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Autonome Steuerung für das Demand Side Management von Wärmepumpenboilern mit linearer Optimierung (2020)

Baumann, Christian

Wärmepumpen, im Speziellen Wärmepumpenboiler, stellen mit ihrer thermischen Speicherkapazität eine gute Möglichkeit für autonome verbraucherseitige Laststeuerung (Autonomes Demand Side Management ADSM) dar. Zudem gewinnt diese Art der Brauchwarmwassererzeugung durch ihren dezentralen Ansatz und das Auskommen ohne fossile Energieträger im privaten Wohnbau immer mehr an Bedeutung. In Kombination mit staatlichen Fördergeldern ist die Anzahl verkaufter Einheiten in den letzten 5 Jahren am deutschen Markt um circa 25 % gestiegen. Obwohl das Lastverschiebungspotenzial von Wärmepumpenboilern unter Anwendung von Optimierungsalgorithmen in der Literatur theoretisch nachgewiesen ist, fehlen Verifikationen unter realen Bedingungen. Diese Arbeit will einerseits das theoretische Potential aufzeigen und andererseits mit dem vorgestellten Laborversuch einen Beitrag dazu liefern, die Verifikationslücke zu schließen. Für die Untersuchung im Labor wird ein handelsüblicher Wärmepumpenboiler bestehend aus einer Luft-Wärmepumpe und einem 300 Liter Warmwasserspeicher mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Insgesamt vier Temperatursensoren befinden sich am Speicherzulauf und -ablauf, sowie nahe der Speichermitte. Für die Aufzeichnung des Volumenstroms wird ein magnetisch-induktiver Messsensor am Speichereingang installiert. Zusätzlich wird mithilfe eines Proportionalventils am Speicherausgang das gewünschte Zapfprofil realisiert. Die Datenakquisition wird durch einen Datenlogger durchgeführt und die Optimierungsroutine auf dem PC implementiert. Die autonome Steuerung basiert auf einer von Day-Ahead-Marktpreisen der Energy Exchange Austria (EXAA) getriebenen linearen Optimierung mit dem Ziel, die Kosten der elektrischen Energie zu minimieren. Das Warmwasserverbrauchsprofil bildet den Verbrauch eines 4- Personen-Haushalts ab. Alle Mess- und Simulationsreihen basieren auf den gleichen Day-Ahead Preisfunktionen und Nutzerprofilen. Zur Verifikation des Lastverschiebungspotentials werden die Kosten pro MWh elektrischer Energie und die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie im Hysteresebetrieb (Normalbetrieb) denen des optimierten Betriebs gegenübergestellt. Durch eine Jahressimulation konnte das theoretische Potential nachgewiesen werden. Die Auswertungen der Kosten pro MWh elektrischer Energie zeigen Kosteneinsparungen am Day-Ahead-Markt von rund 18 %. Die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie konnten durch die Optimierung um rund 19 % gesenkt werden. Die thermische Effizienz konnte somit um rund 1 % gesteigert werden. Der Wärmepumpenboiler wurde insgesamt zwei Wochen betrieben; eine Messreihe davon fand dabei im Normalbetrieb statt. In einer weiteren Messreihe wurde die Wärmepumpe mit der Optimierungsroutine betrieben. Die Auswertungen der Kosten pro MWh elektrischer Energie zeigen Kosteneinsparungen am Day-Ahead-Markt von circa 23 %. Ebenso konnten die Kosten pro MWh thermischer Nutzenergie um 19 % gesenkt werden. Gleichzeitig sank die thermische Effizienz um 6 %.

A cloud based research and learning factory for industrial production (2020)

Merz, Robert ; Hoch, Ralph ; Drexel, Damian

The Digital Factory Vorarlberg is the youngest Research Center of Vorarlberg University of Applied Sciences. In the lab of the research center a research and learning factory has been established for educating students and employees of industrial partners. Showcases and best practice scenarios for various topics of digitalization in the manufacturing industry are demonstrated. In addition, novel methods and technologies for digital production, cloud-based manufacturing, data analytics, IT- and OT-security or digital twins are being developed. The factory comprises only a minimum core of logistics and fabrication processes to guarantee manageability within an academic setup. As a product, fidget spinners are being fabricated. A webshop allows customers to individually design their products and directly place orders in the factory. A centralized SCADA-System is the core data hub for the factory. Various data analytic tools and methods and a novel database for IoT-applications are connected to the SCADA-System. As an alternative to on premise manufacturing, orders can be pushed into a cloud-based manufacturing platform, which has been developed at the Digital Factory. A broker system allows fabrication in distributed facilities and offers various optimization services. Concepts, such as outsourcing product configuration to customers or new types of engineering services in cloud-based manufacturing can be explored and demonstrated. In this paper, we present the basic concept of the Digital Factory Vorarlberg, as well as some of the newly developed topics.

Investigation of non-uniformly emitting optical fiber diffusers on the light distribution in tissue (2020)

Ströbl, Stephan ; Domke, Matthias ; Rühm, Adrian ; Sroka, Ronald

Experimental analysis of the humidification of air in bubble columns for thermal water treatment systems (2020)

Eder, Elias ; Preißinger, Markus

The humidification-dehumidification process (HDH) for desalination is a promising technology to address water scarcity issues in rural regions. However, a low humidifier efficiency is a weakness of the process. Bubble column humidifiers (BCH) are promising for HDH, as they provide enhanced heat and mass transfer and have low maintenance requirements. Previous studies of HDH-systems with BCHs draw different conclusions regarding the impact of superficial air velocity and liquid height on the humidification. Furthermore, the impact of flow characteristics has never been investigated systematically at all. In this study, an optimized BCH test setup that allows for optical analysis of the humidifier is used and evaluated. Our test setup is validated, since the influence of water temperature on the humidification, which is exponential, is reproduced. Measurements with seawater show that the normalised system productivity is increased by about 56 % with an increase in superficial air velocity from 0.5 to 5 cm/s. Furthermore, the system productivity is increased by around 29 % with an increase in liquid height from 60 to 378 mm. While the impact of superficial air velocity can be traced back to temperature changes at the humidifier and dehumidifier outlets, the impact of liquid height is shown to be caused by a smaller heat loss surface in the humidifier with an increase in liquid height. For the impact of sieve plate orifice diameter, a clear influence on the humidification is not apparent, this parameter needs to be investigated further. Finally, our new test setup allows for analysing the humidification of air (1) in a systematic way, (2) in relevant measurement ranges and (3) in comparison with optical analyses of the flow characteristics.

Data Science für KMU leicht gemacht (2020)

Dobler, Martin ; Etschmann, Roman ; Kugler, Petra ; Meierhofer, Jürg ; Olbert-Bock, Sibylle ; Redzepi, Abdullah ; Schumacher, Jens ; Thiel, Christian ; Tietz, Rigo

Daten werden heute oft auch als das «neue Gold» bezeichnet. Denn die letzten Jahre haben gezeigt, dass Daten die Grundlage erstaunlicher unter- nehmerischer Erfolgsgeschichten sein können. Dabei ist die Arbeit mit Daten nicht grundlegend neu. Vielmehr geht es heute im Vergleich zu früher um nahezu unendlich grossen Mengen an Daten, die im Rahmen nahezu aller denkbaren Prozesse oder Schnittstellen gesammelt, gespeichert und ausgewertet werden können. Unter anderem beinhaltet dies Maschinendaten, unternehmens- interne Prozesse oder Daten über Kunden und den Markt, welche die Grundlage für lernende Systeme (Künstliche Intelligenz) bilden. Wir können heute davon ausgehen, dass künftig nicht mehr die technische Machbarkeit, sondern die mensch- liche Vorstellungskraft die Grenzen des Möglichen definiert. Bekannt sind vor allem etliche Erfolgsgeschichten von Grossunternehmen, die ihr Geschäft auf Daten aufbauen. Etablierte KMU sind hingegen noch zögerlicher, mit Daten zu arbeiten und diese wertschöpfend einzusetzen. Diese Broschüre geht auf die besondere Situation von KMU im Umgang mit Daten und Data Science ein. Denn auch für KMU kann es lohnend oder sogar zwingend notwendig sein, sich mit dem Thema «Data Science» zu beschäftigen. Daten und Data Science bieten grosse Chancen, sie können aber auch zu einer Bedrohung im Wettbewerb werden. Und, zu lange warten sollten KMU nicht, die Zeit drängt. Denn Geschwindigkeit ist einer der zentralen Wettbewerbsfaktoren im digitalen Zeitalter. Das IBH-Lab KMUdigital unter- stützt KMU dabei, den herausfordernden Weg in eine digitale Zukunft schneller und einfacher zu gehen. Diese Broschüre geht daher insbesondere auf die Rolle von Daten und Data Science für KMU in der Bodenseeregion ein. Sie stellt eine Zusammen- fassung ausgewählter Erkenntnisse und Handlungs- empfehlungen dar, die wir in einem zweijährigen Forschungsprojekt gemeinsam mit 16 Unternehmen aus der Bodenseeregion gewinnen konnten. Die Erkenntnisse sollen KMU bei der Nutzung von Daten anhand von Data Science unterstützen. Dabei ist es kein Ziel, dass KMU zu einem «kleinen Google» werden. Vielmehr braucht es KMU- spezifische Lösungen und Überlegungen, wie mit Daten sinnvoll, zielorientiert und ressourcen- schonend umgegangen werden kann. Wie kann das aussehen? Welche Chancen, Herausforderungen und Lösungen bieten sich KMU vor dem Hinter- grund ihrer besonderen Situation? Was muss dazu im Unternehmen verändert werden? Welche Unterschiede bestehen im Vergleich zu Gross- unternehmen auf diesem Weg? Diese und weitere Fragen stehen im Mittelpunkt des vorliegenden Projektberichts zum Einzelprojekt «Data Science für KMU leicht gemacht» oder kurz «Data Science 4 KMU» bzw. «Data4KMU», welches unter dem Dach des IBH-Labs KMUdigital in den Jahren 2018 bis 2019 durchgeführt wurde. Dazu werden Daten und Data Science aus mehreren Perspektiven betrachtet, die nicht unabhängig voneinander sind: Strategie und Geschäftsmodell, Services und Prozesse, Leadership, HRM und Organisation, Organisationskultur und Ganzheitichkeit, sowie Technologie. Diese Perspektiven greifen wir in den nachfolgenden Kapiteln auf. Die vorliegende Broschüre wäre ohne die wertvolle Unterstützung der Praxispartner des Projektes, des Managements des IBH-Labs KMUdigital sowie ohne die finanzielle Projektförderung durch die Inter- nationale Bodenseehochschule (IBH) und Interreg nicht möglich gewesen. Ihnen allen gilt unser ganz besonderer Dank!

