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2.0 μm fiber lasers provide a high beam quality and a high‐power output, which makes them ideal for welding and cutting a wide variety of commercially used plastics, as well as marking plastics, metals or even food. At 2.0 μm wavelength the intrinsic absorption of most thermoplastics is high enough to weld or cut without applying any absorbent additives or coatings. Compared to commonly used near‐infrared systems, welding with 2.0 μm lasers can improve heat distribution and gap bridging and enable transmission welding for challenging materials.
Password-hardened encryption (PHE) was introduced by Lai et al. at USENIX 2018 and immediately productized by VirgilSecurity. PHE is a password-based key derivation protocol that involves an oblivious external crypto service for key derivation. The security of PHE protects against offline brute-force attacks, even when the attacker is given the entire database. Furthermore, the crypto service neither learns the derived key nor the password. PHE supports key-rotation meaning that both the server and crypto service can update their keys without involving the user. While PHE significantly strengthens data security, it introduces a single point of failure because key-derivation always requires access to the crypto service. In this work, we address this issue and simultaneously increase security by introducing threshold password-hardened encryption. Our formalization of this primitive revealed shortcomings of the original PHE definition that we also address in this work. Following the spirit of prior works, we give a simple and efficient construction using lightweight tools only. We also implement our construction and evaluate its efficiency. Our experiments confirm the practical efficiency of our scheme and show that it is more efficient than common memory-hard functions, such as scrypt. From a practical perspective this means that threshold PHE can be used as an alternative to scrypt for password protection and key-derivation, offering better security in terms of offline brute force attacks. CCS CONCEPTS • Security and privacy → Cryptography.
In this paper, a flux linkage-based direct model predictive current control approach is presented for small permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives. The method aims to minimize the current ripples at steady state by deciding on the optimal switching instant, while exhibiting fast dynamic behavior during transients. To this end, the future trajectory of the stator current is not computed based on the machine inductances or inductance look-up tables, but on the changes of the magnetic flux linkage by utilizing flux linkage maps. As shown, the proposed method can be particularly advantageous for electric drives with a noticeable nonlinearity in terms of saturation and/or cross-coupling effects since it allows for a significantly increased prediction accuracy, which leads to an improved steady-state performance as indicated by the reduced current distortions.
A transformer with variable primary windings for wide input voltage range DC/DC converters is presented. This transformer structure allows three states of the primary winding to be converted by only two individual windings. Based on the evaluations of a two-switch flyback converter, the potential of DC/DC converters with variable structures, the implementation of such a transformer and the advantages and disadvantages are shown and discussed. Real measurement results demonstrate the noticeable increase in efficiency and the reduction in component stress, having a positive influence on the operation of the converter and the component selection during the design process.
According to the current state of the art, adhesively bonded joints cannot be tested completely non-destructively. This is the main motivation to permanently monitor adhesively bonded joints in order to record their structural integrity and - as a result - to ensure safe load transmission. By the use of permanent non-destructive Structural Health Monitoring (SHM) methods, structural damages in the adhesive bond can be detected at an early stage. This paper presents a new method for monitoring the structural integrity of adhesively bonded joints by integrating a Polymer Optical Fiber (POF) into the adhesive layer. The sensor concept is based on a deformation transfer from the adhesive to the POF, which results in a change in the cross-sectional shape of the POF. The cross-sectional shape influences the optical light propagation in the POF, which can be detected by simple optical measuring devices. The paper describes the general principle and first results of investigations on a structural adhesive (3M Scotch-Weld DP 609). The sensor signal is in a good relation to the stress state of the adhesive layer.
We report on a combined quantitative charge carrier and catalytic activity analysis of Cu/ZnO(:Al) model catalysts. The promoting effect of Al3+ on the ZnO support for CO2 activation via the reverse water–gas-shift reaction has been investigated. The contact-free and operando microwave Hall Effect technique is applied to measure charge carriers in Cu/ZnO(:Al) based model catalysts under reverse water–gas shift reaction conditions. This method allows us to monitor the electrical conductivity, charge carrier mobility, and absolute number of charge carriers. An increase in charge carrier concentration with increasing Al3+ content and its direct correlation with the catalytic activity for CO formation is found. We conclude that the increased availability of charge carriers plays a key role in CO2 activation and CO formation, which finds additional support in a concurrent decrease of the apparent activation energy and increase in the reaction order of CO2. In combination with comprehensive DFT calculations, the impact of the interfacial charge transfer, coupled to oxygen defect sites in ZnO and CO2 adsorption properties, is elucidated and highlighted. In conclusion, the results from this operando investigation combined with DFT calculations demonstrate the importance of charge transfer processes as decisive descriptors for understanding and explaining catalytic properties.
Machine learning algorithms are increasingly used in industrial applications for a multitude of use-cases. However, using them in control tasks is a challenge due to real-time requirements and limited resources. In this paper, an implementation scheme for real-time inference of multilayer perceptron (MLP) neural networks on FPGAs is proposed. Design constraints for using MLPs in reinforcement learning agents for motor control applications are derived and accounted for in the implementation. Two MLP architectures are evaluated on an FPGA, and the timing and resource-usage data are reported. The real-time capability of the implementation for motor control applications is investigated for standard control frequencies. It is shown by experimental validation that real-time interference with an area-efficient implementation for motor control applications is achievable. Therefore, the proposed implementation scheme can be applied to deep reinforcement learning controllers with hard real-time requirements.
Ernährung als Medienthema
(2020)
Design of a Wide Input Voltage Range Current-Fed DC/DC Converter Within a Reduced Duty-Cycle Range
(2020)
A design of a current-fed push-pull converter for wide input voltage ranges within a reduced duty-cycle range is presented. Based on the converter conversion ratios of three different clamping configurations, the potential of the input clamping is shown analytical, simulative and by measurements. A differentiation is made between the four possible operating modes, which can be distinguished in the control of the semiconductors and the magnetomotive force in the reactor. By optimizing the turn ratios of both transformers, the wide input voltage range capability of the input clamped current-fed push-pull converter was improved, which has been proved by measurements on a real prototype.
According to the current state of the art, adhesively bonded joints cannot be tested completely non-destructively. This is the main motivation to permanently monitor adhesively bonded joints in order to record their structural integrity and - as a result - to ensure safe load transmission. By the us e of permanent non-destructive Structural Health Monitoring (SHM) methods, structural damages in the adhesive bond can be detected at an early stage. This paper presents a new method for monitoring the structural integrity of adhesively bonded joints by integrating a Polymer Optical Fiber (POF) into the adhesive layer. The sensor concept is based on a deformation transfer from the adhesive to the POF, which results in a change in the cross-sectional shape of the POF. The cross-sectional shape influences the optical light propagation in the POF, which can be detected by simple optical measuring devices. The paper describes the general principle and first results of investigations on a structural adhesive (3M Scotch-Weld DP 609). The sensor signal is in a good relation to the stress state of the adhesive layer.
Design Concept of a Wound Field Transverse Flux Machine using Soft Magnetic Composite Claw-Poles
(2020)
This paper presents the machine concept of a wound field transverse flux machine (WFTFM). In contrast to permanent magnet transverse flux machines (PMTFM), here the magneto motive force (mmf) of the rotor is generated by a current. The magnetic circuit of the WFTFM is made of soft magnetic composite (SMC) and is designed as claw-poles. Thus the magnetic circuit consists of only a few components. Together with the simple ring coils in stator and rotor, the WFTFM offers advantages in the production of electrical machines. The basic structure of the machine and a first design is described here. The results generated by numerical three-dimensional finite element analysis (FEA) are compared with those of conventional machines.
n this paper a semi-analytical calculation of a transverse flux machine is presented. First the design of the machine is explained, then the semi-analytical calculation, which is finally compared with a numerical 3D finite element analysis (FEA). The semi-analytical approach is based on a magnetic equivalent circuit, which is solved by nodal analysis and the Broyden-Method. The air gap of the machine is transformed into the magnetic equivalent circuit by conformal mapping using the Schwarz-Christoffel transformation. The comparison to numerical simulation shows that the approach gives good results and is sufficiently accurate for a rough design of the machine.
