinzipien sowie innovativen Produkt- und Konstruktionsideen. Die Aufgabe von Ingenieuren ist es, diese Weiterentwicklungen für die Gesellschaft nutzbar zu machen und dabei ein gefordertes Sicherheitsniveau zu gewährleisten. Um Neuschöpfungen, seien sie konstruktiver oder analytischer Art, der Gesellschaft zugänglich zu machen, ist unter Umständen eine Erweiterung des Sicherheitsbegriffs notwendig. Denn über den Wirkungshorizont des Bauingenieurs hinaus ist das Begriffsfeld in allen Funktionszusammenhängen bedeutsam und nicht selten Entscheidungsträger für die Verwirklichung von Konstruktionen.
An dieser Problemstellung setzt die Arbeit an. Übliche zuverlässigkeitstheoretische Verfahrensweisen werden für komplexe analytische Modelle angewandt. Untersuchungsobjekte sind dabei zwei Anwendungsbeispiele aus dem Stahlfassadenbau, bei denen erstmals geklebte Lösungen zum Einsatz kommen. In eigenen Untersuchungen wird die Tragfähigkeit der Konstruktionen unter Nutzung von experimentellen Erhebungen charakterisiert. Desweiteren werden die Anwendungsgrenzen und stochastischen Fragestellungen der typischen Methoden der Zuverlässigkeitstheorie im Bauwesen diskutiert.
Groundwater is the main source for potable water and domestic use in numerous countries around the world. However, water quality can be affected by pollution, which influences the natural environment and human health. One of the widespread pollutants in water is ammonia which is toxic to fish and causes eutrophication of lakes and wetlands. Constructed wetlands are promising in situ water treatment methods thanks to enhanced microbial growth within the plants’ rhizospheres, which creates an effective contaminant degradation zone. The ammonia in constructed wetlands can be removed either via total nitrification with further denitrification or partial nitrification coupled with anaerobic ammonium oxidation (anammox). However, so far, the role of anammox in constructed wetlands as well as its correlation with other nitrogen transformations remains unclear. The quantification of nitrogen turnover processes in constructed wetlands is difficult due to the complexity of the wetland systems.
Accordingly, the main aim of this research is to investigate pathways of ammonium removal in constructed wetlands treating contaminated groundwater. For this, several approaches were applied: a) physico-chemical parameters measurements; b) investigations of nitrogen stable isotope fractionation; c) stable isotope labelling approach; d) molecular biological methods. Also, seasonal and spatial variations in nitrogen transformations in several types of constructed wetlands (unplanted horizontal subsurface flow, planted horizontal subsurface flow, and floating plant root mat) were investigated.
The application of the stable isotope approach combined with common physico-chemical investigations enabled us to identify key factors influencing efficiency of nitrogen removal in constructed wetlands, which was the plant presence as substrate for attachment and growth of microorganisms. Ammonium removal efficiencies were not different between investigated seasons (spring, summer, and autumn), what could be explained by the fact that throughout all investigated seasons the air temperature remained high (above 10°C). While plant uptake accounted for significant part of ammonium removal during spring and summer in planted constructed wetlands, isotope fractionation patterns revealed that nitrification-denitrification were prevailing processes in planted constructed wetlands throughout the year, occurring in a linear way along the flow path, and not depending on depth in the root zone.
The research results also illustrated that in the planted horizontal subsurface flow constructed wetland, the functional genes of the nitrogen cycle were evenly distributed in a linear way along the flow path with prevalence at the superficial points. The same trend was observed for the nitrification and denitrification turnover rates using the isotope labeling techniques. Significant nitrate consumption under aerobic conditions diminishes nitrification rates and should therefore be taken into account when estimating nitrification turnover rates. This nitrate consumption was due to aerobic denitrification, the rate of which was comparable to that for anaerobic denitrification. Consequently, denitrification should not be considered as an exclusively anaerobic process. Phylogenetic analysis of hydrazine synthase (hzsA) gene clones indicated the presence of Brocadia and Kuenenia anammox species in the constructed wetland. Although anammox bacteria were detected by molecular methods, anammox activity could not be measured and hence this process appears to be of low importance in nitrogen transformations in these freshwater ecosystems.
In conclusion, this research demonstrated that combination of physico-chemical measurements with stable isotope and molecular biological approaches is an effective tool for investigation of nitrogen transforming processes in constructed wetlands. Such information is not only valuable for understanding of the processes ongoing inside these wastewater treatment facilities but also necessary for further technological improvement of constructed wetlands.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Frage, wie bei Architekten und Ingenieuren Unternehmensstrategien entstehen. Dabei geht es nicht um die Identifikation einer guten oder schlechten, einer erfolgreichen, oder einer weniger erfolgreichen Art der Strategiegenese, sondern um die Frage, ob bei Architekten und Ingenieuren überhaupt in dem gleichen Maß wie in industriellen oder großen Unternehmen von Strategien und ihrer Entstehung gesprochen werden kann und ob sich gängige Theorien hierzu – freilich mit gewissen Modifikationen – auf Architektur- und Ingenieurbüros übertragen lassen. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste, theoretische Teil leitet aus existierenden Theoriesträngen der Strategieforschung, der Architekturforschung, der Forschung zur Freien Berufen, der Organisationssoziologie und der Kreativitätsforschung einen geeigneten Untersuchungsbezugsrahmen ab. Dieser setzt sich im Wesentlichen aus einer Referenzmatrix zur Einordnung von Strategiegenesetypen und einem Bezugsrahmen zur Identifikation von Unternehmenszielen zusammen. Im zweiten, empirischen Teil der Arbeit werden vier Fallbeispiele großer Architektur- und Ingenieurbüros eingehend auf die Variablen des Untersuchungsbezugsrahmens hin untersucht. In den Architektur- und Ingenieurbüros wurden strukturierte Interviews mit Mitarbeitern aller Hierarchieebenen geführt, die einen detaillierten Einblick in die Arbeitsweise und die Form der Strategiegenese der Büros geben. Die empirischen Untersuchungen bestätigen weitgehend die Anwendbarkeit des theoretisch deduzierten Bezugsrahmens. Leichte Anpassungen einzelner Variablen sind für eine Weiterführung des Forschungsansatzes notwendig. Mögliche Erweiterungen des Forschungsansatzes liegen in großzahlig-quantitativen Untersuchungen, Langzeituntersuchungen einzelner Architektur- und Ingenieurbüros oder der Übertragung des Ansatzes auf andere kreative Dienstleistungsbranchen.
Adhesive bonding is the preferred bonding method for a lot of different application because of is particularities. As an example, adhesive bonding does not require to drill holes like for riveting or screwing. Thin and fragile material as well as of different arts can be successfully joined using adhesives. Moreover, adhesive bonding provides a uniform load distribution within the bonding joint during mechanical load. For these reasons, adhesive bonding should be used systemically for joining fiber reinforced polymers, since the fibers would be damaged by drilled holes. The mechanical properties of the parts given by the fibers would then remain. The problem is that it is very difficult to separate adhesively bonded structures. The first layer of fibers is often damaged by rough mechanical separation, or the resin matrix is damaged because of high temperatures applied. For these reasons, fibers reinforced polymers are up to now still very often screwed or riveted. New adhesive systems that allow debonding of structural bonding joints are developed and investigated in this work. For this purpose, epoxide and polyurethane adhesive are modified with foaming agents that weaken the adhesive above their expansion temperature. These modified adhesive should keep properties as close as possible to the properties of the unmodified adhesives. The expansion temperature should be above the upper service temperature of the adhesive as far as possible but also below the limit of the thermal stability of the substrates. This is contradictory and the window of temperature at which the expansion should take place is very narrow. In a second method, a commercial electrically disbonding adhesive is used in combination with fiber reinforced polymer substrates. This adhesive can be electrically disbonded by applying a voltage at the terminals of the adhesive. Therefore, electrically conductive substrates are necessary and the metallization of the fiber reinforced polymer substrates is investigated.
Im Rahmen dieser Untersuchung wurden insbesondere die Wechselbeziehungen zwischen dem Konzept des Universellen Designs im Wohnungsbau und der Gebäudeflexibilität analysiert, mit der Absicht festzustellen, was ein Gebäude grundsätzlich ausmachen muss, das einerseits auf die Veränderungen in den Lebens- und Wohngewohnheiten der Menschen reagieren sollte und andererseits die Prinzipien des Universellen Designs berücksichtigen muss. Darüber hinaus wurde mit der vorliegenden Forschungsarbeit versucht, die Informationslücken zum Thema des Universellen Designs im Wohnungsbau zu schließen und kritisch zu hinterfragen. Die gewonnenen Erkenntnisse dieser Arbeit sowie die Auswertung der Ergebnisse bei der Auswahl der untersuchten Fallbeispiele erlauben Rückschlüsse auf die Bedürfnisse der Menschen im Zusammenhang mit ihrer Wohnung bzw. ihrem Haus und werden dazu beitragen, Wohnungen zu schaffen, die den Wünschen ihrer Bewohner immer mehr entsprechen. Das vornehmliche Ziel dieser Untersuchung ist die Erarbeitung eines methodischen Standards zur Optimierung des Konzeptes des Universellen Designs. Ein wesentlicher Bestandteil stellt dabei die Entwicklung einer Evaluierungsmethode dar, die bisher als einzige Methode dieser Art die Prinzipien des Universellen Designs als Richtlinien zur Bewertung erhebt und somit das Konzept des Universellen Designs und seine Umsetzung im Wohnungsbau wesentlich bereichern kann. Die Forschungsarbeit ist in zwei Teile gegliedert: einen ersten theoretischen Teil, in dem der Fokus auf das vielschichtige Konzept des Universellen Designs und auf die damit verbundenen Begriffe gerichtet ist. Dort wird auch der gesellschaftliche Struktur- und architektonische Wohnwandel einer Analyse unterzogen. Und einen zweiten Teil, in dem Projektbeispiele untersucht wurden, die beispielhafte Lösungen im Bereich der Gebäudeflexibilität aufzeigen, die in der Lage sind, das Konzept des Universellen Designs im Wohnungsbau zu unterstützen.
Flüchtlingssozialarbeitende stehen in der Arbeit mit Menschen, die ihre Heimat verlassen mussten, nicht nur vor der Aufgabe, die formellen Voraussetzungen (Asylanträge, rechtliche Voraussetzungen für Duldungen und/oder Aufenthaltsbestimmungen etc.) innerhalb kürzester Zeit erfüllen zu müssen. Sie müssen parallel dazu den informellen Teil (Sprache, traumatische Fluchterfahrungen, Trauer und/oder Angst über zurückgebliebene Familienangehörige, mitgebrachte Traditionen etc.) integrieren. Bei dieser hohen Komplexität ist es wichtig in einem professionellen Netzwerk agieren zu können, um der Multikomplexität gerecht zu werden. Besonders in einem Flächenland wie Brandenburg stellt diese Form der Parallelität formeller und informeller Aufgaben eine besondere Herausforderung dar. Neben den professionell-organisierten Netzwerken, treffen wir in Brandenburg auf selbstorganisierte Netzwerke, kleine private Netzwerke und dem Netzwerk des Ehrensamtes. Im Rahmen einer Studie über Netzwerkarbeit in Brandenburg fand eine kurze Evaluation über vorhandene Netzwerke und deren Wirksamkeit statt, in deren Ergebnis die Idee einer Triangulation für eine höhere Effektivität zur Diskussion gestellt wird.
The oxy-fuel combustion process with subsequent CO2 storage has received attention as a promising technology for capturing CO2 from fossil fuel power plants. Recent progress in understanding pulverized coal combustion under oxy-fired conditions is attributable in part to studies performed at laboratory bench-scale. Previous investigations have underlined some significant differences between conventional air-fired and oxy-fired combustion with regard to temperature, heat flux distribution, and pollutant emissions. While most studies provide information on the impacts of O2 concentration in the feed gas, the impact of burner configuration and operating settings on oxy-coal combustion have been investigated by only a handful of studies. The present study addresses the impact of oxy-fired conditions on the chemistry and dynamics of pulverized coal flames generated by a staged feed-gas burner operating with pre-dried lignite. Investigations were carried out in a newly constructed test facility where the combustion takes place in a horizontal up-fired furnace with a rated capacity of 0.40 MWth. Since the focus of this work is on adapting oxy-fuel combustion techniques to existing furnaces, great emphasis is placed on maintaining flame temperatures and heat transfer similar to that of conventional air combustion. The strategy adopted to investigate the impacts of burner settings is divided into theoretical and experimental investigations. In the theoretical study, the combustion-related parameters are calculated based on thermodynamic balances and act as a background for the definition of some important operating settings. Non-reacting flow simulations which include the burner and part of the furnace are performed using a CFD commercial code aimed at a qualitative evaluation of feed gas distribution and swirl strength on the flow pattern formed in the near burner region. These predictions assist in the interpretation of the experimental data and in the calculation of the swirl number at the exit of the burner. During the experimental investigations, the characteristics of diffusion flames were first investigated in a parametric study to evaluate the impact of secondary swirl numbers at three levels and secondary/tertiary flow ratios on the overall combustion performance. The second part of the test program involved detailed in-flame measurements for selected flames. Measurements of local gas temperature, gas species concentrations, and radiative heat flux were performed with standard water-cooled probes with special focus on the near burner region. Theoretical and experimental studies are also carried out under air-fired conditions and used as a benchmark throughout this study. The overall O2 fraction upstream of the burner was kept at 31 vol% and was defined with basis on a similar adiabatic flame temperature as air-firing. Flame stabilization was shown to be strongly dependent on the O2 fraction of the primary stream, feed gas distribution between the secondary and tertiary registers, and strength of the secondary swirl. Type-1 flames operating at a stoichiometric ratio of 1.17 were generated under air-fired and oxy-fired conditions and investigated in detail. Detailed flow pattern and flame structure studies show evidence of radial flame stratification consistent with gradual O2 admixing to the central fuel jet. Increasing the swirl number and the secondary/tertiary flow ratio enhances the mixing of coal particles and increases the temperatures close to burner. Much lower temperatures on the flame axis are observed under oxy-fired conditions. In the same region, higher CO concentrations were also observed, possibly as a result of CO2 dissociation and/or gasification reactions by water vapor and CO2 which contribute to lower temperatures. Very low CO concentration at the furnace exit and high particle burnout indicate that oxy-fired conditions are not an obstacle to achieving a high combustion efficiency for type-1 flames. Although SO2 concentrations were higher under oxy-fired conditions, the emission rates were very similar, indicating that SO2 emissions are exclusively dependent on the sulfur content of the coal. Experimental data obtained from the parametric study and in-flame measurements suggest great potential for NO abatement through flame aerodynamics for oxy-coal combustion. The experiments demonstrate that feed gas staging in a burner is an effective technique for improving the flame stratification in fuel-rich and fuel-lean zones. In particular, a combination of high swirl and high secondary/tertiary flow ratio results in significant NO reduction.
This thesis addresses fundamental physical processes which take place at the surface region of a target during and after the interaction with ultra-short laser pulses. The general goal is to bring together different phenomena and discuss the non-equilibrium nature of the interaction of femtosecond laser pulses (tp < 100 fs) with various materials, in particular dielectrics and semiconductors. Different experiments, using various techniques, are designed to explore the basic mechanisms of laser ionization, defect creation, electron-lattice energetic transfer, charged particles desorption, optical breakdown, phase transformations and surface morphological changes. Such processes are shown to depend strongly on the laser intensity. Thus, they are analyzed for intensities over four orders of magnitude (10^11-10^14 W/cm2), around the surface optical breakdown (damage) threshold intensity. First, experimental studies using time-of-flight mass spectrometry indicate that non-resonant intense ultra-short laser pulses can efficiently ionize a dielectric (semiconducting) material leading to emission of electrons as well as charged particles, i.e. atomic ions and large clusters, and neutral particles. Under these irradiation conditions, the ionization processes can be at best described by multiphoton ionization and ionization at defects sites. The structural defects provide the means for an increased positive ion desorption rate. A multiple pulse incubation effect in the ion yield can be well related with the reduction of the multi-pulse damage threshold with increasing intensity. Following the initial electron excitation and emission, positive ions are released from the surface in a substantial amount with high ion velocities indicative of a localized microscopic electrostatic expulsion. With increasing intensity, the amount of ions gets larger and larger and their velocity distribution exhibits a bimodal structure. Also, in these conditions, negative ions are detected. The ion desorption can arise from a combination of a localized electrostatic repulsion (macroscopic Coulomb explosion) and a thermal ‘explosive’ mechanism. The later becomes more important with increasing intensity. The very fast energy input and particle emission result in a transient perturbation and deformation of the target lattice. Using pump-probe experiments the temporal evolution of lattice dynamics can be analyzed upon single-pulse excitation for many different target materials. This deformation is indicated to be a material characteristic. It is associated with the generation of transient defects in dielectrics or fast phase transitions in semiconductors and metals. Therefore, it could well give estimates of lifetime of transient defect states or electron-phonon relaxation times.At last the surface morphology after ablation is analyzed, with emphasis on the laser-induced surface periodic patterns (ripples). The patterns observed appear to be very different from the ‘classical’ ripples formed after long pulse ablation. They can have periods much smaller than the incident wavelength and are rather insensitive to the variation of the laser wavelength and angle of incidence. We show that control factors are laser beam polarization and the irradiation dose. Additionally, the patterns exhibit features pointing toward a chaotic origin. Their possible formation mechanism is likely linked with the non-equilibrium nature of the interaction.
Implementation of End-of-Life Vehicle’s Recycling for Developing Countries: Case Study, Mexico
(2008)
Currently, the Directive 2000/53/EC regulates the ELV management in 27 countries in Europe, and for the forthcoming years, more accession countries are foreseen. Since, the international nature of automotive industry, the Directive has affected industries beyond the EU. Hence, countries with important national-based automotive industry are moving towards the accomplishment of this legislation, in order to keep their competitiveness in European markets. The ELV chain in the EU is a complex system, which involves several commercial relationships between different sectors. The generation of ELV in the EU-15 was around 11.4 million units in 2005. The total number of ELV generated, considering the accessing countries, is still unknown. The number of treated ELV in the EU-15 was 7.7 million units. There are some obstacles to be overcome by ELV management already in implementation in the EU. The main difficulties are related to the reluctance of car-manufacture industry to implement Directive’s provisions related to: ban of use of specific substances in automotive applications, and about recycling quotas. Another obstacle is the export of ELV from the EU, which represents a loss in input material for the system. The case of the USA, regarding the ELV management, has very different connotations than the implemented system in the EU. The current ELV management in the USA does not have specific regulations regarding the collection and recycling of ELV. The structure of the ELV chain in the USA is similar to its counterpart in the EU. The main difference lies in dismantling and post-shredder sectors. The 80% of dismantling industry is composed of salvage/scrap yards performing no-standardized operations, and the remaining 20% is represented by high value parts dismantlers. One special feature of the system is the classification of ASR as no-hazardous waste which generates almost no incentives for further treatment. The current system of ELV management in the USA works with relative efficiency. However, there are still items to be improved, e.g. poor dismantling practices in a big number of dismantling facilities (scrap yards), use of hazardous materials in car-manufacture, disposal of ASR as non-hazardous waste, scrap tyres, etc. The ELV problem has different connotation in developing countries like Mexico, than in industrialized countries. Problems, like illegal introduction of used cars from the USA to Mexico and poor practices in the management of ELV, affect the Mexican economy, environment and society. In Mexico, there exists no specific legislation to regulate the Management of ELV. This kind of product, at its End-of-Life stage and wastes generated by its treatment, has been ruled by general laws before the year 2004. More recently a semi-specific law has been addressed to solid wastes, the LGPGIR. The structure of ELV chain in Mexico is similar to its counterpart in the USA and the EU, except for an additional stage. The present work depicts the available information about the number of Mexican operators, at every stage of ELV management. The described evidence presents a deficient management of ELV in Mexico. The current management allows a maximum recycling rate of 75%, which mainly corresponds to the ferrous fraction content in vehicles which enters to the management system. The present work develops a proposal for a suitable system to manage End-of-Life Vehicles (ELV) in a developing country, case study Mexico. This, is divided in three main parts. As a first step, the proposal estimates the future numbers of ELV generated in Mexico, which are estimated in a current ELV generation of around 687,000 vehicles by 2007, and by 2020 in the range of 1.1 to 1.3 million units per year. The second step is to propose a structure for the ELV chain in Mexico. The proposed structure describes the recommended operations, equipment and facilities’ configuration at every stage of the management. The third step of the proposal is the configuration of strategic facility network at every stage of ELV management in Mexico. The system is configured under assumption of three different scenarios, i.e. 100%, 90% and 75% of covered demand for ELV management. The algorithm is identified for this specific problem as a Fixed Charge Facility Location Problem. The algorithm is solved through Facility Location Software SITATION©. The results show the optimal number of facilities at every stage of the management, to cover the demand for ELV management considered in the different scenarios. The fourth part is to propose a model to finance the ELV management in Mexico. The main features of this scheme are explained, as well as its advantages, disadvantages and incentives thought to be triggered into the Mexican ELV chain.
Der Missbrauchsskandal der Jahre 2010/11 rückte das Thema des Schutzes von Kindern und Jugendlichen vor sexualisierter Gewalt in pädagogischen Kontexten erstmals mit nachhaltiger Empörung in den öffentlichen wie fachlichen Fokus. Die gesellschaftliche Empörung war groß, pädagogische Fachkräfte fühlten sich fortan nicht selten unter Generalverdacht gestellt und zahlreiche Organisationen waren nun innerhalb kürzester Zeit bereit, in Orientierung an den Leitlinien des Runden Tisches Sexueller Kindesmissbrauch, Konzepte für den Schutz vor sexualisierter Gewalt in ihren pädagogischen Einrichtungen zu implementieren. Ein Bestandteil dieser Schutzkonzepte soll die freiwillige Selbstverpflichtungserklärung (Ehrenkodex, Verhaltenskodex etc.) sein. In der Folge legten zahlreiche Organisationen ihren Fachkräften und Mitarbeitenden (individuelle) Selbstverpflichtungen vor, um diese auf den Schutz von Kindern und Jugendlichen vor sexualisierter Gewalt in ihrer pädagogischen Arbeit zu verpflichten. Auch die Organisationen verpflichteten sich mit einer (institutionellen) Selbstverpflichtung auf den Schutz vor sexualisierter Gewalt in ihren pädagogischen Einrichtungen und unterzeichneten eine Kooperationsvereinbarung mit dem/der Unabhängigen Beauftragten für Fragen des sexuellen Kindesmissbrauchs. Die Frage nach der Wirkung dieser individuellen und institutionellen Selbstverpflichtung für den Schutz vor sexualisierter Gewalt an Kindern und Jugendlichen in pädagogischen Kontexten wurde in der vorliegenden Arbeit wissenschaftlich untersucht und beantwortet. Um die Gesamtforschungsfrage (differenziert in zehn Forschungs- und 32 Interviewfragen) beantworten zu können, wurden Expert*innen-Interviews mit pädagogischen Fachkräften und Mitarbeitenden geführt und die generierten Antworten inhaltlich-strukturanalytisch sowie verstehend-interpretativ bearbeitet. So ging es in der Ausdifferenzierung der Gesamtforschungsfrage unter anderem um Fragen nach der gemeinsamen Erarbeitung von Werten und Normen für den Schutz vor sexualisierter Gewalt in pädagogischen Kontexten oder auch den Einfluss und die Bedeutung der Selbstverpflichtung im Sinne von (sozialer) Kontrolle. Dabei bezieht die Autorin die individuelle Selbstverpflichtung zum einen auf die Perspektive sozial professionell Handelnder und zum anderen auf die Perspektive potentieller Täter*innen in pädagogischen Handlungsfeldern. Im Ergebnis und mit Bezug auf letztere Perspektive entwickelt die Autorin das System partizipativer Kontrolle und beschreibt neben der Wirkung auch die Voraussetzungen, unter denen eine individuelle Selbstverpflichtung in der pädagogischen Praxis den Schutz von Kindern und Jugendlichen vor sexualisierter Gewalt bewirken und wie diese damit auf potentielle Täter*innen wirken kann. Die Wirkung und das Wirksamwerden der Selbstverpflichtung bezogen auf die Perspektive sozial professionell und ehrenamtlich Handelnder entwickelt die Autorin entlang der Professionalisierung pädagogischen Handelns.