BUDO (2020)

Wolters, Jörg-Michael ; Dorn, Christian

Budo als Oberbegriff für die traditionellen Kampfkünste, eigentlich namentlich Japans, aber hier im weiteren Sinne alle Kampf- und Bewegungskünste Asiens, die sich als Weg und nicht Sport begreifen, ist in den letzten Jahren vermehrt Gegenstand der öffentlichen Diskussion. Jüngere Veröffentlichungen zum Thema nehmen das historisch, philosophisch, psychologisch und pädagogisch Besondere und sich vom modernen Kampfsport gänzlich Unterscheidende in den Blick, ohne dass allerdings weiterhin begrifflich und inhaltlich falsche Vorstellungen durch die absurde Vereinnahmung der allein dem Budo zugeschrieben Wesenszüge und Wirkweisen in sog. "Budo-Sport"-Verbänden immer mehr verbreiten. Gerade so, als könne man dem modernen Kampfsport durch den Zusatz "Budo" (der suggerieren soll, man beziehe sich auf dessen Wesentliche, "Geistige") etwa einen ehrwürdig-traditionellen Charakter verleihen und den Wettkampfsport bereichern, gar ethisch aufwerten. Insofern bedarf es immer noch oder immer mehr der Aufklärung darüber, was denn das eigentliche Wesen und Wirken von Budo überhaupt ausmacht, um dem Ganzen gerecht zu werden. Dabei soll sich dieses Buch nun weniger auf die historische, seit der Edo-Periode (1600-1868) vor allem vom Zen-Buddhismus (neben Konfuzianismus und Taoismus sowie Shaolin) geprägte Entwicklung von Budo aus den alten Kriegskünsten (Bugei und Bujutsu) eingehen, als auf das nunmehr auch heute noch Wesentliche und "Spezielle". Budo als spirituelle wie praktisch-philosophische Weg-Lehre und dadurch Kampf-"Kunst" kann, recht verstanden, ein einzigartiger Schatz in der Theorie und Praxis des Studiums von "Kampf" und "Kämpfen-Können" sowie des Selbst sein, und am Ende auch des eigenen Lebens. Budo wirkt! Es ist ein auf Bewegung, Begegnung und Besinnung angelegtes bewährtes ganzheitliches Instrument der Selbsterziehung, Charakterschulung und Persönlichkeitsentwicklung und als originärer Weg ("Do") zum "Friedvollen Krieger" eine konkrete Anleitung zu körperlicher, seelischer, geistiger, d.h. psycho-physischer wie psycho-emotionaler Selbstbeherrschung, die auf der Grundlage von stetig geübter Achtsamkeit und Wertschätzung in der Meisterschaft zu Einsicht und Gewaltverzicht führt. In diesem Buch wird das Thema Budo, sein Wesen und Wirken, aus Erfahrung und wissenschaftlicher Erkenntnis heraus analysiert, um ein ebenso weitergehendes wie tieferes Verständnis von der Sache zu fördern. Die Autoren (Vorstellung im entsprechenden Kapitel hinten), allesamt!

Buddhistische Kampfkunst & Psychologie als Lebensweg & Heilkunst (2020)

Dorn, Prof. Dr. Christian ; Wolters, Dr. Jörg-Michael

Shaolin Wu Fo Dao – die Synthese japanischer und chinesischer Kampfkunst-Lehre auf der Grundlage zen-buddhistischer Theorie und Praxis ist eine neu geschaffene Disziplin. In dieser Fusion verbinden sich wesentliche Elemente aus Budo und Shaolin (-Wudao), deren traditionellen Körper-Geist-Übungen von Kampftechnik (Bu/Wu) und Meditation (Zen/Chan) als originäre Weg- und Heilslehre (Do/Dao) seit jeher der Persönlichkeits- und spirituellen Entwicklung des Ausübenden dienten. Hier nun, in der Überwindung alter Grenzen zwischen japanischer und chinesischer Kampfkunstsysteme („hart“ und „weich“), wurde hier nun erstmaligen ein zusammengewachsenes Kampfkunstsystem kreiert, um die beidseits positiven Wirkungen auf den Menschen zu bündeln und – und das ist das Besondere – sie in den Dienst buddhistischer (Butsu, jap.: Buddha / chin. Fo) Psychologie und Psychotherapie zu stellen. Die Verbindung von Budo mit Shaolin als eigenständiges praktisches Lehrkonzept, allein schon eine „revolutionäre Innovation“, erfährt durch ihren Einsatz als spezielle Methode einer Heilkunst zusätzlich Pioniercharakter in der Behandlung von Leid. Gemeint sind sowohl Ansätze aus der Budopädagogik und speziellen Budotherapie zur Heilung, Linderung oder Prävention von physischen, psychosomatischen und psychischen Krisen, Störungen, Krankheiten, Behinderungen und Leiden, als auch im Sinne des philosophischen und wissenschaftlichen Buddhismus, „das Leid in der Welt zu mindern“, zum Wohle des Menschen, für sein Glück und Frieden zu arbeiten.

Innovationspotenzial smarter Technologien. Arbeitspaket 3 (2020)

Dobler, Martin ; Kalkhofer, Hanno ; Schumacher, Jens

Analyse des Reduktionspotenzials von Ausgleichsenergie für Energieversorger durch autonomes Demand Side Management bei Haushaltskunden (2020)

Rosskopf, Ramona

Die EU-Ziele umfassen die Steigerung des Anteils an erneuerbaren Energien an der Energieerzeugung um 32 % bis 2030. Doch erneuerbare Energien bringen neben den Vorteilen für den Umweltschutz auch Probleme mit sich. Ihre Schwankungen und Unkontrollierbarkeit stellen große Herausforderungen für das Stromnetz dar. Um die Netz- und damit die Versorgungssicherheit weiterhin gewährleisten zu können, braucht es Lösungen, die weder das Stromnetz, die Verbraucher noch die Energieversorger benachteiligen. Eine Möglichkeit wäre es, zusätzliche Kraftwerke und Infrastruktur (Redundanzen) aufzubauen, welche potenzielle Schwankungen ausgleichen können. Dieser Lösungsansatz gilt als traditioneller Weg, der hohe Kosten und negative Umweltauswirkungen mit sich bringt. Demand Side Management hat das Potenzial, effiziente Lösungen diesbezüglich anzubieten. Welche Vorteile der Einsatz von DSM auf Ebene der Haushaltsverbraucher für die Energieversorger in Bezug auf den Abruf von Ausgleichsenergie bringt, wird in dieser Arbeit behandelt. Dafür wurde ein agentenbasiertes Modell entwickelt, welches darauf abzielt, die Abweichung zwischen dem von dem Energieversorger prognostizierten Verbrauch und dem realen Verbrauch seiner Haushaltskunden zu verringern. Jeder Haushalt in dem vorgestellten Modell ist mit einer Flexibilität in Form eines Batteriespeichers ausgestattet. Die Speicherbewirtschaftung wird basierend auf einem Signal, welches der Energieversorger übermittelt, automatisch vom Haushalt für jeden Tag im Betrachtungszeitraum optimiert. Jede Abweichung zwischen der vom Energieversorger erstellten Prognose und der tatsächlich bezogenen Strommenge stellt dabei einen Bezug von Ausgleichsenergie dar. Untersucht werden die Auswirkungen der Anzahl an Haushalten sowie ein unterschiedlicher Wissensstand auf die Prognose. Weiters werden zwei unterschiedliche Arten von Demand Side Management analysiert. Einmal die Einflussnahme auf die Last der Haushalte durch ein Preissignal, einmal durch das Vorgeben eines Lastgangs. Um die Effektivität der beiden Varianten bestimmen zu können, wird auch die Menge an Ausgleichsenergie erhoben, welche ohne das Vorhandensein eines Batteriespeichers (also ohne Steuerung) anfallen würde. Das Modell wurde entwickelt, um einen Trend aufzuzeigen und keine spezifische Einsparungsmenge zu ermitteln, da dies von der jeweiligen Situation des Energieversorgers abhängt. Die Erstellung der unterschiedlichen Wissensstände basiert auf den österreichischen rechtlichen Vorgaben bezüglich der Datenübertragung bei intelligenten Messgeräten. Dabei ist einmal der Jahresverbrauch, einmal der Tagesverbrauch und einmal die stündlichen Verbrauchswerte bekannt. Das Preissignal ist negativ korreliert zu den am Day-Ahead-Markt gehandelten Mengen und das Lastsignal basiert auf einer der Prognosen des Energieversorgers, je nach Variante, die untersucht wird. Es zeigte sich, dass ein besserer Wissensstand nur teilweise eine Verbesserung der Prognose erzielte. Wobei die unterschiedlichen Wissensstände auf den realen Werten der nicht verwendeten Haushalte aus dem gleichen Datensatz aufbauen und so beispielsweise Wettereinflüsse in der Prognose schon bekannt waren, was die Prognose basierend auf Jahreswerten sehr genau machte. Der Aggregationseffekt von mehreren Haushalten beeinflusst die Prognose positiv. Auf einzelner Haushaltsebene schneiden die Vorhersagen deutlich schlechter ab als bei Prognosen des Gesamtverbrauchs aller Haushalte. Die Optimierung basierend auf dem Lastsignal generiert eine geringere Menge an Ausgleichsenergie als das Preissignal. Das liegt unter anderem daran, dass die Prognose nur die Verbräuche der Haushaltskunden berücksichtigt und nicht die Mengen, die am Markt gehandelt werden. In den untersuchten Varianten stellte sich heraus, dass am wenigsten Ausgleichsenergie über alle Haushalte erzeugt wird, wenn kein Demand Side Management betrieben wird, also keine Batteriespeicher vorhanden sind und die Prognose des Energieversorgers auf Stundenwerten basiert. Auf einzelner Haushaltsebene fällt bei der Optimierung mittels Lastsignal am wenigsten Ausgleichsenergie an.