Enhanced Flexible Algorithm for the Optimization of Slot Filling Factors in Electrical Machines
(2020)
The continuous development in the field of industrial automation and electric mobility has led to the need for more efficient electrical machines with a high power density. The improvement of electrical machines’ slot filling factors is one of the measures to satisfy these requirements. In recent years, this topic has aroused greater interest in the industrial sector, since the evolution of the winding technological manufacturing processes allows an economically sustainable realization of ordered winding arrangements, rather than random ones. Moreover, the manufacture of electrical machines’ windings must be preceded by an accurate design phase in which it is possible to evaluate the maximum slot filling factor obtainable for a given wire shape and for its dimensions. For this purpose, this paper presents an algorithmic approach for the evaluation of maximum slot filling factors in electrical machines under an ideal geometric premise. In particular, this algorithm has a greater degree of flexibility with respect to the algorithm approaches found in the literature, since the study has been extended to round, rectangular and hexagonal wire sections. Furthermore, the slot filling factor calculation was carried out both for standard and non-standard slots. The algorithmic approach proposed can be considered as an additional useful tool for the fast design of electrical machine windings.
The Interior Permanent Magnet Synchronous machine (IPMSM) conventional mathematical model is generally employed to investigate and simulate the IPMSM
control and drive system behaviour. However, magnetic nonlinearities and spatial harmonics have a substantial influence on the IPMSM electromagnetic behaviour and
performances. In order to simulate the IPMSM real electromagnetic behaviour, this paper describes an enhanced mathematical model that takes into account the
saturation, cross-coupling and spatial harmonics effects. This model has been implemented in Matlab®/Simulink environment where the electric and magnetic parameters are derived from FEA investigations and implemented by the use of lookup tables. The high fidelity of the proposed IPMSM Simulink model is validated by the results of the FEA investigations carried out.
Development of a Two In One Motor System as a new Vehicle Energy Concept for Next Generation Car
(2020)
High Resolution Global NOx Sub-Model for Embedded System Application with Low Calibration Effort
(2020)
In this work a quasi-dimensional multi-zone combustion diagnostic tool for homogeneous charge Spark Ignition (SI) engines is analytically developed for the evaluation of heat release, flame propagation, combustion velocities as well as engine-out NOx and CO emissions, based on in-cylinder pressure data analysis. The tool can be used to assess the effects of fuel, design and operating parameters on the SI engine combustion and NOx and CO emissions formation processes. "Certain novel features are included in the presently developed combustion diagnostic tool. Firstly, combustion chambers of any shape and spark plug position can be considered due to an advanced model for the calculation of the geometric interaction between a spherically expanding flame and a general combustion chamber geometry. Also, the temperature stratification of the burned gas developed during the combustion phase, which has to be captured for the theoretically realistic estimation of the in-cylinder formation of pollutant emissions, is taken into account by a multi-zone thermodynamic treatment. According to this, multiple spherically allocated burned zones are sequentially generated at specified (user-defined) crank angle intervals, forming overlapping shells. Moreover, complex chemical equilibrium compositions are computed, which can include any user-defined mixture of species in the combustion products, using an advanced modular method based on the minimization of Gibbs energy. Furthermore, NOx and CO engine-out emissions are calculated based on novel in-cylinder formation models presented by the authors in the past. Specifically, NOx emissions are evaluated by a global algebraic NOx emissions formation model, accounting for both thermal and subO pathway NO formation, based on the calculation of the characteristic timescales of the relevant NO formation mechanisms. CO emissions are assessed using a new kinetics-based model, consisting of a single Ordinary Differential Equation (ODE) that can be analytically integrated. The CO emissions model is derived considering the dynamics of a representative pool of active radicals in post-flame gases and explicitly describes the CO oxidation quenching process. "The combustion diagnostic tool is applied to a lean burn gas engine at various engine speeds under full load conditions and constant lambda value. Various combustion and NOx and CO emissions related results are presented and discussed to illustrate the capabilities of the tool for combustion diagnosis, while at the same time calculated engine-out NOx and CO emissions are found to be in satisfactory agreement with measured ones.
Lastenräder sind im Stadtverkehr noch eine Marktnische, sollen aber künftig fester Bestandteil der „Verkehrswende“ sein. So formulierte der Bundesverkehrsminister auf dem Nationalen Radverkehrskongress in Dresden im Mai 2019 als drittes Leitziel für den nächsten Nationalen Radverkehrsplan: „Urbane Lastenverkehre werden Radverkehre“ (BMVI, 2019). Das Verlagerungspotential im urbanen Wirtschaftsverkehr wird mit 20 % beziffert (Gruber & Rudolph 2016), in der Kurier-, Express- und Paket-Branche (KEP) sogar mit 30 % (Bogdanski et al., 2018). Zur Zielerreichung müssen drei kritische Erfolgsfaktoren berücksichtigt werden – wirtschaftliche Logistikkonzepte, logistikgerechte Lastenräder und eine dazu passende urbane Verkehrsinfrastruktur. In diesem Spannungsfeld ergibt sich eine Vielzahl von Handlungsnotwendigkeiten. Weiterhin bestehen urbane Lastenverkehre nur zu einem Teil aus KEP-Verkehren. Welche Potentiale schwere Lastenräder für andere Anwendungen im Lastenverkehr bieten, erörtert das Forschungsprojekt „PedeListics“ mit Kommunen und Unternehmen als Praxispartnern.
<div class="section abstract"<div class="htmlview paragraph"In this work a quasi-dimensional multi-zone combustion diagnostic tool for homogeneous charge Spark Ignition (SI) engines is analytically developed for the evaluation of heat release, flame propagation, combustion velocities as well as engine-out NOx and CO emissions, based on in-cylinder pressure data analysis. The tool can be used to assess the effects of fuel, design and operating parameters on the SI engine combustion and NOx and CO emissions formation processes.</div<div class="htmlview paragraph"Certain novel features are included in the presently developed combustion diagnostic tool. Firstly, combustion chambers of any shape and spark plug position can be considered due to an advanced model for the calculation of the geometric interaction between a spherically expanding flame and a general combustion chamber geometry. Also, the temperature stratification of the burned gas developed during the combustion phase, which has to be captured for the theoretically realistic estimation of the in-cylinder formation of pollutant emissions, is taken into account by a multi-zone thermodynamic treatment. According to this, multiple spherically allocated burned zones are sequentially generated at specified (user-defined) crank angle intervals, forming overlapping shells. Moreover, complex chemical equilibrium compositions are computed, which can include any user-defined mixture of species in the combustion products, using an advanced modular method based on the minimization of Gibbs energy. Furthermore, NOx and CO engine-out emissions are calculated based on novel in-cylinder formation models presented by the authors in the past. Specifically, NOx emissions are evaluated by a global algebraic NOx emissions formation model, accounting for both thermal and N<sub2</subO pathway NO formation, based on the calculation of the characteristic timescales of the relevant NO formation mechanisms. CO emissions are assessed using a new kinetics-based model, consisting of a single Ordinary Differential Equation (ODE) that can be analytically integrated. The CO emissions model is derived considering the dynamics of a representative pool of active radicals in post-flame gases and explicitly describes the CO oxidation quenching process.</div<div class="htmlview paragraph"The combustion diagnostic tool is applied to a lean burn gas engine at various engine speeds under full load conditions and constant lambda value. Various combustion and NOx and CO emissions related results are presented and discussed to illustrate the capabilities of the tool for combustion diagnosis, while at the same time calculated engine-out NOx and CO emissions are found to be in satisfactory agreement with measured ones.</div</div
High Resolution Global NOx Sub-Model for Embedded System Application with Low Calibration Effort
(2020)
The starting point of the present work is a global model of NOx formation for stoichiometric and lean combustion of hydrocarbons developed on the basis of a single non-linear algebraic equation. The latter is the exact solution of a system of differential equations describing the main kinetic reaction schemes of NOx formation, because it’s been analytically derived. The NOx sub-model incorporates the well-established thermal (extended Zeldovich) and the N2O reaction paths, which are considered to be the most relevant NOx production paths under certain operating conditions in arbitrary engine application. Furthermore, the NOx sub-model proposed here relies on well-established and adopted mechanisms like the GRI-Mech 3.0 [25] and consequently requires no parameter adjustment.
