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Die vorliegende Publikation präsentiert Ergebnisse von 53 Studierenden des Bachelorstudiengangs Städtebau und Stadtplanung aus dem Modul „Stadtmanagement 1, Vermittlung von Planung, Wohnungswirtschaft (SPB3)“ im Wintersemester 2021/2022 am Fachgebiet Stadtmanagement der BTU Cottbus-Senftenberg.
Im Modul erlangen die Studierenden grundlegendes Wissen über Planungsprozesse, Instrumente und Akteure der Stadt- und Regionalplanung, mit besonderem Schwerpunkt auf den Inhalten des Stadtmanagements. Dabei kommt der praktischen Übertragung und Anwendung der Vorlesungsinhalte im Rahmen von begleitenden Übungen eine besondere Bedeutung zu. Im noch immer von der Corona-Pandemie geprägten Wintersemester 2021/2022 wurden die öffentlichen Räume und städtischen Plätze der Cottbuser Innenstadt als Untersuchungsräume ausgewählt und von den Studierenden in Bezug auf ihre Charakteristika und aktuelle Inanspruchnahme analysiert.
Die vorliegende Publikation stellt die Ergebnisse von neun Studierendenarbeiten aus dem Mastermodul „Prozess und Steuerung“ zusammen, welches im Wintersemester 2021 am Fachgebiet Stadtmanagement der BTU Cottbus-Senftenberg angeboten wurde.
Unter der Deutschen EU-Ratspräsidentschaft wurde Ende November 2020 die Neue Leipzig-Charta als politisches und strategisches Dokument der Stadtentwicklung verabschiedet. Der Fokus liegt auf der transformativen Kraft handlungsfähiger Städte und fordert eine integrierte Stadtentwicklung, die dem Gemeinwohl verpflichtet ist. Zeitgleich stehen unter Covid-19 Präventionsmaßnahmen Akteur*innen und Instrumente der Stadtplanung einer wachsenden Diskrepanz zwischen normativen Konzepten einer Stadt und den nüchternen Alltagserfahrungen des urbanen Lebens gegenüber. In diesem Mastermodul untersuchten die Studierenden, welche Bedeutung und Auswirkungen die neuen Bedingungen und Alltagserfahrungen auf die Stadtplanung haben, außerdem inwieweit die Neue Leipzig-Charta diese Zustände adressiert. Ihre Arbeiten werfen ein verändertes Licht auf stadtplanerische Prinzipien und Konzepte, und diskutieren, was das langfristige strategische Denken in Zeiten von zunehmenden Unsicherheiten machen kann.
Auf den Spuren von Urbanität
(2021)
Die vorliegende Publikation präsentiert die Ergebnisse des Mastermoduls „Beteiligungsprozesse in der Stadt- und Regionalplanung“ aus dem Sommersemester 2020 am Fachgebiet Stadtmanagement der BTU Cottbus-Senftenberg. Das Mastermodul, das von Tihomir Viderman und Silke Weidner betreut wurde, besuchten 18 Masterstudierende der Stadtplanung.