Approaches to restore post-mining areas should provide sustainable solutions for recovering biodiversity and ecosystem services in regions experiencing massive deforestation. Key components that are impacted by surface mining activities and that restoration intervention should therefore target are biodiversity attributes and ecosystem service provisioning. The consequences of restoration decisions in post-mining areas in the Afrotropical region (here Ghana) remain understudied. To this end, l assessed levels of soil properties, biodiversity and ecosystem service in a post-mining area after two decades of active forest restoration by comparing them to attributes of the surrounding dominant land-use types. l hypothesized that (i) the interventions applied to restore and manage a post-mining area improve ecosystem attributes beyond conditions observed in the alternative dominant land-use types and even reaching levels comparable to reference forest (Chapter III), (ii) soil conditions and the functional structure of tree communities drive ecosystem functions and multifunctionality, with highest multifunctionality levels in the restored and natural forests (Chapter IV), (iii) the structure of tree communities coupled with pronounced climatic seasonality support a higher number of arthropods and arthropod functional groups particularly in the wet season and in structurally heterogeneous land-use types (Chapter V), and (iv) active forest restoration enhances the levels of ecosystem service provision similar to the reference forest with possible trade-offs or synergies among individual ecosystem services across forest types (Chapter VI). Chapter I provides an introduction to deforestation, and further highlights global and national initiatives, including active forest restoration, to reverse or minimize the impacts of tropical deforestation. Chapter II details the methodological approaches applied for sampling. Chapter III focussed on soil properties in addition to below and above-ground biomass of trees. The characteristic soil attributes for the restored forest were not significantly different from those in the reference forest, except for bulk density and base saturation, but differed significantly from attributes in all other land-use types. Chapter IV focussed on how the functional structure of tree communities affects the provision of ecosystem services. For functional composition, both the leaf economic spectrum and the seed mass dimensions separated different land-use types. Chapter V addresses the research question on how post-mining restoration affects arthropod communities. Communities of ground-active arthropods differed significantly between land-use types depending on the season. By quantifying the various ecosystem attributes in the field and transforming them into ecosystem service proxies, l could primarily identify synergies with no apparent trade-off between ecosystem services across the forest land-use types (Chapter VI).
This thesis focuses on the deposition of thin TiO₂ films on p-type Si using atomic layer deposition (ALD) technique, on the study of the electronic proprieties of the grown films and on the electrochemical characterization of TiO₂/Si photoelectrodes. The deposition parameters, electronic properties and electrochemical performance and stability of the TiO₂/Si samples are correlated.
The ALD technique is used to deposit TiO₂ with two different precursors namely Titanium isopropoxide and Titanium methoxide onto Si substrates. Laboratory as well as synchrotron based X-ray spectroscopy techniques are used to characterize these films. The growth quality of the TiO₂ ALD films is determined by analyzing X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS) data in terms of stoichiometry, defect states and Ti³⁺:Ti⁴⁺ ratios. The ALD technique was modified with different heating arrangements to obtain various polymorphs of TiO₂.
The ALD and anatase TiO₂ films are characterized using synchrotron radiation to study their electronic properties and these films are compared with single crystal rutile TiO₂. X-ray absorption spectroscopy (XAS) and resonant photoelectron spectroscopy (res-PES) measurements are performed with synchrotron radiation. XAS measurements are used to determine the polymorphs as well as the electronic structure of TiO₂ Res-PES measurements are conducted at the O1s and Ti2p edges to study multiple hole Auger decay processes and polaronic and charge transfer states as well as to determine the electronic band gap of the TiO₂ layers. One of the main findings of this thesis is the determination of the partial density of states (pDOS) of O and Ti in the conduction and valence band. The combination of the pDOS and the band edge positions obtained from res-PES measurements are used to calculate the charge neutrality level of the TiO₂ polymorphs.
The photoelectrochemical measurements are conducted on bare-Si and TiO₂/Si photoelectrodes. The electrochemical performance of these photoelectrodes is studied in electrolytes having pH values ranging from 1 to 13. The deposition of TiO₂ on Si enhances the photoelectrochemical performance of the Si photoelectrode. The TiO₂ increases the stability of the photoelectrode in all electrochemical media over 12 hours of experimental condition. Moreover, it is also observed that the TiO₂/Si photoelectrode is less responsive to the pH value of the electrolyte. The electrochemical findings are explained on the basis of the electronic properties of the TiO₂ layer. The electronic band gap obtained from spectroscopic measurement and the photoelectrochemical measurements are used to explain the performance and stability of the TiO₂/Si photoelectrodes. The thesis also addresses the stability of Si microstructured photoelectrodes (SiMPs) prepared by an electrochemical method. The stability of the SiMPs deteriorates more rapidly than that one of the planar Si photoelectrode. However, using a protective ALD TiO₂ layer on these SiMPs the overall performance is even more enhanced than on the TiO₂/planar Si system.
The range of application of fatty acids is as broad and varied as the diverse kinds of fatty acids themselves, stretching from bulk scale productions as in the case of biodiesel or lubricant manufacturing over consumer or end products like cosmetics, medicinal or nutritional additives to relatively smaller scale specialty chemicals like epoxy resins, insect repellents and so on. The crystallization temperatures of the unsaturated fatty acids are much lower than those of the saturated ones, which is an important and desirable property for raw materials such as in the production of epoxy resins. Separation and purification of these enriched unsaturated fatty acid fractions depending on their applications is mainly performed by two thermal fractionation processes, namely, distillation and crystallization. The potential behind the success of purification of these multi-component organic fatty acid mixtures with the help of melt crystallization, apart from the fact that it is cost effective owing to the obvious reduction of solvent removal and regeneration steps, is that of the relatively large differences in the melting points of the individual fatty acids.
A detailed and fundamental understanding of the crystallization especially nucleation kinetics of a variety of vegetable oil based fatty acid mixtures has been provided in this work. It also describes the solid-liquid phase diagrams of these poly-unsaturated mixtures including their metastable zone widths of nucleation and solidification. This theoretical part of this thesis is a detailed resource on the global production and application of vegetable oils and their derivatives. A clear mathematical and physical road map for the application of the Fisher Turnbull model to calculate the enthalpy values starting from the very basic supersaturation equation has been established and extensively explained as well. Nucleation studies have been carried out on various reactor setups in micro-, milli- and liter-scale. It successfully models the induction times of nucleation as a function of supercooling at different cooling rates both in micro and macro scale. 3D modeling of this parameter to see the combined effects of temperature and in turn viscosity have also been successfully implemented on the milliliter scale results, as more of the bulk nucleation phenomenon was observed in the latter. Fisher Turnbull plot and the Gibbs Thompsons model were adjusted and applied to correlate the Gibbs free energy, involved with the rate of nucleation captured by the FBRM™ (Focused Beam Reflectance Measurement) technology. The scope of this measurement technology was also tested in liter scale. The results showed that FBRM technology is applicable when the solution is relatively dilute and does not have too many overlapping crystals.
This work demonstrates the design and implementation of a multi-band multi-standard WLAN system consisting of a 5 - 6 GHz receiver and a 24 GHz down-converter. The main challenges are high frequency, broadband, and adaptive operation, power consumption and high integration level. This thesis introduces a multi-standard adaptive receiver concept to fulfill those requirements. The receivers are implemented in a standard 0.13 µm CMOS technology. A direct-conversion architecture for the 5 - 6 GHz band and a heterodyne architecture for a multi-band system are proposed. The most common receiver architectures are analyzed and the wave propagation effects are discussed. Then the most important receiver parameters are derived. Active and passive integrated components are investigated because understanding the device characteristic is a key requirement for a successful high frequency design. Finally, the multi-standard adaptive receiver concept is introduced. The choice of architecture, design and implementation of each of the receiver building blocks are discussed. The functionality of the 5 - 6 GHz receiver and the 24 GHz down-converter is demonstrated by the performance measurements. The main achievements of this work include: Firstly, a 5-6 GHz LNA integrated in 0.13 µm CMOS technology. The amplifier exhibits a gain of 16.5 dB, noise figure of 2.9 dB and 1 dB input compression point of -6.5dBm at power consumption of 7.5mW. The circuit features robust built-in input ESD protection. Secondly, a 5-6 GHz zero-IF receiver with analog pre-processing features a noise figure of 3.8 dB at the conversion gain of 43.4 dB. The channel select filter corner frequency is tunable to 6.5, 10, 20 and 50 MHz. The implemented analog pre-processing loop allows to adopt the linearity of the receiver to the input signal level. Thirdly, a 23-24 GHz tuned down-converter achieved the gain of 21.8 dB, noise figure of 6.8 dB and 1 dB input compression point of -16.7dBm at power consumption of 58.5mW.
We describe the problem of re-balancing a number of units distributed over a geographic area. Each unit consists of a number of components. A value between 0 and 1 describes the current rating of each component. By a piecewise linear function this value is converted into a nominal status assessment. The lowest of the statuses determines the efficiency of a unit, and the highest status its cost. An unbalanced unit has a gap between these two. To re-balance the units, components can be transferred. The goal is to maximize the efficiency of all units. On a secondary level, the cost for the re-balancing should be minimal. We present a mixed-integer nonlinear programming formulation for this problem, which describes the potential movement of components as a multi-commodity flow. The piecewise linear functions needed to obtain the status values are reformulated using inequalities and binary variables. This results in a mixed-integer linear program, and numerical standard solvers are able to compute proven optimal solutions for instances with up to 100 units. We present numerical solutions for a set of test instances and a bi-criteria objective function, and discuss the trade-off between cost and efficiency.
Sind poröse Strukturen, wie z. B. Wärmedämmung oder Gewebepackungen, mit organischem Material benetzt, kann eine Reaktion mit Sauerstoff zu einer Selbstentzündung führen. Regel-mäßig treten in der Industrie Vorfälle auf, die auf solche Selbstentzündungen zurückzuführen sind.
Für Stäube und Schüttungen sind Selbstentzündungsvorgänge bereits gut untersucht. Es existieren Standards und Normen zur Durchführung der Untersuchungen und zur Bewertung der Selbstentzündungstemperatur (SET). Für die Bewertung der SET benetzter poröser Strukturen gibt es demgegenüber noch keine Standards. Diese Arbeit liefert einen Beitrag dazu, diese Lücke zu schließen.
Die vorgeschlagenen Bewertungsmethoden beinhalten Simulationsansätze und effektive Verfahren zur Ermittlung zentraler Simulationsparameter, welche unter Einsatz des zu bewertenden Systems und der für SET-Versuche bekannten experimentellen Infrastruktur bestimmt werden. Das Verfahren zur Bestimmung der wärmetechnischen Parameter beruht auf einem dynamischen Experiment. Das Verfahren zur Bestimmung der reaktionskinetischen Parameter basiert auf einem überadiabaten Versuch. Die Anwendung der vorgeschlagenen Bewertungsmethoden wird anhand der Systeme Steinwolle/Fettsäure Ti05 und Gewebepackungen (LEX, LDX)/Fettsäure Ti05 demonstriert.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Entwicklung der Vegetation in Sandlebensräumen nach kleinräumiger Störung. Sie leistet damit einen Beitrag zur Erforschung von Prozessen, die im Rahmen von Sekundärsukzessionen ablaufen. Die Auswertung folgt dem „multi-patch“-Ansatz. Durch die Auswahl einer Braunkohlen-Bergbaufolgelandschaft als Untersuchungsgebiet kommen einige Besonderheiten hinzu, wie Großräumigkeit und Unzerschnittenheit der Landschaft, z. T. extreme abiotische Verhältnisse, bekanntes Flächenalter und gleichzeitig ablaufende Primärsukzession. Regelmäßige häufige kleinräumige Störungen durch Wildschwein-Wühltätigkeit prägen das natürliche Störungsregime.
In einem experimentellen Ansatz wurde 1-malig im Frühjahr eine Störung durchgeführt, die natürliche Wildschwein-Wühltätigkeit imitieren sollte. Anschließend wurde die pflanzliche Wiederbesiedlung parallel zur Entwicklung der Vegetation auf ungestörten Referenzflächen analysiert. Dabei wurden in drei ehemaligen Tagebauen die repräsentativen Vegetationseinheiten Sandtrockenrasen, Calamagrostis epigejos-Hochgrasbestand und Roteichenforst einbezogen. Ergänzend fanden Kartierungen der Umgebungsvegetation sowie Diasporenbank- und Diasporenfall-Untersuchungen statt.
Die Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass in den untersuchten Sandlebensräumen auf der „patch“-Ebene der Artenreichtum nach kleinräumiger Störung im Allgemeinen zunimmt. Auf der „multi-patch“-Ebene findet keine Artenzunahme statt, da alle hinzutretenden Arten Teil des lokalen Arteninventars sind. Artenausfälle gab es kaum, die Arten haben an derartige Störungen angepasste Eigenschaften: sie regenerieren sich vegetativ bzw. generativ.
Vor allem kurzlebige Arten, d. h. Therophyten und zweijährige bis kurzlebige Arten mit einmaliger Blühphase, traten nach der Störung hinzu. Die meisten sind in der Lage eine langlebige Diasporenbank aufzubauen. Die hinzutretenden Arten können sowohl aus der Diasporenbank als auch aus dem Diasporeneintrag stammen. In Einzelfällen wurde indirekt Fernausbreitung nachgewiesen, d. h. es traten Arten hinzu, die nicht in der Lage sind eine Diasporenbank aufzubauen und für die sich die nächste Diasporenquelle mehr als 100 m entfernt befand.
Die Geschwindigkeit der Wiederbesiedlung unterschied sich an den einzelnen Probestellen und von Jahr zu Jahr. Es bestand keine generelle Abhängigkeit vom Flächenalter oder Vegetationstyp, sondern die Geschwindigkeit war in erster Linie vom Verhalten der vor der Störung dominierenden Arten abhängig: Kryptogamen regenerierten sich in der Regel langsam, einzelne krautige Arten besiedelten die Flächen rasch durch vegetative Ausbreitung. Einige Arten wurden offensichtlich gefördert und konnten ihre ursprünglich geringe Deckung, zumeist vorübergehend, ausbauen.
Die untersuchten Vegetationseinheiten können in ihrer Gesamtreaktion auf die Störung weder nach dem Tagebau, dem Flächenalter noch nach dem Vegetationstyp zusammengefasst werden. Sie reagieren trotz ähnlicher abiotischer Bedingungen, wie Nährstoffarmut, Trockenheit, sandiges Substrat, überwiegend niedrige pH-Werte, vermutlich vor allem aufgrund ihrer unterschiedlichen biotischen Voraussetzungen verschieden.
Das Konzept der „preemptive initial floristics“, welches auf den Offenlandflächen der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft eine große Bedeutung für die Primärsukzession hat, hat nach der vorliegenden Untersuchung für Sekundärsukzession nach kleinräumiger Störung auf Offenland- und Aufforstungsflächen ebenfalls eine große Bedeutung.
Es stellte sich heraus, dass kleinräumige Störung im Frühjahr in der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft in der Regel zu kurzfristigen Veränderungen der Artenzahl und -kombination, jedoch nicht zu anderen Vegetationsstadien führt. Nachweise für die Einwanderung und anschließende nachhaltige Deckungszunahme neuer Arten konnten nicht erbracht werden. In Einzelfällen festgestellte Deckungszunahmen bisher nicht in der Vegetation dominierender Arten anderer Sukzessionsstadien sind allerdings ein Hinweis auf eine mögliche gerichtete Vegetationsveränderung hin zu einem „späteren“ Sukzessionsstadium.
Unter dem gegenwärtigen natürlichen Störungsregime können die unterschiedlichen Vegetationseinheiten auf Landschaftsebene vermutlich nicht als Mosaik in einem dynamischen Gleichgewicht erhalten bleiben, da Intensität und Häufigkeit der Störungen nicht ausreichen, um „die Sukzession wieder an den Anfang zurück zu setzen“. Stattdessen bleibt, zumindest nach 1-maliger Störung, die gegebene Vegetationseinheit in der Regel erhalten. Hingegen zeigen die Ergebnisse Tendenzen, dass Wühltätigkeiten durch Wildschweine die Entwicklung hin zu „späteren“ Sukzessionsstadien beschleunigen könnten. Außerdem kommt es zum Teil, mit oder ohne kleinräumige Störung, zu zunehmendem Pinus sylvestris-Aufwuchs. Ein Erhalt des Offenlandes in der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft ist unter dem gegenwärtigen natürlichen Störungsregime ohne geeignete Maßnahmen nicht möglich.
Diese Arbeit behandelt einen Ansatz zur Verifikation verteilter Systeme. Zur Beschreibung des Verhaltens solcher Systeme verwenden wir die sog. Semiwörter, die eine spezielle Form von pomsets darstellen, sowie Mazurkiewiczspuren. Wir weisen nach, daß jedes nebenläufige System (d. h. ein System, für dessen Aktionen eine Unabhängigkeitsrelation angegeben werden kann) als verteiltes System aufgefaßt werden kann. Wir beschreiben eine endliche Repräsentation des Verhaltens nebenläufiger und verteilter Systeme, die auf dem Begriff des Prozeßautomaten beruht, und geben Algorithmen zur Konstruktion derartiger Prozeßautomaten an. Schließlich definieren wir die verteilte, agentenbasierte temporale Logik DCTL. Die Beschreibung eines Modelcheckers für diese Logik, der auf Prozeßautomaten operiert, schließt die Arbeit ab.
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.
Chronisch entzündliche Darmerkrankungen (CED) sind Erkrankungen, die den gesamten Gastrointestinaltrakt betreffen können. Sie werden unterteilt in die Hauptklassen Morbus Crohn (MC) und Colitis ulcerosa (CU). Da die Inzidenz dieser Erkrankungen weltweit steigt, ist es von besonderem Interesse, die Pathophysiologie sowie zugrundeliegende Signalwege und Zielantigene zu verstehen. Bisher wird vermutet, dass Umweltfaktoren, eine Fehlfunktion der Darmschleimhautbarriere und ein fehlreguliertes Immunsystem in genetisch prädisponierten Individuen bei der Manifestation der CED eine Rolle spielen. Eine Beteiligung der Immunantwort wird durch die Tatsache gestützt, dass krank-heitsspezifische Antikörper gegen körpereigene Bestandteile sowie gegen mikrobielle Antigene gefunden wurden.
In dieser Arbeit waren Anti-Neutrophile zytoplasmatische Antikörper (ANCA) von besonderem Interesse. ANCA erzeugen, abhängig vom Antigen, ein spezifisches Fluoreszenzmuster auf neutrophilen Granulozyten und können dadurch für die Diagnose bestimmter Erkrankungen genutzt werden. Eine spezielle Untergruppe, die atypischen ANCA, wurden mit CED und speziell CU assoziiert. Für atpyische ANCA wurde eine Vielzahl von neutrophilen Antigenen beschrieben, jedoch ist unklar, ob das Hauptantigen bereits identifiziert wurde.
Daher war das Ziel dieser Arbeit, neue neutrophile antigene Ziele zu identifizieren, die möglicherweise an der Erkennung der Darmmikrobiota sowie der Entzündung bei CED beteiligt sind. Dafür sollten neutrophile Granulozyten isoliert und ihre Proteine mittels verschiedener Methoden der Proteomik untersucht werden. Identifizierte Antigene sollten rekombinant exprimiert und für die Entwicklung eines immunologischen Testsystems genutzt werden.
Bei der Untersuchung der neutrophilen Proteine wurde das Molekül Chitinase-3-Like Protein 1 (CHI3L1) identifiziert und für die Entwicklung eines Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA) genutzt. Dieser wurde genutzt, um das Serum von Patienten mit MC, CU oder Zöliakie sowie gesunde Kontrollen zu untersuchen. In Patienten mit MC zeigten sich signifikant höhere IgG-Reaktivitäten gegen CHI3L1 als in Patienten mit CU oder Zöliakie. IgA- und sekretorisches IgA (sIgA)-Reaktivitäten gegen CHI3L1 waren ebenfalls in Patienten mit MC signifikant höher als in CU, Zöliakie oder gesunden Kontrollen. Diese Daten zeigten, dass CHI3L1 ein neues neutrophiles antigenes Ziel in CED und speziell MC ist.
Es konnte keine Korrelation von CHI3L1-Antikörpern mit MC-spezifischen Anti-Saccharomyces cerevisiae-Antikörpern (ASCA) gezeigt werden. Die ROC-Analyse verschiedener klinischer Szenarien ergab, dass CHI3L1-Antikörper allein nicht für die klinische Anwendung geeignet sind. Allerdings könnten CHI3L1-Antikörper bestehende serologische Marker ergänzen und so zum Beispiel die Diagnostik verbessern. Ungeklärt bleibt, ob CHI3L1 eine Rolle in der Pathophysiologie von CED spielen könnte. Das Auftreten von Antikörpern gegen CHI3L1 deutet jedoch darauf hin.
The use of renewable energy sources, either off-grid or on-grid to supply electricity, has been done by developed countries since many years ago. Developing countries, for example Indonesia especially east part of Indonesia have recently started this way whereas renewable energy potential for example hydro, PV and wind are abundantly available. The lack of research and data is one of the obstacles to precede the use of renewable energy in this area, meanwhile this area has electricity shortages problem that occurred quite often.
Combined hydro, PV, wind, coal and diesel generators will solve electricity shortages problem in Palu (Indonesia). Integration of Hydro, PV and wind into PALAPAS utility grid will decrease levelized cost of energy from US$ 0.145 per kWh to US$ 0.133 per kWh. Sensitivity analysis against fluctuating fuel cost (from US$ 0.4 per litre to US$ 1.6 per litre) will increase levelized cost of energy before integrating renewable energy into the grid from US$ 0.145 per kWh to US$ 0.455 per kWh and will increase levelized cost of energy after integrating RE into the grid from US$ 0.133 per kWh to US$ 0.403 per kWh.
Repowering grid with integrating hydro, PV and wind will increase power quality especially by using configuration based on homer results. Buses voltage and buses frequency showed better result before, during and after some faults based on Homer simulation results. Voltage spectrum and sinusoidal waveform voltage are showing less distortion after integrating hydro, PV and wind into the grid even with no distortion based on Homer results.
Jede elektrische, elektronische Komponente für Kraftfahrzeugsanwendungen muss auf Komponentenebene und nach der Montage im Fahrzeug die elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Emissionsanforderungen gemäß Normen erfüllen.
Die Entwicklung von Konzepten der elektromagnetischen Verträglichkeit für ein elektrisches Kraftfahrzeug erfordert ein gründliches Verständnis der elektromagnetischen Kopplungsmechanismen des Hochvoltsystems. An einen Elektroantrieb werden vielfältige Anforderungen gestellt. Daraus ergibt sich eine eingeschränkte Handlungsfreiheit zum Erreichen der elektromagnetischen Verträglichkeit. Daher ist es im Entwicklungszyklus nötig, Ressourcen mit Kenntnis der elektromagnetischen Verträglichkeit frühzeitig zielgereicht einsetzen zu können. Hierbei gilt es Designparameter frühzeitig festzulegen und bereits dabei eine Ergebnisbewertung vornehmen zu können.
Die Wellenlängen der dominanten Spektren elektromagnetischer Störungen von Spannungsquellenpulswechselrichtern im Vergleich zu den geometrischen Abmaßen eines normal großen Fahrzeugs fallen in den Nahfeldbereich. Dies ermöglicht einen quasistationären Ansatz, bei dem das elektrische Feld und das Magnetfeld getrennt untersucht und analysiert werden können.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der gestrahlten Magnetfeldkopplung in einem Kraftfahrzeug mit einem Elektroantrieb.
Üblicherweise erfordert ein Elektroantrieb für seinen Betrieb funktionale Ströme höherer Größenordnung. Das pulsweitenmodulierte Spannungsschalten der leistungselektronischen Wandler, z.B. bei Pulswechselrichter und Gleichstrom (DC)/DC Wandler, verursacht zusätzlich zu den funktionalen Strömen auch parasitäre Ströme. Diese werden durch Spannungsänderungen am Ausgang der Leistungselektronik erzeugt, die die verteilten Kapazitäten z.B. Statorwicklung zu Rahmenkapazität der elektrische Maschine, anregen. Diese Ströme führen zu Magnetfeldemissionen, an die strenge Anforderungen auf Fahrzeugebene gestellt werden.
Abschirmungen werden systematisch zur Verringerung der abgestrahlten Emissionen bei elektrischen Antriebsanwendungen in Kraftfahrzeugen eingesetzt, so auch für die Hochvoltkabel. Die relativ geringen Mengen einer nicht idealen Kabelschirmung sind aufgrund des hohen Grades an abgestrahlten Emissionen von Bedeutung. Folglich sind die Schirm- und Masseschleifenströme, d.h. die Schirmwirkung, entscheidend für die Magnetfelder. Neben diesen Stromverteilungen sind die Magnetfelder wesentlich von der Geometrie der Hochvoltkabelführung und dem Frequenzbereich abhängig.
In dieser Arbeit werden drei Arten von Schirmungskonzepten für Hochvoltkabel mittels analytischer Modellierung betrachtet. Die drei Schirmungskonzepte sind einzeln geschirmte Kabel in koaxialer Ausführung, mehradrige geschirmte Kabel in Summenschirmausführung und ungeschirmte Kabel mit parallelem Massedraht als Schirm. Die erstellten analytischen Modelle werden genutzt, um die gestrahlten Magnetfeldemissionen vorherzusagen. Ein Vergleich zur Bestätigung der Anwendbarkeit der analytischen Modelle für ein Elektroantriebssytem wird vorgestellt. Die Wirkung der verschiedenen Schirmungskonzepte für das Kraftfahrzeug wird dargelegt.
Large mammals constitute an integral part of biological resources, and hence fundamental elements in many ecosystems. In view of the roles played by habitats and humans in structuring large mammal populations, research was conducted in the Deng Deng National Park, with the aim to identify and characterize the spatial and temporal patterns of habitats, determine the relationship between habitat heterogeneity and mammal abundance and also to investigate the types and extent of human pressure on various large mammal species in the park.
Distance sampling technique and kilometric index analyses approaches were applied to determine species presence, frequency and abundance, with dung, nests, and tracks used as proxy for species presence. Using a spatio-temporal analysis approach in Geographic Information System, species distribution was analyzed. Small and medium sized duikers, red river hog and gorilla were most frequently encountered. Important is the record of elephant for the first time in the park, emphasizing the importance of the park for large mammal conservation.