The single equation NOx sub-model has been developed by the authors in a previous study [14] and shown satisfactory results when validated against test bench data of two different engines operated under stoichiometric and lean burn combustion conditions respectively. Therefore, there is a strong evidence, that its implementation on embedded systems for "in-situ" and "in memory" analysis of engine process data, or even its application as a virtual sensor, is of great importance. Unfortunately, the previous developed NOx sub-model requires a few seconds running time per engine cycle. This long running time makes the model though less attractive for a real-time application. In the current study the main goal is to drastically reduce the computational times without compromising robustness and accuracy. The require-ments for the time resolution on a dSpace Microautobox (MAB) is set to at least 1 kHz, meaning running times of the NOx sub-model of 1 ms per engine cycle, while its accuracy needs to be ensured at the levels of the detailed NOx sub-model as validated in [14].
The computationally most expensive steps have been identified and concern on the one hand the chemical equilibrium calculations based on the minimization of the free Gibbs energy and on the other hand the iterative solution method of the non-linear algebraic equation for the determination of the actual NOx concentration. Approaches for both steps have been developed and tested on the dSpace MAB II leading to an average computational time of 20 μs per point. Main focus of the present work is on the NOx sub-model and not the associated thermodynamic sub-models needed to describe the whole process. In order to cope with any uncertainties in NOx sub-model’s input parameters (p, T and mixture composition) only one calibration factor has been introduced and hence leads to low calibration effort. The final NOx sub-model results are compared to the detailed model and show a very good agreement.
Modeling the evolution of bone density is relevant for understanding, simulation and possible prediction of bone response to external and internal influences. In this work we present a formulation for the bone density evolution process that takes into account not only the commonly considered mechanical stimulus, but, as novelty, also the influence of the availability of nutrients and hormones, with its implementation pursued within the finite element method. A simple uni-axial extension test is used to illustrate and compare our novel model against the classical approach. The results of the proposed modified model are promising for application to real-life problems.
A number of previous studies have investigated the possibilities of modelling the change in density of bones. Remodeling can be formulated at the constitutive or the kinematic level. In this work we introduce a formulation for the density growth process which takes not only the mechanical stimulus into account but also the influence of age on the evolution of growth. We demonstrate the implementation in the context of the finite element method. This novel approach is illustrated for a simple uniaxial extension test and is verified against previous numerical results. Moreover, two further physiologically motivated examples are performed. The results of the proposed modified model show excellent agreement with comparable results from literature and are promising for the application to real-life problems.
BikeVR
(2020)
While becoming more and more aware of the ongoing climate change, eco-friendly means of transport for all citizens are moving further into focus. In order to be able to implement specific measures, it is necessary to better understand and emphasize sustainable transportation like walking and cycling through focused research. When developing novel traffic concepts and urban spaces for non-motorized traffic participants like bicycles and pedestrians, traffic and urban planning must be focused on their needs. To provide rare qualitative factors (such as stress, the perception of time and attractiveness of the environment) in this context, we present an audiovisual VR bicycle simulator which allows the user to cycle through a virtual urban environment by physically pedaling and also steering. Virtual Reality (VR) is a suitable tool in this context, as study participants find identical and almost freely definable (virtual) urban spaces with adjustable traffic scenarios. Our preliminary prototype proved to be promising and will be further optimized and evaluated.
Autonome mobile Roboter sind ein wesentlicher Bestandteil des Zukunftsprojekts Industrie4.0. Sie ermöglichen die ganzheitliche Automatisierung und Digitalisierung von Lieferketten, finden aber auch zunehmend im Bereich der Produktion ihre Einsatzgebiete. Ein konkreter Anwendungsfall, die Optimierung der Materialzuführung an Bestücklinien, wird im Rahmen dieser Masterarbeit behandelt. Im Wesentlichen geht es dabei um eine intelligente Just-in-Time-Anlieferung der benötigten SMD-Bauteilrollen mittels mobiler Roboter am Point-of-Use.
Dazu wird ein detailliertes Konzept namens „Auto Supply Tower“ erarbeitet, zwei Roboter-Prototypen aufgebaut und eine zentrale Managementsoftware entwickelt. Mithilfe eines erfolgreich durchgeführten Proof-of-Concepts kann sowohl die technische Machbarkeit, als auch die wirtschaftliche Rentabilität nachgewiesen werden. Die Robotik-Anwendung wird dabei auch den hohen Ansprüchen der Automobilelektronik-Industrie gerecht. Dies betrifft sowohl die Sicherheits- und ESD-Technik, als auch die Prozessstabilität der Anwendung. Insgesamt steckt in der intelligenten Automatisierung der Materialzuführung großes Optimierungspotential, wodurch unnötige manuelle Tätigkeiten vermieden und beachtliche Personalkosten eingespart werden können.
Entwicklungspsychologie
(2020)
Das Ziel der Bachelorarbeit ist die Konzeption einer Email Service Web Applikation. Das Kern Feature ist die Visualisierung der Emails in einer Tagcloud Struktur. Dazu wird Google’s Gmail API verwendet. Ein Node.js Server ist für das aufbereiten der Daten zuständig. Als dritter Akteur wird ein React Frontend verwendet um die aufbereiteten Daten weiter zu benutzen. Zur Datendarstellung wird die d3.js Library verwendet. Diese Technologien bilden das Grundgerüst der Applikation. Ziel ist es mit der neuen Visualisierung der Emails eine neue Perspektive der Email Inbox zu erhalten und Interaktion mit Datenabbildung zu verbinden.
Die Performance der Kontaktverfolgung, Isolation und Quarantäne bleibt deutlich hinter den Möglichkeiten zurück und trägt zu wenig zur Reduktion der Reproduktionszahlen bei. In Kombination mit einer nachlassenden Mitwirkung der Bevölkerung könnte bald ein Punkt erreicht sein, an dem wir nur noch auf die Impfung warten können. Wir müssen schnellstmöglich auf ein Niveau der Neuinfektionen zurückzukehren, auf dem die Gesundheitsämter einen Beitrag leisten können. Wir brauchen eine Stelle, die für durchgängig (!) pfeilschnelle (!) Abläufe im Gesamtprozess (Test-Zugang, schnellste Auswertung und Mitteilung von Testergebnissen, umgehende Isolierung, Kontaktverfolgung, Testung der Kontakte sowie wirksame Quarantäne.) verantwortlich zeichnet. Dabei sollten Kompetenzen zu Management, Organisation, zeitlichen Abläufen, 24/7-Betrieb, Drive-In-Testing, detektivischer Arbeit, IT-Einsatz und mathematisch basierter Optimierung des Gesamtprozesses im Vordergrund stehen.
Anders lehren und lernen
(2020)
Potential- und Speicheranalyse im Bereich regenerative Energien in Oberfranken (Abschlussbericht)
(2020)
Im Folgenden werden die Fragestellungen aufgeführt, welche sich aus dem Ablauf ergeben und welche im Laufe des Projekts geklärt werden sollen:
1) Wie viel Strom wird heute im Untersuchungsgebiet verbraucht (Zuhilfenahme der Bachelorarbeit von Fr. Katharina Will)?