Als am Anfang des Semesters die Begegnungsräume und das öffentliche Leben durch COVID-19-Präventionsmaßnahmen massiv eingeschränkt wurden, stellte die neue Situation für Planer*innen und Architekt*innen eine einzigartige Gelegenheit dar: Wir konnten erforschen wie unser Alltag - ähnlich wie bei jedem anderen partizipativen Ansatz - durch eine Reihe von Grenzen, Regeln sowie unseren persönlichen Erfahrungen und Fähigkeiten geprägt ist und wie wir diesen entsprechend gestalten. Die Studierenden untersuchten Räume des öffentlichen Alltagslebens, die vorübergehend ihre Verwendung, ihren Zweck und damit ihre ursprüngliche Bedeutung verloren hatten. Ausgehend von diesen Einblicken entwickelten sie eine eigene Position zu ihren multisensorischen Wahrnehmungen von Unsicherheiten der Teilhabe am städtischen Leben unter den Covid-19-Rahmenbedingungen. Anhand der vielfältigen Erkenntnisse und persönlichen Reflexionen zur Urbanität im Zustand der neuen Normalität wurde ein gemeinsames Positionspapier zur Stadtentwicklung im Rahmen der COVID-19 Präventionsmaßnahmen und möglichen oder gewünschten Zukunftsaussichten verfasst. Die teilnehmenden Studierenden haben ein digitales partizipatives Verfahren konzipiert und durchgeführt, um sich über die einzelnen Ansichten auszutauschen und eine gemeinsame Position zum städtischen Leben auszuhandeln. Die Dokumentation dieses Prozesses gibt einen Einblick in die Vielfalt der Praktiken und Verfahren der Beteiligung und thematisiert gleichzeitig die Ambivalenzen, Unsicherheiten und unterschiedlichen Intensitäten der Beteiligung in einem notwendigerweise digitalen Umfeld.
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.
Agentenbasierte Modellierung und Simulation der Rettungskette : eine Fallstudie in der Lausitz
(2022)
Ein funktionierender Rettungsdienst ist für die Gesellschaft von zentraler Bedeutung, da in medizinischen Notsituationen die Gesundheit eines Verunfallten von der Qualität der praäklinischen medizinischen Versorgung abhängt. Dabei steht man vor immer neuen Herausforderungen des sozioökonomischen Wandels und technischen Fortschritts, die neue Ansätze zur Systemoptimierung erfordern. Diese Arbeit beinhaltet eine Literaturübersicht über Planungsprobleme, sowie eine Klassifizierung von Emergency Medical Service (EMS) Systemen. Ein agentenbasiertes Simulationsmodell für ein notarztbasiertes EMS-System wird vorgestellt und auf die Rettungskette eines städtischen Gebietes Cottbus, Brandenburg, Deutschland angewandt. Die Parametrisierung des Modells erfolgt durch zugrundeliegende Einsatzdaten, dabei wird ein Geoinformationssystem (GIS) genutzt, Notrufe über die Bevölkerungsdichte mit einer zeitabhängigen Rate generiert und statistische Kenngrößen des Systems ausgewertet. Das in AnyLogic implementierte Simulationsmodell enthält eine graphische Nutzeroberfläche, in der Einsatzdetails und Statistiken als Grundlage für Anwendungen in der Praxis angezeigt werden.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Instandhaltungsplanung eines militärischen Luftfahrzeugs. Das Ziel ist die Eingliederung aller Instandhaltungsaufgaben des Luftfahrzeugs in Wartungsintervalle, die durch das aktuelle Instandhaltungsprogramm festgelegt sind. Dieses besteht aus bereits gemäß ihrer Frist paketierten Instandhaltungsaufgaben und aus nicht zugeordneten Aufgaben, welche im Folgenden betrachtet werden. Gegenstand der Untersuchung sind die Arbeitsdauer und die Frist der Instandhaltungsaufgaben. Die nicht paketierten Instandhaltungsaufgaben sollen so zugeordnet werden, dass der Arbeitsaufwand und die verlorenen Tage, die durch das Vorziehen von Instandhaltungsaufgaben entstehen, auf ein Minimum reduziert werden. Dafür wird ein multikriterielles, ganzzahliges Optimierungsmodell entwickelt. Zum Lösen wird der Solver IBM ILOG CPLEX Optimization Studio (V 20.1.0.0) verwendet. In der Auswertung wird zusätzlich zu den Ergebnissen der Optimierung die Auswirkung von aggregierten und disaggregierten Formulierungen untersucht sowie der Effekt von Veränderungen der Aggressivität von Schnittebenenverfahren.
A cellular approach to optimize the integration of renewable generation into distribution networks
(2022)
The steady growth of the renewable-based technologies in the last twenty years has changed the character of the power systems significantly. Until today, there are more than 112 GW installed photovoltaic and wind parks in Germany and around 90% of the installed renewable generators are integrated into distribution networks. As a result, distribution networks are often facing congestion problems and more investments are needed for the required network development plans.