Diverse land cover types that constitute habitats for flora and fauna were distinguished and characterized as dense forest, mature secondary forest, young secondary forest, tree and grassland savanna, settlement and degraded areas, and water bodies. Area, mean patch size, shape, density and richness metrics of these land cover types varied, emphasizing the heterogeneity of the park landscape. No significant differences (0.2 ≤ p ≥ 0.8) were observed in species abundance due to diverse habitat characteristics in the park. Species exhibited generalist habits with preference mostly for the dense and mature secondary forest habitat types. Temporal pattern over a 23 years’ time lag projected a 6.19 % increase in dense forest cover, suggesting future shelter opportunities for large mammals in the park.
The park is experiencing threats that are changing the physical environment in simple and reversible manner but also threats that have changed the parks environment in permanent ways; all from impacts of adjacent human settlements and development activities. Generally, species abundance was significantly high (p = 0.03) in habitats where threats encounter rates were low, and low in habitats affected by high human activity; a clear indication that these activities have eventually created depressing effects on the habitats of large mammal species in the park.
Actions aimed to limit human activities around the park, and aiming to sustain the large mammals and their habitats, especially within the hotspots identified in this study, are therefore proposed to ensure a more sustainable future for large mammals in the Deng Deng National Park.
The existence of large deposit of crude oil in the Nigerian Niger-Delta accords the region a strategic position in the country’s economy. However, activities associated with the oil and gas industry have resulted in extensive and in some instances indelible damages on the ecosystems. The destructive effect of hydrocarbon on bionetwork necessitated this study that aimed at evaluating the potential of adopting microbial and biosurfactant technology as tools for bioremediation. The research involved gas chromatography monitoring of hydrocarbon degradation in polluted soil, microbiological/molecular identification of hydrocarbon degraders and the evaluation of biosurfactant production by indigenous bacteria. The performance of four treatments involving; co-treatment with mixed bacterial consortium and close-to-nature surfactants (Bioversal QF and Bioversal UK), treatments with mixed bacteria culture, single bacteria culture and treatment with close-to-nature surfactants only were evaluated for the mineralization of hydrocarbons contained in 500g of 2% crude oil contaminated soil supplemented with NaH₂PO*₄2HO₂, KHP₂O₄ and NHC₄l as nutrient sources over a period of 20 weeks. Six indigenous biosurfactant producing and/or hydrocarbon degrading bacteria strains were isolated namely: Pseudomonas aeruginosa, Bacillus sp, Achromobacter sp, Stenotrophonas sp, Lysinibacillus sp. and Delftia sp. Molecular characterization of sequenced polymerase chain reaction products of these cultured bacteria using Nucleotide Basic Local Alignment Search Tool confirmed close relationships ranging from 98.83% to 100% with those on the NCBI databank. Co-treatment with mixed bacteria culture and Bioversal UK/Bioversal QF yielded synergetic impact that enhanced 73.35% and 71.52% degradation of total petroleum hydrocarbon respectively. Treatments with close-to-nature surfactants and with mix bacterial culture recorded 53.61% and 54.58%. The use of single bacteria strains resulted in the mineralization of 46% - 62.26% total petroleum hydrocarbon while their use as a consortium yielded 54%. Liquid chromatography-Mass spectrometry assessment of extracellular polymeric substances produced by cultured bacteria strains indicated the presence of rhamnolipids (L-rhamnosyl-3-hydroxydecanoyl-3-hydroxydecanoic acid with a mass of 504.654 Da) and lipopeptides (2-(Hydroxymethyl) phenyl 6-O-palmitoyl-β-D-glucopyranoside with a mass of 524.687 Da). Extracellular polymeric substances produced yielded emulsion index ranging from 70.70% to 75% and 39% to 65% with crude oil and heptane respectively. EPS yields ranging from 1.34 g/ml to 1.5 g/ml were recorded.
Bioabfälle sind eine wertvolle Ressource, welche laut Kreislaufwirtschaftsgesetzt (KrWG) möglichst umfassend genutzt werden sollte. Hierfür bietet sich neben der aeroben Kompostierung der Einsatz von kommunalen Bioabfälle in Biogasanlagen an, wodurch neben dem stofflichen zusätzlich ein energetisches Recycling erfolgt. Um Gärreste im natürlichen Stoffkreislauf ganzheitlichen bodenbezogen einsetzen zu können, müssen rechtliche Qualitätsanforderung der Bioabfallverordnung (BioAbV) und der Düngeverordnung (DüV) eingehalten werden, was eine nachgelagerte Aufbereitung der Gärreste bedingt. Dabei ist die Landwirtschaft schon heute der Hauptabnehmer der bei der Bioabfallbehandlung erzeugten Komposte und Gärreste.
Bedingt durch das heterogene Ausgangsmaterial Bioabfall und der anaeroben Behandlungsmethode unterscheiden sich die entstehenden Bioabfallgärreste von klassischen organischen Düngern (Mist, Kompost und Klärschlamm). Über die bodenphysikalische Wirkung aufbereiteter Bioabfallgärreste ist wenig bekannt, da der Fokus bei Abfallstoffen bisher eher auf den chemischen und biologischen Parametern liegt. Gemeinhin wird eine positive bodenphysikalische Wirkung bei Zuführung von organischer Substanz impliziert. Diese Annahme zu prüfen, ist Forschungsgegenstand dieser Arbeit.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Wirkung von vier unterschiedlich aufbereiteten Gärrestprodukten aus der Bioabfallvergärung auf die bodenphysikalischen Kennwerte in einem dreijährigen Feldversuch und fünf Gefäßversuchen (sandiger Boden) untersucht. Die verwendeten Gärrestsubstrate entstammen einer zweistufigen Biogasanlage und wurden im Nachgang nochmals kompostiert sowie teilweise pelletiert. Zur Charakterisierung des Einflusses der Gärrestprodukte auf die bodenphysikalischen Kennwerte wurden an gestörten und ungestörten Bodenproben aus dem Feldversuch sowie den Gefäßversuchen die Parameter Textur, Lagerungsdichte, Kennwerte der Wasserbindung, gesättigte Wasserleitfähigkeit und Luftleitfähigkeit unter Laborbedingungen bestimmt.
Die Applikation von aufbereiteten Bioabfallgärreste auf landwirtschaftlichen Nutzflächen führt zu einer Zunahme des Gehalts an organischer Substanz im Boden und kann damit positiv auf die bodenphysikalischen Eigenschaften wirken. Innerhalb des dreijährigen Feldversuches und der Gefäßversuche konnten jedoch keine signifikanten Effekte der aufbereiteten Gärrestprodukte auf die bodenphysikalischen Kennwerte festgestellt werden. Da die Wirkung organischer Dünger auf physikalische Bodeneigenschaften sowohl von der applizierten Menge als auch von der Versuchsdauer abhängen, sind Effekte voranging in Langzeitversuchen festzustellen, was bei zukünftigen Versuchsdesignen beachtet werden sollte.
Factory automation applications require a communication system that concurrently supports them with determinism, reliability, short communication cycles, and precise synchronization as well as mobility and extensibility. However, neither currently employed wired nor available wireless communication networks support all of these requirements at once. On the one hand, wired networks lack mobility and extensibility. On the other hand, wireless networks do not support reliability or determinism due to the stochastic nature of wireless channels. Moreover, none of the available wireless networks enable transmission latencies of 1 ms and below. Therefore, they cannot support the required short communication cycles. However, various research initiatives and the currently developed 5G standard promise to overcome these limitations at least partially.
Nevertheless, even a corresponding wireless network will not directly replace all wired connections, but will initially be used for subsections of the data transmission, where e.g. mobility is of utmost importance. Accordingly, cascaded communication networks consisting of hierarchically ordered, wired and wireless subnetworks will emerge. In this thesis, we investigate effects and dependencies of such a cascading for the real-time communication of factory automation applications. Therefore, we have to find methods to interconnect arbitrary wired and wireless communication networks such that we can maintain the reliable real-time performance of wired subnetworks and the mobility of wireless subnetworks without, or at most with minimal performance degradation. Ideally, with a cascaded network, no hardware or software adjustments will be necessary compared to the individual networks deployed today.
Based on a delimiting review of different application areas and a dedicated use case analysis of typical factory automation applications, we derive the most challenging requirements that have to be fulfilled by cascaded communication networks. According to this review, we present several methods to reduce the overall transmission latency in cascaded networks. Starting with analyzing different interface concepts and continuing with frame conversion methods, we achieve a decision-making basis to select dedicated subnetworks for a cascaded network that can be used for closed-loop control applications. Additionally, we develop methods to optimize the parametrization of individual subnetworks with respect to the overall communication, such that the end-to-end transmission latency can be drastically reduced. For verification, we design a generic model for analyzing the timing behavior of arbitrary communication networks and verify it based on an analysis of a machine tool application scenario. Additional measurements based on a real demonstrator implementation corroborate that, in industrial application, cascaded communication networks can provide competitive performance compared to the currently used wired networks.
It is predicted that, in the next years, wireless sensor networks could be massively deployed in a wide variety of application areas, such as agriculture, logistics, automation, or infrastructure monitoring. An extremely low power consumption, high dependability, and low cost are common requirements for sensor nodes in all these applications. This can be achieved only by tiny, power-efficient microcontrollers and communication systems integrated on a single chip. Formal description techniques, such as SDL (Specification and Description Language), are suitable to formally prove properties of models designed in these languages. Code generators facilitate the automatic transformation of SDL models into software implementations, while preserving the properties of the model and, thus, achieving high system dependability. The implementations consist of the translated state machine behavior and, additionally, require a run-time environment for model execution. The objective of this work was to investigate an integrated design flow for embedded systems, which should allow the development of efficient and dependable system implementations from abstract SDL specifications. In this thesis, concepts for minimal SDL run-time environment have been devised and realized by an example implementation. Not only pure software implementations should be considered, but starting from these also the hardware/software (HW/SW) partitioning of the system should be supported. For this purpose, a cosimulation framework that allows the coupling of an instruction set simulator (ISS) with a functional SDL simulation has been investigated and prototypically implemented within the scope of this thesis. By shifting functionality to dedicated hardware components it is possible to take computational load from the microcontroller and to decrease the overall energy consumption by reducing the clock frequency and lowering the supply voltage. Due to the use of SDL, the design flow lends itself particularly to the implementation of communication protocols, and is limited to applications with soft real-time requirements. For an SDL-based design flow targeted to resource-constrained embedded systems, concepts and real implementations of minimal SDL run-time environments were lacking. Available software tools, indeed, enable the transformation of SDL models into C code, however for an efficient implementation, an integration into existing real-time operating systems (RTOS) for small microcontrollers is essential. A prototypical implementation of a run-time library for the Reflex RTOS has been created to validate our general concepts. It is about 30 % faster and consumes less than half of the program memory compared to the operating system independent run-time environment of the tool vendor Telelogic. For simple SDL models, the application requires in total less than 8 kbytes program memory and 1 kbyte RAM. For the evaluation of design alternatives that realize different hardware/software partitionings, instruction set simulators are particularly suitable. They facilitate the identification of performance bottlenecks of the HW/SW system. Test stimuli are required in order to measure the performance and response time of systems under design. The development of an environment that generates such test signals can be a laborious task. Thus, it is reasonable, especially in the design of protocols, to use an SDL simulation of a communication network to generate these test stimuli. Such an SDL model already exists and is the basis for the implementation. The protocol implementation simulated by the ISS then becomes part of the network simulation. An efficient coupling of SDL simulations with instruction set simulators had to be investigated, and a solution is presented in this thesis. Based on the general concepts, a cosimulation framework for the ISS TSIM for the LEON2 processor was realized by the author. The joint SDL and instruction set simulation is very fast, which could be demonstrated by connecting a software implementation of the complex IEEE 802.15.3 medium access control (MAC) protocol with an SDL simulation of a network consisting of four devices. The real execution time for 10 seconds of simulation time amounted to just 50 seconds. The overall design flow was validated by means of a HW/SW implementation of the IEEE 802.15.3 wireless MAC protocol. The author designed a complete SDL model of the protocol and integrated it into Reflex. By using our cosimulation environment for the TSIM simulator, the model was partitioned into hardware and software. For the hardware part, a dedicated protocol accelerator was designed by the author. This hardware component was integrated on a single chip with the LEON2 processor and, finally, manufactured. It could be shown that the presented methodology enables the design and implementation of efficient HW/SW systems. Consequently, it can be applied to the development of dependable and energy-efficient wireless sensor nodes and other embedded systems.
Vor dem Hintergrund der zunehmenden Anzahl an Tagebauseen sowie den Folgen der anthropogen veränderten Klimaentwicklung und infolgedessen der Möglichkeit des Entstehens oder/und des Zusammenbrechens von Meromixis in Seen besteht die Notwendigkeit, Kenntnisse über die Dichteschichtung verursachenden chemischen Prozesse sowie die in der Wassersäule auftretenden Dichtegradienten und die Dichtebeiträge gelöster Stoffe zu gewinnen.
Aus diesem Grund wurden zwei meromiktische, in der Lausitz gelegene Seen (Waldsee, Moritzteich) untersucht. Ziel war es, neben den Ursachen der Dichteschichtung die (bio)geochemischen Prozesse in der Wassersäule sowie an der Sediment-Wasser-Grenze zu untersuchen sowie Dichtegradienten und die Dichtebeiträge gelöster Stoffe im Gewässer zu quantifizieren.
Hierzu wurden die Seewasser-, Sediment-, Sinkstoff- und Porenwasserbeschaffenheit chemisch analysiert sowie tiefenorientierte Messungen der Vor-Ort-Parameter in der Wassersäule durchgeführt. Die Daten waren Basis geochemischer Berechnungen, der Bestimmung dichterelevanter chemischer Prozesse und Parameter sowie der Berechnung der Dichtegradienten in der Wassersäule und der Dichtebeiträge gelöster Stoffe.
Die Ergebnisse zeigten, dass in den untersuchten Braunkohletagebauseen die Meromixis auf der biogeochemischen Umsetzung des Eisens mit der Bildung eisenhydroxidischer und
-hydroxosulfatischer Minerale im Mixolimnion und deren Auflösung sowie der Reduktion des Eisens(III) zu Eisen(II) im Monimolimnion beruht. Dabei war die Beschaffenheit der im Mixolimnion gebildeten Eisenverbindungen pH-abhängig. Bei pH-Werten ≤3 wurden Eisenhydroxosulfate (vermutlich Schwertmannit) und bei pH-Werten von 6 bis 7 Ferrihydrit ausgefällt.
Die in den Monimolimnionsedimenten ablaufende Sulfatreduktion führte zu einem in das Sediment gerichteten Sulfat- und Eisenfluss, wobei bei einem möglichen Eisenüberschuss dieses auch ins Wasser freigesetzt und somit zu einer Erhöhung der Dichte im Monimolimnion beitragen konnte. Die im Mixolimnionsediment ablaufenden chemischen Prozesse waren vor allem vom vorliegenden geochemischen Milieu abhängig. Dabei können in Organikreichen Sedimenten sulfatreduzierende Prozesse stattfinden, wohingegen in den sauren, geringer organischen Sedimenten möglicherweise eine diagenetische Umwandlung metastabilen Schwertmannits zu stabileren Goethit vorliegt.
Der chemische Dichtegradient beruhte im Wesentlichen auf Eisen(II) und dem Karbonatsystem (HCO3-+CO2), zu geringeren Anteilen auf DOC und Calcium sowie, ausschließlich im Moritzteich, auf Sulfat. Insgesamt war der in beiden Seen durch die chemischen Stoffe verursachte Dichtegradient zwischen Mixo- und Monimolimnion mit maximal rd. 1,0 g/l gering. Saisonale Veränderungen des chemischen Dichtegradienten in beiden Seen waren marginal. Somit basierten Schwankungen des Gesamtdichtegradienten in der Wassersäule vor allem auf den Änderungen der Temperatur und weniger auf den Änderungen der Konzentrationen gelöster Stoffe.
Morphological and optical properties of a multilayer film (CAZO/CZAO/ZACO) prepared by spin-coating method and deposited on a glass substrate were evaluated. The study was initially carried out for each layer, individually and then as a multilayer subsequently. Structural properties using X-ray diffraction (XRD), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), infrared spectra (IR) and X-ray photoelectron Spectroscopy (XPS) showed the presence of three phases of zinc, copper and silver oxides at different levels. The CZAO sample observed with scanning electron microscope (SEM) showed an excellent porous surface with a large deformation in the multilayer configuration. Doping with zinc and copper in the silver crystal lattice improved the crystal structure and reduced the optical energy gap, thus increasing the optical absorbance and refractive index. The dielectric constants and showed an increase in the optical polarization values for lower photonic energies. The maximum degradation rate for photocatalysts of methylene blue was 89 % for a 5-h exposure period with CAZO/CZAO/ZACO while it reached 71 % for the CZAO sample during the same time period. The sensitivity of samples to light proved that the presence of ultraviolet radiation increases the number of holes trapped by oxygen ions and causes more free electrons and contribute to a better production of photocurrent than in darkness.
Für die Personalisierte Medizin wird eine präzise und schnelle Analyse relevanter kardiovaskulärer, Tumor- oder Autoimmunbiomarker in der heutigen Labordiagnostik immer wichtiger. Patienten sollen möglichst individuell und auf ihre Bedürfnisse abgestimmt behandelt werden. Mithilfe einfacher, tragbarer, zeit- und materialsparender Analysemethoden sollen in Zukunft die Ärzte durch automatisierte, multiparametrische Testsysteme unterstützt werden. Um diese Probleme adressieren zu können, ist es notwendig, Systeme zu entwickeln, die einen simultanen Nachweis von Protein-, Nukleinsäure-, und Lipidbiomarkern ermöglichen. Die vorliegende Dissertation setzt sich mit der Entwicklung mikropartikelbasierter Nachweissysteme für hydrophile und amphiphile Biomarker auseinander. Hierbei wurde ein mikropartikelbasierter Mikrofluidikchip zur Analyse von vier Protein- und DNAbasierten kardiovaskulären Biomarkern entwickelt. Dieser zeigt gegenüber der Verwendung einer Multiwellplatte eine Reduzierung der Zeit von 1 h auf 7 min, die Reduzierung von Patientenmaterial, aufgrund des Einsatzes geringer Volumina und eine erhöhte Sensitivität um einen Faktor von fünf gegenüber den Herstellerangaben der Biomarker. Die Analyse amphiphiler Biomarker wie Phospholipide oder Lipoproteine setzte die Verwendung hydrophober Mikropartikel voraus. Neuartige, fluoreszenzkodierte, hydrophobe Mikropartikel wurden hergestellt und anhand verschiedener Kriterien wie Verhalten in Puffersystemen, Hydrophobizität, Lösungsmittelstabilität und Fluoreszenz- und Größenverteilung charakterisiert. Mithilfe der typisierten hydrophoben Mikropartikel wurden amphiphile Biomarker, wie z. B. Anti-Phospholipid-Antikörper gegen Cardiolipin, welche bei Autoimmunerkrankungen, Krebs und kardiovaskulären Erkrankungen eine Rolle spielen, an die Mikropartikeloberfläche gekoppelt. Ein aussagekräftiger Nachweis der Anti- Phospholipid-Antikörper konnte sowohl auf Membran- als auch Mikropartikelbasis entwickelt werden. Mit dem entwickelten Proof-of-Principle konnten erste Patientenseren analysiert und eine eindeutige Zuordnung der positiven und negativen Seren vorgenommen werden.
Die Arbeit überträgt Grundgedanken und Hilfsmittel der systemorientierten Managementlehre (Universität St. Gallen, Malik Management Zentrum St. Gallen) auf die Branche der Consulting - Unternehmen im Bauwesen (CUB) in Deutschland, die im Jahr 2006 mit 86 Tsd. Firmen und über 360 Tsd. Mitarbeitern einen Umsatz von über 30 Mrd. € erwirtschaftet hat. Erörtert werden die zum Verständnis der eingesetzten Denkweisen und Konzepte notwendigen Grundlagen der Begriffe und Definitionen von ‚System’, Kybernetik und Systemtheorie.Es werden vor allem das zirkuläre und vernetzte Denken, Regelkreise und deren hierarchischer Aufbau, die Rückkopplung, die ‚Black box’, die Bedeutung des Ausbalancierens von Maßnahmen, Modellbildungen für unterschiedliche Fragestellungen der Unternehmenspolitik, die Möglichkeiten der Selbstorganisation und die bedingte Autonomie von Unternehmensteilen erläutert. Als Werkzeuge werden das Viable System Modell (VSM) nach Stafford Beer und Wirkungsgefüge nach Frederik Vester und Gomez/Probst (Universität St. Gallen) eingesetzt. Das VSM liefert eine übergeordnete Orientierung zur Integration grundlegender Anforderungen der Unternehmensführung und gleichzeitig konkrete Anweisungen zur Ausbildung aller Funktionen des Organismus Unternehmen. Wirkungsdiagramme bilden Zusammenhänge des »Systems« CUB oder formulierte Fragestellungen in der gewünschten Detaillierungsebene ab. Bestehende Wirkungen und mögliche Konsequenzen von Aktivitäten und Einflüssen können mit ihrer Hilfe bis zu einem gewissen Grad nachvollzogen bzw. vorausgedacht werden. Das Verfahren »Easy Fuzzy Balancing« wird vom Verfasser ausgearbeitet, um Entscheidungssituationen, z.B. bei strategischen Überlegungen, nachvollziehbar aufzubereiten. Es kombiniert den einfachen Aufbau der Nutzwertanalyse mit der Denkweise von Fuzzy – Logic und setzt diese mit grundlegender Mathematik um. Aus der Diskussion vorhandener Lösungen wie der Balanced Scorecard wird ein »Kennzahlensystem« entwickelt, welches eine ausgewogene, die Vergangeheit, Gegenwart und Zukunft berücksichtigende sowie vollständig alle erforderlichen Bereiche und Prozesse abdeckende Analyse möglich macht. Mit Hilfe von »Easy Fuzzy Balancing« werden die Ergebnisse zu einem »Index Gesamterfolg« verdichtet. Auf Basis dieser Konzepte und Hilfsmittel wird eine »Methode« vorgestellt, die umfassend und auf die Branche zugeschnitten die Aufgaben der Unternehmensplanung, -führung und Weiterentwicklung eines CUB abbildet. Dazu werden branchenspezifische Hilfsmittel, wie beispielsweise ein »Strategieprozess« und ein »Strategisches Koordinatensystem CUB«, welches zur Orientierung im Markt genutzt wird, vorgestellt. Das Hauptaugenmerk wird immer wieder auf die Fähigkeiten und die Anforderungen bei der Erbringung der Dienstleistung eines CUB gerichtet. An der Schnittstelle zum Projekt, im Zusammenwirken mit den besonderen und einmaligen Bedingungen eines Bauvorhabens entsteht Komplexität. Die Fähigkeiten im Umgang mit diesen nur teilweise planbaren Zuständen stellt die wesentliche Führungsaufgabe und den bedeutendsten Erfolgsfaktor eines CUB dar. Die Verantwortung des Projektleiters und seine zur erfolgreichen Projektabwicklung erforderlichen Fähigkeiten werden herausgearbeitet. Der Einsatz der systemorientierten Grundgedanken und Werkzeuge sowie der branchenspezifischen Hilfsmittel werden jeweils an Beispielen aus der Beratungspraxis gezeigt. Als Ergebnis liegt eine »Methode« vor, die Hinweise statt Rezepte liefert und im Unternehmen an die besonderen Anforderungen und Randbedingungen angepasst wird.
Mit der vorliegenden Arbeit zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen in bewachsenen Bodenfiltern konnte gezeigt werden, dass eine Abhängigkeit der Reinigungsleistung hauptsächlich von der hydraulischen Filterbelastung und der spezifischen Abbaubarkeit des Abwassers abhängt. Dieser Zusammenhang der Reinigungsleistung konnte empirisch für die Abwasserparameter CSB und BSB5 in eine mathematische Beziehung überführt werden. Mit dem vorliegenden empirischen Berechnungsansatz lassen sich die Reinigungsleistung von Bodenfiltern im Bezug auf organische Verbindungen ohne besondere Kenntnisse des Filteraufbaus und –betriebs vorhersagen. Als Eingangsparameter für den Berechnungsansatz sind das CSB:BSB5-Verhältnis und die hydraulische Filterbelastung notwendig, um die prozentuale Reinigungsleistung angeben zu können. Eine Gütediskussion des entwickelten Modellansatzes mit 35 Langzeitmessungen aus der Literatur ergab eine mittlere Abweichung der Berechungsergebnisse von der Realität von 0,52% für CSB und 0,13% für BSB5 innerhalb eines Vertrauensintervalls von ± 5,0%. In Nomogrammen grafisch aufbereitet, kann dieser Bemessungsansatz zur Diskussion von Belastungsszenarien, zur Anlagenüberwachung und zur Bemessung mehrstufiger Bodenfilter eingesetzt werden und eine belastbare Vorhersage der kohlenstoffbezogenen Reinigungsleistung innerhalb des Vertrauensintervalls geben.
