5 Naturwissenschaften und Mathematik
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Carbonfasern zurückgewinnen
(2023)
Faserverbundkunststoffe mit Duromermatrix lassen sich bisher nur unzureichend recyceln. Die starke Vernetzung der Duromere steht dem im Wege. Durch eine spezielle organisch-chemische Spaltungsreaktion können Carbonfasern nun jedoch aus Epoxidharz-basierten Faserverbundkunststoffen zurückgewonnen werden.
Im ersten Abschnitt der Arbeit wird das Power-to-Gas-to-Power Verfahren analysiert. Der zweite Abschnitt der Studienarbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob sich der Firmenstandort von Max-Bögl in Sengenthal bei mittleren Stromkosten im Großhandel von 50 €/MWh wirtschaftlich und dabei CO2 neutral mit Strom versorgen kann.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung wie ein moderner Industriebetrieb wirtschaftlich eine CO2-neutrale Selbstversorgung mit elektrischer Energie realisieren kann. Zusätzlich wird im 1. Teil der Arbeit die Windkraft als Möglichkeit der Energieerzeugung genauer analysiert und geprüft zu welchen Kosten elektrische Energie erzeugt werden kann.
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.
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.
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.
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.
Diese Arbeit falsifiziert den Laplaceschen Dämon mit Hilfe eines Computerspiels. Das Spiel ist in der Programmiersprache C++ implementiert und basiert auf deterministischen Regeln. Es führt auf dem verarbeitenden Rechner zu einem probabilistischen Ergebnis. Geht man davon aus, dass der Laplacesche Dämon seinen schnellsten Rechner zur Ausführung des Spiels nutzt, oder es selbst ausführt, kann er die Ergebnisse nicht zu jedem Zeitpunkt vorhersagen. Da der Laplacesche Dämon dadurch definiert ist, dass er die Zukunft vollständig vorhersehen kann, ist er durch das Spiel widerlegt.
Experiments with vectors
(2018)
In the Euclidean space some bivectors are created. These can be linked together. As a result, more or less stable particles are generated by self-organization. These particles influence each other in many ways. They can merge, disintegrate or are positioned more or less close to each other. The executable program Particle.jar demonstrates the variety of dynamic behavior in which the particles interact.