Digitalisierung von ÖKOPROFIT-Rohdaten – Erprobung eines KVP-Onlinetools anhand ausgewählter ÖKOPROFIT-Datensätze (2020)

Breyer, Maximilian

ÖKOPROFIT ist ein Kooperationsprojekt zwischen den örtlichen Gemeindenund der lokalenWirtschaft.Die Teilnahme ist für die Betriebe freiwillig. Ziel ist die Betriebskostensenkung bei gleichzeitiger Schonung der Ressourcen. In Vorarlberg sind derzeit circa170 Betriebe zertifiziert. Im Rahmen der Rezertifizierung, die jedes Jahr stattfindet, wird von den Betrieben ein Umweltbericht erstellt. Die Berichte werden derzeit in Word verfasst, in eine Cloud geladen und dort von den Auditoren geprüft. Dies ist jedoch nicht mehr zeitgemäß. Im Rahmen des CESBA-AlpsInterreg Alpine Projektes (2016-2019) wurde ein Tool entwickelt, mit dem Ziel Nachhaltigkeit und Energieeffizienz im Alpenraum zu verbessern. In dieser Arbeit wird nun geprüft, inwiefern das bestehende CESBA-Alps-Tool in Wert gesetzt und somit in den Rezertifizierungsprozess von ÖKOPROFIT integriert werden kann. Das Tool wird zunächst so eingerichtet, dass die Betriebe mit ihren dazugehörigenIndikatoren sowie passende Indikatoren-Sets angelegt werden können. Für den Test werden historische Daten bis zum Jahr 2013von zwei Pilot-Clustern (Landeskrankenhäuser und Landesregierungsgebäude) mit unterschiedlichen Indikatoren-Sets eingepflegt. Es wird untersucht, inwiefern die Auswertungen und Exporte für den Rezertifizierungsprozess bereits tauglich sind. Jegliche Auffälligkeiten, Fehler oder Verbesserungsvorschläge werden gesammelt. Es wird klar, dass die Export-Dateien verschlankt und optimiert werden müssen, damit sie ohne Mehraufwand verwertet werdenkönnen. Die wichtigste Handlungsempfehlung ist die automatisierte Berichtlegungsfunktion. Es sollte ein Texteditor in das Tool eingearbeitet werden, in den Unternehmen einzelne Textbausteine einpflegen können, sodass mithilfe des Tools nicht nur das Kennzahlenkapitel des Umweltberichts, sondern alle Kapitel standardisiert erarbeitet werden können. Nur so kann sichergestellt werden, dass das Tool für die Betriebe eine Arbeitserleichterung und somit Zeitersparnis generiert. In einem weiteren Arbeitspaketwurden ähnliche Online-Tools anhand von im Vorhinein ausgewählten und priorisierten Kriterien, die ein optimales Tool erfüllen sollte, mithilfe einer gewichteten Entscheidungsmatrix semiquantitativ verglichen. Hierbei schnitt das in dieser Arbeit getestete Tool selbst ohne die Verbesserungen am besten ab. Es stellt sich heraus, dass es bereits die Hälfte der ausgewählten Kriterien in einer sehr guten Weise erfüllt. Die Kriterien wurden von der ÖKOPROFIT-Programmleitung definiert. Werden die Handlungsempfehlungen in der Zukunft noch umgesetzt, könnte mit dem Tool tatsächlich eine Verbesserung des derzeitigen ÖKOPROFIT-Rezertifizierungsprozesses erwirkt werden.

Untersuchungen der Einflussgrößen Wassertemperatur, Füllstand, Gasleerrohrgeschwindigkeit und Blasengröße auf die Befeuchtung von Luft in einer mit Salzwasser befüllten Blasensäule (2020)

Feistenauer, Raphael

Das Ziel dieser Masterarbeit war die Untersuchung der Einflussgrößen Wassertemperatur, Füllstand, Gasleerrohrgeschwindigkeit und Blasengröße auf die Befeuchtung von Luft in einer mit Salzwasser befüllten Blasensäule. Dazu wurde eine umfangreiche Versuchsreihe durchgeführt, um die Auswirkungen zu untersuchen. Großer Wert wurde dabei auf die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse gelegt. Es wurde eine große Anzahl Datensätze während den Versuchszeiten geloggt und analysiert. Die Auswertung hat ergeben, dass die Wassertemperatur ein wesentlicher Einflussfaktor auf die Befeuchtung von Luft ist. Die Wassertemperatur zeigt gemäß des Antoine-Gesetzes exponentielle Auswirkungen auf die Kondensatproduktion auf. Hohe Füllstände in der Blasensäule wiesen im Vergleich zu niedrigeren Füllständen eine erhöhte Kondensatproduktion auf. Eine Steigerung der Gasleerrohrgeschwindigkeit in den Versuchen führte zu einer Zu-nahme der produzierten Kondensatströme. Die in dieser Arbeit untersuchten Spargerplatten der Variation des Lochdurchmessers konnten keine klaren Erkenntnisse auf die Befeuchtung von Luft liefern. Insgesamt sind die Forschungen an der Versuchsanlage noch nicht abgeschlossen und weitere Erkenntnisse zu dieser Thematik sollen in Zukunft gewonnen werden. auf die Befeuchtung von Luft ist. Die Wassertemperatur zeigt gemäß des Antoine-Gesetzes exponentielle Auswirkungen auf die Kondensatproduktion auf. Hohe Füllstände in der Blasensäule wiesen im Vergleich zu niedrigeren Füllständen eine erhöhte Kondensatproduktion auf. Eine Steigerung der Gasleerrohrgeschwindigkeit in den Versuchen führte zu einer Zu- nahme der produzierten Kondensatströme. Die in dieser Arbeit untersuchten Spargerplatten der Variation des Lochdurchmessers konnten keine klaren Erkenntnisse auf die Befeuchtung von Luft liefern. Insgesamt sind die Forschungen an der Versuchsanlage noch nicht abgeschlossen und weitere Erkenntnisse zu dieser Thematik sollen in Zukunft gewonnen werden.

A novel calorimetric technique for the analysis of gas-releasing endothermic dissociation reactions (2020)

Abouelkasem, Ahmed

Angehörigenarbeit. Der Spagat zwischen dem Wohl des zu Versorgenden und der „dritten Person“ (2020)

Johannes, Susanne ; Kuckert-Wöstheinrich, Andrea

Versorgung von Menschen mit Demenz in unterschiedlichen Settings (2020)

Kuckert-Wöstheinrich, Andrea ; Johannes, Susanne

Auswirkung auf das Pflanzenwachstum und die Anzahl der Mikroorganismen, unter Laborbedingungen, durch die Einbringung oberflächenaktivierter Biokohle aus einer Holz-Vergasungsanlage in Böden mit unterschiedlichen Kohlegehalten (2019)

Unterkofler, Nathalie

In Anbetracht einer immer größer werdenden Diskussion über den Klimaschutz und einer anvisierten Energiewende finden umweltschonende Energietechniken immer mehr an Aufmerksamkeit in der Gesellschaft. Die Kombination von Stromerzeugung und gleichzeitiger Wärmeproduktion macht die Biomassevergasung zu einem interessanten Untersuchungsobjekt. Die anfallenden Biokohlestäube versprechen in Zukunft von großem Nutzen zu sein, um zum Beispiel Kohlenstoff in der Erde abzuspeichern. Die sogenannten ”Terra Preta“ Böden steigerten merklich das Interesse am Einsatz von Kohle in der Landwirtschaft, um in Böden verbessernde Eigenschaften zu erzielen. In dieser Masterarbeit wird die Auswirkung der Biokohle einer Schwebefestbettvergaseranlage auf das Pflanzenwachstum, die verfügbaren Nährstoffe und auf die Anzahl der Mikroorganismen untersucht. Hierfür wurden zwei verschiedene Versuchspflanzen herangezogen. Es wurde auf Hafer und Rübse zurückgegriffen. Der Versuch fand unter Laborbedingungen in einem Wachstumsschrank statt. Es wurden Böden mit unterschiedlichen Kohlegehalten hergestellt (0 %, 2,5 % 5 %, 12,5 %). Des Weiteren wurde auf zwei verschiedene Arten eine oberflächenaktivierte Kohle hergestellt. Einmal erfolgte dies durch Ko-Kompostierung der Biokohle in Grünschnitt und das zweite Mal durch die Beladungmit künstlichem Dünger. Die chemische Aktivierung erfolgte über einen Rührversuch. Dabei wurde die Kohle über einen längeren Zeitraum mit dem künstlichen Dünger in einem Gefäß gerührt. Die Versuchsdauer erstreckte sich jeweils über einen Zeitraum von ca. 3 Wochen. Am Ende der Versuche wurden die Pflanzen geerntet. Anschließend wurde ihre Wuchshöhe und deren Durchmesser erfasst und statistisch ausgewertet. Die Nährstoffe im Boden wurden mittels Macherey Nagel Schnelltest ermittelt. Hierfür wurden Proben sowohl am Anfang als auch am Ende des Experiments genommen und anschließend aufbereitet und ebenfalls statistisch ausgewertet. Es konnte durch den Zusatz von Kohle einen signifikant höherer Mittelwert des Pflanzenwachstums erzielt werden. Und auch bei den Nährstoffen konnten Unterschiede zum Referenzboden nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu konnte bei den Mikroorganismen statistisch kein Unterschied festgestellt werden. Leider traten während des Versuches vermehrt Probleme auf, die aber entsprechend in der Arbeit adressiert und dokumentiert werden. Aus diesem Grund muss darauf verwiesen werden, dass einige Ergebnisse nicht verwertbar waren.