The political decisions in Germany for increasing the share of renewables in electricity consumption up to 65% until 2030 and the nuclear phase out until 2022 and further shutdowns of the coal power plants raised serious concerns about the reliability of power supply and feasibility of the transition plan.
The present dissertation has a look over the recent developments and offers a methodology for reduction of the resulted costs from further integration of renewable generators into the distribution networks. The suggested methodology is based on a cellular approach and helps also to postpone the unnecessary costly network expansions. Furthermore, it helps to integrate the renewable generators in an optimized way which has an added value to move towards the defined sustainability goals.
The proposed methodology has two steps. The first step is made up of the cellular approach and grey wolf optimization in MATLAB environment. In this step, the optimal combination of technologies for fulfillment of the defined goals are found out. The second step consists of the quasi dynamic simulations in PowerFactory environment. In this step, the suggested results from MATLAB optimization are investigated in semi-real situations. With the quasidynamic simulations, it is checked whether the results are tolerable from the point of view of network operation and whether it is possible to facilitate the network operation with certain strategies.
In this dissertation, I present five articles regarding two relevant discussions within the field of energy economics: First, three papers discuss the German energy transition and in particular the increasing shares of renewable energies, its cost, benefits and respective challenges to its realization. Second, two papers discuss potential asymmetric pricing in the retail fuel sector in Germany, realizing an analysis with significantly improved data sets compared to earlier studies to answer more specific research questions.
The first three articles focus on the reconstruction of the German energy market into a low-carbon emission setting, especially by utilizing renewable energies. First, the analysis concentrates on the developing energy policy-related goals and the energy economic status-quo, such as the functioning of the system of feed-in tariffs within the market for renewable energies and its general effects on costs. Second, the study deals more deeply and with a quantitative emphasis on the roll-out of renewable energies in Germany and especially its economic effects, such as costs and benefits for energy consumers. Results showed that until 2030, German electricity consumers will pay around €2011 200 billion for RES installations built before the end of 2011. Third, related to the public opinion on the energy transition process, the dissertation unfolded challenges and misconceptions and offers implications for an improved communication approach. The analysis showed by the use of qualitative, semi-structured, in-depth expert interviews that despite the alleged clarity of goals, about two dozen questioned German energy stakeholders have very diverse reasons for the energy transition. The results indicated that one crucial reason is climate protection while a second one is energy autarchy. However, the heterogeneity of goals and conflicting objectives can lead to social tensions and mistrust, which can be appropriately addressed with specific communication methods (e.g. infographics).
The last two articles focus on econometric analyses regarding potential asymmetric pricing within the German retail fuel sector. In particular, the two papers examine the potential existence of Rockets and Feathers, i.e. higher adjustment speeds of retail fuel prices after oil price increases compared to oil price decreases. The dissertation analyzed a tremendous amount of data regarding retail diesel prices from two databases, compiled and processed by the author. The analysis proved with the help of Error Correction Models (following Engle/Granger) that e.g. specific major brands of retail fuel station as well as the local competitive environment influence the probability of Rockets and Feathers. Additionally, the analysis revealed that the nature of Rockets and Feathers is not static over time, i.e. the magnitude of the effect has dynamics across different time periods and consumer behavior can be seen as one reason for the phenomenon of asymmetric pricing.
Since electronics started to scale down, a growing concern about the reliability of these electronic devices has emerged. At the same time, the increased demand for high performance within the safety- and mixed-critical domains, such as the aerospace and automotive industry, motivated a shift from previous consolidated and mature technology to the new cutting edge devices with smaller feature sizes. Therefore, there is a need to improve the fault tolerance of these high-end devices so that minimum failure rates can be obeyed. Although redundancy has been a great solution for these problems, their drawbacks such as power and area overheads must be watched carefully, so that per-unit price does not extrapolate affordable limits, and the redundancy does not add more sources of error than it improves the fault tolerance. This thesis proposes an approach for run-time management of redundancy among the processor internal Functional Units (FUs) within mixed-critical scenarios, tackling the compensation of the trade-offs between fault-tolerance, power consumption, hardware usage (ageing), and hardware area (cost).