2) Wie viele Windkraft-, Wasserkraft-, Bio-/ Klärgas-, Photovoltaik- und Speicheranlagen bestehen bereits heute und wie viel Strom wird dadurch erzeugt und speichertechnisch umgesetzt?
3) Welche Jahre von 1980 bis 2019 sind die wettertechnisch ungünstigsten für die Nutzung von Windkraft und Photovoltaik?
4) Wie viel Strom muss noch zusätzlich aus Sonnen- und Windkraft erzeugt werden, um den gegenwärtigen Strombedarf aus reinen regenerativen Quellen zu decken? Wie kann diese regenerative Energieversorgung, unter Berücksichtigung der geringsten Stromgestehungskosten und der wettertechnisch ungünstigsten Zeiträume, zu den bereits bestehenden Energiespeichern ausgelegt werden?
5) Wie ist der aktuelle Stand der Technik bzgl. Photovoltaik und wie hoch sind die Kosten für solche Anlagen?
Im Vortragsverlauf werden die Fragestellungen aufgeführt, welche im Laufe des Projekts geklärt wurden:
1) Wie viel Strom wird heute im Untersuchungsgebiet verbraucht (Zuhilfenahme der Bachelorarbeit von Fr. Katharina Will)?
2) Wie viele Windkraft-, Wasserkraft-, Bio-/ Klärgas-, Photovoltaik- und Speicheranlagen bestehen bereits heute und wie viel Strom wird dadurch erzeugt und speichertechnisch umgesetzt?
3) Welche Jahre von 1980 bis 2019 sind die wettertechnisch ungünstigsten für die Nutzung von Windkraft und Photovoltaik?
4) Wie viel Strom muss noch zusätzlich aus Sonnen- und Windkraft erzeugt werden, um den gegenwärtigen Strombedarf aus reinen regenerativen Quellen zu decken? Wie kann diese regenerative Energieversorgung, unter Berücksichtigung der geringsten Stromgestehungskosten und der wettertechnisch ungünstigsten Zeiträume, zu den bereits bestehenden Energiespeichern ausgelegt werden?
5) Wie ist der aktuelle Stand der Technik bzgl. Photovoltaik und wie hoch sind die Kosten für solche Anlagen?
Analyse des besten Stromversorgungsmix des Untersuchungsgebietes um Ansbach durch reine regenerative Stromversorgung, anhand des ungünstigsten Wetterjahres der letzten 40 Jahre mit Vertiefung der aktuellen Technik der Wasserkraft in der gesamten Metropolregion Nürnberg wie auch der Kostenfaktoren für Laufwasserkraftwerke
Das Projekt wird im Rahmen des Seminars „Projekt Energietechnik“ des sechsten Semesters Maschinenbau an der Technischen Hochschule Nürnberg durchgeführt. Die Projektarbeit untersucht die Möglichkeiten einer autarken regenerativen Energieversorgung in einer mittelfränkischen Region. Hierbei wird einerseits das Energieerzeugungspotential der Energieträger Wind, Sonne, Biomasse und Laufwasser und andererseits der Verbrauch des Untersuchungsgebiets analysiert. Bei der Gegenüberstellung der Jahreswerte für die Energieerzeugung und des
Energieverbrauchs von 1980 bis 2019 fällt der volatile Verlauf der Zeitreihen auf. Um die Überschüsse in der Erzeugung besser ausnutzen zu können und gleichzeitig die Defizite decken zu können, werden mehrere Speichertechnologien verglichen. Mit Hilfe eines Excel-Tools von Herrn Prof. Dr. Popp werden Daten der letzten 40 Jahre analysiert und verrechnet. Dabei werden die Jahre mit extremen Energiedefiziten herausgefunden, in denen die größten Speicherleerungen stattfinden.
Daraus kann man schließen, dass die Untersuchungsregion Speicher-technologien für die Deckung der Energiedefizite vorhalten muss, um die benötigte Energiemenge für den Verbrauch bereitzustellen. Des Weiteren wird mit Hilfe des Programms ein optimaler Mix der Erneuerbaren Energieträger berechnet. Zudem lassen sich für deren Ausbau kostenminimale Lösungen errechnen. Im Folgenden lassen sich konkrete Werte für den zahlenmäßigen Ausbau der Anlagen geben.
Außerdem behandelt diese Projektarbeit die Speichertechnologie Power-to-Gas-toPower ausführlicher. Es sollen das Prinzip, die Funktions-weise, die Verfahren und die Kosten dargestellt werden. Die Behandlung der Vor- und Nachteile und die Entwicklung in der Zukunft werden abschließend betrachtet.
Das Projekt wird im Rahmen des Seminars „Projekt Energietechnik“ des sechsten Semesters Maschinenbau an der Technischen Hochschule Nürnberg durchgeführt. Die Projektarbeit untersucht die Möglichkeiten einer autarken regenerativen Energieversorgung in einer mittelfränkischen Region. Hierbei wird einerseits das Energieerzeugungspotential der Energieträger Wind, Sonne, Biomasse und Laufwasser und andererseits der Verbrauch des Untersuchungsgebiets analysiert. Bei der Gegenüberstellung der Jahreswerte für die Energieerzeugung und des
Energieverbrauchs von 1980 bis 2019 fällt der volatile Verlauf der Zeitreihen auf. Um die Überschüsse in der Erzeugung besser ausnutzen zu können und gleichzeitig die Defizite decken zu können, werden mehrere Speichertechnologien verglichen. Mit Hilfe eines Excel-Tools von Herrn Prof. Dr. Popp werden Daten der letzten 40 Jahre analysiert und verrechnet. Dabei werden die Jahre mit extremen Energiedefiziten herausgefunden, in denen die größten Speicherleerungen stattfinden.
Daraus kann man schließen, dass die Untersuchungsregion Speicher-technologien für die Deckung der Energiedefizite vorhalten muss, um die benötigte Energiemenge für den Verbrauch bereitzustellen. Des Weiteren wird mit Hilfe des Programms ein optimaler Mix der Erneuerbaren Energieträger berechnet. Zudem lassen sich für deren Ausbau kostenminimale Lösungen errechnen. Im Folgenden lassen sich konkrete Werte für den zahlenmäßigen Ausbau der Anlagen geben.
Außerdem behandelt diese Projektarbeit die Speichertechnologie Power-to-Gas-toPower ausführlicher. Es sollen das Prinzip, die Funktions-weise, die Verfahren und die Kosten dargestellt werden. Die Behandlung der Vor- und Nachteile und die Entwicklung in der Zukunft werden abschließend betrachtet.
Die NASA stellt mit ihrer Reanalyse-Datenbank MERRA-2 weltweit aufgezeichnete Klimadaten wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten etc. zur Verfügung. Die Daten sind jeweils einem Rastergebiet zugeordnet, welche durch ein weltumspannendes Raster mit einer Auflösung von ca. 0,5° x 0,625° Breitengrad x Längengrad ent-steht. Es liegen aktuell Messdaten aus den Jahren 1980 bis 2019 vor (NASA, 2017, S. 1-3). In dieser Ausarbeitung werden diese Rohdaten aufbereitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Aussagekraft für eine zukünftige Nutzung der vorhandenen regenerativen Energieformen zur Umwandlung in Nutzenergie interpretiert. Es wird erörtert, welche regenerativen Energieträger vor allem auch in Verbindung mit Speichertechnologien zur rein regenerativen Deckung des Energiebedarfs geeignet sind. Im Vergleich mit dem aktuellen Bestand an regenerativen Energieanlagen und unter der Annahme von gleichbleibender Einspeiseleistung aus Biomasse- und Laufwasseranlagen wird eine Empfehlung für einen optimalen Energiemix gegeben. Die Analyse bezieht sich auf ein Teilgebiet im Süden der Europäischen Metropolregion Nürnberg. Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Recherche zum aktuellen Technologiestand und den Kosten von geotechnischen Speichersystemen.