Wetlands have gained tremendous importance since the 1970s, both in scientific discussion and in government policy discourse. The Ramsar Convention provided some clarity in definitions of wetlands and their natural and social significance. However, the current scientific understanding of wetlands was constructed in the centers of knowledge production in the West. One of the consequences has been that local knowledge of wetlands has been obscured or ignored altogether. This research uses methods of historical archaeology, ethnography, and archival work to explore the Anlo's local knowledge of wetlands in Ghana. Anlo local knowledge includes unique forms of wetland ownership arrangements, appropriate management approaches, and so-called atsidza are used as epistemic tools. Bryan Norton's conceptual framework of adaptive management gives an important role to local experimentation and is therefore seen as a key tool for sustainable management. Adaptive management is understood as anlo-style consensus-building management to appropriately incorporate local knowledge and western science into wetland management. The concept of adaptive management is modified accordingly to integrate postcolonial studies of knowledge production and thus can also contribute to the critical analysis of the integration of local knowledge, which has tended to be underestimated or even ignored in postcolonial theories.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden 123 Proben aus ungeschweißtem und geschweißtem Altstahl Dauerschwingversuchen unterzogen. Sie versagten bei Lastspielzahlen von weniger als 10.000.000 oder überlebten das Dauerschwingen.
Die wesentliche Erkenntnis ist, dass das Schweißen ohne signifikanten Einfluss auf die Dauerfestigkeit des Kerbdetails an sich zu sein scheint. Entscheidend scheint die Geometrie der Kerbe zu sein und nicht die in den Altstahl eingebrachte Schweißwärme.
Zur Verifizierung wurden unter anderem Schweißraupen auf nachweislich stark versprödetem Altstahl aufgebracht und wieder abgeschliffen. Diese Proben zeigten dann im Zugversuch teilweise bessere Werte als die unbehandelten Proben; auch die aus diesen Proben ermittelten Wöhlerlinien stellten sich flacher, also langlebiger, dar als die Linien der unbehandelten Proben. Daneben wurden auch die Kerbklassen FAT 160, FAT 112, FAT 90, FAT 71 und die für Brückenbauwerke unerhebliche FAT 36 untersucht.
Nahezu alle untersuchten Proben wiesen Schwingbreiten auf, die im Rahmen des EC 3 zulässig wären. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Schweißwärme einen eher positiven Einfluss auf das Altmaterial hat. In die gleiche Richtung gehen die Erkenntnisse, die gewonnen wurden, als der Altstahl bei rund 1.000 °C geglüht wurde. Die Werte der Kerbschlagarbeit erhöhten sich beträchtlich. Die Zeitdauer, die dieser Zustand anhält, wurde jedoch nicht untersucht. Hier besteht die Möglichkeit weiterer Forschungen. Hinsichtlich der Restlebensdauer von nicht vorwiegend ruhend beanspruchten Bauwerken scheint jedoch klar zu sein, dass der Einfluss des Schweißens ohne Berücksichtigung bleiben kann.
Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil zeigt eine Untersuchung mechanischer Verspannungen in Silizium Bauelementestrukturen, die mit Variationen des "shallow trench isolation" (STI) Prozesses hergestellt wurden. Die Messungen wurden mit hoher Ortsauflösung mittels Mikro-Raman Spektroskopie durchgeführt. Zur Anregung wurde ultraviolettes (364 nm) Laserlicht verwendet. Die Arbeit beschreibt detailiert die Vorteile von UV gegenüber sichtbarem Licht und diskutiert den Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die mechanische Verspannung im Si Substrat. Eine Korrelation zwischen mechanischer Verspannung und Defektbildung sowie degradierender elektrischer Eigenschaften wird gezeigt. Der zweite Teil dieser Arbeit präsentiert die Untersuchung der Phononen in SiGe Volumenkristallen. Die Messungen mittels Raman Spektroskopie leisten einen Beitrag zur Klärung widersprüchlicher Moden-Zuordnungen. Das Verhalten des Ge-Phonons unter Beimischung von Si in einen reinen Ge-Kristall wird gezeigt. Die Zuordnung der lokalisierten Si-Schwingungsmode (Si LVM) konnte experimentell durch die Beobachtung der Schwingungen aller drei Si Isotope bestätigt werden.
The research introduces volunteering at World Heritage site as a potential civic engagement tool, which can increase communication between heritage property and local community. The first part of the study focuses on the concept of volunteering and on the role it plays in community involvement at World Heritage sites as well as on its benefits for social development in general.
The second part of the research intends to give practical recommendation on designing a volunteer program under conditions of the World Heritage site of the Palaces and Parks in Potsdam and Berlin. The author raises a question how a volunteering program can be organized to be effective and at the same time to respond to the UNESCO World Heritage Programme and to the newest UNESCO conservation concepts, such as Historic Urban Landscape approach.
The study aims to serve as a practical guide for museums and heritage organisations that intend to improve community involvement in their work.
Urban adaptation is a critical issue for many of the developing countries of Southeast Asia. Vietnam is likely to be among the countries most adversely affected by climate change. Moreover, its largest city, Ho Chi Minh City is considered worldwide as one of most vulnerable to a multitude of climate-related hazards, including flooding, sea-level rise and extreme heat events. Similar to other rapidly developing megacities in Southeast Asia, Ho Chi Minh City has undergone enormous changes in recent decades and has rapidly developed into an emerging megacity shaped by global processes and local settlement patterns. Recently, the need to adapt to the multiple stressors of rapid urbanisation and climate change has become increasingly evident. Adaptation to climate change in urban areas depends on decision-makers’ understanding of the current and future impacts of climate change. Land-use planning as a place-based and problem-solving strategy has been recognised as a key tool in this respect, to mainstream climate change adaptation and disaster risk reduction into urban development. Yet a key challenge is a lack of relevant information on exposed populations and assets at risk to planners and policymakers. The dissertation outlines the development of an integrated framework predominantly based on an urban structure type approach. This approach was used to manually interpret high resolution, remotely sensed imagery in order to portray and understand patterns of settlement and urban structure layout of the current and emerging landscapes of Ho Chi Minh City. The approach is able to capture the highly dynamic spatiotemporal, social and structural changes associated with rapid urbanisation. The overall findings show the applicability of the developed framework to produce important input indicators for risk adapted land-use planning. These are ultimately useful to determine hotspots for administrative interventions and to assist prioritising in spatial and urban planning decision-making.
Das Schweißen führt zu einer lokalen, ungleichmäßigen Erwärmung der Fügestelle. Die dadurch hervorgerufenen lokalen plastischen Verformungen und metallurgischen Werkstoffveränderungen bewirken nach der Abkühlung bleibenden Verzug und Eigenspannungen. Diese beeinflussen die reibungslose Durchführung des Fertigungsprozesses und die Qualität der geschweißten Konstruktion und schließlich stellen letztlich deren Einsatz in Frage. Somit steht für die meisten Industrieanwendungen die gesicherte Minimierung bzw. Beherrschung des Schweißverzuges und der Schweißeigenspannungen, insbesondere bei großen Konstruktionen im Vordergrund.
Mittels der Vorkenntnis über den zu erwartenden Verzug und die Entwicklung der Eigenspannungen während und nach dem Schweißen können zum einen geeignete Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise Einspannszenarien, Vorverformungen oder Schweißreihenfolgen sowie eine gezielte Vor-, Zwischen- oder Nachwärmebehandlung zweckmäßig gewählt werden. Zum anderen ist es möglich, die darauffolgenden notwendigen Nachbehandlungen, wie z.B. das thermische Richten, schon in einem sehr frühen Stadium des Produktentwicklungsprozesses vorauszuplanen. Demzufolge besteht seitens der Forschung ein sehr großes Interesse an der Entwicklung verlässlicher Modelle und Methoden zur Schweißverzugs- und Eigenspannungsberechnung.
Die vorliegende Habilitationsschrift befasst sich mit den theoretischen Grundlagen und den simulationstechnischen Aspekten der Schweißverzug- und Eigenspannungsberechnung von großen komplexen Schweißkonstruktionen. Im Mittelpunkt stehen die analytisch-numerische Hybridmodelle. Diese bestehen aus einem analytischen Teil für die lokale thermomechanische Berechnung und einen numerischen Teil für die globale strukturmechanische Berechnung. Die beiden Teilaufgaben sind stark gekoppelt. Der Schwerpunkt liegt in der Weiteentwicklung und in den Umsatzmöglichkeiten des analytischen Ansatzes. Darüber hinaus wird die Anwendung der Hybriden Modellierung zur Berechnung von Verzug und Eigenspannungen in praxisrelevanten Schweißkonstruktionen an zahlreichen Beispielen demonstriert. Die Aspekte der Einbringung der Simulation in die Fertigungs- oder Produktkette werden ebenso thematisiert.
Financial globalization is an inherent feature of today’s economies. But the positive impact of financial globalization has been limited and some puzzling evidence has been found recently. To explain these puzzles, Stulz argued that finance is critically affected by Twin Agency Problems: firstly, the controlling shareholders can use their power for their own benefit but at the expense of outside investors. Secondly, the state rulers can use their power to improve their own welfare at the expense of all shareholders. When these agency problems worsen, diffuse ownership is inefficient and ownership concentration is the best choice. Ownership concentration inversely limits a country’s ability to benefit from financial globalization. On the basis of Stulz’s theory and remaining the central role of the Twin Agency Problems in fostering ownership concentration, this study relaxes some simplified assumptions in Stulz’s model and develops a more practical one. According to this developed model, the following solutions from the theoretical research are suggested for the government to solve the agency problems: improving the legal sense through education; increasing the expected profitability with active economic policies; strengthening the constraint on the expropriators through laws and regulations; implementing the above three strategies together; lastly, improving the investor protection during the development of financial market. This paper also makes an empirical investigation in China. On the basis of the data from 1481 Chinese companies listed in Shanghai, Shenzhen or New York, it is found that more than 70 % of the companies are ownership concentrated. More than halve of them are controlled by the state and nearly 20% are controlled by families. The average degree of ownership concentration in China is more than 30%, which is higher than most other Asian countries. It was argued that listing abroad can decrease the ownership concentration, but the evidence in China shows that the companies listed abroad are more concentrated than those listed only inland. The investigation of the profitability reveals that the companies listed abroad are not more profitable than those listed inland, but the difference of the profitability between these companies is much less, which means the companies listed abroad are more reliable as a whole, because bad companies are strictly forbidden to step into the market. The investigation of the relationship between capital scale and ownership concentration shows that the companies with greater capital scale are more concentrated and most of the giant companies are controlled by the government. Because in a country without advanced financial market the capital can be collected from the public is limited and the huge companies could only be financed by the state. The smaller companies are easier to become ownership dispersed. The research of the relationship between ownership concentration and profitability reveals that family held companies are more profitable than state held ones; the widely held companies have the lowest profitability. Although most of the dispersed companies have a poor performance, some of them are really good. The research of the ownership structures finds out that the companies with indirect dispersed structure or foundation held structure are more profitable and the deviation of profitability of these companies is much less than the pyramid structure. Another discovery is that most of the companies with indirect dispersed structure are held by hundreds of or even more than thousand of the employees of the listed company. The reasons why these companies are more profitable are the lower separation of voting rights from cash flow right and the more ownership encouragement. In the employee held companies, the ownership is dispersed to all the managers and almost all employees, and all of them are encouraged to do well and to act as monitors for each other. So, it is difficult for the top managers to steal from the company. Through all these empirical research the following suggestions to resolve the twin agency problems are obtained: not relying on foreign financial market but concentrating on the advancement of legal sense, laws and regulations inland; strictly examining the companies which apply to be listed on the exchange and prevent the bad companies from going into the market; beginning the decentralization of ownership with relative smaller companies; transforming the state holding company into employee holding dispersed company; eliminating or decreasing the separation of voting rights from cash flow rights; encouraging and supervising the managers by given more managers stocks or shares of the company.
Modern dielectrics in combination with appropriate metal electrodes have a great potential to solve many difficulties associated with continuing miniaturization process in the microelectronic industry. One significant branch of microelectronics incorporates dynamic random access memory (DRAM) market. The DRAM devices scaled for over 35 years starting from 4 kb density to several Gb nowadays. The scaling process led to the dielectric material thickness reduction, resulting in higher leakage current density, and as a consequence higher power consumption. As a possible solution for this problem, alternative dielectric materials with improved electrical and material science parameters were intensively studied by many research groups. The higher dielectric constant allows the use of physically thicker layers with high capacitance but strongly reduced leakage current density. This work focused on deposition and characterization of thin insulating layers. The material engineering process was based on Si cleanroom compatible HfO2 thin films deposited on TiN metal electrodes. A combined materials science and dielectric characterization study showed that Ba added HfO2 (BaHfO3) films and Ti added BaHfO3 (BaHf0.5Ti0.5O3) layers are promising candidates for future generation of state of the art DRAMs. In especial a strong increase of the dielectric permittivity k was achieved for thin films of cubic BaHfO3 (k~38) and BaHf0.5Ti0.5O3 (k~90) with respect to monoclinic HfO2 (k~19). Meanwhile the CET values scaled down to 1 nm for BaHfO3 and ~0.8 nm for BaHf0.5Ti0.5O3 with respect to HfO2 (CET=1.5 nm). The Hf4+ ions substitution in BaHfO3 by Ti4+ ions led to a significant decrease of thermal budget from 900°C for BaHfO3 to 700°C for BaHf0.5Ti0.5O3. Future studies need to focus on the use of appropriate metal electrodes (high work function) and on film deposition process (homogeneity) for better current leakage control.
PLETS (Product Lifecycle Extension Technique/Process Selection) model is a computer supported decision making analysis method developed for the management of mechanical products at the utilisation and retirement stages. The core of the work involves the hybridisation of a number of classical MADM methods to suit decision making in the product life extension domain. The model provides a comprehensive view of the economic implications, technical requirements and environmental effects of using one of the five identified lifecycle-extension-processes (PLETs): repair, refurbishing, remanufacturing, upgrading and cascading, to elongate the service life of a given hardware. The PLETS model is intended for the evaluation and screening of PLETs, and for the selection of the best option under a given scenario. The results obtained for the shelling machine used to illustrate the applicability, and to validate both the methodology and its companion demonstrative computer implementation prototype showed that repair is the best PLET under the given conditions. The compatibility of this result with what obtains in practice shows that the methodology is a suitable decision making aid for product life extension.
Die Anwendung asymmetrischer Kryptosysteme, z.B. elliptische Kurven Kryptographie (ECC), erfordert große Rechenkapazität die normalerweise auf von mobilen Geräten bzw. drahtlosen Sensorknoten nicht zur Verfügung steht. Die Implementierung der ECC in Hardware reduziert den Zeit- und Energie-Aufwand. Die Optimierung der Hardware-Implementierungen dient nicht nur der weiteren Reduktion des Zeit- und Energieverbrauches sondern hilft darüber hinaus die Herstellungskosten zu verringern, so dass solche Lösungen auch für kostengünstige Geräte einsetzbar werden. Im Rahmen dieser Dissertation wurden Optimierungsmöglichkeiten für die Multiplikation der Polynome, die für EC-Operationen eingesetzt werden, untersucht. Ziel der Optimierungen war, dass die Multiplikation mit einer minimalen Anzahl von Additionen (also XOR-Gattern) und Multiplikationen (also AND-Gattern) durchgeführt werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die iterative Bearbeitung von 10 Multiplikations-Methoden (MM) im Gegensatz zur üblichen rekursiven Bearbeitung untersucht. Dabei wurde eine Reihenfolge der Operationen für jede der untersuchten MM ermittelt, die zu einer reduzierten Anzahl von XOR-Operationen führt. Der Einsatz der optimierten Reihenfolge kann die Komplexität der MM wesentlich reduzieren. Zum Beispiel bei der generalisierten Karatsuba-MM [18] beträgt die Reduktion des XOR-Aufwandes durchschnittlich 39 % für Polynom-Längen bis 600 Bits. Für die IHP 0,13μ-Technologie entspricht diese Reduktion des XOR-Aufwandes einer durchschnittlichen Flächen-Reduktion der Polynom-Multiplizierer um 35 %. Bei der 4-Segment-Karatsuba-MM wird nicht nur der XOR-Aufwand, sondern auch die Signal-Verzögerung im Vergleich zur rekursiven Anwendung der originalen Karatsuba-MM reduziert. Außerdem wurde ein Algorithmus zur Bestimmung einer flächen- und/oder energieoptimalen Kombination der Multiplikations-Methoden entwickelt. Mit dem vorgeschlagenen Algorithmus wurden die flächen- und die energie-optimalen Kombinationen der MM für Polynom-Längen bis 600 Bits bestimmt. Alle ECC-relevanten Polynom-Längen liegen in diesem Bereich. Die durchschnittliche Reduktion der Flächen im Vergleich zu den rekonstruierten Daten aus [30] beträgt 12 %. Zusätzlich wurde ein energieoptimaler serieller Mehr-Takt-Multiplizierer für 233-Bits Polynome auf Basis Karatsuba-ähnlicher Multiplikations-Methoden entwickelt. Dieser Multiplizierer nutzt die Winograd-MM und basiert auf einen flächenoptimierten 78-Bits-Teil-Multiplizierer. Die theoretischen Ergebnisse wurden mit Hilfe von Synthesedaten für die IHP Technologie erfolgreich verifiziert. Der Energieverbrauch und die Ausführungszeit des Designs sind um 24 % bzw. 28 % kleiner als die des Vergleichsdesigns aus [28].
In den letzten Jahren hat in der Forschung und Wirtschaft die mikrobielle Biogasproduktion großes Interesse geweckt. Mit diesem Konzept könnte die Versorgung mit erneuerbarer Energie in Zeiten geringerer Energieerzeugung gewährleistet und zusätzlich die Umwelt geschont werden. Bei der Power-to-Gas Technologie wird überschüssige elektrische Energie für die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse verwendet. Anschließend werden Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mithilfe von hydrogenothrophen methanogenen Archaeen zu Methan (CH4) umgewandelt. Bei ausreichender Qualität (>97%) könnte dieses ins nationale Erdgasnetz eingespeist werden. Dieses Verfahren kann durch die direkte Zugabe von H2 in einem Fermenter (in-situ) oder extern in einem separaten Biogasreaktor (ex-situ) stattfinden. In der vorliegenden Arbeit wurden die jüngsten Forschungsergebnisse in Bezug auf das ex-situ Verfahren analysiert und zusammengetragen. Genauer wurde die Beeinflussung der Prozessvariablen sowie optimale Reaktionsbedingungen diskutiert. Zusätzlich zum eigentlichen Ablauf des ex-situ Prozesses wird am Ende der Arbeit die Wirtschaftlichkeit erörtert. Die Ergebnisse belegen, dass die ex-situ Biomethanisierung eine Produktgasqualität von mehr als 95% erreichen kann. Dafür müssen die Prozessvariablen jedoch optimal eingestellt werden. Gut geeignet wäre z.B. eine mit Methanobacterium angereicherte Mischkultur mit einem pH-Wert im Bereich von 7,1 bis 8,5. Weiterhin erläutern viele Studien, dass eine ausreichende Nährstoffversorgung, 5 bar Betriebsdruck und eine Umgebungstemperatur von 35 °C bis 55°C optimale Betriebsbedingungen darstellen. Aus wirtschaftlicher Sicht ist Biomethan nach aktuellem Stand der Technik preisintensiver als herkömmliche Methanquellen. Jedoch könnten unter Berücksichtigung umweltschonender Effekte, Klimaschutz sowie dem Vertrieb von CO2- Zertifikaten die Kosten ausgeglichen und ein niedrigeres Preisniveau erreicht werden. Zusammenfassend stellt Power-to-Gas eine vielversprechende Zukunftstechnologie dar, welche die Möglichkeit auf eine umweltfreundliche und nahezu CO2-neutrale Biomethanproduktion unter Verwendung überschüssiger Energie eröffnet.
The objective of this thesis was to accurately check and improve the models existing for eutectic solder alloys used in simulation tools. Creep deformation,which is the most important deformation mode of solders, of two solder alloys, the widely used eutectic SnPb and the environmentally friendly alternative solder alloy SnAgCu was tested. It was shown that it is necessary to model two different stages of this high temperature induced mechanism: To improve the current material definition, primary creep must be implemented in the FE-software in addition to the existing secondary creep models. This thesis shows how it is possible to test creep behaviour under cyclic loading conditions with a test specimen of novel design. So, primary creep was observed and reoccurs cyclically under such test conditions. Furthermore, steady state creep is also always observed. A Constitutive equation combining both primary and secondary creep was given and verified. This model was implemented in FE-code Ansys, and after performing different kinds of simulation, the necessity of simulating primary creep was demonstrated. In order to achieve reliability information by FE-simulation of solder die attach, the creep-fatigue behaviour with the mean of crack propagation must be modeled. Various kinds of chips on copper substrate (power-transistors) were thermally tested, and different methods were used to investigate crack propagation. These methods were scanning acoustic microscopy and microstructure analysis by optical microscopy. The influence of damage on thermal behaviour (i.e. the thermal resistance of the device) was also assessed. These results were compared with the simulation results in order to build a lifetime prediction model based on crack propagation analysis.
Die Arbeit analysiert die „Spaziergangswissenschaft“ Lucius Burckhardts und entwickelt eigene, niedrigschwellige Spazierkonzepte für die Anwendung in der Lehre. Der Ansatz Burckhardts wird vorgestellt und um die Rezeption von Bertram Weisshaar ergänzt. Weiterhin wird die Methode des „Walkshops“, einer mehrtägigen Gruppenwanderung zur Erarbeitung eines vorher festgelegten Themengebiets, vorgestellt sowie die wesentlichen didaktisch-methodischen Eckpunkte bei der Durchführung eines Spaziergangs oder Walkshops im Rahmen der Lehre herausgearbeitet. Es wurden "simple:walks", einfache Spazierübungen mit unterschiedlichen Zielstellungen, entwickelt. Eine der Übungen wurde mit Testpersonen erprobt. Die Ergebnisse werden dargestellt und ausgewertet.
Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und in Bereichen lokaler Strömungsablösung
(2004)
Turbinenschaufeln neuzeitiger Gasturbinen sind in den ersten Stufen in hohem Maße Filmgekühlt, um den sehr hohen Turbineneintrittstemperaturen zu widerstehen. Gleichzeitig gehen die Bestrebungen dahin, in der einzelnen Stufe mit einer möglichst geringen Anzahl von Turbinenschaufeln die Arbeitsumsetzung zu erhöhen. Infolge dieser Optimierung ergeben sich an der Turbinenschaufeloberfläche zunehmend Gebiete mit verzögerter Hauptströmung, welche mittels Filmkühlung zu kühlen sind. Weiterhin steigt die Gefahr der Strömungsablösung am Turbinenschaufelprofil, deren Interaktion mit der notwendigen Filmkühlung zu klären ist. Zu klären ist, inwiefern die Bauteilkühlung bei lokaler Strömungsablösung mit der Filmkühlung beherrschbar ist. Ziel dieser Arbeit ist die grundlegende Untersuchung und Bewertung der Filmkühlung in Gebieten mit verzögerter Hauptströmung und der Filmkühlung in Bereichen mit lokaler Strömungsablösung. Die Untersuchungen werden für die Filmkühlung aus einer Reihe von Kühlluftbohrungen durchgeführt. Diesbezüglich sind sie im typisch Reynoldszahlbereich der Turbinenschaufeln neuzeitiger Gasturbinen dimensioniert. Da bei der Filmkühlung durch den Kühlluftstrahl, der in die heiße Hauptströmung eintritt, eine stark anisotrope Turbulenzstruktur zu erwarten ist, werden diese grundlegenden Untersuchungen experimentell durchgeführt. Die Versuchsergebnisse können sodann zur Validierung numerischer Strömungslöser herangezogen werden, auch wenn diese die Turbulenz isotrop simulieren. Mit dem Ammoniak-Diazo-Verfahren mit Online-Kalibrierung wird ein hochauflösendes flächiges Messverfahren zur Bestimmung der adiabaten Filmkühleffektivität weiterentwickelt und vorgestellt. Sehr detaillierte Untersuchungen der adiabaten Filmkühleffektivität werden zur Filmkühlung bei verzögerter Hauptströmung und bei lokaler Strömungsablösung wiedergegeben. Ergänzt werden diese Untersuchungen durch umfangreiche Strömungsfelduntersuchungen mit der 2D- und 3D Laser Particle Image Velocimetry (PIV) und der Hitzdrahtanemometrie. Für die finanzielle Unterstützung zum Aufbau und zur Durchführung der Forschungstätigkeit an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus danke ich dem Land Brandenburg und der Bundesrepublik Deutschland sowie den Firmen Rolls-Royce Deutschland Ltd., MTU Aero Engines GmbH, Siemens AG und Alstom Schweiz AG (ehemals ABB Kraftwerke).