Analyse und Auslegung eines Stromversorgungskonzepts für die Hochschule Ecole Polytechnique d'Abomey-Calavi in Benin (2019)

Roller, Fabian

Weltweit hatten 2017 840 Millionen Menschen keinen Zugang zu Strom. Hinzu kommen Millionen weitere Menschen, die an unzuverlässige Stromquellen angeschlossen sind. Für das Wirtschaftswachstum, die menschliche Entwicklung und ökologische Nachhaltigkeit ist eine zuverlässige Stromversorgung jedoch von großer Bedeutung. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Konzeptionierung einer zuverlässigen Stromversorgung für eine Hochschule in Benin (Westafrika), die sich mit einem unzuverlässigen Netzanschluss konfrontiert sieht. Die Konzeptionierung erfolgt mithilfe der Software HOMER. Aufgrund unsicherer Systembedingungen wurden mehrere Szenarien und der Einfluss verschiedener Systemparameter untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine zuverlässige Stromversorgung durch die Implementierung eines Mini-Grids erreicht werden kann. Dabei hat die Ausgangssituation einen bedeutenden Einfluss auf die Systemauslegung. Für das untersuchte Szenario, in dem die Hochschule keine Stromkosten bezahlte, erwies sich ein PV/Dieselgenerator/Batterien-Mini-Grid als geeignet. Dabei entstehen Stromkosten von mindestens 0,013 USD pro kWh, was leicht erhöhte Kosten gegenüber den Bezugskosten bedeutet. Dieser Kostenzuwachs lässt sich aber mit der erhöhten Zuverlässigkeit rechtfertigen. Auch unter der Annahme, dass die offiziellen Bezugskosten bezahlt werden müssen, erwies sich ein PV/Dieselgenerator/Batterie-Mini-Grid als geeignet. Die Größe der PV-Anlage fällt in diesem Fall deutlich größer aus, was zu einem reduzierten Einsatz des Dieselgenerators führt. Ein untersuchtes Off-Grid erwies sich als unwirtschaftlich. Somit enthält die Arbeit wichtige Erkenntnisse darüber, wie sich verschiedene Parameter auf ein geeignetes System auswirken. Zudem wurde ein Systemvorschlag ausgearbeitet. Diese Informationen sollen nicht nur den beteiligten Personen vor Ort helfen, sondern auch als Grundlage für zukünftige Projekte dienen.

Dezentrale Energiegewinnung aus vorsortiertem Müll durch Verbrennung in Benin (2019)

Frick, Helena

In Benin werden einerseits große Mengen verschiedenster Abfallarten häufig in der Landschaft entsorgt und unter freiem Himmel verbrannt. Andererseits ist Energie in Benin sehr knapp und muss zu einem hohen Prozentsatz aus Nachbarländern importiert werden. Hier setzt die vorliegende Arbeit an mit der Frage: Welche Varianten der Müllverbrennung mit Nutzung thermischer Energie sind hinsichtlich ökonomischer, technischer und ökologischer Kriterien in Benin realisierbar? Zur Beantwortung dieser Frage werden zunächst die Rahmenbedingungen vor Ort analysiert, um Anforderungen an eine solche Müllverbrennungsanlage abzuleiten. Als Kern der Arbeit wird eine Müllverbrennungsanlage mit anschließender Abgasreinigung konzipiert, die auf einem bereits vor Ort erprobten Ofen aufsetzt, der zur Verbrennung medizinischer Abfälle konstruiert wurde. Anhand einer detaillierten Analyse von Abgasreinigungstechnik wird aufgezeigt, wie dieser Basisofen zur Verbrennung von landwirtschaftlichen Abfällen und Kunststoffen angepasst werden kann. Konkrete Beispiele zur Nutzung thermischer Energie zur Kälteerzeugung, Salzherstellung und Palmölherstellung zeigen auf, dass das vorgestellte Konzept praxistauglich ist.

Datenbasierte Analyse des induktiven Aufwärmprozesses beim Aluminiumstrangpressen (2019)

Silberer, Katharina

In den letzten Jahrzehnten gewann Aluminium als vielseitig einsetzbarer Werkstoff immer mehr an Bedeutung. Das Vorarlberger Unternehmen Hydro Extrusion Nenzing ist Teil der Aluminiumverarbeitungsindustrie und stellt stranggepresste Aluminiumprofile her. Beim Strangpressen werden Aluminiumstangen in einem Durchlaufinduktionsofen auf bis zu 520 °C erhitzt und anschließend durch ein formgebendes Werkzeug gepresst. Nach dem induktivem Aufwärmen wird ein Teil der Stange aus dem Ofen gefahren und abgeschert. Die erzeugte Temperaturverteilung an diesem abgescherten Bolzen ist der sogenannte Taper. Das induktive Aufwärmen ist ein wichtiger Teil der Extrusion und steht im Fokus dieser Forschungsarbeit. Ziel dieser Arbeit ist es, den Aufwärmprozess der Aluminiumstangen, mithilfe einer Kombination aus explorativer Datenanalyse und Methoden des maschinellen Lernens, genauer zu verstehen und den resultierenden Taper vorherzusagen. Außerdem werden parallel die signifikanten Einflussparameter, ohne Berücksichtigung von Materialparametern, untersucht. Nach der explorativen Datenanalyse wurden mithilfe eines k-means-Clusterverfahren zwei Klassifizierungsvarianten entwickelt. In der ersten Variante liegen die Taper nach ihrer Bolzenlänge und Form gegliedert vor. Es zeigte sich, dass die Taper der Bolzen mit ähnlicher Länge auch ähnliche Formen annehmen. Ein einfacher Entscheidungsbaum konnte die 13 Zielklassen zu etwa 85 % vorhersagen. Die Bolzenlänge spielt bei der Vorhersage eine wichtige Rolle. Die zweite Klassifizierungsvariante basiert hingegen ausschließlich auf der Taperform. Die angewendeten Modelle (k-Nearest-Neighbor, Decision Tree, Random Forest) waren jedoch kaum in der Lage, die 11 Klassen abzubilden. Grund für die unzureichende Vorhersageleistung können die vielen Unsicherheiten in der Datenstruktur sein. Die anschließende detaillierte, explorative Analyse der formabweichenden Taper deutet fehlende Merkmale im Datensatz an. Einige Bolzen setzen sich aus zwei Stangenenden zusammen. Diese geteilten Bolzen führen zu abweichenden Aufwärmverhalten, wodurch auffällige Taper entstehen. Die Information ob sich ein Bolzen aus zwei Stangen zusammensetzt fehlt jedoch im Datensatz. Der Aufwärmvorgang der Stangen wird demnach durch ein Wechselspiel der aktuellen Regelung und zwei maßgeblichen Faktoren beeinflusst: die Bolzenlänge und das Auftreten von geteilten Bolzen. Diese Faktoren bestimmen die Stangentemperatur im Ofen, den induzierten Strom und somit den resultierenden Taper. Aufgrund dieser Ergebnisse könnte die temperaturbasierte Regelung zukünftig durch eine Steuerung hinsichtlich des induzierten Stroms ersetzt, dadurch Energie eingespart und Schrott vermieden werden.

Einflussgrößen bei der modellbasierten Prüfung von kapazitiven Spannungswandlern (2019)

Gopp, David

Das exakte Messen der aktuellen Spannung ist ein essenzieller Baustein sowohl für die Versorgungssicherheit als auch die Verrechnung von Leistung in der elektrischen Energietechnik. Dazu werden verschiedene Geräte verwendet, welche die Spannung auf einen normierten Wert teilen, sodass diese problemlos gemessen werden kann. In dieser Masterarbeit werden in weiterer Folge lediglich die konventionellen Spannungswandler und deren Übertragungsfehler, genauer gesagt die kapazitiven Spannungswandler, im Detail analysiert. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, jene Parameter der modellbasierten Messung von kapazitiven Spannungswandlern zu finden, welche die größte Sensitivität im Bezug auf den Spannungsübersetzungs-und Phasenfehler sind. Dabei werden zuallererst die zwei gängigsten Messmethoden zur Prüfung der Genauigkeit von konventionellen Spannungswandlern diskutiert. Des Weiteren wird die Arbeit anhand der CIGRE Umfragen im Bezug auf die Ausfälle der konventionellen Wandler motiviert. Des Weiteren wird der Stand der Technik ermittelt und dargelegt. Für die Dauer der Untersuchung wurde ein kapazitiver Spannungswandler in seine beiden Hauptkomponenten (induktiver und kapazitiver Teil), zwecks besserer Analysierbarkeit der einzelnen Komponenten, zerlegt. Somit konnten sowohl die einzelnen CVT Komponenten als auch der gesamte kapazitive Spannungswandler frequenzabhängig und spannungsabhängig untersucht werden. Mittels dieser und der modellbasierten Messungen wurden die einzelnen Parameter für die Simulationsumgebung des kapazitiven Spannungswandlers ermittelt. Im Anschluss wurde dieses zum einen mittels vier verschiedener Betriebszustände und zum anderen mittels Messergebnissen sowohl der modellbasierten Prüfung als auch der Primärprüfung (EPRO Kalibrierung) verifiziert. Mit dieser Grundlage wurden anschließend die verschiedenen Sensitivitätsanalysen durchgeführt.