E-Learning an Hochschulen
(2020)
Zwei Jahrzehnte E-Learning haben die Hochschulen der viel zitierten und oft beschworenen "Bildungsrevolution" nicht entscheidend nahegebracht. Der Arbeitsbericht bietet vor dem Hintergrund dieser Erkenntnis zunächst einen historischen Abriss der Entwicklung des Themas sowie eine ordnende Bestandsaufnahme heute etablierter, wenn auch nach wie vor nicht in der Fläche verfügbarer Konzepte und Realisierungsansätze. Sodann werden die Potenziale des E-Learnings im Kontext der Hochschullehre beleuchtet, wobei neben bekannten Formaten insbesondere denkbare Entwicklungslinien diskutiert werden, in denen innovative Bausteine vordergründig lernfremder Handlungsfelder der Digitalisierung das E-Learning befruchten und zukunftsorientierte Szenarien prägen könnten. Abschließend setzt sich der Bericht mit den zentralen Problemen auseinander, die einen nachhaltigen Durchbruch des Themas E-Learning an Hochschulen bis dato verhindert haben und nach wie vor hemmen. Zusammenfassung und Ausblick erfolgen in Form von zwölf Thesen.
Künstliche Intelligenz (KI) wird oft als Basisinnovation diskutiert, die Wirtschaft und Gesellschaft radikal verändern wird. Konsequenterweise werden sich auch Berufsbilder und Tätigkeits-beschreibungen transformieren, was auch auf Unternehmenskommunikation zutreffen wird. Allerdings: Technologieentwicklung und Digitalisierung haben seit Jahren auch vor der Einführung von KI die Aufgaben von Unternehmenskommunikation verändert. Kommunikation wird mobiler und kurzzyklischer (Staab 2019), was sowohl mit der fragmentalen Differenzierung und Netzwerkstrukturen (Passoth/Rammert 2016) als auch mit intensiviertem Wettbewerb durch die Globalisierung zu tun hat (Eckert 2016). Aus Sicht der Informationsökonomie (Stiglitz 2017) verschärft dies die strukturelle, asymmetrische Informationsverteilung unter Markakteuren. Information wird zu einem un‐knappen Gut (vgl. Staab 2019), Marken werden zu Sendern und auch Rezipienten verändern ihre Rezeptionsgewohnheiten. Diese Entwicklungen stellen die interne und externe Unternehmens-kommunikation vor neue Aufgaben und Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund erscheint KI als Werkzeug zur Lösung dieses Problems. Es fehlt derzeit ein Bewusstsein, welche Herausforderung die digitale Transformation für die Unternehmens-kommunikation darstellt und konsequenterweise fehlen auch die Vorstellungen davon, wie KI helfen kann, diese zu bewältigen, was auch die explorativen Erhebung „KI in der Unternehmenskommunikation“ der Technischen Hochschule Nürnberg illustriert. Der Beitrag verfolgt das Ziel, die Veränderung im Unternehmensumfeld aufzuzeigen, daraus Anforderungen an Unternehmens-kommunikation abzuleiten und Einsatzmöglichkeiten von KI‐Lösungen zu bewerten. Dazu werden Ansätze aus (Technik‐)Soziologie, Informationsökonomie und Betriebswirtschaft sowie Kommunikationswissenschaft genutzt.
Um den Stromverbrauch in der Region Rothenburg ob der Tauber zu einhundert Prozent möglichst kostengünstig aus regenerativen Energiequellen decken zu können, müsste ein Versorgungssystem mit geotechnischen Speichersystemen wie zum Beispiel Pumpspeicher-kraftwerken aufgebaut werden. Bezogen auf den Durchschnittsverbrauch des Jahres 2018 (≜100%) müsste dabei folgender Energiemix erreicht werden: 50,8 % Windkraft und 68,8 % Photovoltaik, 5,5 % Biomasse und 0,9 % Laufwasser. Unter der Annahme, dass Wasserkraftanlagen und Biomasseanlagen nicht weiter ausgebaut werden, müssten bei dem kostengünstigsten Versorgungssystem 91 Windkraftanlagen (Nennleistung 3,2 MW), sowie 6,2 km² Photovoltaikanlagen errichtet werden.
Die betrachtete Beispielanlage erreicht eine Nennleistung 9 kW, diese jedoch nur in den ersten Monaten des Jahres. Von Juni bis Dezember hingegen ist nahezu keine Leistung abrufbar. Bei 60 prozentiger Eigennutzung des erzeugten Stroms und Einspeisung der Überschüsse ist eine Amortisationszeit von 17 bis 18 Jahren zu erreichen. Bei vollständiger Einspeisung sind Amortisationszeiten von über 50 Jahren gegeben, wodurch diese Art der Nutzung ökonomisch nicht vertretbar ist.
Um den Stromverbrauch in der Region Rothenburg ob der Tauber zu einhundert Prozent möglichst kostengünstig aus regenerativen Energiequellen decken zu können, müsste ein Versorgungssystem mit geotechnischen Speichersystemen wie zum Beispiel Pumpspeicher-kraftwerken aufgebaut werden. Bezogen auf den Durchschnittsverbrauch des Jahres 2018 (≜100%) müsste dabei folgender Energiemix erreicht werden: 50,8 % Windkraft und 68,8 % Photovoltaik, 5,5 % Biomasse und 0,9 % Laufwasser. Unter der Annahme, dass Wasserkraftanlagen und Biomasseanlagen nicht weiter ausgebaut werden, müssten bei dem kostengünstigsten Versorgungssystem 91 Windkraftanlagen (Nennleistung 3,2 MW), sowie 6,2 km² Photovoltaikanlagen errichtet werden.
Die betrachtete Beispielanlage erreicht eine Nennleistung 9 kW, diese jedoch nur in den ersten Monaten des Jahres. Von Juni bis Dezember hingegen ist nahezu keine Leistung abrufbar. Bei 60 prozentiger Eigennutzung des erzeugten Stroms und Einspeisung der Überschüsse ist eine Amortisationszeit von 17 bis 18 Jahren zu erreichen. Bei vollständiger Einspeisung sind Amortisationszeiten von über 50 Jahren gegeben, wodurch diese Art der Nutzung ökonomisch nicht vertretbar ist.
Basierend auf den erneuerbaren Energien Solarenergie, Windenergie, Biomasse und Laufwasser wird eine zukünftige Stromversorgung der Europäischen Metropolregion Nürnberg modelliert. Mit drei gängigen Speicheransätzen wird eine möglichst ökonomische Prognose gestellt. Schwerpunkt der Betrachtung sind Laufwasserkraftwerke und deren Modernisierungs- und Ausbaupotenzial. Nach Analyse des Ist-Zustandes werden mögliche technische Modernisierungen genannt und auf deren Stromentstehungskosten eingegangen. Das Ausbaupotenzial wird anhand einer Jahresdauerlinie erläutert.
Basierend auf den erneuerbaren Energien Solarenergie, Windenergie, Biomasse und Laufwasser wird eine zukünftige Stromversorgung der Europäischen Metropolregion Nürnberg modelliert. Mit drei gängigen Speicheransätzen wird eine möglichst ökonomische Prognose gestellt. Schwerpunkt der Betrachtung sind Laufwasserkraftwerke und deren Modernisierungs- und Ausbaupotenzial. Nach Analyse des Ist-Zustandes werden mögliche technische Modernisierungen genannt und auf deren Stromentstehungskosten eingegangen. Das Ausbaupotenzial wird anhand einer Jahresdauerlinie erläutert.