In this work Adaptive Polynomial Tabulation (APT) is presented. It is a new approach to solve the initial value chemical rate equation system. In this approach zeroeth, first and second order polynomials are used in real-time to approximate the solution of the initial value chemical rate equation system. The sizes of the local regions encountered for the different orders of polynomial approximation are calculated in real-time. To improve accuracy the chemical state space is partitioned into hypercubes. During calculations the hypercubes accessed by the reactive mixture are divided into adaptive hypercubes depending on the accuracy of the local solution. Mixture initial conditions are stored in the adaptive hypercubes. Around each stored initial condition two concentric ellipsoids of accuracy (EOA) are defined. These include the ISAT and identical EOAs. The time evolution of mixture initial conditions which encounter an identical and ISAT EOA are approximated by zero and first order polynomials respectively. With a certain number of stored initial conditions within an adaptive hypercube, its second order polynomial coefficients are constructed from the stored initial conditions. The time evolution of additional mixture initial conditions that encounter this adaptive hypercube are approximated with second order polynomials. The APT model is simplified by the replacement of the entire set of species mass fractions with a progress variable based on the enthalpy of formation evaluated at 298 K. APT has 3 degrees of freedom which include the progress variable, total enthalpy and pressure. The APT model was tested with a zero dimensional Stochastic Reactor Model (SRM) for HCCI engine combustion. A skeletal n-heptane/toluene mechanism with 148 chemical species and 1281 reactions was used. In the tests, the HCCI engine simulations using APT were in very good agreement with the model calculations using the ODE solver. The cool flame and main ignition events were accurately captured. The major and minor species were also accurately captured by APT. In SRM-HCCI calculations without cyclic variations, a computational speed up factor greater than 1000 was obtained when APT was used for all the operating points considered without significant loss in accuracy. For the SRM-HCCI engine calculations with cyclic variations, APT demonstrated a computational speed up exceeding 12 without significant loss in accuracy.
Grundlagenuntersuchungen zur Optimierung der technischen Kristallisation von Fettsäuregemischen
(2019)
Trotz der steigenden Nachfrage nach Fettsäuregemischen mit niedrigen gesättigten Anteilen liegen nur relativ wenige Untersuchungen und industrielle Umsetzungen zur Fraktionierung durch Kristallisationsverfahren vor. Die Reduzierung gesättigter Anteilen aus Gemischen gleicher Kettenlängen ist mittels Destillation nicht möglich ist. In dieser Arbeit wurde daher die lösemittelfreie Schmelzkristallisation in Form der Suspensionskristallisation untersucht.
Zur Auslegung und Optimierung von Kristallisationsprozessen ist die Kenntnis der Phasendiagramme und Kristallisationskinetiken von grundlegender Bedeutung.
Daher wurden die thermodynamischen Grundlagen der Kristallisation von Fettsäuregemischen untersucht. Nach der Erarbeitung der Untersuchungs- und Auswertemethoden wurden die zehn binären Systeme aus den fünf Hauptfettsäuren pflanzlicher Fette und Öle mittels DSC analysiert und die Phasendiagramme mit den metastabilen Bereichen sowie Enthalpiediagramme abgeleitet. Durch Modellierung wurden vier ternäre Phasendiagramme konstruiert, wesentliche Charakteristika abgeleitet und in ein Modell zur Berechnung der Phasenumwandlungstemperaturen von Systemen aus den fünf Hauptfettsäuren überführt, welches eine mittlere Abweichung von nur 0,4K und eine Standardabweichung von 0,7K liefert. Zudem konnte erstmals der komplexe Verlauf der Kristallisation von Fettsäuregemischen in den Phasendiagrammen aufgeklärt und beschrieben werden.
Die Kinetik des Kristallwachstums wurde an drei Fettsäuregemischen mit verschiedenen Kühlraten und Zieltemperaturen mittels Polarisationsmikroskopie untersucht. Die eingesetzte Kühlkammer zeigte mit ±0,003 K Temperaturgenauigkeit sehr lineare Temperaturprofile. Die Projektionsfläche der Kristalle wurde, neben den Kristalldichten, aufgrund einer Korrelation zu entsprechenden DSC-Wärmestromkurven als geeigneter Parameter zur Beschreibung des Kristallwachstums erkannt.
Es wurden kinetische Parameter, wie Induktionszeit, Keimbildungsrate, finale Kristalldichte und -fläche sowie die Wachstumsgeschwindigkeiten der Einzelkristalle und des Bulks, ermittelt. Für die zeitliche Entwicklung wurden Modelle für die Berechnung abgeleitet. Zudem erfolgte die Untersuchung der auftretenden Kristallmorphologien, wobei für alle Kristalle eine lanzettförmige Grundstruktur gefunden wurde.
Es wurden Versuche im größeren Maßstab in einem Laborreaktorsystem mit 40ml sowie einem Vibromix- und Wavemixer-System mit jeweils 2l Probenmenge durchgeführt. Zur Überwachung des Kristallwachstums in den Reaktoren wurde ein Laserscanner (FBRM) verwendet.
Versuche mit verschiedenen Kühlraten, Durchmischungsparametern und Zieltemperaturen zeigten den Vorteil einer scherarmen Durchmischung zur Erreichung gut trennbarer Kristallsuspensionen. Die Abtrennbarkeit wurde mittels Druckfiltration und Zentrifugation überprüft, wobei die Druckfiltration mit Ausbeuten an Mutterlauge von bis zu 98% die besten Resultate lieferte.
With the increasing consciousness of the value of wetland ecological and environmental functions and its fast rate of decline in the size of this important and rich ecosystem globally, the Niger Delta ecosystem has been reported to be undergoing tremendous change, hence the need for this research, to identify the challenges and proffer solutions. This study focuses on ascertaining if a change has occurred in the Upper Orashi Forest Reserved wetland, to know and evaluate the policies used in managing the wetland in the region and Nigeria. To ascertain the wetland change, land cover change detection was carried out using Geographic Information Systems and Remote Sensing to produce paradigm or data to detect change occurrence in the wetland area. Supervised classification of land use and land cover change was carried out using LANDSAT data from 2002, 2008, and 2019. Thereafter, the land cover transition was mapped for the period 2002 to 2019 and this was computed for the net land cover change for the period of study. The site was classified into three different classes and each class was analyzed using the land use and land cover change model formula. The result from this part shows that there is a consistent decrease in the wetland area for the period under review and in the other two identified classes, some interchangeable compositions were observed for the period of study. To validate this result, the opinion of experts and the host community is needed. Two sets of questionnaires were designed for experts and local community dwellers to sample their opinion in relation to the wetland and its management. The information collected was analyzed using Microsoft excel and the result shows that changes have occurred in the wetland of Upper Orashi Forest (decrease in size and other challenging issues with respect to policies and regulations). This study has identified critical challenging issues facing wetlands in the region or driving factors of wetland loss in the study area. Thereafter making recommendations that will help address these issues to actualize environmental sustainability and sustainable wetland in the region and Nigeria at large.
Modern law and local tradition in forest heritage conservation in Cameroon : the case of Korup
(2012)
Cameroon’s forests are exceptionally rich in biodiversity but are among the most threatened forests in the Congo Basin. To safeguard the country’s forest heritage, the government resorted to the creation of protected areas such as the Korup National Park (KNP) but ignored the local traditional system of natural resource management and relied merely on modern law for its protection. But the protection of the park only through modern law has not yielded satisfactory results since it still faces numerous problems which exacerbate biodiversity loss. With many problems facing the park, there is growing concern with regards to government strategy to maintain its values and integrity merely through modern law. This dissertation aims at assessing the potentials of modern law and local traditional system of natural resource management as instruments for effective protection of the KNP in particular and other Cameroonian national parks in general. It further aims at exploring ways of adapting national law and policy to suit local reality. To realise the objectives of this study, legal science analytical method, instruments of both quantitative approach (questionnaire) and qualitative approach (semi-structured interviews) were used. An in-depth assessment of the degree of effectiveness of modern law application in Korup reveals that it is to a lesser extent effective and this impedes Cameroon’s adequate compliance with its biodiversity conservation obligations under international environmental agreements. The study finds that the park’s protection unit plays a commendable role in fighting against illegal activities but inadequate financial resources and logistics render the institution weak. Other institutions play a laudable role in enforcing the law but major weaknesses identified include bail abuses, leniency in punishing offenders and corruption. It was discovered that the Korup inhabitants are against resettlement and often reluctantly cooperate in enforcing modern law. The research reveals that cultural beliefs and traditional practices associated with totems, taboos and sacred forests exist in the Korup villages and contributed in protecting Korup forest heritage. It shows that the putting into practice of some aspects of the traditional cultural practices was often without conservation intention but paradoxically, this contributed to forest biodiversity conservation. The study finds that each village has customary laws and local bylaws which are binding on its inhabitants and contribute to rational use of forest resources. The chieftaincy, village council and the Ekpe society are revealed as traditional institutions that govern the Korup people and manage forest resources through the traditional system ignored by the state. The research shows that statutory law recognises only the chieftaincy institution but reduces traditional rulers to mere auxiliaries of the government thereby weakening traditional institutions that ought to contribute in protecting Korup forest heritage. It recommends that in addition to fighting corruption and building the capacity of law enforcement institutions, the government should adequately integrate traditional rulers and institutions into the modern governance structure. It should legally recognise the role of traditional authorities in safeguarding Korup forest heritage through the traditional system. The study concludes that a management and conservation strategy that involves the people of Korup through their traditional institutions and system of natural resource management, will lead to effective protection and sustainability of the KNP and thus, contribute in enhancing Cameroon’s compliance with biodiversity-related international environmental agreements.
Der Autor hat sich mit dieser Arbeit zum Ziel gesetzt, eine bessere Prognose zu erhalten, ob eine Führungskraft an einer entsprechenden Stelle eher erfolgreich sein wird, oder ob es zu Problemen kommt. Voraussetzung für eine solche Prognose ist, dass sowohl der erfolgreiche Führungsstil einer Fügungskraftstelle als auch der Führungsstil der Person bekannt ist. Letzteres zu ermitteln ist „state of the art“ und wird oft durch die Durchführung von Assessmentcenter bestimmt. Der optimal wirkende und damit erfolgreiche Soll-Führungsstil wird bislang in der Praxis noch nicht erhoben. Bevor dies geschehen kann, muss einmal überprüft werden, ob sich dieser Soll-Führungsstil erheben lässt und ob es Abhängigkeiten gibt. Es gibt sicherlich zahlreiche Möglichkeiten, wovon ein optimaler Führungsstil abhängen kann. Der Autor überprüft in dieser Arbeit drei solcher möglicher Abhängigkeiten, die von dem Unternehmen, von der Funktion (z.B. Produktion oder Entwicklung) und von dem Internationalitätsgrad. Nach einer theoretischen Betrachtung schließt der Autor eine Untersuchung der Abhängigkeit von der Organisationsform aus, da die Organisationsform selbst wiederum unter anderem von der Funktion und dem Internationalitätsgrad abhängt, und somit eine doppelte Abhängigkeit vorgelegen hätte. Für die Untersuchung der Abhängigkeiten entwickelt der Autor einen Fragebogen, mit Hilfe dessen der optimal wirkende Führungsstil ermittelt werden kann. Dieser Fragebogen erfasst 19 Merkmale eines Führungsstils und ordnet diesen semantische Paare zu. In der Erhebung wählt der Befragte, zu welcher Ausprägung des semantischen Paars eines Merkmals er im Sinne eines optimalen Führungsstils eher tendiert. Der Vergleich der Antworten bezüglich Gemeinsamkeiten oder aber signifikanten Unterschieden zeigt die optimalen Führungsstile in Abhängigkeit von Funktion, Internationalität und Unternehmen auf. Die Auswertung der Befragung zeigt bei den Funktionen ein eindeutiges Ergebnis. Es gibt signifikante Unterschiede zwischen den erhobenen optimalen Führungsstilen von Funktionen. Die Funktionen unterscheiden sich hinsichtlich des optimal wirkenden Führungsstils. Dies trifft zwar nicht für alle Merkmale zu, es gibt auch einige nicht abhängige Merkmale, doch die Mehrheit der untersuchten Merkmale unterscheidet sich signifikant. Es ist umso erstaunlicher, als es zwischen den Unternehmen nicht der Fall ist. Dies bedeutet, dass der optimale Führungsstil einer Funktion sich nicht von dem optimalen Führungsstil der gleichen Funktion in einem anderen Unternehmen unterscheidet. Er unterscheidet sich aber von dem Soll-Führungsstil anderer Funktionen. Dies bedeutet, dass die anscheinend weitläufig überschätzte Unternehmenskultur beim optimalen Führungsstil eine untergeordnete Rolle spielt. Eine erfolgreiche Führungskraft in einer Funktion hat es demnach mit dem Wechsel in ein anderes Unternehmen unter Beibehaltung der Funktion leichter als mit dem Wechsel zu einer anderen Funktion innerhalb des Unternehmens. Dies trifft natürlich nur zu, wenn die neue Funktion gegenüber der ursprünglichen einen signifikant anderen Führungsstil aufweist. Es gibt auch verwandte Funktionen, die sich bezüglich des Soll-Führungsstils nur geringfügig unterscheiden. Außerdem muss an dieser Stelle nochmals angemerkt werden, dass der Autor die Erhebung lediglich bei deutschen Unternehmen durchgeführt hat. Es besteht demnach durchaus die Möglichkeit, dass sich das Ergebnis verändert, wenn man die Betrachtung auf ausländische Unternehmen ausdehnt. Die Korrelation zum Internationalitätsgrad der Führungsstelle kann nicht so eindeutig beantwortet werden. Auch hier gibt es Merkmale, die sich in Abhängigkeit vom Internationalitätsgrad signifikant unterscheiden, doch es sind bedeutend weniger. Der optimale Führungsstil ist daher weniger abhängig vom Internationalitätsgrad als von der Funktion. Aber auch hier gibt es signifikante Abweichungen, die es in einem international agierenden Unternehmen zu beachten gilt, natürlich mit der gleichen Einschränkung, dass die Untersuchung in deutschen Unternehmen durchgeführt wurde. Zur Absicherung der Ergebnisse wurden zufällige Stichproben verglichen. Bei diesen Vergleichen kam es bei keinem Merkmal zu signifikanten Abweichungen.
Hardwareimplementierte latenzarme drahtlose Medienzugriffsprotokolle für höchsten Datendurchsatz
(2014)
Der Fortschritt der Technik ermöglicht immer leistungsfähigere drahtlose Dienste mit hohen Anforderungen an Latenz, Jitter und Übertragungsgeschwindigkeit. Aktuelle digitale Protokolle für drahtgebundene hochauflösende Multimediaübertragungen (HDMI, DisplayPort) oder Peripherieschnittstellen (USB, PCIe, SATA) in der Computertechnik erreichen Datenraten im Multi-Gigabit Bereich. Die Übertragung der Inhalte z.B. Filme, Musikstreaming oder Dateiübertragungen mit Hilfe breitbandiger drahtloser Übertragungsverfahren vereinfacht die kabellose „Installation“ und die daraus folgende Benutzerfreundlichkeit (Mobilität) im Heimbereich (Indoor). Weiterhin werden Systeme mit hohen Datenraten und kleinen Latenzen unter 5 ms im Mobilfunkbereich benötigt, um Basisstationen (3G, LTE) mit dem Kernnetzwerk zu verbinden. Diese Backhaul-Verbindungen können auch im innerstädtischen Bereich zum Aufbau von Small-Cell-Installationen genutzt werden, da nicht immer eine Kabelverlegung möglich ist. Eine Verkettung der Verbindungen vergrößert den Abstand zum Zugangspunkt des Kernnetzes und stellt zusätzliche Anschlußpunkte für Basisstationen bereit. Allerdings vergrößert sich auch die Latenz für die weiter entfernten Stationen.
In dieser Arbeit wird ein MAC-Protokoll für hochratige und latenzarme drahtlose Verbindungen vorgestellt. Dazu werden sowohl Punkt-zu-Punkt- als auch Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen auf ihre speziellen Anforderungen bei der Implementierung der MAC-Komponenten in einer programmierbaren Hardware (FPGA) analysiert. Eine Integration des MAC-Protokolls zusammen mit einem OFDM-Basisbandprozessor mit Brutto-Datenraten größer 5 GBit/s erlaubt die Überprüfung der Funktionalität sowie die Messung wichtiger Protokollparameter unter realen Einsatzbedingungen. Das vorgeschlagene Medienzugriffsprotokoll unterstützt den Einsatz von Beamsteering-Verfahren zur Suche von benachbarten Kommunikationsteilnehmern und den gleichzeitigen räumlich getrennten Kanalzugriff mehrerer Kommunikationsteilnehmer. Eine Anwendungsschnittstelle für nutzerspezifische Implementierungen mit exklusivem Zugriff auf das Übertragungsmedium erleichtert die Integration zusätzlicher Funktionalität wie z.B. eine hochauflösende Entfernungsmessung. Weiterhin wird ein Verfahren zur latenzarmen Detektierung und Umschaltung blockierter Pfade vorgestellt. Umfangreiche Simulationen bestätigen die Funktionalität des MAC-Protokolls in unterschiedlichen Szenarien mit und ohne Übertragungsfehler.
Die bundespolitischen Rahmenbedingungen haben sich mit Blick auf den Ausbau der erneuerbaren Energien konkretisiert. Bis 2027 sind die Bundesländer verpflich-tet, 1,4% der Bundesfläche für Windenergie auszuweisen, bis 2032 sollen es 2% sein. Akzeptanz ist ein zentraler Faktor für eine breite gesellschaftliche Zustimmung zur Energiewende. Finanzielle Beteiligung ist eine Möglichkeit, um die lokale Ak-zeptanz in Standort- und Anrainerkommunen zu stärken. Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg haben Landesregelung zur ver-pflichtenden finanziellen Beteiligung and Windenergieanlagen geschaffen. Die ersten Erfahrungen mit den Landesgesetzen, die durch Expert*inneninterviews er-hoben wurden, deuten darauf hin, dass die Verpflichtung zur finanziellen Beteili-gung in beiden Bundesländern merkbar zu einer Steigerung der Akzeptanz von Windenergieanlagen beigetragen hat. Das Bürger- und Gemeindenbeteiligungsge-setz aus Mecklenburg-Vorpommern (BüGemBeteilG M-V) ist vom Bundesverfas-sungsgericht als zulässig erachtet worden. Damit existiert eine „Blaupause“ für eine rechtssichere Landesregelung. Entscheiden sich die Gemeinden für eine Investiti-onsbeteiligung, dann sind für sie vergleichsweise hohe Renditen bei niedrigem In-vestitionsrisiko zu erwarten. Allerdings können Investitionsoptionen Disparitäten insbesondere in sozial-ökonomisch weniger prosperierenden Regionen verstärken. Das Brandenburger Windenergieanlagenabgabegesetz (BbgWindAbgG) liefert planbare Einnahmen für die Kommunen, ist einfach umzusetzen und bietet allen Gemeinden die gleichen Wertschöpfungsmöglichkeiten, die allerdings eher gerin-ger ausfallen, als bei der Beteiligung nach BüGemBeteilG M-V. Finanzielle Beteili-gung ist ein wichtiger Baustein zur Erhöhung der Akzeptanz, er ist allerdings nur ein Element von mehreren für eine gesellschaftlich getragene und lokal akzeptierte Energiewende. Neben einem klaren und einmütigen landespolitischen Bekenntnis, transparenter Kommunikation und umfassender Planungsbeteiligung, ist die Wert-schöpfung für Standort- und Anrainergemeinden von erneuerbarer Energieerzeu-gung wichtig. Gemeinden müssen befähigt werden, informierte Entscheidungen im Sinne des gemeindlichen Gemeinwohls treffen zu können, insbesondere mit Blick auf komplexe Sachverhalte wie sie der Energiewende eigen sind. Hierfür sind bera-tende und vernetzende Akteure, wie eine gut ausgestattete Landesenergieagentur ebenso zentral wie die Unterstützung auf landespolitischer Ebene.
Die globale Finanzkrise hat elementare Merkmale des geldpolitischen Vorkrisen-Konsens, wie die Sicherung der Preisstabilität als Hauptaufgabe der Geldpolitik in Frage gestellt. Man spricht von einer Geldpolitik in der neuen Normalität, einen Zustand, bei dem es trotz geringer Inflationsrate und niedrigen Schwankungen des Outputgaps zu Risiken für die Finanzstabilität kommt. Die neue Normalität nach der Krise ist durch große Schwankungen der Kapitalströme und einen Leitzins nahe der Nullzinsuntergrenze gekennzeichnet. Da Preisstabilität, als traditionelles Ziel der Geldpolitik, nicht notwendigerweise wirtschaftliche Stabilität sichern kann, wurde die bisherige Vorgehensweise der Geldpolitik in Frage gestellt und die Thematik aufgeworfen, wie das Verhältnis der Finanzstabilität zur traditionellen Geldpolitik ausgestaltet sein sollte, insbesondere welche Politik, Geld- und/oder makroprudenzielle Politik sich zur Sicherung von Finanzstabilität eignet.
Aufbauend auf der Erkenntnis, dass Geldpolitik vor allem durch den Risikoneigungs- und Kreditkanal mit Finanzstabilität wechselwirkt, werden anhand eines Neukeynesianischen Modells unter Berücksichtigung einer Finanzfriktion und mit Hilfe spezifischer Verlustfunktionen drei mögliche Relationen zwischen der Geldpolitik betreibenden Zentralbank und einer für makroprudenzielle Politik verantwortlichen Regierung in unterschiedliche spieltheoretische Gleichgewichtskonzepte (Nash, Stackelberg und kooperativ) übersetzt. Zur Lösung des Modells wird neben der theoretischen Analyse mit Maple zudem auf eine Simulationstechnik, der Software Matlab, zurückgegriffen. Für die unterschiedlichen Gleichgewichtskonzepte werden wiederum unterschiedliche institutionelle Anordnungen identifiziert. Das Neukeynesianische Modell wird zusätzlich dahingehend erweitert, dass der gelpolitische Zinssenkungsspielraum eingeschränkt ist, wenn der Zins auf die Nullzinsuntergrenze trifft. Auf diese Weise soll aufgezeigt werden wie und ob sich der institutionelle Aufbau durch die Erweiterung des Modells verändert.
Insgesamt lässt sich aus den Ergebnissen schließen, dass eine geldpolitische Behörde, die in ihrem Entscheidungskalkül neben Preis- und Outputstabilität, zusätzlich Finanzstabilität und die Beschränkungen durch eine Nullzinsuntergrenze berücksichtigt, sowohl geldpolitische, als auch makroprudenzielle Politik ausführen sollte.
Was bedeutet es, innovativ zu sein? Ausgangspunkt der vorliegenden Arbeit ist die weitverbreitete Verwendung des Innovationsbegriffes, für den aber Probleme der Unschärfe oder ein wichtiger historisch-systematischem Bedeutungswandel erkannt werden. Die vorgenommene Auseinandersetzung zur Innovation arbeitet die begriffiche Historie auf und benennt dabei wesentliche Schwerpunkte. Die vorgeschlagene Innovationsdefinition vom Mehrwert zum Zweck des eigenen Erfolgs dient als Ausgangspunkt, um zwischen bloßer Möglichkeit und tatsächlich genutzter Lösung unterscheiden zu können. Die Frage nach der Relevanz ist das Ergebnis dieser individuellen Bewertung. Darüber hinaus wird durch ein, in Anlehnung an bereits existierende Pfad- und Urnenmodelle, entwickeltes Kugelmodell verdeutlicht, dass (Markt)Bedeutung und technisches Potential eben nicht pauschal ineinander überführbar sind. Die Bedeutung von Relevanz zeigt sich auch in der Herausforderung, Forschung als mehr oder weniger sinnvoll bestimmen zu wollen. So ist im akademischen Umfeld der ökonomische Nutzen im Kontext privater Forschung nachvollziehbar. Ein notwendiger gesellschaftlicher Effekt bleibt aber oft aus. Dieser ist oft nur mit akademischen Disziplinen umsetzbar (z. B. Pädagogik, Ökologie), die sich der Ökonomisierung teilweise völlig entziehen. Die Relevanz als Bezugswert akademischer Forschung ist damit nicht allein an ökonomischer Tauglichkeit ausgerichtet, sondern auch an ihrer gesellschaftlichen Gestaltungsabsicht und Notwendigkeit. Dies beinhaltet dann jedoch auch eine kritische Bewertung falscher oder zum Selbstzweck betriebener Forschung ohne Gehalt, deren Ursachen sich u. a. in ihrer zwanghaften Ökonomisierung wiederfinden oder durch Fehler beteiligter Akteursgruppen (menschlicher Makel) hervorgerufen werden. Diese Thesen werden im Kontext einer sinnvollen Handlungsempfehlung diskutiert. Dabei wird ein aus den Elementen Reexion, Fokus und Pragmatismus bestehender Kulturhebel vorgeschlagen, der sowohl aus der Gegenüberstellung geschlossener und offener Innovation als auch klassischer Wissenschaft und Technoscience abgeleitet werden kann. Er beantwortet die eingangs gestellte Frage, was es bedeutet, innovativ zu sein: 1. Was? -> Lösungen schaffen, 2. Wie? -> Ideen/Möglichkeiten in den Relevanzhorizont bringen (relevant machen), 3. Wodurch? -> Reflektion über sich selbst, Fokus auf die Bedürfnisse der Zielgruppe und Pragmatismus bei der Anwendung von Fähigkeiten und Wissen (Kulturhebel). Die Auseinandersetzungen der vorliegenden Arbeit führen zu diesen Schlussfolgerungen hinsichtlich innovativen Handelns
Learning from the past, designing for the future : sustainability of the Mediterranean vernacular
(2020)
With climate change and the depleting ozone layer, awareness about protecting the environment is increasing and “Sustainable Architecture” is becoming an essential part of the architectural future of cities. However, sustainable buildings of today are being built with high cost, high tech systems which can be reduced by taking advantage of past technologies and systems. The brilliance of vernacular architecture and the way man adapted to his surroundings fascinated me and inspired me to do further research on the sustainable characteristics of vernacular settlements of the Mediterranean area in order to determine if these characteristics can be applied to present and future architecture in an innovative way to create sustainable buildings with least possible energy consumption.