Untersuchung zur Kostenminimierung in einem PV to Vehicle to Grid System am Beispiel eines betrieblichen Fuhrparks in Österreich (2019)

Koch, Florian

Um ein möglichst kostengünstiges Laden von Elektrofahrzeugen zu erreichen, ist es nötig, diese möglichst in Zeiten zu laden, an denen die Kosten für die Energie geringer sind und die Entstehung von Leistungsspitzen vermieden wird. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit anhand des Verbrauches und den tariflichen Bedingungen eines Betriebes in Österreich die Kostenentwicklung von drei verschiedenen Ladeszenarien untersucht und verglichen. Dabei handelt es sich um das einfache Laden, intelligente Laden und das intelligente Laden mit Vehicle to Grid Erweiterung, wobei hierbei die Energie aus den Fahrzeugen ausschließlich zur Eigenverbrauchsoptimierung und Spitzenlastreduktion eines Betriebes dient und somit nicht in das Netz gespeist wird. Die Ergebnisse werden durch eine lineare Optimierung errechnet wobei bis zu vier Fahrzeuge simuliert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass es durch das intelligente Laden zu keinen neuen Leistungsspitzen kommt und es zusätzlich zu einem erhöhten Eigenverbrauch aus der vorhandenen Photovoltaikanlage kommt. Dadurch reduzieren sich die Ladekosten in jedem Szenario. Auch in Betrachtung auf die Anschaffungskosten, ist eine Verbesserung ersichtlich. Beim Vehicle to Grid Laden werden die Arbeits- und Leistungskosten noch weiter gesenkt, wobei die Leistungskosten bei zwei Fahrzeugen ihren Tiefpunkt erreicht haben. Zusätzlich kann der Eigenverbrauch aus der Photovoltaikanlage noch weiter erhöht werden. Nachdem hierbei die Investitionskosten noch berücksichtigt wurden, kommt der Autor zum Schluss, dass es nur mit einem Fahrzeug zu einer Verringerung der gesamten Kosten kommt. Dies kommt durch die erhöhten Investitionskosten und dem mit höher werdender Anzahl an Fahrzeugen geringer werdenden Vehicle to Grid Einsatz zustande.

Eine empirische Analyse der organisatorischen Umsetzung von Energiemanagements in Unternehmen und Gemeinden mithilfe von Expertenbefragungen (2019)

Helppi, Mona

Aktuell beschäftigen steigende Energiepreise, zunehmend knappe Ressourcenvorkommen und der Klimawandel die Energiebranche mehr denn je. Aber auch andere Organisationen wie Unternehmen und Kommunen, die einen erheblichen Beitrag zum Energieverbrauch leisten, sind davon betroffen. Ein Instrument, das sich dieser Themen angenommen hat und eine Möglichkeit zur Steuerung bietet, ist das Energiemanagement. Ungenutztes Energieeffizienzpotential kann mit einem gut aufgebauten und strukturierten Energiemanagement nutzbar gemacht werden. Gerade weil das Angebot technischer Lösungen sehr groß ist, liegt die Vermutung nahe, dass die Umsetzung oft durch strukturelle oder organisationsbedingte Barrieren erschwert wird. Aus diesem Grund ist der Forschungsgegenstand dieser Arbeit eine ausführliche Untersuchung der Umsetzung von betrieblichem und kommunalem Energiemanagement. Es konnten Erkenntnisse gewonnen werden, welche Themen beim Energiemanagement eine Herausforderung darstellen und welche Aspekte spezifisch bei Unternehmen oder Kommunen wichtige Stellschrauben im Umsetzungsprozess sind. Die Ergebnisse der Expertenbefragung und der Literaturanalyse haben gezeigt, dass Energiemanagement derzeit zu wenig Interesse geschenkt wird und deshalb die Investitionen, vor allem in ausreichend Personalressourcen, fehlen. Die größte Hürde ist die wirtschaftliche Darstellbarkeit von Maßnahmen, die insbesondere bei wenig energieintensiven Organisationen Schwierigkeiten bereitet beziehungsweise kaum durchsetzbar ist. Dies wiederum fordert ein Umdenken von Politik und Wirtschaft, was sich auch in anderen Einflussfaktoren deutlich wiederspiegelt. Aber nicht nur in den entscheidenden Reihen einer Organisation muss ein Umdenken stattfinden. Nur wenn das Bewusstsein für Energie bei allen Beteiligten steigt und alle bei Strategie und Umsetzung an einem Strang ziehen, kann die Energiewende mithilfe von Energiemanagement gelingen.

Thermodynamische Analyse von Hochtemperaturwärmepumpen unter Verwendung von HFO und HCFO Kältemitteln (2019)

Diewald, Kevin

Da konventionelle Kältemittel im Vergleich zu CO2 ein großes Treibhauspotential (GWP) aufweisen, gewinnen neue, alternative Kältemittel, sogenannte low-GWP Kältemittel, stärker an Bedeutung. Zu diesen low-GWP Kältemitteln gehören u.a. die Fluide der HFO und HCFO Kältemittel. Durch ihre thermophysikalischen Eigenschaften eignen sie sich insbesondere für die Anwendung in industriellen Hochtemperaturwärmepumpen (HTWP), die im Temperaturbereich von 100 °C bis 160 °C ein großes Potenzial in der Nahrungsmittel-, Papier- und Chemieindustrie zur Prozesswärmebereitstellung aufweisen. In dieser Masterarbeit werden die Kältemittel R1336mzz(Z), R1233zd(E), R1224yd(Z), R1234ze(Z) und R514A auf ihre Anwendbarkeit in drei verschiedenen Kältekreiskonfigurationen untersucht. Dabei soll herausgefunden werden, welches Kältemittel sich unter Berücksichtigung des COPs, der volumetrischen Heizleistung, der Verdichtungsverhältnisse und Verdichtungsendtemperaturen am besten eignet. Der Kreislauf mit internem Wärmeübertrager (IHX) findet bereits Anwendung in HTWP und dient zum grundlegenden Vergleich der Kältemittel. Die beiden neuen Kreisläufe eignen sich u.a. für große Spreizungen an der Senke. Eine in dieser Arbeit betrachteten Kältekreiskonfiguration besteht aus zwei parallel angeordneten IHX Kreisläufen (2KP) und die andere aus einer zweistufigen Kreislaufkonfiguration (2SE). Mithilfe des Programms EES wird für die Kreisläufe ein Modell erstellt, mithilfe dessen der Senkentemperaturbereich von 100 °C bis 160 °C und der Quellentemperaturbereich von 40 °C bis 80 °C untersucht werden kann. Die Auswertung der Simulationen kam zu dem Ergebnis, dass R514A bis zu einer Senkentemperatur von 130 °C und R1336mzz(Z) ab dieser Senkentemperaturen im IHX und 2SE Kreislauf die besten COP Werte aufweist. Zudem sind die Verdichtungsendtemperaturen und das Verdichtungsverhältnis günstig, die volumetrische Heizleistung hingegen am geringsten. Im 2KP Kreislauf besitzt die Kältemittelkombination R1336mzz(Z)/R514A die besten COP Werte. Der 2KP Kreislauf weist die besten COP Werte der betrachteten Kältekreiskonfigurationen auf. Im Betriebspunkt bei einer Senkentemperatur von 130 °C (ΔT Senke 60 K) und einer Quellentemperatur von 60 °C (ΔT Quelle 10 K) liegt der COP des IHX bei 3,95, der des 2SE bei 4,05 und der des 2KP bei 4,26. R1233zd(E) überzeugt im IHX und 2SE Kreislauf mit einer deutlich höheren VHC im Vergleich zu R1336mzz(Z), bei etwas geringeren COP Werten. Die Untersuchung zeigt auch, dass die Auswahl einer Kältekreiskonfiguration und eines Kältemittels stark von den Betriebstemperaturen abhängt.

Kostengünstige Vorhersage der solaren Einstrahlung (2019)

Hasibeder, Thomas

In der vorliegenden Arbeit wird der Fokus auf die Konzeption eines kostengünstigen Systems zur Vorhersage der solaren Einstrahlung mittels stochastischer Methoden gelegt. Der Vorhersagezeitraum liegt zwischen einer und drei Stunden. Es wird auf die Gefahren der Stochastik und das Aufarbeiten von Daten für stochastische Methoden eingegangen. Bereits die zur Vorhersage verschiedener meteorologischer Daten verwendeten Methoden werden analysiert, angewendet und mittels des relativen Fehlers, dem Root Mean Square Error (Wurzel der mittleren Fehlerquadratsumme) (RMSE) und des Mean Absolute Deviation (MAD) untereinander verglichen. Es werden Kriterien zur Auswahl der zur Aufgabenstellung am besten passenden Methode ausgearbeitet. Die Recherche der vorhandenen stochastischen Methoden und die Anwendung dieser Methoden haben das Artificial Neural Network (künstliches neuronales Netzwerk) (ANN), das mit der Softwarebibliothek Tensorflow erstellt wurde, als die beste Methode hervorgebracht. Die Programmierung der einzelnen Methoden mittels Scikit-learn, Python und Tensorflow wird beschrieben und eine Vorhersage berechnet. Als Hardware wird einerseits ein kostengünstiger Einplatinencomputer, ein Raspberry Pi 3, und andererseits ein leistungsstarkes Notebook verwendet. Die jeweils benötigte Rechenzeit weist keine gravierenden Unterschiede auf. Anschließend wurden die berechneten Vorhersagen mit den vorhandenen Messdaten, der Persistence Method (Persistenz Methode) (PM) und der Vorhersage der Meteo-Schweiz verglichen. Die unterschiedlichen Diagramme der Vorhersagen und deren Genauigkeiten kommen im Verlauf zur Darstellung. Die relative Abweichung der Vorhersage des Artificial Neural Network (künstliches neuronales Netzwerk)(Tensorflow) (ANNT) von den Messdaten liegt über das Jahr 2017 gesehen bei 8.52% oder auf die Jahresenergie bezogen bei 87.3 kWh/m2 . Im Vergleich zur PM Methode weicht die ANNT Methode um 83.5 kWh/m2 und Jahr ab. Abschließend wird auf Verbesserungsmöglichkeiten und weiterführende Arbeiten eingegangen.