Analyse des Potentials zur regenerativen Stromversorgung des Großraums Nürnberg (Abschlussbericht)
(2020)
Ziel der vorliegenden Studienarbeit ist das Generieren belastbarer, reproduzierbarer Datensätze und Ergebnisse, um in einem weiteren Schritt ein zukunftsfähiges regeneratives Versorgungskonzept für ein im Voraus festgelegtes Gebiet auslegen zu können. Hierfür wird zunächst das Energiewetter der zu untersuchenden Region analysiert. Unter Berücksichtigung aktueller Verbrauchszahlen kann dann bewertet werden, inwiefern weiterhin Potential für den Ausbau der Nutzung regenerativer Energieträger besteht. Außerdem sollen verschiedene Speichersysteme in die Untersuchung einbezogen werden, sodass eine abweichungsfreie Deckung des Bedarfs, unabhängig von Wettereinflüssen, gewährleistet werden kann. Die Analyse des Energiewetters bezieht sich auf globale Solarstrahlung und Wind. Dabei wird im Speziellen auf den aktuellen Stand der Technik sowie auf die Kosten der Windenergie eingegangen. Ferner werden Potentiale bei Laufwasser sowie gegebenenfalls Biomasse herausgearbeitet.
Der Mittelpunkt des zu untersuchenden Rastergebiets liegt bei 11.25°E, 49.50°N und umfasst den Bereich innerhalb der Städte Forchheim im Norden, Schwabach im Süden und Hersbruck im Osten, beziehungsweise Zirndorf im Westen, mit deren Umland. Dieser Bereich wird gemeinhin als Großraum Nürnberg bezeichnet.
Die NASA (National Aeronautics and Space Administration) stellt mit ihrer Reanalyse-Datenbank MERRA-2 (Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applica-tions, Version 2) weltweit aufgezeichnete Klimadaten wie Sonneneinstrahlung, Windgeschwindigkeiten etc. zur Verfügung. Die Daten sind jeweils einem Rastergebiet zugeordnet, welche durch ein weltumspannendes Raster mit einer Auflösung von ca. 0,5° x 0,625° Breitengrad x Längengrad entsteht. Es liegen aktuell Messdaten aus den Jahren 1980 bis 2019 vor (NASA, 2017, S. 1-3).
In dieser Ausarbeitung sollen diese Rohdaten aufbereitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Aussagekraft für eine zukünftige Nutzung der vorhandenen regenerativen Energieformen zur Umwandlung in Nutzenergie interpretiert werden. Es soll erörtert werden, welche regenerativen Energieträger vor allem auch in Verbindung mit Speichertechnologien zur rein regenerativen Deckung des Energiebedarfs geeignet sind.
Das zu analysierende Gebiet umfasst im Wesentlichen Teile der bayerischen Landkreise Roth, Weißenburg-Gunzenhausen und Eichstätt, der Gebietsmittelpunkt in ge-ographischen Koordinaten ist 11.25°E 49.00°N.
Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Recherche zum aktuellen Technologiestand und den Kosten von geotechnischen Speichersystemen.
In dieser Bachelorarbeit sollen die Stromverbräuche der regionalen Teilgebiete der Europäischen Metropolregion Nürnberg ermittelt werden. Diese lässt sich auf 17 Planquadrate gemäß der NASA Datenbank MERRA-2 aufteilen. Für jedes Gebiet soll eine Stromverbrauchszeitreihe aus den von den Verteilnetzbetreibern veröffentlichten tatsächlichen Verbräuchen modelliert werden. Aufgrund der Unvollständigkeit und Uneinheitlichkeit der veröffentlichten Daten erfordert dies eine aufwendige Aufbereitung der Daten und das Ermitteln realitätsnaher Approximationen bei unvollständigen Datensätzen. Diese Arbeit soll die Grundlage für später durchzuführende Versorgungsanalysen für die einzelnen Teilregionen bilden sowie für die Bestimmung der dazu nötigen Speicherkapazitäten.
Nürnberg (Deutschland) – die rein regenerative Energieversorgung verlangt nach Speichersystemen, die deren volatilen Anteil langfristig vollumfänglich ausgleichen können. Als Basis hierfür könnten Lithium-Ionen-Batterien dienen, deren Entwicklung gerade besonders durch die erhöhte Nachfrage nach Elektromobilität schlagartig vorangetrieben wird. Reichweite, Schnellladefähigkeit und vor allem Kosten werden künftig hohe Anforderungen an Hochenergie-Batteriesysteme stellen. Wie sich der Wirkungsgrad und das Selbstentladungsverhalten auf die erforderlichen Energieumwandlungsparks zur systemverantwortlichen regenerativen Erfüllung einer Versorgungsaufgabe auswirkt, haben Studierende im Rahmen ihrer Projektarbeit herausgefunden.
Ziel des Gesamtprojektes ist es, die Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) komplett durch regenerative Energien versorgen zu können. Die EMN wird dazu in verschiedene Teilgebiete unterteilt. Dieses Projekt befasst sich mit dem Gebiet um Ansbach. Hierzu werden unterschiedliche Themen, wie Solarthermie, Windkraft, Biomasse, Laufwasser oder aber auch verschiedenste Speichertechnologien betrachtet. Die Werte werden aus einer Vielzahl von einfließenden Daten und Beobachtungen über Berechnungsmodelle auf das globale Gitternetzt umgerechnet. Durch die NASA stehen diese Werte von 1980 bis 2019 in der Datenbank Merra-2 zur Verfügung. [1] Aus diesen 40 Jahren wird schließlich das ungünstigste Wetterjahr ausgewertet. Dieses Jahr soll dann als Maßstab zur Auslegung der regenerativen Energieumwandlungsanlagen genutzt werden, um somit die grüne Energieversorgung in dem Teilgebiet auch in schlechten Wetterphasen zu gewährleisten.
Als Schwerpunkt des Projekts geht es jedoch vor allem um die Wasserkraft in der gesamten EMN. Dabei bezieht man sich auf den aktuellen technischen Stand der Wasserkraftanlagen, wie auch auf deren Kostenfaktoren.
Im Rahmen dieses Projekts wird der europäische Metropolraum Nürnberg, im
Hinblick auf eine ausschließliche regenerative Energieversorgung,
untersucht. Grundsätzlich soll analysiert werden, wie viele erneuerbare Energieanlagen in welchem Energiemix noch zugebaut werden müssen, damit eine erfolgreiche Energiewende vollzogen werden kann.
Potential- und Speicheranalyse im Bereich regenerative Energien in Oberfranken (Projektskizze)
(2020)
Im Rahmen dieses Projekts wird der europäische Metropolraum Nürnberg, im
Hinblick auf eine ausschließliche regenerative Energieversorgung,
untersucht. Grundsätzlich soll analysiert werden, wie viele erneuerbare Energieanlagen in welchem Energiemix noch zugebaut werden müssen, damit eine erfolgreiche Energiewende vollzogen werden kann.
Analyse des Potentials zur regenerativen Stromversorgung des Großraums Nürnberg (Projektskizze)
(2020)
Ziel des energietechnischen Projekts ist das Generieren belastbarer, reproduzierbarer Datensätze und Ergebnisse, um in einem weiteren Schritt ein zukunftsfähiges regeneratives Versorgungskonzept für ein im Voraus festgelegtes Gebiet auslegen zu können. Hierfür wird zunächst das Energiewetter der zu untersuchenden Region analysiert. Unter Berücksichtigung des Verbrauchs kann dann bewertet werden, inwiefern weiterhin Potential für den Ausbau der Nutzung regenerativer Energieträger besteht. Außerdem sollen verschiedene Speichersysteme in die Untersuchung einbezogen werden, sodass eine abweichungsfreie Deckung des Bedarfs, unabhängig von Wettereinflüssen, gewährleistet werden kann. Die Analyse des Energiewetters bezieht sich auf globale Solarstrahlung und Wind. Dabei wird im Speziellen auf den aktuellen Stand der Technik sowie auf die Kosten der Windenergie eingegangen. Ferner werden Potentiale bei Laufwasser sowie gegebenenfalls Biomasse herausgearbeitet.
Der Mittelpunkt des zu untersuchenden Rastergebiets liegt bei 11.25°E, 49.50°N und umfasst den Bereich innerhalb der Städte Forchheim im Norden, Schwabach im Süden und Hersbruck im Osten, beziehungsweise Zirndorf im Westen, mit deren Umland. Dieser Bereich wird gemeinhin als Großraum Nürnberg bezeichnet.