The method of research was based upon a general analysis of the passive design (solar and wind) characteristics of a town or settlement in Mediterranean climate starting from its site elements such as topography, vegetation, water. After that its urban structure, such as the geometry, block and street orientation and dimensions. Following that, the dwelling characteristics like dwelling shape, orientation and dimensions and finally the thermal regulating elements found in these dwellings, such as windows and vegetation. These elements were given a score according to their contribution to energy savings in buildings. Four case studies were chosen: two vernacular case studies from the region of study (the Mediterranean Coasts) and two modern case studies inspired by the Mediterranean vernacular. The analysis was repeated in the same sequence mentioned: Site, Settlement, Dwelling, Element, for the actual performance of each case study. The elements were given a number of points out of the score assigned for each element in the general analysis.
A total score and rating for each case study resulted from this analysis. The objective of these scores were to compare the performance of the vernacular case studies to the vernacular inspired case studies in terms of energy savings. The final scores displayed comparable results between both types of case studies meaning that when these modern settlements were designed with an influence from the Mediterranean vernacular, their performance in energy savings was close to that of a vernacular settlement. That means that it is possible to design settlements which are influenced by vernacular settlements and can even defeat them by following the general guidelines of the vernacular passive design characteristics in addition to modern tools and innovative methods. These guidelines can be reflected in a handbook and rating system which can become a simple step by step guide for architects and planners to design sustainable settlements without the need for expensive and complicated rating systems and consultants.
This volume summarizes the monitoring activities and results at the ‘Chicken Creek’ catchment for the period 2005 to 2010. The development in all ecosystem compartments is assessed, classified, and compared to more mature systems with regard to functional relevance and succession stage. In a final synopsis, the whole catchment is evaluated with regard to ecosystem development and an outlook is given on the expected trends both in the short and the medium term.
In many applications, like embedded systems or systems with a strong user interaction, the program is mainly controlled by events. An event handler waits for any event to occur, and then processes that event by ignoring it or calling a corresponding action, a procedure declared in the program. In this way, events are coupled with actions and can influence the global state of the whole program. In order to design a well structured program, event handling and corresponding actions should be clearly separated. However, this aim is not always ensured. In this thesis, an approach is introduced, which enforces to design event-driven systems into two main parts: - An event-handling part, also called specification part, and - An action part, also called hand-built program part (hbp). The specification part is defined as a declarative specification of the event-handling in a special language. It is separated from the hand-built program part. Every event can only influence the state of this part, which contains the implementation of control functions, which calls the several actions defined in the hand-built program part and so connects both parts together. The prototype of a framework was implemented which allows to specify the eventhandling part by means of a special editor and generates from it some classes and templates. In order to complete the implementation, the programmer has to fill into the templates program code by hand (therefore called hand-built program part), which describe the actions.
Ein wesentlicher Aspekt der Dynamik elektrischer Aktivitaet in neuronalen Gewebe betrifft die Ausbreitung von Aktivitaet in Form von Wellen. In dieser Arbeit untersuchen wir die Existenz und Eigenschaften laufender Wellenloesungen einer nichtlinearen Neuronalen-Feld-Gleichung. Das Modell beruecksichtigt die nichtlokalen synaptischen Verbindungen und die Zeitverzoegerung bei der Kommunikation zwischen den Nervenzellen, die abstandsabhaengig ist. Die Modellgleichung hat daher die mathematische Form einer nichtlinearer, retardierter Integralgleichung. In der Arbeit wird zuerst gezeigt, wie man die Modellgleichung durch ein System von partiellen Differentialgleichungen approximieren kann, das leichter numerisch untersucht werden kann. Anschliessend werden laufende Wellenloesungen des Modells numerisch und analytisch untersucht.
In der Dissertation werden neue Potentiale und Anforderungen sowie neue Verfahren und Methoden zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen erarbeitet. Der Fokus wird dabei auf das Wirkleistungsmanagement im Verteilnetz gelegt. Bei einer zunehmenden Durchdringung von Erneuerbaren Energien steigt der gegenseitige Einfluss mit den technischen Systemen im Netzbetrieb und bestehenden sowie zukünftigen Märkten. In der Arbeit werden organisatorische und technische Lösungen entwickelt, welche eine sichere Bereitstellung von Regelleistung sowie eine Unterstützung durch den Verteilnetzbetreiber für ein systemdienliches Engpassmanagement des Übertragungsnetzbetreibers ermöglichen.
Anhand eines 110-kV-Modellnetzes werden die technischen Lösungen aufgezeigt und bewertet. Dabei zeigt sich, dass eine erweiterte Betriebsplanung im Verteilnetz notwendig wird. Mögliche Konflikte können im Vorfeld durch eine Netzzustandsbewertung und Informationsübermittlung gelöst werden. Weiterhin können Anforderungen des ÜNB zur Unterstützung zum Redispatch im Rahmen einer Vortagesplanung integriert werden. Zur Realisierung der Prozesse und somit Erfüllung der neuen Anforderungen sind zum Teil technische Ände-rungen in den Systemen der Netzführung sowie organisatorische und rechtliche Anpassungen in der Handhabung des Engpassmanagements notwendig. Hierzu werden in der vorliegenden Arbeit konkrete Empfehlungen ausgesprochen.
Durch anthropogene Aktivität hat sich der Nährstoffeintrag in die Umwelt stark erhöht. Die Hauptquellen sind die Landwirtschaft, kommunales und industrielles Abwasser. Erhöhte Stickstofffrachten haben einen starken Einfluss auf den Stickstoffkreislauf. Das Überangebot an Stickstoff führt zu Eutrophierung in Gewässern und somit zu einem weniger diversen, instabileren Ökosystem.
Die Stickstoffeliminierung aus Abwässern ist essentiell für den Schutz der Ökosysteme. Das etablierte System der Nitrifikation/Denitrifikation ist aufgrund des hohen Sauerstoffbedarfs sehr energie- und somit auch kostenintensiv. Der Anammox-Prozess (anaerobe Ammonium Oxidation) ist eine potentielle Alternative zur konventionellen Stickstoffelimination. Anammox-Bakterien nutzen Ammonium und Nitrit als Elektronenakzeptor. Durch Nutzung der partiellen Nitrifikation in Kombination mit Anammox (PN/A) kann bis zu 60 % der Belüftungsenergie eingespart werden. Trotz Erfolgen in der Teilstrombehandlung ist der Prozess noch nicht erfolgreich in der Hauptstrombehandlung eingesetzt worden. Die größten Herausforderungen sind die niedrigen Temperaturen, geringe Zulaufkonzentrationen und hohe Konzentrationen organischen Kohlenstoffs.
Die vorliegende Arbeit konnte die Wirksamkeit von membranbelüfteten Biofilm Reaktoren unter Verwendung von synthetischem Abwasser bei niedrigen Temperaturen (18 - 8 °C) belegen. Die Innovation in diesem System ist die räumliche Trennung von nitrifizierenden Bakterien und Anammox Bakterien. Die regelmäßige mechanische Entfernung des Nitrifikanten-Biofilms ermöglichte einen langzeitstabilen Reaktorbetrieb.
Diese Reaktorkonfiguration konnte auch erfolgreich für hochsaline Abwässer (5 -30 g NaCl*L-1) bei einer Reaktortemperatur von 30 °C und auch unter Zugabe von TOC (40-100 mg TOC*L-1) genutzt werden.
Weiterhin wurden Untersuchungen zur Aktivität von salzadaptierter Anammox-Biomasse und nicht adaptierter Biomasse in einem Bereich von 0 bis 50 g NaCl*L-1 durchgeführt. Bei Konzentrationen unter 30 g NaCl*L-1 konnten keine signifikanten Unterschiede im Abbauverhalten festgestellt werden. Allerdings war adaptierte Biomasse bei höheren Salzkonzentrationen konkurrenzstärker.
Außerdem wurden Langzeitlagerungsversuche durchgeführt. Die Lagerungsbedingungen variierten in der Lagerungstemperatur, im Redoxpuffer und der Nährstoffversorgung. Nach 106 Tagen bei 4 °C konnte die Anammox-Biomasse noch 91 % ihrer ursprünglichen Aktivität erhalten. Somit konnte eine einfache und kostengünstige Lagerungsmethode für Anammo-Bakterien entwickelt werden.
In this dissertation, I present three research articles on the economics of wind energy in Germany. The first two chapters primarily assess onshore wind energy’s empirical value in the wholesale market. The third chapter discusses the efficiency of the German wind support scheme. In the first chapter, a database on German onshore wind turbines installed was created by using a general method to fill incomplete stock data. By using the database and highly granular wind speed data, hourly infeed and annual market values of around 25,700 wind turbines in Germany from 2005 to 2015 were calculated, and its drivers – infeed-price-correlation and standard deviation of infeed – analysed. Further, the spread in market values on turbine level was shown, regional differences quantified and the effect of turbine age on market values discussed. Turbines in central Germany had, on average, lower market values than turbines in the north, south or west of Germany. Modern turbines reached higher market values than older turbines. The second chapter on wind turbines’ market values covers the period until 2019. This analysis confirmed that market values were highly diverse on turbine level. Further, it explained why the market value of a single turbine matters in the market premium model. In this context, the magnitude of the outperformance of technologically advanced turbines was assessed. Last, the effect of inter-annual weather variability on wholesale electricity prices and market values was quantified, using 19 different years of winds speeds and infeed data. In the third chapter, it was analysed whether the German wind support scheme incentivised a cost-minimal capacity build-up. Two cost-minimal benchmark scenarios were developed and compared to the historical capacity build-up between 1995 and 2015. The costs of the benchmark scenarios were significantly lower than those of the historical build-up. The benchmark cost reduction largely stemmed from greater efficiency in terms of using better wind sites. It was further shown that a spatially concentrated capacity-build up, as induced in the benchmarks, is beneficial from a consumer’s point of view.
Possible synergy between FLEGT-VPA & REDD+ towards improving forest governance framework in Cameroon
(2023)
Illegal logging is seen as a serious impediment to achieving sustainable management of forests in the tropics. In addition, deforestation contributes in increasing carbon dioxide emissions in the atmosphere, resulting to biodiversity loss and climate change. Illegal logging and deforestation have affected Cameroon’s forest ecosystem negatively since the mid-1980s as a result of the economic crises, which intensified the exploitation of forest resources for multiple purposes. In response, some policy initiatives came up such as FLEGT-VPA and REDD+ to fight against the threats. It is due to the above background that this study was designed to examine the possible synergy between FLEGT-VPA and REDD+ towards improving the forest governance framework in Cameroon. The first part of the study assesses FLEGT-VPA in Cameroon with the application of interviews of key informants who were involved in the negotiation process of the EU-Cameroon Voluntary Partnership Agreement. The second part of the study assesses the management of Bimbia Bonadikombo Community Forest (BBCF), as one of the REDD+ pilot project sites around Mount Cameroon in the South West Region of Cameroon. The use of surveys, content analysis, and observations seeks to assess these two initiatives in their role in improving forest governance in Cameroon. The first part of the research reveals that since Cameroon ratified the FLEGT-VPA in 2011, there has been progressed concerning stakeholder participation in forest-related issues. Again, the study also reveals challenges faced with the setting up of a system to verify timber from legal origin as recommended by the European Union. The research further reveals a lack of commitment by the government in revising the current forest policies and re-organizing the domestic market for timber trade as part of the commitment made by the government during the ratification of the FLEGT-VPA. The second part of the study finds that the management of BBCF is not governed by the provision of the Cameroon community forestry manual or by its bylaws posing doubts if community forestry can halt emissions of greenhouse gases caused by deforestation, thus helping REDD+ achieve its objectives. The study recommends the need for rapid policy reform and a cross-sectoral transformation to enable FLEGT-VPA and REDD+ to synergize for a better policy outcome on issues concerning forestry and climate change.
Color sequencing
(2004)
In this dissertation, we present several solution approaches for the color change minimization problem that arises in the paint shop of an automobile plant. We give NP-completeness results for an abstract formulation of this problem and show that it is APX-hard, even in a restricted form. For this form, we establish a connection to binary matroids. When solving the color change minimization problem with the help of a line storage system, we present dynamic programs that use algorithms from computational biology, among others. Finally, we look into the color change minimization problem within the overall production process of an automobile plant. We describe an algorithm that sequences a daily production and that has been successfully developed with and implemented in the Ford Motor Company (Europe).
This research investigates the role of audio-visual media in the representation of intangible cultural heritage and provides a theoretically and empirically grounded concept of the interrelation of media, ICH and representation. It identifies both the potentials and risks involved in media representation, as well as responding to the question regarding how audio-visual representations can foster the safeguarding of ICH, aiming at its sustained transmission and recreation. The study conceptualizes representation as a process in which meaning is produced and negotiated. It refers to discourse in Social/Cultural Anthropology, Heritage Studies and Cultural Studies, particularly making use of the circuit of culture model, Hall’s encoding/decoding model and Assmann’s concept of memory. As ICH is culturally contextualized, the analysis focuses on one specific heritage manifestation: the Kutiyattam Sanskrit theatre. It explores in detail Kutiyattam’s history, identity, performance practice and transformation, including after UNESCO’s proclamation. It analyses the processes and conditions of production, encoding, circulation, reception, utilization and regulation of audio-visual representation and demonstrates the extent to which these dynamic and manifold reciprocal processes influence Kutiyattam practices and practitioners. In the form of a thick description, the study exemplifies that media and modern technologies foster continuity in practice, revitalization, valorization and self-assertion, that they enable education, research, promotion and dissemination of ICH, and contribute to identity construction and the (re)creation of communities. It shows that audio-visual representations - when produced in collaboration with the practicing communities, thereby facilitating culture-specific coding and community use - constitute significant vehicles within safeguarding measures. Differentiating between horizontal and vertical transmission of ICH as well as micro and macro level consumption, the study further identifies numerous challenges involved in the mediatization and digitization of ICH. It addresses issues of access, participation, appropriation and intellectual property and the conflict-ridden processes of homogenization, fragmentation, commercialization and popularization, among others. It argues that rather than being innocent and neutral reflections of cultural practices, audio-visual representations are actively involved in meaning making and knowledge constitution processes and deeply enmeshed in power. It proves that representations shape memory, cultural identity and history and exercise influence on cultural expressions and communities. The study concludes with the provision of general recommendations, giving guidance regarding the utilization of media as well as the production, consumption and regulation of media work, targeting heritage professionals and media professionals alike.
Groundwater has been identified as the best source for rural water supply in most rural communities in the Northern region of Ghana because it eliminates the problems of water borne diseases which have affected communities in the region over the years. The guinea worm disease is presently not totally eradicated in the area and there are signals that its occurrence will be increasing in the near future if adequate measures are not implemented to curtail the problem. Adequate groundwater exploration and management appears to be the key to ensure that potable and safe water is available for the entire population of the region and that its availability on a sustainable basis is guaranteed. Groundwater facilities being provided in the area include; engineered hand dug wells, boreholes fitted with hand pumps and mechanised small towns’ piped schemes. Groundwater exploration programs implemented have however resulted in low success rates of borehole drilling because of the lack of a systematic and methodological approach. The available conventional geophysical techniques; one dimensional (1-D) electrical resistivity profiling and sounding as well as the electromagnetic (EM) methods have not been able to efficiently select suitable sites for successful borehole drilling because of their inability to successfully demarcate areas which are likely aquifer potential zones for successful groundwater abstraction. Current borehole drilling success rates especially in the Voltain rock formation are very low. The complex geological setting of groundwater systems in the area gives cause for the adoption and application of a systematic methodological approach in groundwater exploration utilising effective geophysical techniques. Available geophysical techniques which have been considered in this research work include; two dimensional (2-D) multi-electrode electrical resistivity survey, electro kinetic survey (EKS) and the radon survey.
This thesis contributes to the understanding of the collaborative economic model and its applicability in the development of heritage tourism in rural areas. It does so by examining the conceptual and operational attractiveness of the collaborative economy and by proposing a new collaborative model for tourism development. The first part of the research provides a broad theoretical contextualisation of the collaborative economic model. The main assumption is that the duality between individual and collective values lies at the core of all social interactions, and is essential in understanding the conceptual appeal of the collaborative model. The study draws upon concepts and paradigms from a wide range of academic disciplines to frame this assumption: moral philosophy, religion, history, national and political narratives, neuroscience, evolutionary biology, psychology, anthropology and World Heritage discourses. It continues with an analysis of this duality within various theoretical models in the history of Western political economy, and argues that the search for an ideal model of economic policy represented a constant balancing act between individualist or collective goals. The thesis further investigates this duality at the microeconomic level, in relation to specific aspects of economic behaviour: motivation, interaction, ownership, and modes of consumption. The research continues to examine the key characteristics of the collaborative economy, as an emerging model that challenges the structures of the dominant market economy. It demonstrates how the collaborative economy provides an ingenious manner to reconcile individual interests with a sense of community and cooperative action, developing a narrative that rehabilitates the social nature of economic activities. The second part of the thesis investigates the operational attractiveness of a potential collaborative tourism model. It explores the perspectives of both the providers (hosts) and the consumers (tourists) of travel experiences. With the help of data collected from a survey conducted at four selected locations in Romania (Hrabusna, Breaza de Sus) and India (Bhavikeri, Gokarn), the study identifies a high level of acceptance from potential hosts towards a small-scale collaborative tourism model. Similarly, data collected from an online survey offers valuable insights into the tourists’ acceptance of a collaborative tourism model and the functional aspects of its implementation. Finally, the thesis proposes a new collaborative model for small-scale heritage tourism in rural areas – sharitage. The findings of this research provide a good basis for the elaboration of new socio-economic practices that would generate development opportunities and transparent benefits for vulnerable communities in rural areas, respond to the growing tourist demand for immersive, locally contextualised travel experiences, and contribute to the safeguarding of traditional knowledge and practices.
The Nigerian government has commenced the development of minimum energy performance standards (MEPS) as part of measures to achieve the energy and emissions savings target established in Nigeria’s Nationally Determined Contribution (NDC) to the Paris Agreement. It is expected that the implementation of MEPS will also help to address the challenges of unreliability of electricity supply and facilitate the desired energy-efficient appliance market transformation. The MEPS currently covers the three most energy-consuming electrical products in households (lighting, refrigerators, and air conditioners). This research relied on data collected from the survey of 384 households in the case study area of Enugu to study the policy impacts of the current MEPS and identify the potential for its improvement. The research also, empirically, investigated policy and institutional barriers against appliance energy efficiency improvement in the country. Three different policy scenarios were conceptualized to model the policy impacts of current MEPS: a scenario assuming no MEPS or a business-as-usual (BAU) scenario, a policy scenario (PS) that considers the current MEPS, and an aggressive policy scenario (APS) that assumes the scaling up of the current MEPS to more stringent levels. The policy analysis modeling system (PAMS) was adopted to study the impacts of MEPS considering a policy implementation period of 2019 through 2030. The United Nations’ integrated policy framework was also adopted as evaluation criteria to identify policy gaps in the existing policy measures and the identification of possible policy overlaps was conducted using content analysis. Based on the results, the implementation of the current standards would reduce annual residential electricity demand in the surveyed households by 37% compared to BAU. National-level policy impacts show that the implementation of more stringent MEPS would contribute about 11.3% of the national emissions reduction target reached in Nigeria’s NDC. The research also finds out that key policy instruments (such as financial incentives) are still in their planning stages. Furthermore, the result from the content analysis reveals that the assigned institutional roles for the advancement of end-use energy efficiency are in some cases, not based on the statutory mandates of the respective institutions which create room for possible overlaps. To close the existing energy efficiency gaps and achieve effective energy-efficient appliance market transformation, the research underscores the need for a large-scale appliance market assessment to understand current baseline efficiency levels which will guide future policy designs and ensure that MEPS remain effective. The research also recommends key possible frameworks that can guide the design and implementation of financial incentive instruments to make energy-efficient investments more attractive.
Die internationale Temperaturskala von 1990 wird im Bereich von -38,8344°C bis 961,78°C neben dem Wasser- und dem Quecksilber-Tripelpunkt durch Schmelz- und Erstarrungstemperaturen von Reinstmetallen definiert. Die Unsicherheiten bei der Darstellung und Weitergabe der Basiseinheit Kelvin des Internationalen Einheitensystems in diesem Bereich (und somit auch der Einheit Grad Celsius und aller abgeleiteten Einheiten) werden dominiert von den Unsicherheiten der Realisierung dieser Fixpunkte und diese wiederum von einem Beitrag, der vom Einfluss in den Metallen gelöster Verunreinigungen herrührt und bis jetzt nur pauschal abgeschätzt wurde. Zwar wird versucht, noch reineres Fixpunktmetall zu verwenden, aber wesentliche Verbesserungen bezüglich der Reproduzierbarkeit der Fixpunkttemperaturen können nur durch eine Korrektion dieser Beiträge erreicht werden. Voraussetzungen für diese Korrektion sind nicht nur eine chemische Spurenanalyse der Fixpunktmetalle mit Unsicherheiten und Detektionsgrenzen am aktuellen technischen Limit, sondern auch die Kenntnis der Auswirkungen jeder einzelnen Verunreinigung auf die Fixpunkttemperatur. Diese Abhängigkeit der Phasenübergangstemperatur von der Konzentration der jeweiligen Verunreinigung wird auf Grund fehlender Kenntnisse im Bereich kleinster Konzentrationen von 10^-9 bis 10^-5 (mol/mol) experimentell durch gezielte Dotierung der Fixpunktmetalle bestimmt. Um die dargestellten Probleme grundlegend zu lösen, wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei verschiedene Fixpunktzelldesigns entwickelt. Beide erlauben eine Messung und Kontrolle des Drucks der Gasatmosphäre und sind außerdem wiederverschließbar, wodurch sie eine chemische Analyse des Fixpunktmaterials ermöglichen, das sich in der Zusammensetzung wesentlich von dem unterscheiden kann, mit dem die Zelle befüllt worden ist. Während der eine Zelltyp für Kalibrierzwecke konstruiert worden ist und den herkömmlichen Zellen ähnelt, wurde der zweite Typ auf die Verwendung von deutlich weniger Fixpunktmetall hin optimiert, so dass er sich unter anderem gut für die erwähnten Dotierungsexperimente eignet. Zunächst allerdings bringen die Veränderungen im Design gegenüber den üblichen Fixpunktzellen unvermeidlich eine Vergrößerung unerwünschter parasitärer Wärmeflüsse mit sich, welche als sogenannte thermische Effekte die gemessene Fixpunkttemperatur verfälschen. Diese fallen bei der angestrebten Verwendung von höchstreinem Fixpunktmetall relativ zu den anderen Einflussgrößen umso mehr ins Gewicht, deswegen wurde ihre Untersuchung zu einem weiteren Schwerpunkt der Arbeit. Dabei konnte ein Verfahren zur Quantifizierung und Korrektion und ein besseres Verständnis dieser Effekte entwickelt werden, welche für Metallfixpunktzellen jeder Bauart nützlich sind. Im Ergebnis liegen die Unsicherheiten bei den Messungen mit den verkleinerten Zellen unverändert im Bereich weniger hundert Mikrokelvin. Die Zellen eignen sich daher sehr gut, die Beeinflussung der Phasenübergangstemperatur der Metallfixpunkte durch die Dotierung mit anderen Elementen im Konzentrationsbereich von 10^-7 bis 10^-5 zu bestimmen. Bevor dies abschließend auch experimentell mit Untersuchungen an ausgewählten binären Systemen gezeigt wird, werden thermodynamische Berechnungen dargestellt, die erstmals eine Vielzahl von möglichen Verunreinigungen in den Fixpunktzellen ausschließen, so dass sich nicht nur die Anzahl zu untersuchender möglicher Verunreinigungen in den Fixpunkten erheblich reduziert, sondern auch die Anzahl zu berücksichtigender Beiträge bei der angestrebten Korrektion der Fixpunkttemperaturen. Alles in allem steht nun eine Methodik zur Verfügung, die Unsicherheit bei der Darstellung der internationalen Temperaturskala im industriell besonders wichtigen Bereich von -40°C bis 1000°C mindestens um den Faktor 3 zu reduzieren.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid.
Der Begriff Leitsystem beschreibt die Gesamtheit aller Komponenten und Einrichtungen für eine zentrale Steuerungs- und Überwachungszentrale, in der eine Datensammlung aus hierarchisch niederen Ebenen erfolgt. Das Ziel: Prozesse und Abläufe sollen erfasst und für den Anwender sichtbar gemacht werden. Als Microgrid wird in diesem Kontext ein inselnetzfähiges, lokal begrenztes Smart Grid bezeichnet.