Synthese von Gashydraten (2019)

Egger, Felix

Bei Clathraten handelt es sich um Einschlussverbindungen, bei denen beliebige Gastmoleküle in einem Käfig bzw. Gitter von beliebigen Wirtsmolekülen eingeschlossen sind. Bei hohem Druck und niedriger Temperatur können beispielsweise Gasmoleküle in einem Wirtsgitter aus Wassermolekülen eingelagert werden. Natürlich vorkommende Hydrate in den Tiefeneisfeldern der Schelfmeere und in Permafrostgebieten zu finden und haben hauptsächlich Methan als Gastgas. Im Forschungsbereich Energie der Fachhochschule Vorarlberg (FHV) werden die Bildungs- und Zerfallsprozesse von Gashydraten erforscht. Für die Herstellung dieser Proben ist ein Mikroreaktor vorhanden, mit dem keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden können, da die Dauer der Bildung von ausreichenden Mengen an Hydratproben hoch ist. Obwohl die Synthese von Hydraten bereits mehrfach Gegenstand der Forschung war und es weiterhin ist, besteht nach wie vor ein großes Potential in der Beschleunigung des Wachstumsprozesses von Hydraten. Da der Beginn des Hydratwachstums durch einen stochastischen Prozess ausgelöst wird, kann die Dauer der Keimbildung bzw. bis zum Beginn des Kristallwachstums viel Zeit in Anspruch nehmen. Für weitere Forschungsarbeiten im Forschungsbereich Energie der FHV ist eine beschleunigte und technisch einfache Herstellung von Hydraten von hoher Wichtigkeit. Deshalb ist der Fokus bzw. das Thema dieser Arbeit die Entwicklung eines neuartigen Versuchsreaktors, der die Möglichkeit bietet, verschiedene bekannte sowie neue Methoden für die Synthese von Gashydrat anzuwenden und für die Herstellung von Hydratproben untereinander zu kombinieren. Der im Zuge dieser Arbeit entwickelte Versuchsreaktor ist so aufgebaut, dass mehrere aus der Literatur bekannte Synthesemethoden, sowohl einzeln wie auch in Kombination untereinander, verwendet werden können. Als zusätzliche und neuartige Synthesemethode ist eine Baugruppe des Aufbaus darauf ausgelegt, das Hydratwachstum ausschließlich aus der Gasphase zu ermöglichen. Der Versuchsaufbau verfügt über mehrere Temperaturfühler und einen Druckaufnehmer, die über ein Datenerfassungssystem eine Steuerung und eine Überwachung des Herstellungsprozesses erlauben. Es wurden neben verschiedenen Inbetriebnahmetests insgesamt drei Versuche zur Ermittlung der Tauglichkeit des Systems zur Hydratsynthese durchgeführt. In jeder dieser drei Versuchsreihen konnten neue Erkenntnisse bezüglich des Wachstumsprozesses von Hydraten gewonnen werden, die auch in der gesichteten Literatur bisher nicht dokumentiert sind. Weiters wurde die neuartige Synthesemethode aus der Gasphase erprobt. Obwohl diese grundsätzlich funktioniert, sind die erreichbaren Produktionsraten prozessbedingt niedrig. Das Ziel, Hydratproben einfach und schnell erzeugen zu können, konnte mit dem entwickelten Versuchsreaktor erreicht werden.

Datenbank und Rechentool für Sanierungsmaßnahmen für Einfamilienhäuser (2019)

Berghaus, Julia

Das Energieinstitut Vorarlberg hat zusammen mit mehreren Regionen in Vorarlberg das Sanierungslotsenprojekt gestartet, um die Beratungssituation bei der Gebäudesanierung zu verbessern. Durch wiederholten Kundenkontakt wurde festgestellt, dass es ein Beratungsdefizit für Besitzer älterer Einfamilienhäuser gibt. Zwischen der Erkenntnis, dass eine Sanierung des Gebäudes notwendig ist und dem Zeitpunkt, an dem die ersten Leistungen bestellt werden, gibt es keine sachkundige Betreuung in den Fragestellungen der zukünftigen Gebäudenutzung. In den bisher angebotenen Beratungen werden zwar auch unterschiedliche Sanierungsvarianten miteinander verglichen. Jedoch bezieht sich der Vergleich auf Variationen von Sanierungsmaßnahmen, wie beispielsweise Dämmstoff - und Fensterqualität oder die Auswahl eines Heizungssystems. Darüber hinaus gehende Fragen über altersgerechtes Wohnen, Generationenwohnen, Nachverdichtung und Vermietung werden in diesen Beratungen nicht behandelt. In allen Fragen der zukünftigen Nutzung und den zukünftigen Anforderungen an das Gebäude, den darauf abgestimmten Sanierungszielen und der zugehörigen Kostenschätzung mit Finanzierungsberechnung sind die Besitzer auf sich gestellt. Deshalb ist der Bedarf nach einem einfachen Rechentool, welches in einer frühen Phase der Sanierungsberatung, eine schnelle Berechnung der in Betracht kommenden Sanierungsvarianten ermöglicht, entstanden. In dieser frühen Phase ist es bislang nicht üblich eine Kostenschätzung abzugeben. Für diese Berechnungen wird eine Datenbank mit Sanierungs - und Umbaukostenelementen benötigt, sodass mit einer abgesicherten Basisdaten kalkuliert werden kann. In der vorliegenden Masterarbeit werden eine auf Microsoft Excel basierende Datenbank und das dazugehörige Rechentool vorgestellt, die die beschriebenen Anforderungen erfüllen. Mit Hilfe der Datenbank wird eine Grundlage geschaffen, an denen sich die Sanierungslotsen orientieren können. Zusätzlich zu den Netto- und Bruttokosten, die bei den einzelnen Sanierungsmaßnahmen anfallen, werden auch Einheitskosten angegeben, die in das Rechentool eingetragen werden können. Das Rechentool ermöglicht den Vergleich von fünf unterschiedlichen Sanierungsvarianten. Durch die freie Eingabe der Flächen können auch Varianten mit unterschiedlichen Nutzungskonzepten und unterschiedlichen Grundrissen verglichen werden. Neben einer Grobkostenrechnung der Sanierungskosten erfolgt im Tool auch die Berechnung der Förderung laut der Wohnaussanierungsrichtlinie und Energieförderungsrichtlinie des Landes Vorarlberg. Weitere Förderungen können als Einmalzuschüsse eingetragen werden. Eine vereinfachte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung erfolgt über die Berechnung der Finanzierung der Sanierung. Hierbei werden auch Einnahmen durch Vermietung berücksichtigt.

Dc biased equivalent series resistance measurement and loss estimation in ferro electric ceramic capacitors (2019)

Haag, Hermann

In this thesis the effect of dc voltage bias on the equivalent series resistance (ESR) of capacitors and especially ferroelectric dielectric ceramic capacitors (FDCC) is analysed. Further the influence of the dc biased ESR on the losses of capacitors is investigated. Also piezoelectric resonances (PR) occurring in FDCCs with applied dc bias and their influence on the losses are analysed. Therefore a measurement circuit to measure the impedance and thus the ESR of capacitors in combination with a vector network analyser (VNA) is developed. Using the developed circuit the ESR of capacitors of different technologies is measured and their behaviour with dc bias is evaluated. The losses of an FDCC are measured in a power electronic (PE) circuit with a developed calorimetric measurement system (CMS). The influence of the PR is investigated by tuning the switching frequency of the PE system and thus the frequency of the capacitor current exactly into the PR. The measured losses are then compared to a calculation based on the capacitor current harmonics and the respective ESR. The measurements show an increase of the ESR with dc bias for all measured FDCCs. The loss measurements show a significant increase of the losses in an FDCC if the current frequency matches the PR frequency. Consequently a decrease of the PE system's efficiency is measured. The loss calculations do not exactly match the measurements but there is a systematic deviation of the same order for all measurements.

Bewertung und Entwicklung von Konzepten zur verbraucherseitigen Regelung im Niederspannungsnetz von nichtöffentlichen Ladestationen für Elektroautos (2019)

Saliari, Till

Heimische Ladevorgänge von Elektroautos sind ein zusätzlicher Faktor in dem Wandel, dem Verteilnetze ausgesetzt sind. Aufgrund der typischen langen Parkzeiten bietet das Laden von Elektroautos jedoch einen hohen Grad an Flexibilität, mit deren Hilfe die Netzbelastung entscheidend verringert werden kann und weitere Dienstleistungen, auch in höheren Netzebenen, erbracht werden können. Die vorliegende Arbeit bewertet mit dem Instrument der Nutzwertanalyse fünf Ladestrategien, wie die Koordinierung von Ladevorgängen nutzbringend eingesetzt werden kann. Dazu werden im ersten Schritt Kriterien auf Basis der Literaturrecherche sowie der gegebenen Informationsgrundlagen der betrachteten Systeme definiert. Um eine neutralere Bewertung zu ermöglichen, wird die Gewichtung der Kriterien zusätzlich von einem Vertreter eines Verteilernetzbetreibers und einem Energieversorger vorgenommen. Mit den Ergebnissen der Bewertung werden die Systeme hinsichtlich ihres Nutzens unter Berücksichtigung der Bedeutung für die jeweiligen Parteien verglichen. Dabei werden die Stärken und Schwächen der Systeme herausgestellt und mögliche Interessenskonflikte lokalisiert. Ebenfalls wird auf die Eignung der Nutzwertanalyse als Werkzeug zur Bewertung der Systemkonzepte eingegangen. Im Anschluss wird der Grundaufbau eines Systems vorgestellt, welches aufgedecktes Potential zur Weiterentwicklung der bewerteten Systeme nutzt und damit zu einem größeren Gesamtnutzen führen kann.