Ziel des Gesamtprojektes ist es, die Europäische Metropolregion Nürnberg (EMN) komplett durch regenerative Energien versorgen zu können. Die EMN wird dazu in verschiedene Teilgebiete unterteilt. Dieses Projekt befasst sich mit dem Gebiet um Ansbach. Hierzu werden unterschiedliche Themen, wie Solarthermie, Windkraft, Biomasse, Laufwasser oder aber auch verschiedenste Speichertechnologien betrachtet. Die Werte werden aus einer Vielzahl von einfließenden Daten und Beobachtungen über Berechnungsmodelle auf das globale Gitternetzt umgerechnet. Durch die NASA stehen diese Werte von 1980 bis 2019 in der Datenbank Merra-2 zur Verfügung. [1] Aus diesen 40 Jahren wird schließlich das ungünstigste Wetterjahr ausgewertet. Dieses Jahr soll dann als Maßstab zur Auslegung der regenerativen Energieumwandlungsanlagen genutzt werden, um somit die grüne Energieversorgung in dem Teilgebiet auch in schlechten Wetterphasen zu gewährleisten.
Als Schwerpunkt des Projekts geht es jedoch vor allem um die Wasserkraft in der gesamten EMN. Dabei bezieht man sich auf den aktuellen technischen Stand der Wasserkraftanlagen, wie auch auf deren Kostenfaktoren.
Die NASA (National Aeronautics and Space Administration) stellt mit ihrer Reanalyse-Datenbank MERRA-2 (Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applica-tions, Version 2) weltweit aufgezeichnete Klimadaten wie Sonneneinstrahlung, Wind-geschwindigkeiten etc. zur Verfügung. Die Daten sind jeweils einem Rastergebiet zu-geordnet, welche durch ein weltumspannendes Raster mit einer Auflösung von ca. 0,5° x 0,625° Breitengrad x Längengrad entsteht. Es liegen aktuell Messdaten aus den Jahren 1980 bis 2019 vor (NASA, 2017, S. 1-3).
In dieser Ausarbeitung sollen diese Rohdaten aufbereitet, analysiert und hinsichtlich ihrer Aussagekraft für eine zukünftige Nutzung der vorhandenen regenerativen Ener-gieformen zur Umwandlung in Nutzenergie interpretiert werden. Es soll erörtert wer-den, welche regenerativen Energieträger vor allem auch in Verbindung mit Speicher-technologien zur rein regenerativen Deckung des Energiebedarfs geeignet sind.
Das zu analysierende Gebiet umfasst im Wesentlichen Teile der bayerischen Land-kreise Roth, Weißenburg-Gunzenhausen und Eichstätt, der Gebietsmittelpunkt in ge-ographischen Koordinaten ist 11.25°E 49.00°N.
Ein weiterer Bestandteil der Arbeit ist die Recherche zum aktuellen Technologiestand und den Kosten von geotechnischen Speichersystemen.
1. In welchem Maß kann und wird bereits nach heutigem Stand mit den existierenden Mitteln regenerative Energieerzeugung und -speicherung betrieben?
2. Wie hoch ist der Betrag des noch abzudeckenden Energie- und des daraus resultierenden Speicherdarfs?
3. Wie viele regenerative Energieerzeugungs- und Energiespeichersysteme müssen in dem Untersuchungsgebiet errichtet werden, um den ermittelten Energiebedarf angesichts technischer und wirtschaftlicher Aspekte optimal zu 100 % zu decken? Welche Areale stehen dafür zur Verfügung?
4. Auf welchem Stand der Technik befinden sich aktuelle Biomasseleistungs-anlagen? Welche Investitions- und Betriebskosten entstehen im Mittel in der EMN?
Zu Beginn des Projekts werden die Daten der NASA-Datenbank MERRA-2 im
Bereich der Windkraft und der Sonneneinstrahlung der letzten 40 Jahre analysiert. Im weiteren Verlauf wird anhand der evaluierten Daten eine Potentialanalyse durchgeführt, die nun nicht nur Windkraft und PV-Anlage umfasst, sondern auch weitere Energiequellen, wie die Biomasse und die Wasserkraft. Im nächsten Schritt folgt die Betrachtung des Verbrauchs in der Region und wie die Energieversorgung
möglichst effizient gestaltet werden kann. Letztlich wird analysiert, wie der Energieverbrauch mittels Speichersystemen optimal gedeckt werden kann, um die Versorgung durch regenerative Energien möglichst autark zu gestalten. Zusätzlich soll noch eine Speichermöglichkeit der erneuerbaren Energien mit dem Namen Power-to-X-to-Power untersucht werden. Hierbei dreht es sich um die Umwandlung überschüssiger Energie zu anderen Produkten. Diese Produkte können dann in Versorgungs-engpässen wieder in Energie zurückgewandelt werden. Diese
Konzepte werden auf ökologische, ökonomische und technische Aspekte untersucht.
Wie gestalten sich die kommunikativen Praktiken von Familien mit geistig behinderten Angehörigen? Ein auffallender und häufig beobachtbarer Aspekt ist, dass Eltern das Rederecht für sich beanspruchen, indem sie stellvertretend auf Fragen antworten, die an die Person mit Behinderung adressiert sind. Der Autor arbeitet das Bedingungsgeflecht heraus, das diesen problematischen Gesprächsabläufen zugrunde liegt, und beschreibt die zentralen Paradoxien und Dilemmata, die für die betreffenden Familien prägend sind. Quelle: Klappentext.
Lernen für die Zukunft
(2020)
Wie gelingt Hochschule? Dieser Sammelband reflektiert Initiativen, die die Qualität der Lehre fördern. Präsentiert werden Ansätze für gute Lehr- und Lernbedingungen – mal aus der Sicht der Organisationsentwicklung, mal unter dem Blickwinkel hochschuldidaktischer Qualifizierung, mal mit Blick auf studentische Schlüsselkompetenzen. Durch das Agieren auf verschiedenen organisationalen Ebenen und deren Vernetzung zeigt sich hochschulisches Lehren und Lernen veränderbar – und zukunftsweisend.
The Collatz conjecture is an unsolved number theory problem. We approach the question by examining the divisions by two that are performed within Collatz sequences. Aside from classical mathematical methods, we use techniques of data science. Based on the analysis of 10,000 sequences we show that the number of divisions by two lies within clear boundaries. Building on the results, we develop and prove an equation to calculate the maximum possible number of divisions by two for any given a Collatz sequence. Whenever this maximum is reached, a sequence leads to the result one, as conjectured by Lothar Collatz. Furthermore, we show how many divisions by two are required for a cycle of a specific length. The findings are valuable for further investigations and could form the basis for a comprehensive proof of the conjecture.
Ziel des Forschungsprojektes war die Erforschung der Einsatzmöglichkeiten computerlinguistischer Methoden und maschineller Lernverfahren zur automatisierten Analyse sozialwissenschaftlicher Texte. Die Datengrundlage bildeten digital vorliegende Beiträge aus moderierten, sozialen Beratungsforen. Anhand konkreter sozial-wissenschaftlicher Fragestellungen zu Wirkungszusammenhängen in der Onlineberatung sollte untersucht werden, inwiefern Computer-Linguistik und maschinelle Lernverfahren qualitative Analysen unterstützen bzw. ergänzen können, wo die Grenzen der Verfahren liegen und wie bei deren Einsatz vorzugehen ist. Im Projekt wurden erste konkrete Erkenntnisse generiert, der Forschungsverbund vergrößerte sich, Praxis-Forschungsprojekte wurden beantragt und es entstanden weitere Überlegungen zu größeren Forschungsprojekten. Die aktuellen Ergebnisse sind vielversprechend. Überwachte Lernverfahren können mit ausreichend vielen und gut vorbereiteten Trainingsdaten interpretierbare und verwertbare Erkenntnisse liefern.