Grundlage für die Entwicklung eines Leitsystems für ein Microgrid bildet die klassische Verteilung der Ebenen zur Anpassung standardisierter und anwendungserprobter Strukturen. Diese werden im Rahmen alternativer Ansätze abgestimmt. So wird das „Smart Grid Architecture Modell“ (SGAM) auf die Ebenen des Microgrids angewendet. Hier wird innerhalb der Ebenen nach spezifischen Aufgaben und den damit verbundenen Eigenschaften unterschieden. Das hat eine Komplexitätsreduzierung der fünf Ebenen zur Folge. Vor dem Hintergrund spezifischer Normungsaktivitäten kann so die Erarbeitung bzgl. Interoperabilitätsbedingungen innerhalb der Bereiche problemloser und übersichtlicher gehandhabt werden.
In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Leitsystemansätze für ein Microgrid vorgestellt. Diese können dezentrale Anlagenteile in ihren separaten Steuer- und Regelprozessen anleiten oder zum Teil beeinflussen. Ein Energiemanagementsystem mit Microgrid-relevanten Applikationen und Fahrplantools wird als Hilfsmittel zur bedarfsgerechten Führung eines intelligenten Kleinstnetzes ebenfalls abgebildet. Abschließend erfolgt die Implementierung eines Leitsystems in ein universitäres Microgrid.
Aim of the study In this thesis, the recovery of biogas from Unsorted Municipal Solid Waste with high methane content was investigated. Special attention was given to unsorted municipal solid waste since its management is posing a big challenge for solid waste management authorities especially in developing countries (e.g. Accra, Ghana). Common solid waste management practice in most of the communities involves having the entire components of the waste mixed together and deposited in bins or on a bare ground at locations within communities and subsequently hauled to the dumpsite by the waste authority. In a laboratory study, a simulated waste was developed representing the real waste situation in Accra, Ghana to leach out the biodegradable organic fraction and subsequent biogas recovery. Method of investigation In order to optimize the biodegradation of Unsorted Municipal Solid Waste, the double-stage anaerobic digester with optimum design capability and with both intra and inter liquid recirculation, and microaerophilic hydrolysis conditions was employed. In order to biomethanize the waste, the following hypotheses were tested: · Effect of water flow rate (dilutions) on the extent of hydrolysis/ liquefaction. · Solid retention time and biodegradation. · Temperature on the extent of hydrolysis. · Effect of preprocessed feeding material on hydrolysis and gas yield. Results and technical applicability The results indicate that the various conditions tested are effective in determining the biogas production from the Unsorted Municipal Solid Waste. Following several runs for the optimization process, volume and mass reduction of 30±19% and 42±13% was achieved respectively. Importantly, almost 42% of the organic total solids reduction with equivalent of methane yield of 232±66 l CH4/kg OTS was obtained. A concept is developed for the application of the double-stage digester for the biomethanization of Unsorted Municipal Solid Waste. This concept involves the appropriate optimum conditions required for the biodegradation process. Finally the potential of using Unsorted Municipal Solid Waste for commercial biogas production was emphasized.
Bei der Auslegung moderner Turbinenleitstufen wird zur Verringerung der Sekundärströmung und der hierdurch verbesserten Rotorbeaufschlagung eine dreidimensionale und nicht-axialsymmetrische Konturierung der Leitstufenplattform im Passagenbereich erwogen. Ziel ist hierbei die Verringerung des wandnahen Querdruckgradienten in der Passage, wodurch die Ausbildung des Passagenwirbels vermindert werden soll. Die Auslegung der Plattformkontur wird hier nicht behandelt, obgleich die Grundzüge derselben exemplarisch vorgestellt werden. Da die Passagenströmung von sehr komplexer und transitioneller Natur ist, ist eine experimentelle Bestimmung der geforderten Eigenschaften und insbesondere eine Bestimmung der Änderung der Temperaturbelastung der Plattform durch die Konturierung erforderlich. Die experimentelle Bestimmung und Charakterisierung dieser durch die Konturierung bedingten Änderungen stellt den Kernpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Zu diesem Zweck wurden an einem Niedergeschwindigkeitswindkanal Versuche unter Einhaltung der Reynoldsschen Ähnlichkeit und der Wärme-Stoffanalogie durchgeführt, deren Ergebnisse umfassend dargelegt werden. Daneben wird die hierfür teilweise neu entwickelte Messtechnik vorgestellt und die Ergebnisse numerischer Berechnungen präsentiert. Die wesentlichen Merkmale der durch die Konturierung bewirkten Änderungen werden zusammenfassend dargestellt und näher erläutert. Anhand der beobachteten Änderungen werden Vorschläge für künftige Maßnahmen abgeleitet.
Diese Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen von Lohnunterschieden auf die Arbeitszufriedenheit und die Motivation eines Individuums. Im Zusammenhang mit dem Inkrafttreten des Entgelttransparenzgesetzes (EntgTranspG) in Deutschland im Juli 2018, weist das Thema der Arbeit eine ausgesprochen hohe Aktualität auf. Das neue Gesetz soll vor allem zur Gleichbehandlung von Mann und Frau beitragen. Doch ist Lohntransparenz als uneingeschränkt positiv für die Arbeitnehmer anzusehen? Welche Folgen resultieren für Arbeitgeber und -nehmer, wenn Lohnungleichheit offenbart wird? Die vorliegende Arbeit gibt auf diese Fragen Antworten, indem sie wichtige Erkenntnisse anderer Autoren zusammenfasst. Der Fokus liegt hierbei auf der Verteilungsgerechtigkeit und der sogenannten „Equity-Theorie“. Bei einer ungleichen Bezahlung zwischen Kollegen handelt es sich um eine horizontale Lohnspreizung. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass hierbei ein asymmetrischer Effekt zwischen einer Über- und einer Unterbezahlung auftritt: die überbezahlte Person ist kaum bis überhaupt nicht zufriedener, die unterbezahlte Person hingegen deutlich unzufriedener. Die Folgen, die damit einhergehen, werden in der Arbeit näher erläutert.
Optimierung des Mitteleinsatzes für Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgewässern im urbanen Raum
(2009)
Die Ausarbeitung von wirtschaftlichen Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgewässern stellt insbesondere im urbanen Raum aufgrund vieler Randbedingungen eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Darüber hinaus ist die Variantenstudie mit hydraulischer Modellierung und belastbarer Kostenermittlung ein zeit- und kostenintensiver Prozess. Aus vielen herkömmlichen Variantenstudien gehen Planungen hervor, ohne alle Einsparpotenziale auszuschöpfen. Mit dieser Arbeit wird ein Planungswerkzeug zur computergestützten automatischen Optimierung von Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgewässern entwickelt. Dafür wird die Variantenstudie automatisiert, indem die Variantenbildung, die hydraulische Berechnung und die Variantenbewertung in einem Optimierungssystem miteinander verknüpft werden. Nach entsprechender Konfiguration bewertet das Optimierungssystem automatisch verschiedenste Varianten in iterativer Vorgehensweise. Damit die Suche nach der Vorzugsvariante zielorientiert erfolgt, wird das System von einem heuristischen Optimierungsalgorithmus gesteuert. Das entwickelte Planungswerkzeug bietet eine substanzielle Unterstützung bei der Beantwortung gestalterischer Fragestellungen im Wasserbau und der Kostenoptimierung von Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgewässern. Zur Berechnung der Wasserspiegellage und anderer für die Bewertung einer Variante relevanter hydraulischer Parameter kommt das Programm WSPR2007 der Firma PSW-Knauf, Jugenheim zum Einsatz. Die Einbindung von anderen Programmen wäre nach der Entwicklung entsprechender Schnittstellen zum Datenaustausch zwischen hydraulischem Modell und Optimierungssystem möglich. Für die Variantenbildung sind zunächst die Freiheitsgrade bei der Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen zu definieren. Um den Hochwasserschutz zu verbessern, werden Ufererhöhungen, Veränderungen der Gerinnebreiten sowie Veränderungen der Sohlenhöhen und des Sohlengefälles untersucht. Zudem kann wahlweise die Anhebung von das Gewässer kreuzenden Brücken bei der Optimierung berücksichtigt werden. Im Rahmen dieser Arbeit gilt ein Planungsziel als erfüllt, wenn der Bemessungsdurchfluss ohne Ausuferungen abfließt. Bei der Automatisierung der Variantenstudie ist die Vorgabe des Optimierungsalgorithmus zu beachten, dass eine Variante über eine begrenzte Anzahl Entscheidungsvariablen abzubilden ist. Um dem gerecht zu werden, werden Parametrisierungsansätze entwickelt, die die Schnittstelle zwischen dem Algorithmus und dem hydraulischem Modell bilden. Zur Parametrisierung werden Bézierkurven verwendet, mit denen die Gewässergeometrie nachgeformt wird. Über die Veränderung der entsprechenden Bézierpunkte können verschiedenste Geometrien gebildet und hydraulisch untersucht werden. Für den Optimierungsalgorithmus stellen die Bézierpunkte die Entscheidungsvariablen dar. Wahlweise können durch eine entsprechende Programmoption für den Planzustand Mittel- und Niedrigwasserrinnen im Gewässer vorgesehen werden. Zur Variantenbewertung werden die Kosten für Hochwasserschutzmaßnahmen kalkuliert, die anfallen, um das Bemessungshochwasser schadlos abzuleiten. Hierfür werden Kostenfunktionen für technische Hochwasserschutzmaßnahmen im Detaillierungsgrad einer Entwurfsplanung entwickelt. Um die Leistungsfähigkeit des entwickelten Optimierungssystems zu beurteilen, wird es an einfach nachvollziehbaren Testfällen angewendet. Mit den Anwendungsbeispielen – die auf Daten der Vereinigten Weißeritz im Stadtgebiet von Dresden basieren – wird das Optimierungssystem zur Lösung praxisnaher Problemstellungen eingesetzt. Mit dem angesetzten Bemessungsdurchfluss werden Hochwasserschutzmaßnahmen erforderlich. Es wird untersucht, wie sich Sohleneintiefungen gegenüber Brückenanhebungen verhalten und welche Auswirkungen Gerinneaufweitungen auf die Kosten haben. Im Vergleich zu Lösungen, die in herkömmlicher Vorgehensweise ausgearbeitet wurden, zeigt sich die gute Leistungsfähigkeit des Optimierungssystems. Bei den verschiedenen Anwendungsbeispielen wird stets der richtige Lösungsansatz erkannt, und die Feinabstimmung ermöglicht die Ausarbeitung sehr detaillierter und kostenoptimierter Vorzugsvarianten. Aufgrund der Automatisierung der Variantenstudie wird es möglich, nach der Konfiguration des Systems ohne viel Aufwand des Ingenieurs, die Auswirkungen von verschiedenen Bemessungsgrößen wie Durchfluss und Freibord auf die Kosten zu ermitteln. Die Ergebnisse der automatischen Optimierung sind gut nachvollziehbar, weil eine transparente Aufbereitung der kalkulierten Kosten möglich ist. Darüber hinaus liegt von jeder optimierten Vorzugsvariante der Geometriedatensatz des hydraulischen Modells vor, so dass die Möglichkeit zur Prüfung der hydraulischen Berechnungen gegeben ist. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Fragestellungen können ohne Anpassungen am Optimierungssystem auf andere Fließgewässer angewendet werden. Es sind lediglich die für die Planung relevanten Randbedingungen über Schnittstellen einzupflegen.
Die Beschreibung und Analyse der aktuellen terrestrischen Phytozönosen in den naturnahen Bereichen der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft, unter Verwendung verschiedener räumlicher und zeitlicher Maßstabsebenen, zeigt, dass die erfassten Vegetationsbestände in hohem Maße durch individualistische Eigenschaften ausgewiesen sind. Diese Schlussfolgerung basiert darauf, dass es im Rahmen der vorliegenden Arbeit nicht möglich war, mittels multivariater statistischer Methoden, kausale Zusammenhänge zwischen verschiedenen gemessenen sowie nominalen Umweltparametern und den jeweiligen Vegetationsbeständen nachzuweisen. Vielmehr ist davon auszugehen, dass kleinräumige Vegetationsmuster und diskrete Ereignisse maßgeblichen Einfluss auf den hohen Anteil an nicht erklärter Varianz haben, der auch nach Einbeziehung der Umweltparameter in dem Datensatz verbleibt. So konnte mittels 'point pattern analysis' nachgewiesen werden, dass bei einer Initialbesiedlung, der zunächst vegetations- und diasporenfreien Rohbodensubstrate, zufällige Verteilungsmuster überwiegen. Abweichungen von diesen zufälligen Besiedlungsmuster zu Sukzessionsbeginn sind im Wesentlichen auf Mikroreliefunterschiede zurückzuführen. Für die sich jeweils vor Ort einstellende Artenzusammensetzung spielt dabei in erster Linie die Verfügbarkeit von Diasporen aus dem regionalen Artenpool eine dominierende Rolle. Umweltparameter hingegen scheinen für eine erfolgreiche Etablierung der Diasporen nur dann ausschlaggebend zu sein, wenn es sich um "extreme" standörtliche Verhältnisse handelt, wie z.B. bei Vorherrschen von Tertiärsubstraten oder Staunässe sowie an sehr steilen Hangbereichen. Nach erfolgreicher Etablierung der Initialarten konnte auf einer kleinräumigen Maßstabsebene eine Verstärkung der initialen Vegetationsmuster beobachtet werden. Zurückzuführen ist dies einerseits auf die einsetzende Diasporenproduktion und -ausbreitung in unmittelbarer Umgebung der Mutterpflanze. Andererseits ist auch in Betracht zu ziehen, dass Initialbesiedler die Funktion von 'nurse plants' übernehmen, indem sie sowohl Strukturen ausbilden, die vermehrt Diasporen "einfangen" können, aber auch (z.B. mikroklimatisch) günstigere Bedingungen schaffen und auf diese Weise eine Etablierung neu ankommender Diasporen erleichtern. In den sich anschließenden Folgestadien gewinnen verschiedene Aspekte raumzeitlicher Dynamik an Bedeutung, die erneut zur Entstehung offener Bodenstellen beitragen können. Als ein ausschlaggebender Faktor ist in diesem Zusammenhang insbesondere das vor Ort herrschende Störungsregime zu nennen. Zur Beschreibung der daraus resultierenden Vegetationsdynamik ist am ehesten das Konzept der Patch- bzw. Gap-dynamics geeignet. Da zu diesem Zeitpunkt sowohl eine Diasporenbank vorhanden ist und sich auch ein lokaler Artenpool ausgebildet hat, bietet das Karussell-Modell einen guten Ausgangspunkt für die weiter gehende Analyse der Vegetationsdynamik. Sowohl die zufälligen Besiedlungsmuster in den Initialstadien als auch das Störungsregime in den Folgestadien tragen dazu bei, dass die im Untersuchungsgebiet vorgefundenen Vegetationsbestände häufig durch eigenständige Artenkombinationen charakterisiert sind, die darüber hinaus aber auch breite Übergangsbereiche aufweisen. Zur Darstellung und Analyse eines derartigen Vegetationskontinuums eignen sich am besten verschiedene direkte und indirekte Ordinationsmethoden. Dabei zeigte es sich, dass eine Zuordnung zu konkreten Einheiten im pflanzensoziologischen Sinn kaum möglich ist, so dass zur Bezeichnung der im Untersuchungsgebiet vorgefundenen Vegetationseinheiten vorwiegend die Dominanz einzelner Arten, oder auch Artengruppen, unter Berücksichtigung von Strukturparametern verwendet wird. Da die Sukzession in der Bergbaufolgelandschaft ihren Ausgang von diasporen- und vegetationsfreien Flächen nimmt, auf denen Konkurrenzsituationen zunächst nur von untergeordneter Bedeutung sind, ist ein großes Erfahrungswissen in Bezug auf Vegetationsdynamik, welches überwiegend auf einer Analyse von Sekundärsukzession beruht und somit größtenteils unter Konkurrenzbedingungen gewonnen wurde, auf die Verhältnisse im Untersuchungsgebiet nicht übertragbar. Dies betrifft einerseits die Auswertung autökologischer Eigenschaften, wie z.B. Lebensformen und Strategietypen, andererseits aber auch die Ableitung von Sukzessionsmechanismen. Dagegen konnte im Rahmen dieser Arbeit nachgewiesen werden, dass Facilitation, zumindest in den frühen Phasen der Primärsukzession, eine entscheidende Rolle spielt, während in der Literatur zumeist der Einfluss von Inhibition hervorgehoben wird und Facilitation nur eine nachrangige Bedeutung eingeräumt wird. Allerdings ist es wahrscheinlich, dass Facilitation in späteren Sukzessionsstadien gegenüber Inhibition oder auch Tolerance an Bedeutung verliert. Die detaillierte Auswertung der vierjährigen Dauerflächen zeigt, dass selbst auf einer Probestelle nur selten eine gleichgerichtete Vegetationsentwicklung zu beobachten ist. Infolge dieser hohen räumlichen Heterogenität und zeitlichen Variabilität sind zur schematischen Darstellung des Sukzessionsverlaufs in der Niederlausitzer Bergbaufolgelandschaft an Stelle von linearen Sukzessionsreihen so genannte Sukzessionsnetze vorzuziehen, die sowohl mehrere Initialstadien als auch verschiedenartige Übergänge in den Folgestadien zulassen. Darüber hinaus halten sie die Optionen offen, dass einzelne Stadien übersprungen werden können bzw. eine "rückwärts" gerichtete Vegetationsentwicklung ablaufen kann. Gleichzeitig lässt sich auf diese Weise darstellen, dass eine Vorhersage der zeitlichen Vegetationsdynamik im Untersuchungsgebiet mit hohen Unsicherheiten behaftet ist. Diese Schwierigkeiten bei einer Vorhersage des Sukzessionsverlaufs liegen vor allem darin begründet, dass diskrete Ereignisse und kontinuierliche Prozesse interagieren. Zwar können diskrete Ereignisse nach ihrem Eintreten relativ leicht erfasst werden, zum gegenwärtigen Zeitpunkt liegen jedoch keine verlässlichen Aussagen bezüglich ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit vor. Kontinuierliche Prozesse hingegen lassen sich zwar besser für die Vorhersage des Sukzessionsverlaufs verwenden, sie sind jedoch nur unter Verwendung indirekter Methoden nachweisbar. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit kann die Schlussfolgerung gezogen werden, dass der Verlauf der Primärsukzession in den Offenlandbereichen der Bergbaufolgelandschaft, außer durch die Verfügbarkeit von offenen Bodenstellen und Diasporen, in erheblichen Ausmaß, auch von Strukturparametern, die sich in den frühen Stadien herausbilden, sowie von den Eigenschaften der Arten selbst, beeinflusst wird. Dem Konzept der 'preemptive initial floristics' ist somit eine große Bedeutung beizumessen.
The chemical and electronic structure of chalcopyrite absorbers with different bulk band gap energies, Egbulk, [i.e., low-gap Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe, Egbulk ~ 1.2 eV) and wide-gap CuInS2 (CIS, Egbulk ~ 1.5 eV)] and of buffer/absorber heterointerfaces based on these materials are studied with soft and hard x-ray spectroscopy techniques. Mechanisms that benefit (limit) the performance of low(wide)-gap chalcopyrite-based solar cells are identified. This knowledge is used to develop surface tailoring treatments to optimize buffer/absorber heterointerfaces based on wide-gap chalcopyrites and improve the performance of their solar cells.
Photoemission spectroscopy (PES) characterization of the two absorbers (i.e., CIGSe and CIS) reveal compositional-depth profiles. The changes detected in CIGSe include: a near surface Ga-depletion, a strongly Cu-poor surface and a strong presence of surface Na that (likely) occupies Cu vacancies. A similar Cu-deficiency is found in CIS. The depth-composition changes result in significant widening of the band gap at the surface, Egsurf, (i.e., CIGSe, Egsurf: 1.70 ± 0.2 eV and CIS, Egsurf: 1.88 ± 0.2 eV) as evident by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and inverse photoemission spectroscopy (IPES) measurements. Differences in the interaction of the CIGSe and CIS surfaces with deposited buffer materials are identified. PES and modified Auger parameter studies reveal strong intermixing at the CdS/CIGSe and ZnS/CIGSe heterointerfaces. S L2,3 x-ray emission spectroscopy (XES) measurements of CIGSe substrates submitted to CdS chemical bath deposition (CBD-CdS) treatments show the formation of In2S3 and defect-rich/nanostructured CdS at the interface, compounds with higher band gap values than the measured Egsurf for CIGSe. S L2,3 XES spectra of CIGSe substrates submitted to CBD-ZnS treatments reveal the formation of (Zn,In)(S,Se)2 chemical analogs at the interface. PES and XES measurement series show that the CdS/CIS heterointerface is more abrupt, with no detected interface chemical species. Direct measurement of the band alignment of these heterointerfaces reveals: an ideal conduction band offset (CBO) configuration for CdS/CIGSe (i.e., CBO: +0.11 ± 0.25 eV), a spike CBO configuration for ZnS/CIGSe (i.e., CBO: +1.06 ± 0.4 eV), and a highly unfavorable cliff CBO configuration for CdS/CIS (i.e., CBO: -0.42 ± 0.25 eV). The performance of solar cell devices based on these heterointerfaces is correlated to their CBO configuration.
Two surface tailoring approaches intended to correct the CBO configuration of the CdS/CIS heterointerface are presented. One method is based on rapid thermal processing (RTP) selenization treatments of CIS absorbers, aiming to exchange Se for S in treated samples. The idea behind this approach is to modify the surface of a wide-gap chalcopyrite so that it forms a more favorable heterointerface with CdS, such as heterointerfaces within low-gap chalcopyrite devices. X-ray fluorescence analysis and PES measurements of RTP-treated CIS samples show a greater treatment effect at the surface of the sample compared to the bulk (i.e., surface [Se]/[S+Se] range: 0.23 ± 0.05 to 0.83 ± 0.05, compared to bulk [Se]/[S+Se] range: 0.01 ± 0.03 to 0.24 ± 0.03). Tuning of the Cu:In:(S+Se) surface composition from a Cu-poor 1:3:5 to a 1:1:2 stoichiometry is observed in RTP-treated CIS samples with lower to higher surface Se contents, respectively. UPS measurements show a shift in valence band maximum toward the Fermi level in samples with higher surface Se content (i.e., -0.88 ± 0.1 to -0.51 ± 0.1 eV), as expected for a reduction in Egsurf due to exchange of Se for S. Ultraviolet-visible spectrophotometry reveals a reduction in the optical band gap of samples with greater Se incorporation (i.e., from 1.47 ± 0.05 to 1.08 ± 0.05 eV), allowing for a working window for optimization purposes.
The second tailoring method involves surface functionalization of CIS absorbers with dipole-charge-inducing self-assembled monolayers (SAM) of benzoic acid derivatives and thiol molecules. The introduction of dipole charges between a heterointerface can tune the relative alignment of the electronic bands composing its electronic structure; thus, use of a suitable dipole-inducing SAM could correct the CBO misalignment in the CdS/CIS heterointerface. UPS measurements of the secondary electron cut-off region of CIS samples treated with a selected set of SAMs show a work function modulation of CIS (i.e., 4.4 ± 0.2 eV - 5.2 ± 0.2 eV). Small gains in solar cell parameters of solar cells based on SAM-modified heterointerfaces are measured.
An overview of the performance of chalcopyrite(kesterite)-based solar cells in relation to the electronic properties of their corresponding buffer/absorber heterointerface suggests that optimization approaches extending beyond the buffer/absorber heterointerface may be needed for further performance gains in wide-gap chalcopyrite-based solar cell devices.
Hochspannungs-Leistungsschalter vermögen den Kurzschlussstrom nur in seinem Nulldurchgang zu unterbrechen. Es ist also der jeweilige Fall daraufhin zu untersuchen, ob es bei generatornahen Kurzschlüssen zu Stromnulldurchgängen kommt, oder ob dem Schalter durch externe Maßnahmen die Möglichkeit zur Stromunterbrechung gegeben werden muss. In dieser Arbeit wurde ein Rechenverfahren entwickelt, mit dem bei geringem Aufwand festgestellt werden kann, ob ein gegebener Hochspannungs-Leistungsschalter im vorgegebenen Kreis bei anzugebenden Betriebszuständen einen Kurzschluss mit ausbleibenden Stromnulldurchgängen beherrscht. Das Rechenverfahren wurde mit Hilfe des Netzberechnungsprogramms PowerFactory der Firma DIgSILENT GmbH entwickelt. Es beinhaltet ein neues dreiphasiges Leistungsschaltermodell, dass das Ein- und Ausschaltverhalten eines Leistungsschalters simuliert und alle wichtigen die ausbleibenden Stromnulldurchgänge verursachenden Faktoren berücksichtigt. Zudem werden sämtliche auftretenden Generatorbetriebszustände und die das Auftreten von ausbleibenden Stromnulldurchgängen verursachenden worst-case-Szenarien automatisch berechnet. In der Arbeit wurde untersucht, unter welchen Umständen im zeitlichen Verlauf des generatorseitigen Kurzschlussstromes ausbleibende Stromnulldurchgänge auftreten und welche Parameter den größten Einfluss auf den Kurzschlussstromverlauf haben. Zudem wurde die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von ausbleibenden Stromnulldurchgängen in Abhängigkeit der genannten Parameter in realen Anwendungen abgeschätzt. Die vorliegende Arbeit ist notwendig, da die zukünftige Entwicklung der Hochspannungs-Leistungsschalter dazu führt, dass die einzelnen Unterbrechereinheiten für eine höhere Bemessungsspannung ausgelegt werden als bisher. Damit sinkt bei höheren Nennspannungen (z.B. > 362 kV) die Zahl der Unterbrechereinheiten pro Schalterpol. Als Folge sinkt auch die Lichtbogenspannung je Schalterpol, und es verringert sich der die Gleichstromzeitkonstante verkürzende Einfluss, so dass gegebenenfalls konstruktive Maßnahmen erforderlich werden.