Dynamik der Siliziumkarbid - Bildung in Graphitelektroden durch karbothermale Reduktion in der Gasphase (2019)

Kroell, Nikolas

Aufgrund des fortschreitenden Klimawandels müssen neue Wege gefunden werden, um diesen zu verlangsamen, bzw. die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren. Ein Weg dieses Ziel zu erreichen ist das CO2-Recycling direkt an der Quelle. Durch die hohe thermische und chemische Beanspruchung der hierfür eingesetzten Elektroden bieten sich gerade technische Keramiken als Elektrodenmaterialien an. Eine jener in Frage kommenden Keramiken ist Siliziumkarbid (SiC). Bei SiC handelt es sich um einen Wide-Bandgap-Halbleiter mit hoher thermischer und chemischer Stabilität. Da die Herstellung, des für Elektroden benötigten, hochreinen, porösen SiC sehr aufwendig und damit auch teuer ist, wird schon seit einiger Zeit nach anderen Verfahren, als den industriell eingesetzten Standardverfahren, zur Herstellung von hochreinem SiC geforscht. In der vorliegenden Arbeit wird die Bildung von Siliziumkarbid in isostatisch gepressten Graphiten mittels karbothermischer Reduktion verschieden dotierter Sol-Gel-Granulaten und cerschiedener poröser Graphite untersucht. Zu diesem Zweck werden die Proben unterschiedlichen Anzahlen an Zyklen des in einem Induktionsofen, durchgeführten Hochtemperaturprozesses ausgesetzt. Dabei wird das Granulat thermisch zersetzt, wobei es unter anderem zu einer Gasphasenreaktion mit dem Kohlenstoff der Graphittemplates kommt und damit zur Umwandlung von Kohlenstoff zu SIC. Von den so gewonnenen Proben werden in einem Micro-CT Schichtaufnahmen erstellt. Das Ergebnis soll ein Erkenntnisgewinn bezüglich der Umwandlungstiefe und entstandenen Strukturen in den unterschiedlichen Graphittemplates, je nach Anzahl der durchlaufenen Zyklen und verwendetem Precursorgranulat, sein. Nicht untersucht wird das elektrische Verhalten der unterschiedlichen, auf diese Weise örtlich dotierten, Templates.

Potentialstudie thermischer Lastverschiebung in großvolumigen Wohngebäuden unter Einsatz von Wärmepumpe, Solarthermie und Photovoltaik (2019)

Rauschenbach, Laura

Die Gebäudeenergieversorgung mittels kombinierter Erneuerbarer Energiesysteme wird in Zukunft häufiger realisiert werden. Dies liegt unter anderem am Fokus der aktuellen Energiepolitik, an der wachsenden Akzeptanz der Bevölkerung und an einer ständigen Verbesserung der Wohngebäudeeigenschaften. Die volatile Charakteristik des erneuerbaren Energieangebots stellt eine Herausforderung dar. Thermische Lastverschiebung ermöglicht es, durch die Speicherung thermischer Energie, Zeiten mit geringem Energieertrag zu überbrücken. Es werden in dieser Masterarbeit drei Methoden zur Lastverschiebung mittels Simulation einer Referenzwohnanlage mit 31 Wohnungen untersucht. Die Gebäudesimulation wird hierfür mit TRNSYS durchgeführt, die Simulation zum Vergleich der unterschiedlichen Methoden mit Polysun. Die untersuchten Methoden sind die Regeneration des Erdsondenfeldes einer Geothermiewärmepumpe, die Anhebung der Maximaltemperatur sensibler Wärmespeicher, sowie die Anhebung der Raumtemperatur in der Referenzwohnanlage. Die Ergebnisse zeigen, dass die Sondenregeneration eine effektive Methode zur Steigerung der Jahresarbeitszahl (JAZ) der Wärmepumpe und des solaren Deckungsbeitrags darstellt. Die Sondentemperatur kann im Referenzfall zeitweise sogar auf ein höheres Niveau angehoben werden. Durch die zusätzliche Kombination mit einer Erhöhung der Speichermaximaltemperatur, bei hohem solarthermischem Ertrag, kann eine weitere Steigerung der JAZ erreicht werden. Die Solarthermieanlage kann so den größten Temperaturbereich nutzen, was auch die solare Deckungsrate weiter anhebt. Die thermische Gebäudeaktivierung weist das größte Potential für die Steigerung des PV-Eigenverbrauchs auf und verbessert die JAZ der Wärmepumpe durch den vermehrten Betrieb im Niedertemperaturbereich bedeutend; Jedoch wächst der Heizwärmebedarf (HWB) für die untersuchte Referenzwohnanlage aufgrund der Raumtemperaturüberhöhung (RTÜ) dermaßen, dass sie den Benefit der zusätzlich genutzten erneuerbaren Energie übersteigt und diese Methode zur thermischen Lastverschiebung daher nicht empfehlenswert ist. Da die thermische Gebäudeaktivierung in dieser Studie für bestimmte Gebäudeeigenschaften und mittels Fußbodenheizung realisiert ist, wird darauf hingewiesen, dass die Ergebnisse nur bedingt übertragbar sind und bei veränderten Gebäudeeigenschaften stark abweichen können.

Mikrotomographische Visualisierung struktureller Auswirkungen der zyklischen Alterung auf zylindrische Lithium-Ionen Akkumulatorzellen in Powerbanks (2019)

King, David

Alterungsvorgänge in einer Lithium-Ionen Akkumulatorzelle beeinflussen deren Eigenschaften und sind daher von besonderen Bedeutung für den Einsatz dieser Technologie. Diese Masterarbeit untersucht mikrostrukturelle Veränderung in zwei zylindrischen Lithium-Ionen Zellen (Type 26650) ohne Zentrierstift, die in Powerbanks verbaut sind. An den beiden Akkumulatoren, mit unterschiedlichen Alterungszustands, wird vergleichend beobachtet welche Unterschiede sich über die Alterung ergeben. Mittels Computertomographie und elektrischen Messungen wurden Daten während der zyklischen Alterung der Zellen gesammelt und ausgewertet. Es konnte gezeigt werden, dass der Verlauf des Kapazitätsverlustes abhängig vom Alterungszustand ist. Insgesamt ergab sich nach 507 Zyklen bei der Powerbank „Neu“ eine Reduzierung der aufgenommenen Energie um 16 % und der abgegebenen Energie um 20 %. Die Powerbank „Alt“ zeigte nach 317 Zyklen eine Reduzierung der aufgenommenen Energie von 19% und der abgegebenen Energie von 27% zum Ausgangswert. Der gemessene Kapazitätsverlust konnte nicht auf mikrostrukturelle Veränderungen während der Alterung zurückgeführt werden. Es zeigten sich besonders in der bereits gealterten Zelle (Powerbank „Alt“) deformierte Elektrodenschichten im Zellinneren und in der Näher der Stromableiter. Hinzukommt bei der Powerbank „Alt“, dass Kathode und Anode gegeneinander verschoben sind. Es konnte ebenfalls in der Powerbank „Alt“ eine neu entstandene Deformierung während der zyklischen Alterung beobachtet werden. Des Weiteren konnten auch Schweißgrate bei beiden Powerbanks auf den Stromableitern visualisiert werden.

Design and simulation of polymer based photonic components (2019)

Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka ; Burtscher, Catalina ; Gaso, Peter ; Pudis, Dusan

Introducing 3D sub-micrometer technologies based on polymers opened new possibilities of design and fabrication of photonic devices and components in 3D arrangement. 3D laser lithography is direct writing process based on two photon polymerization exhibiting high accuracy and versatility, where numerous resists and even polymer ceramic mixtures can be used. We present design and simulation of polymer based photonic components with a focus on arrayed waveguide gratings (AWG) based on optical multiplexers/demultiplexers and optical splitters. All optical components were designed for 1550 nm operating wavelength, applying two commercial photonics tools. This study creates a basis for the design of optical components in 3D arrangement, which will be fabricated by 3D laser lithography.

Optimization with the Distributed Execution Framework (2019)

Feilhauer, Thomas ; Finck, Steffen

Automated optical fibers coupling to photonic integrated circuits (2019)

Hasko, Daniel ; Chovan, Jozef ; Uherek, Frantisek ; Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka

The photonic integrated circuits are required in the next generations of coherent terabit optical communications. The software tools for automated adjustment and coupling of optical fiber arrays to photonic integrated circuits has been developed. The obtained results are needed in final production phase in the technology process of photonic integrated circuits packaging.

Production and tribological characterization of tailored laser-induced surface 3D microtextures (2019)

Voyer, Joel ; Zehetner, Johann ; Klien, Stefan ; Ausserer, Florian ; Velkavrh, Igor

Autonomes Demand Side Management verteilter Energiespeicher (2019)

Kepplinger, Peter ; Fäßler, Bernhard ; Huber, Gerhard ; Muhandiram Arachchige, Subhoda Tharangi Ireshika ; Rheinberger, Klaus ; Preißinger, Markus

Verbraucherseitige Laststeuerung (Demand Side Management – DSM) wird als ein möglicher Ansatz betrachtet, um die Auswirkungen des Ausbaus von fluktuierenden Erneuerbaren im Stromnetz auszugleichen. Sollen viele verteilte Energiesysteme damit angesprochen werden, stellen zentralistische Ansätze dabei hohe Anforderungen an die Kommunikationsinfrastruktur. Als Alternative wird vielfach eine autonome Laststeuerung (ADSM) mit anreizbasierter Optimierung direkt auf dem Verbrauchergerät betrachtet. Dabei kann die Anreizfunktion mittels unidirektionaler Kommunikation übertragen werden. Am Forschungszentrum Energie der Fachhochschule Vorarlberg wurden in den letzten Jahren Algorithmen und Prototypen für den Einsatz von ADSM auf verschiedensten verteilten Energiespeichern im elektrischen Stromnetz entwickelt. Dabei werden sowohl thermische Energiespeicher (z. B. Haushalts-Warmwasserspeicher) als auch elektrochemische Speicher (z. B. Batteriespeichersysteme oder Elektroautos) betrachtet. Außerdem werden die Auswirkungen solcher Systeme auf das elektrische Verteilnetz untersucht. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die entwickelten Methoden und Ergebnisse aus diesem Forschungsfeld mit dem Ziel, ein weitreichendes Verständnis für die Chancen und Grenzen des ADSM zu schaffen.

Unrecognized high occurrence of genetically confirmed hereditary carnitine palmitoyltransferase II deficiency in an Austrian family points to the ongoing underdiagnosis of the disease (2019)

Zach, Christina ; Unterkofler, Karl ; Fraunberger, Peter ; Drexel, Heinz ; Muendlein, Axel

Adult muscle carnitine palmitoyltransferase (CPT) II deficiency is a rare autosomal recessive disorder of long-chain fatty acid metabolism. It is typically associated with recurrent episodes of exercise-induced rhabdomyolysis and myoglobinuria, in most cases caused by a c.338C > T mutation in the CPT2 gene. Here we present the pedigree of one of the largest family studies of CPT II deficiency caused by the c.338C > T mutation, documented so far. The pedigree comprises 24 blood relatives of the index patient, a 32 year old female with genetically proven CPT II deficiency. In total, the mutation was detected in 20 family members, among them five homozygotes and 15 heterozygotes. Among all homozygotes, first symptoms of CPT II deficiency occurred during childhood. Additionally, two already deceased relatives of the index patient were carriers of at least one copy of the genetic variant, revealing a remarkably high prevalence of the c.338C > T mutation within the tested family. Beside the index patient, only one individual had been diagnosed with CPT II deficiency prior to this study and three cases of CPT II deficiency were newly detected by this family study, pointing to a general underdiagnosis of the disease. Therefore, this study emphasizes the need to raise awareness of CPT II deficiency for correct diagnosis and accurate management of the disease.