Mittels eines modifizierten SEIR-Modells und der Basisreproduktionsrate wird die aktuelle Entwicklung zu COVID 19 simuliert und die weitere Entwicklung in Richtung Containment prognostiziert. Unterschiede zwischen verschiedenen europäischen Staaten und innerhalb Deutschlands werden aufgezeigt. Bezüglich der Fallsterblichkeitszahlen für Deutschland und veröffentlichen Simulationen zur Herdenimmunität werden gravierende mathematische Mängel aufgedeckt. Wege in Richtung einer Exitstrategie werden aufgezeigt.
The Collatz conjecture is an unsolved number theory problem. We approach the question by examining the divisions by two that are performed within Collatz sequences. Aside from classical mathematical methods, we use techniques of data science. Based on the analysis of 10,000 sequences we show that the number of divisions by two lies within clear boundaries. Building on the results, we formulate and prove several theorems on the occurrence of cycles and the termination of Collatz sequences. The findings are useful for further investigations and could form the basis for a comprehensive proof of the conjecture.
Es gibt zahlreiche Ansätze, Ressourcennutzung in Volkswirtschaften und Unternehmen zu messen und zu bewerten. Sechzehn Ansätze werden systematisiert und für ausgewählte Indikatoren aus diesen Ansätzen wird beispielhaft die Möglichkeit untersucht, sie auf Unternehmens‐ bzw. Produktebene zu bestimmen. Es zeigen sich Schwierigkeiten in der Datenermittlung, insbesondere in den Lieferketten, sowie in der Indikatorberechnung durch das Fehlen von Umrechnungsfaktoren und unklare methodische Vorgaben. Die mangelnde Bestimmbarkeit der Indikatoren steht so der Anwendung dieser Ansätze im Weg.
Das Management von Unternehmen ist derzeit einem starken Wandlungsdruck ausgesetzt. Die Steuerung komplexer internationaler Wertschöpfungsketten, die Beschleunigung von Entscheidungsprozessen, Versuche, agile Organisationsformen zu etablieren und der Innovationsdruck einer sich zunehmend digitalisierenden Wirtschaft sind nur einige der Herausforderungen, denen es in vielen Branchen zu begegnen gilt.
Vor diesem Hintergrund sind die Anforderungen an das Controlling und die Erwartungshaltung an dessen Managementbeitrag in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen. Unternehmen fordern von ihrem Controlling zeitnahe, klar strukturierte und in die Zukunft gerichtete Managementimpulse ein. Dabei müssen synchron sowohl Ergebnisentwicklungen als auch Zahlungsströme berücksichtigt und gesteuert werden. Gelingt es Controllern, diesen Anforderungen zu entsprechen schaffen sie den Sprung vom „Zahlenknecht“ zum internen Berater.
Verbunden mit dieser veränderten Erwartungshaltung erhöhen sich die Anforderungen an Controller deutlich. Sie müssen heute gestiegene analytische Fähigkeiten entwickeln, um in komplexen und zum Teil turbulenten Entwicklungen schnell Transparenz herzustellen. Von Controllern wird zudem gefordert, dass sie in der Lage sind, ihre gewonnenen Erkenntnisse passend zu kommunizieren. Nur so kann der Controller dem Rollenbild des internen Beraters - gerade auch in international agierenden Unternehmen - gerecht werden. Die derzeit zu beobachtenden Fortschritte in der Digitalisierung der Controlling-Systeme scheinen diesen Trend massiv zu beschleunigen.
Das vorliegende Buch versucht, interessierte Leser mit Fallbeispielen und Übungsaufgaben in der Entwicklung passender analytischer Fähigkeiten zu unterstützen und an die Rolle eines internen Beraters heranzuführen. Dabei konzentriert sich die vorliegende Publikation auf die Darstellung geeigneter Instrumente des Controllings bzw. der Unternehmenssteuerung, wobei von zum Teil fortgeschrittenen Kenntnissen im Controlling ausgegangen wird. Um jedoch ein schrittweises Herantasten an die Fragestellungen zu ermöglichen, werden in allen Kapiteln zusätzlich auch einfachere Einstiegsaufgaben angeboten.
Upgrading hundreds of thousands of already available CPAP home therapy machines to function as BIPAP/Bilevel machines may help to mitigate the current global threat of a shortage of ventilators. The concept may help to prevent the scenario that soon potentially thousands of COVID-19 patients will not be able to receive the necessary and sometimes life-saving respiratory support. This solution could be made available in very short time, because it is purely software based.
Das Upgrade von hunderttausenden vorhandenen CPAP-Heimtherapiegeräten mit BIPAP/Biphase-Beatmungsfunktionalität kann dazu beitragen, der momentan drohenden weltweiten Beatmungsgeräteknappheit entgegenzuwirken und zu verhindern, dass vielleicht bald tausende COVID19-Patienten nicht die erforderliche, teils lebensrettende Atemunterstützung erhalten können. Diese Lösung könnte in kürzester Zeit zur Verfügung gestellt werden, da sie rein softwarebasiert ist.
Die aktuellen Zahlen der COVID 19 Infektionen in Italien, Spanien, Frankreich, Deutschland und Österreich werden logarithmisch dargestellt und mit Gegenmaßnahmen in China und Südkorea verglichen. Ein modifiziertes Wachstumsmodell wird über eine Kurvenanpassung an die aktuellen Daten angepasst und erlaubt so einfache Trendrechnungen in die nahe Zukunft. Die aktuellen Ergebnisse für Deutschland sind schockierend; es wird zu couragiertesten Gegenmaßnahmen ermutigt.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Auswertung von Röntgengenerator-Daten in Bezug auf Benutzerverhalten und Performance. Hauptziel ist hierbei die normale Nutzung der Geräte der Ziehm Imaging GmbH darzustellen. Nach gründlicher Recherche über die Grundlagen der Röntgentechnik und der Definition von Benutzerverhalten und Performance, werden mehrere Skripte in verschiedenen Program-miersprachen verfasst, um das erwünschte Ziel zu erreichen. Die Daten, die in Form von Textdateien vorliegen, werden anhand eines Python-Skripts so formatiert und ausgegeben, dass sie in einer übersichtlichen und vollständigen .csv-Datei ausgegeben werden. Die Daten werden mit dem Programm Microsoft Excel so vorbereitet, dass diese nutzbar für die Pro-grammiersprache R sind. Anschließend werden mit R Diagramme und Tabellen erstellt. Durch Histogramme und Boxplots, sowie die Angabe der dazugehörigen Lageparameter wird für jedes betrachtete Gerät eindeutig dargestellt wie die Geräte in den meisten Fällen genutzt werden. Abschließend bildet die vorliegende Arbeit eine Grundlage, auf der in Zukunft detaillierte Aussagen zu Geräten getroffen werden, die sich außerhalb dieser dargestellten Norm befin-den. Weiterhin kann eine bessere Auslastung der Generatoren erforscht werden.
A shorter product life cycle and therefore, reduced
project duration is the major success factor for machinery and
plant engineering today. One use case for Virtual Commission-
ing (VC) is the early software test without an existing plant.
The primary effort of VC lies in the manual creation of the
plant model. There are various simulation tools with different
advantages available. Selecting one tool has consequences for
the whole engineering process. The exchange of models across
different tools is not possible or discouraged by the respective
vendors due to various reasons. This paper describes a concept to
exchange behavior models via the table-based import interfaces
for an automated model generation within common simulation
tools. The concept utilizes an approach to exchange the behavior
of components using the vendor-neutral and standardized pro-
gramming language PLCopenXML containing all IEC 61131-3
programming languages. This removes the main obstacle for a
broader industrial application of VC, as it minimizes the manual
effort for creating and exchanging behavior models through the
use of standardized library elements and existing interfaces.
Best of efi 2018/19
(2020)