With these objectives in mind, this thesis presents a concept for a dynamic processor architecture capable to enable and disable redundancy of FUs on-demand, and a software mechanism for criticality-aware management of these units for mixed-critical processes within an Operating System (OS). For this purpose, a processor design was extended with a few additional instructions that enabled different replication schemes in the processor at run-time. Furthermore, a compatible Real-Time Operating System (RTOS) is also extended to enable the desired criticality-aware management of units.
Evaluating the implemented test platform when the extended processor was running bare-metal code, the latency to shift between different replication schemes was of only one instructions cycle. Furthermore, when the processor was running the adapted RTOS, the run-time overhead over the latency to switch between processes remained below 2.5%. Meanwhile, resulting from the processor extensions, the hardware overhead remained smaller than standard full core replication schemes such as core lock-step approaches. Regarding fault tolerance, the expected failure rate of the FUs module decreased by approximately 80% when its FUs were configured with Triple Modular Redundancy (TMR). Furthermore, when considering the whole area of the processor core, its respective failure rate decreased by about 15% when configured these units with the same triplication scheme. Finally, it is also presented that the run-time management of FUs was likewise able to decrease the power consumption and hardware ageing for the proposed mixed-critical scenario. After all, we can say that the concept can increase fault tolerance on-demand of a processor design with moderately low hardware overhead, while it also minimises the power consumption and hardware usage (ageing) for its intended mixed-critical scenario.
Calcined clays as supplementary cementitious materials (SCMs) have been identified and credited to be a viable solution in mitigating the CO₂ emissions related to cement production and consumption. Calcined clays range from a variety of different clay types based on an assortment of varying minerals and compositions. While extensive data is available on kaolinitic clays (based on the 1:1 clay type), other clays such as brick clays (based on the 2:1 clay type) are currently understudied, although such clays are largely more available than the kaolinitic clays.
The aim of this thesis is to draw attention to the varying compositions present in two selected brick clays in Germany and elaborate on how such compositions affect their suitability to be used as SCMs in blended cement systems. The novelty of this thesis explains the relationship between the reactivity of the bricks to their varying compositions and their suitability for their employment as SCMs. This was based on their chemical and physical transformations in the calcination temperature range 650–900 or 950 °C, and the performance of the calcined brick clays in blended cement systems measured by their heat evolution, strength development and durability-related properties. The results of their performance were compared to two kaolinitic clays with varying compositions. While the kaolinitic clays generally exhibited the best performance as SCMs, the brick clay with a lower Fe₂O₃ content showed promising results similar to the kaolinitic clays when an optimum calcination temperature is applied and when substituted at a moderate cement substitution rate. Thus, this finding promoted further efforts made to improve the reactivity of the brick clay by producing a mixed clay composed of 50 % brick clay (with Fe₂O₃ content) and 50 % kaolinitic clay. The mixed clay was compared to the two individual brick clays and one kaolinitic clay, whereby optimum calcination conditions were performed in large-scale simulating an industrial-scale production of SCMs. All calcined clays exhibited pozzolanic reactivity, with the performance of the brick clays inferior to the kaolinitic clay, however, the mixed clay performed very similar to the kaolinitic clay.
At a similar degree of hydration compared to plain Portland cement, the good performance of the mixed clays was especially evident in the strength development and improved chloride penetration resistance, which was caused by a refinement in the pore structure in the cementitious systems. Moreover, it was deduced that not only the high surface area, but also, the solubility of Si and Al ions in the resulting calcinate of the mixed clays plays a significant role when calcined at ~600–700 °C, which points to viable options for optimal employment of brick clays in cementitious systems.