The discipline of software engineering is increasingly shifting from classical design and development tasks towards tasks concerning reuse, adaptation, and integration. Driving motivations for this shift are (i) decreasing development time and costs and (ii) increasing quality of design results. Unfortunately, these new tasks are not yet supported sufficiently. While classical approaches to information system's design are quite well suited to a design from scratch, they do not provide powerful concepts concerning reuse. In particular, methods concerning encapsulation of dialog structures are commonly neglected. An according approach which enables reuse of dialog structures poses substantially different problems. This thesis formalizes such an approach which is essentially based on models from three research areas: (i) interaction patterns, (ii) interaction specification, and (iii) component frameworks.
In der kommunalen Abwasserreinigung werden unter anderem Biofilmverfahren mit frei beweglichen Aufwuchskörpern mit einer Dichte von ca. 1 kg/m³ (Schwebebett) eingesetzt. Der Betrieb des Biofilmreaktors entspricht einem Mischreaktor. Gegenstand der Arbeit ist, einen Beitrag zur weiteren Aufklärung des komplexen Zusammenhanges von Bemessungsdaten und den Zustandsgrößen des Biofilmverfahrens mit frei beweglichen Aufwuchskörpern zu leisten.
Es erfolgen verfahrenstechnische Betrachtungen von Aufwuchskörpern unterschiedlicher Geometrien zur Durchmischung innerhalb kurzer Zeit im Reaktor und des dazu erforderlichen energetischen Aufwandes. Des Weiteren wird der optimale Füllgrad von Aufwuchskörpern in Abhängigkeit von der Reaktorgestaltung bestimmt.
Unter definierten Laborbedingungen konnten Erkenntnisse hinsichtlich des Temperatureinflusses sowie der BSB5 - Oberflächenbelastung auf die Abbauleistung gewonnen werden. In halbtechnischen Versuchen auf den Kläranlagen Kaditz und Rochlitz fanden Untersuchungen zum Einfahrverhalten unterschiedlicher Aufwuchskörper zu Biomassebildung und zu Abbauleistung statt. Auf der Kläranlage Lunzenau wurde eine im technischen Maßstab nachempfundene Kleinkläranlage im Hinblick auf den Einfluss der organischen Belastung auf die Biomassebildung und Abbauleistung betrieben. Die Bewertung der beschriebenen Versuchsanlagen sowie im Betrieb befindlicher Kleinkläranlagen erfolgt bezüglich der Abwasserkenngrößen, wie Schlammbelastung, Überschussschlammbildung, Schlammalter und Wachstumsraten.
Die Messung von Schichtdicken sowie die Erstellung von Sauerstoffprofilen ermöglicht es, Aussagen zur Effektivität des Stofftransportes im Biofilm zu treffen. Von Interesse sind Aussagen zur Aktivität der Mikroorganismen im Biofilm, welche durch Bestimmung von Enzymaktivitäten (Esteraseaktivität) ermittelt werden konnten. Die simultan ablaufenden Prozesse des Kohlenstoffabbaus, der Nitrifikation und der Denitrifikation durch den Biofilm werden hinsichtlich ihrer Potenziale, Leistungsfähigkeit und Grenzen untersucht, ebenso wie die Elimination von Phosphor.
Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse können theoretische Berechnungen zum Sauerstoffbedarf und zur Sauerstoffzufuhr hergeleitet werden. Insbesondere Kleinkläranlagen und kleine Kläranlagen werden durch den Eintrag von Antibiotika und Desinfektionsmitteln aus Haushalten und Kleingewerbe nachhaltig im Betriebsablauf gestört. Dazu konnten in Laborversuchen Aussagen zu Grenzkonzentrationen ermittelt werden.
Die Konzentration von Gesamt-DON betrug in den vier Modellseen im Jahresdurchschnitt 0.54 mg L-1 und übertraf damit die mittleren Konzentrationen von DIN (0.11-0.35 mg L-1) in allen Modellseen außer der Unterhavel. Huminstoffe und hochmolekulare Substanzen machen mit 80 - 93% den größten Anteil von DON aus, gefolgt von Harnstoff mit 6 - 16%. Die Konzentrationen von Aminosäuren sind so gering, dass ihnen im Folgenden keine weitere Bedeutung zugemessen wird.
Die DON-Verbindungen sind innerhalb der einzelnen Gewässer über alle vier Jahreszeiten nahezu konstant. Dagegen zeigen die DIN-Verbindungen, besonders Nitrat, ein saisonales Muster. Sie erreichen im Winter ihre höchsten Konzentrationen und liegen im Sommer im Bereich der Nachweisgrenze. Daher ist der relative Anteil von DON-Verbindungen an der TN-Konzentration im Sommer deutlich höher. Von den DIN-Verbindungen Nitrat und Ammonium weiß man, dass sie von Algen für ihr Wachstum gut genutzt werden können. Sie werden beim Aufbau der Algenbiomasse bis zum Sommer nahezu aufgebraucht, weshalb sie im Sommer häufig nicht mehr nachweisbar sind. Daher tritt nach unseren bisherigen Untersuchungen besonders im Sommer in vielen Gewässern eine Begrenzung der Algen-biomasse durch Stickstoff auf (NITROLIMIT Diskussionspapier, Band 1). Allerdings könnten die Algen von den weiterhin reichlich vorhandenen DON-Verbindungen profitieren, wenn sie diese nutzen können. Unsere Studie zeigte, dass die verschiedenen DON-Verbindungen in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen und unterschiedlich durch Algen nutzbar sind. Mit zunehmender Komplexität der DON-Verbindungen nimmt die Nutzbarkeit durch Algen ab. Als am besten nutzbar erwies sich Harnstoff. Dessen relativ konstante Konzentration im Jahresverlauf trotz seiner guten Nutzbarkeit ist überraschend und am ehesten durch rasche Nachlieferung, etwa durch bakteriellen Abbau höhermolekularer N-Verbindungen, erklärbar.
Die Nutzbarkeit von Huminstoffen hängt laut unseren ersten Untersuchungen auch von deren Ursprung und Alter ab. Während die frisch aus der Kläranlage Waßmannsdorf kommenden Huminstoffe von Algen für ihr Wachstum genutzt wurden, waren die schon länger in den untersuchten drei Seen befindlichen Huminstoffe kaum noch nutzbar.
Der hohe Anteil von Huminstoffen und hochmolekularen Substanzen am TN könnte eine Ursache für die große Variabilität der TN-Zielwerte zum Erreichen des guten ökologischen Zustandes sein (NITROLIMIT Diskussionspapier, Band 1). Diese Substanzen können überwiegend nicht gut von Algen zum Aufbau von Biomasse genutzt werden und führen daher bei der Analyse des Zusammenhangs zwischen Biomasse und TN zu einer erhöhten Streuung (der TN-Zielwert wird hierbei über eine Regressionsanalyse zwischen Biomasse und der TN-Konzentration abgeleitet). Theoretisch sollten die Konzentrationen aller DON-Verbindungen, die nicht durch Algen nutzbar sind, von der TN-Konzentration subtrahiert werden. Die so kalkulierten Konzentrationen von durch Algen nutzbarem Stickstoff sollten einen besseren statistischen Zusammenhang mit der Algenbiomasse aufweisen als TN. Damit könnte die Streuung der Stickstoff-Zielwerte vermindert werden. Allerdings werden derartige Auswertungen erst möglich, wenn die Datenbasis zu algenverfügbaren DON-Verbindungen auf ähnlichem Niveau ist wie die zu DIN und TN. Zu letzteren liegen Daten für hunderte von Seen über mehrere Jahre vor, während Daten zu DON hier erstmals für vier Gewässer erhoben wurden.
Zu Beginn meiner Arbeit stelle ich die wichtigsten Stationen gebauter Architektur- und Bauausstellungen in Deutschland vor, und komme zu dem Ergebnis, daß die INFO BOX der vorläufige Höhepunkt einer langjährigen Entwicklung von Ausstellungen mit einer medial vermittelten Darstellung von Architektur ist. Darauf folgt die Beschreibung vergleichbarer Konzepte und die Erläuterung der Hintergründe, welche zum Bau der INFO BOX geführt haben. Nach der Vorstellung der einzelnen Ausstellungen in der INFO BOX geht es um die Frage, was mit dieser Form der Architekturdarstellung erreicht werden soll und wie sie auf den Besucher der INFO BOX wirkt. Dazu wird von mir eine empirische Untersuchung in Form einer Besucherbefragung vorgenommen. In der anschließenden Auswertung der Umfrage werden zunächst die auffälligsten Erscheinungen der Randauszählung und die Profile der einzelnen Besuchergruppen beschrieben. Im Anschluß folgt die Analyse der wichtigsten Komponenten, die den Charakter der INFO BOX-Aktion ausmachen. Der Aspekt der medialen Architekturdarstellung und die INFO BOX als Architekturdarstellungsmedium werden dabei vertieft. Schließlich erfolgt eine Gegenüberstellung der Erwartungshaltungen von INFO BOX-Betreibern und INFO BOX-Besuchern. Es wird gezeigt, daß Architekturdarstellung, im Zusammenhang mit dem INFO BOX-Konzept, weit mehr als nur die multimediale Simulation eines zukünftigen Bauvorhabens ist, bei der die INFO BOX-Besucher " informiert" werden sollen. Sie ist eine Kunst- und Unterhaltungsform geworden, bei der Stadtentwicklung mit Hilfe modernster Marketingstrategien in Szene gesetzt wird und die in der Lage ist, unsere Wahrnehmung von Architektur durch mediale Vermittlung zu beeinflussen.
Virtuelle Forschungsumgebungen (VRE), sind Plattformen auf Basis von Informations- und Kommunikationstechnologien (engl. ICT) mit ganzheitlichem Ansatz, die das wissenschaftliche Arbeiten im Team und insbesondere dessen Kommunikation und Organisation unterstützen sollen. Sie haben zum Ziel, schneller und besser zu nachvollziehbaren Ergebnissen zu gelangen, als bisher. Projekte in der ökologischen Langzeitforschung (engl. long-term ecological research, im Folgenden als L-TER bezeichnet) sind durch den Langzeitaspekt und Raumbezug in der Regel umfangreiche Projekte mit mittleren und großen Datenmengen (Medium Data und Big Data) sowie interdisziplinären, örtlich verteilten Forschungsgruppen. Sie sind daher prädestiniert für den Einsatz von VREs. Die vorliegende Arbeit untersucht die spezifischen Aspekte und Anforderungen an virtuelle Forschungsumgebungen von L-TER Projekten im Kontext der Umweltinformatik. Dazu wird der Begriff „L-TER VRE“ eingeführt. Grundlage hierfür ist der Stand des Wissens zu allgemeinen VREs, Datenmanagement und ICT, die interdisziplinär in Verbindung gebracht werden mit den Zielen, Methoden und Daten der L-TER (z.B. Analyse von Zeitreihen). Es zeigt sich, dass sich die Anforderungen an L-TER VREs – aufgrund ihres Einsatzbereiches für langfristige L-TER Projekte – in der Nachhaltigkeit durch ihre Persistenz (Daten, Infrastruktur), Flexibilität (projektspezifische Rahmenbedingungen), der eingesetzten ICT und vom Faktor „Mensch“ mit seinem gesellschaftlichen Umfeld von VREs für andere Aufgaben unterscheiden. Aus den Erkenntnissen wird ein innovatives Baukastenkonzept mit dem Namen „Rapid L-TER VRE“ zur Planung, dem Aufbau und Betrieb von L-TER VREs vorgestellt. Es basiert auf Open-Source-Software und kann durch die gemeinsame Basis der Bausteine auch für allgemeine VREs Verwendung finden. Da VREs oder ähnliche ICT-Infrastrukturen im Rahmen von „e-Science“ als Rückgrat für die Organisation der Projekte prädestiniert sind, ist der Aufbau solcher Infrastrukturen oft schon zur Voraussetzung bei der Antragstellung von Projekten geworden. Ein Prototyp sollte daher bereits vor oder bei der Antragstellung existieren. Spätestens zum Projektbeginn muss eine Produktivumgebung zur Verfügung stehen. Vor diesem Hintergrund ist das Konzept „Rapid L-TER VRE“ speziell für eine schnelle (engl. rapid) Entwicklung von VRE Prototypen mit einer kurzen Übergangsphase in den Produktivbetrieb ausgelegt. Das Baukastenkonzept wird auf verschiedene existierende Projekte im Umfeld des Fachgebietes „Environmental Informatics“ und der Fakultät „Umwelt und Naturwissenschaften“ der BTU Cottbus-Senftenberg konzeptionell, sowie in der Form von Prototypen angewendet und dessen Anwendbarkeit allgemein bewertet. Aus den Erkenntnissen werden allgemeine Schlussfolgerungen in Bezug auf den Einsatz von Technologien und die Nachhaltigkeit für den erfolgreichen Betrieb von L-TER VREs gezogen – dabei steht der Mensch als „maßgeblicher“ Faktor im Mittelpunkt.
Batch-Prozesse werden vielfach in der chemischen Industrie eingesetzt. Aufgrund der stetig steigenden Anforderungen hinsichtlich Produktqualität, Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit gewinnt die Prozessoptimierung immer stärker an Bedeutung. Die Methoden und Algorithmen zur Optimierung werden ständig weiterentwickelt, z.B. im Hinblick auf die Ermittlung globaler Optima. Breite Einsatzmöglichkeiten für neue Optimierungsansätze ergeben sich jedoch nur, wenn diese auch an die gängigen Standardwerkzeuge zur Modellierung und Simulation, z.B. an die bekannten Flowsheet-Simulatoren, gekoppelt werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung, Simulation und Optimierung eines industriellen Batch-Prozesses zur Herstellung von Polyesterolen. Zunächst wird mit Hilfe des Softwarepakets ChemCAD ein geeignetes Prozessmodell erstellt. Schwerpunkt bildet dabei die Abbildung der Polykondensationsreaktion. Des Weiteren wird eine Methodik zur Optimierung dynamischer, verfahrenstechnischer Prozesse entwickelt, die auf den Simulator ChemCAD aufsetzt.
Im frühen 20. Jahrhundert prägten Steineisendecken als einfach zu erstellende und preiswerte Lösungen maßgeblich den Stockwerksbau. Sie übertrafen hinsichtlich Vielfalt und Verbreitung viele Jahre lang die etwa zeitgleich entwickelten Eisenbetondecken und erlangten vor allem in Verbindung mit Skeletttragwerken weltweit Bedeutung. Der Bedeutung der Steineisendecken steht die weitgehende Unkenntnis über die Geschichte und ihre zeitgenössische Berechnung gegenüber. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den heutigen Umgang mit historischen Steineisendecken. Aktuelle statische Nachweise sind von unscharfen Randbedingungen geprägt. Ein Ausweg wird häufig in Probebelastungen oder der Verstärkung der Deckenfelder gesucht. Beides ist kostenintensiv, oft resultiert aus der Unkenntnis der noch teurere bauliche Ersatz. Die vorliegende Dissertation untersucht die historisch-konstruktive Entwicklung der Steineisendecken. Erstmals wird eine umfassende Entwicklungsgeschichte erarbeitet, dokumentiert und bewertet. Band 1 der Dissertation wird durch ein Kapitel zur Genealogie der Hohlkörper-Deckentragwerke eingeleitet, welches die Entwicklung der Steineisendecke im technisch-historischen Kontext verortet. Eine anschließende Chronologie der Steineisendecken im Deutschen Reich zeigt deren Herausbildung, Verbreitung und Differenzierung sowie die nachlassende Anwendung bei damit einhergehender Stagnation neuer Entwicklungen auf. Aufbauend auf den gemeinsamen Eigenschaften der Deckensysteme wird eine Typologie erarbeitet, die die Einteilung der Steineisendecken in verschiedene Typen sowie die Charakterisierung der einzelnen Deckensysteme ermöglicht. Im Weiteren werden die zur Herstellung der Steineisendecken verwendeten Baustoffe, die baupolizeiliche Zulassung und das historische Bemessungsverfahren behandelt. Eine Zusammenstellung der ursprünglichen Bemessungsmethoden und -regelungen dient der Bewertung der damaligen Vorgehensweise zur Bemessung von Steineisendecken. Da es im Rahmen heutiger Nachbemessungen üblich ist, auf das n-Verfahren zurückzugreifen und die historischen Steineisendecken nach den zur Erbauungszeit gültigen baupolizeilichen Regelungen zu bemessen, werden erste Vorschläge für die Korrektur der Bemessungsparameter unterbreitet. Die Beschreibung möglicher die Tragfähigkeit der historischen Steineisendecken beeinflussende Befunde bildet den Abschluss des ersten Teils dieser Arbeit. Im 2. Band werden die zahlreichen historischen Steineisendeckensysteme zu einem Katalog aufbereitet. In diesem sind nach Kenntnisstand des Verfassers alle in der historischen Fachliteratur beschriebenen Steineisendecken unabhängig von der Existenz einer Patent- oder Gebrauchsmusterschrift sowie der Anwendung der Decke in der Praxis dokumentiert und zeichnerisch in einheitlichem Maßstab dargestellt. Darüber hinaus wird der zweite Band durch die ausführliche Abhandlung der für die Herstellung jedes Deckensystems nötigen Arbeitsschritte ergänzt. Im 3. Band werden eine repräsentative Auswahl historischer Erlasse und Verfügungen sowie zahlreiche Illustrationen zur Erläuterung von Band 1 und Band 2 zusammengestellt.
Lehrkräften und ihrem Interventionshandeln kann bei der Entstehung von Mobbing eine besondere Rolle zukommen, wobei eine ausreichend ausgeprägte Interventionskompetenz bedeutsam ist. Aus welchen Komponenten diese Interventionskompetenz aber konkret besteht, ist nicht eindeutig geklärt. Aus der Literatur ist ein Modell bekannt, welches vorschlägt, dass sich Interventionskompetenz aus den Bereichen Wissen, Überzeugung, Motivation und Selbstregulation zusammensetzt. Zur Motivation können dabei alle Aspekte gezählt werden, die Intensität und Art eines Verhaltens beschreiben. Dazu gehören die Selbstwirksamkeitserwartung und die Empathie der Lehrkräfte. Auch die Selbstregulation kann unter der international anschlussfähigen Perspektive von Prozessen der Zielauswahl und -verfolgung der Motivation zugeordnet werden. Damit kommt der motivationalen Orientierung eine besondere Bedeutung als nicht-kognitiver Teil der Interventionskompetenz zu.
Ausgehend von diesen Annahmen wurde in der vorliegenden Arbeit der Kompetenzbereich der Motivation als Teil der Interventionskompetenz von Lehrkräften bei Mobbing näher untersucht. Dazu wurde ein spezifisches Kompetenzstrukturmodell entwickelt. Mit den Befunden von fünf Publikationen sowie ergänzenden Analysen wurde dieses theoretisch abgeleitete Modell empirisch überprüft. Es wurde untersucht, welche Zusammenhänge zwischen mobbingbezogener Selbstwirksamkeitserwartung, Selbstregulation (operationalisiert durch die zwei Dimensionen Locomotion und Assessment) und Empathie und dem Interventionshandeln von Lehrkräften sowie den Mobbingerfahrungen der Schüler:innen bestehen.
Zunächst erfolgte eine systematische Untersuchung des vergleichsweise umfangreichen Forschungsstandes zur Selbstwirksamkeitserwartung von Lehrkräften im Mobbingkontext. Anschließend wurden Daten von 556 Lehrkräften und 2.071 Schüler:innen aus einer 2014 durchgeführten Querschnittstudie in Sachsen analysiert. Das Interventionshandeln der Lehrkräfte wurde dabei auf retrospektiv berichtete Mobbingsituationen bezogen, welche von den Lehrkräften und den Schüler:innen geschildert wurden. Logistische, zum Teil mehrebenenanalytische Regressionsanalysen wurden durchgeführt.
Die Befunde zeigten, dass nur die Selbstwirksamkeitserwartung der Lehrkräfte mit einer höheren Interventionswahrscheinlichkeit aus Selbstsicht der Lehrkräfte in Verbindung stand. Schüler:innen, deren Klassenlehrkräfte eine höhere Selbstwirksamkeitserwartung und eine höhere Neigung zu überlegtem, selbstevaluierendem Verhalten (Assessment-Orientierung des Selbstregulation) zeigten, berichteten geringere Mobbingerfahrungen. Schüler:innen, deren Lehrkräfte schnell und weniger überlegt handelten (Locomotion-Orientierung der Selbstregulation), berichteten dagegen von stärkerem Mobbingaufkommen. Als besonders bedeutsam für die Mobbingerfahrungen der Schüler:innen zeigte sich zudem die Sicht der Schüler:innen auf die Interventionswahrscheinlichkeit der Lehrkräfte.
In dieser Arbeit wird das Spannungs- und Dehnungsverhalten poröser Materialien infolge von gleichzeitig auftretenden gekoppelten Temperatur- und Feuchtefeldern untersucht. Es wird gezeigt, dass feuchtebelastete poröse Materialien im Gegensatz zu temperaturbelasteten prinzipiell fast immer (mit Ausnahme des Zustandes der Feuchtegleichverteilung) Eigenspannungen aufweisen. Die Ursache ist der nichtlineare Zusammenhang des hygrischen Ausdehnungskoeffizienten mit der Materialfeuchte. Auf der Grundlage von laborativen Messungen von Materialkennwerten, insbesondere des hygrischen Ausdehnungskoeffizienten, werden am Beispiel transparent gedämmter Wände unter natürlichen Klimarandbedingungen die hygrisch und thermisch induzierten zweidimensionalen Dehnungs- und Spannungszustände mit analytischen und FE-Methoden berechnet und anschließend an Versuchsaufbauten durch Messungen verifiziert.
This dissertation presents a novel technique for enhancing the spurious-free dynamic range of radio monitoring receivers with a bandwidth of several gigahertz. The improvement is based on suppressing the discrete spurious signals that occur at higher drive levels in the output spectrum of the required broadband analog-to-digital converter. The achievable improvement of the spurious-free dynamic range is typically more than 20 dB, allowing better, gap-free monitoring of wide frequency ranges. The attenuation of the spurious signals is achieved by a unique combination of two separate analog-to-digital converters working in parallel and subsequent digital signal processing. The developed solution is not limited to broadband radio monitoring receivers but can generally suppress certain types of spurious signals generated during analog-to-digital conversion.
Die Frage nach dem Lösen von ganzzahligen Programmen mit quadratischen Nebenbedingungen spielt beim Aufbau multistatischer Sonar-Netze eine Rolle. Hierbei werden Schall-Sender und -Empfänger in einem Ozeanabschnitt so platziert, dass möglichst jeder Bereich durch mindestens ein Sender-Empfänger-Paar überwacht werden kann. Diskretisiert man den Abschnitt räumlich, so kann die Frage nach der Platzierung durch binäre Entscheidungsvariablen beschrieben werden. Da es auf die paarweise Platzierung ankommt, werden in den Modellen die Binärvariablen multipliziert, was einem logischen „Und“ entspricht. Um die Modelle halbwegs schnell numerisch zu lösen, wurden in der Literatur zahlreiche Linearisierungstechniken entwickelt und erprobt. Trotz allem Fortschritt ist man weit davon entfernt, Instanzen mit deutlich mehr als 100 Diskretisierungspunkten in annehmbarer Zeit zur Optimalität zu lösen. In dieser Bachelorarbeit werden heuristische Lösungsverfahren entwickelt, welche in der Lage sind, innerhalb kürzester Zeit gute (aber nicht beweisbar optimale) Lösungen zu liefern. Ausgangspunkt war die Grundidee, Sender und Empfänger abwechselnd zu optimieren, bis keine weitere Verbesserung mehr eintritt. Numerische Ergebnisse werden anhand von Testinstanzen präsentiert und mit einem exakten Ansatz verglichen.
In this research work, the causes and solutions to the loss of biodiversity in South Africa especially along river-banks is dealt with significantly. Attempts are made to point out issues tied to the prevailing water crisis and ecosystem fragmentation for scientists and policy-makers. Based on the empirical field work done the writer succinctly has come up with some recommendations on the issues per se. In sum, the recommendations suggest the best ways to deal with the alien invasive species which is nothing short of the integrative approach, nonetheless designed to function at its maximum and in conjunction with locally available materials, manpower, will and on the spot expertise. Also, the study depicts the rapid spread of Acacia species and Chromolaena odorata across the African continent could lead to an environmental catastrophy should appropriate measures not be taken henceforth. The findings also bring to light the necessity of co – ordination of all key players in this fight against alien invasive plant species and giving clues (suggestions or hints) on how concrete environmental policies can be designed in order to match with the objectives of ecologists and other concerned experts alike. Taking this route the study unfolds with compounding suggestions on what the African governments and experts (ecologists, conservationists, and hydrologists) on the field should inter alia do to avert this looming disaster.