Development of a monolithically integrated, CMOS-compatible SiN photonics process flow for sensor and medical applications (2019)

Sagmeister, Martin ; Jessenig, Stefan ; Muellner, Paul ; Nevlacsil, Stefan ; Maese-Novo, Alejandro ; Eggeling, Moritz ; Hainberger, Rainer ; Seyringer, Dana ; Drexler, Wolfgang ; Rank, Elisabet ; Kraft, Jochen

Abstract: ams AG is a leading provider of sensing solutions developing semiconductor sensors in a wide variety of fields, with optical sensing as one of the key competences. Since integrated photonics is a promising technology for new sensor systems, ams AG has been developing processes for fully integrated CMOS-compatible photonic components based on Si3N4. This talk will provide an overview on the processing of basic photonic building blocks and their optical properties and performance. We will also give examples for applications in the fields of optical coherence tomography and opto-chemical gas sensing. In the 1980s photonics started its way for common use in telecommunication technology, using optical fiber technologies. In recent years, also a variety of photonic sensors has been proposed and developed. One of the major drawbacks of most of these photonic devices has been the lack of integration into existing (semiconductor) production processes, so far. This integration is feasible using SiN material systems to process monolithically integrated CMOS-compatible photonic sensors in the visible and near-infrared spectrum. We will present the basic processing steps for the SiN photonic technology, the development of some critical processing steps such as SiN deposition and SiN etching as well as several photonic components (waveguides, splitters, etc.) with their optical properties. One of the applications presented relates to optical coherence tomography (OCT), a fast growing imaging technique in ophthalmology. Drawbacks of existing OCT systems are their high costs as well as their bulkiness, which prevents a wider spread use of OCT systems. One way to overcome both cost and size issues is to integrate optical and electrical components on a single chip. Part of this work was carried out in the framework of the projects COHESION (funded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG), no. 848588), OCTCHIP (funded by the EU’ Horizon 2020 research and innovation programme, no. 688173), and COLODOR (M-ERA.NET transnational Call 2015, funded by the Austrian Research Promotion Agency (FFG), no.854066, and the Bundesministerium für Bildung und Forschung, Germany).

Compact and high-resolution 256-channel silicon nitride based AWG-spectrometer for OCT on a chip (2019)

Seyringer, Dana ; Sagmeister, Martin ; Maese-Novo, Alejandro ; Eggeling, Moritz ; Rank, Elisabet A. ; Edlinger, Johannes ; Muellner, Paul ; Hainberger, Rainer ; Drexler, Wolfgang ; Kraft, Jochen ; Koppitsch, Guenther ; Meinhardt, Gerald ; Vlaskovic, Marko ; Zimmermann, Horst

We present design, simulation and technological verification of a compact 256-channel, 42-GHz silicon nitride based AWG-spectrometer. The spectrometer was designed for TM-polarized light with a central wavelength of 850 nm, applying “AWG-Parameters” tool. This design is based on a previous study of various AWG designs (8-channel, 100-GHz; 20-channel, 50-GHz; 40-channel, 50-GHz, 80-channel, 50-GHz and 160-channel, 50-GHz AWGs), which were all technologically verified. The spectrometer features small size and high resolution. It is integrated on OCT chip using standard CMOS processes. The SD-OCT system is developed to operate in a wavelength range from 800 nm to 900 nm, having 0.1 nm resolution.

Spectral domain and swept source optical coherence tomography on a photonic integrated circuit at 840nm for ophthalmic application (2019)

Rank, Elisabet A. ; Nevlacsil, Stefan ; Müllner, Paul ; Hainberger, Rainer ; Maese-Novo, Alejandro ; Dülk, Marcus ; Gloor, Stefan ; Völker, Matthias ; Verwaal, Nanko ; Meinhardt, Gerald ; Sagmeister, Martin ; Kraft, Jochen ; Morrissey, Padraic ; Jezzini, Moises ; Quan, Zhiheng ; O'Brien, Peter ; Richter, Stefan ; Kempe, Michael ; Seyringer, Dana ; Drexler, Wolfgang

Radiation profile measurement methods for optical light diffusers: comparison of imaging and non-imaging methods (2019)

Ströbl, Stephan ; Domke, Matthias ; Trebst, Tilmann ; Sroka, Ronald

Developing user centered technological prototypes to maintain physical health (2019)

Trommelschläger, Karin ; Künz, Andreas ; Ritter, Walter

Assistenztechnologien im Wohnraum älterer Menschen - Erwartungen und Akzeptanz (2019)

Pallauf, Martin ; Hämmerle, Isabella ; Kofler, Manfred ; Förster, Kristina ; Werner, Tobias ; Kathrein, Judith

Analyse der Befeuchtung von Luft in einer Blasensäule (2019)

Eder, Elias ; Preißinger, Markus

Augmented Reality und Touch basierte Steuerung eines Roboters (2019)

Werner, Tobias ; Mora, Carlos

Ursprünglich wurde für das K-Projekt „LiTech“ eine mobile und intuitive Robotersteuerung – mit Touchbedienung und Augmented Reality – programmiert. Ziel war es, einen Industrieroboter spontan steuern zu können, mit besonderem Augenmerk auf Laienfreundlichkeit. Das System besteht aus einem Roboter und einem PC der als Bildschirm eine mit kapazitivem Touch ausgestattete und von einem Projektor bespielte Glasscheibe hat. Daten werden als String über eine serielle Schnittstelle übermittelt. Zur Erforschung der Nutzerfreundlichkeit werden Bälle auf einer Ebene hin- und herbewegt. Zur Cloud-Datenauswertung und Erstellung der Visualisierung wurden mittlerweile weitere Forschungszentren der FH Vorarlberg eingebunden. Im laufenden Wintersemester arbeitet ein Praktikant aus Südamerika an der Erweiterung auf den kompletten 3D-Raum mit möglicher Implementierung einer Gestensteuerung. Ziel des Beitrags ist es, den Versuchsaufbau und die Steuerung des Roboters zu beschreiben sowie geplante Weiterentwicklungen aufzuzeigen.

Concept of PIC packaging with microwave, DC and fiber array ports (2019)

Chovan, Jozef ; Tomaska, Martin ; Uherek, Frantisek ; Hasko, Daniel ; Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka ; Koza, Eduard ; Pavlov, Jozef

Progress in integrated photonics enables development of integrated photonics circuits with new unique properties, circuits of the future, and overcomes current limits in information and communication technologies. The packaging of photonic integrated circuits is necessary for taking them out of research laboratories into real implementation in the information and communication technology applications. Telecom optical fibers are still being the best transmission medium of digital data and analogue signals for long distance applications. The effective coupling of optical radiation between telecom optical fiber with ten microns core dimension and photonic integrated circuits optical waveguides with submicron dimensions are necessary. To address these challenges, we present our concept of photonics integrated circuit packaging with radio frequency, direct current and fiber array ports with automated active alignment system.

Design and simulation of fiber to chip butt coupler for SiN integrated photonics (2019)

Chovan, Jozef ; Uherek, Frantisek ; Koza, Eduard ; Pavlov, Jozef ; Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka

SiN is a suitable material for fabricating of photonic integrated circuits with middle refractive index contrast for the visible and near infrared spectral region with ultra-low propagation losses. The paper deals with the design and simulation of fiber to SiN chip butt coupler with single step fabrication process without thickness tapering. Coupler is designed for 850 nm band for coupling between strip 0.25 μm × 1.00 μm waveguide and Nufern's 780-OCT single mode optical fiber with core diameter 4.4 μm. The coupling losses simulation results of the two simulation methods finite-difference beam propagation techniques and eigenmode expansion method are compared.

Comparison of imaging and non-imaging based methods to determine the radiation profile of fiber diffusers for photodynamic therapy (2019)

Stroebl, Stephan ; Domke, Matthias ; Trebst, Tilmann ; Sroka, Ronald

Evolutionsstrategien zur Optimierung unter Nebenbedingungen. 100 - Forschung im Rahmen von Exzellenzprogrammen (2019)

Hellwig, Michael ; Beyer, Hans-Georg ; Spettel, Patrick

Studie zur kombinierten Wirkung von Licht, Geruch und (Ultra-)Schall (2019)

Werner, Tobias ; Trommelschläger, Karin ; Hohpe, Sarah

Doing refugee categorisation? Reflections on asylum procedures involving narratives taken from asylum court decisions (2019)

Böhler, Doris

Was ist zu tun? (2019)

Duden, Antje ; Mayer, Horst Otto ; Meusburger, Magdalena ; McCormick Williams, Michael ; Wilms, Falko

Simulation & Gaming. An Interdisciplinary Journal of Theory, Practice and Research (2019)

Micro-machining of PMN-PT crystals with ultrashort laser pulses (2019)

Piredda, Giovanni ; Stroj, Sandra ; Ziss, Dorian ; Stangl, Julian ; Trotta, Rinaldo ; Martin-Sanchez, Javier ; Rastelli, Armando

Lead–magnesium niobate lead titanate (PMN-PT) has been proven as an excellent material for sensing and actuating applications. The fabrication of advanced ultra-small PMN-PT-based devices relies on the availability of sophisticated procedures for the micro-machining of PMN-PT thin films or bulk substrates. Approaches reported up to date include chemical etching, excimer laser ablation, and ion milling. To ensure an excellent device performance, a key mandatory feature for a micro-machining process is to preserve as far as possible the crystalline quality of the substrates; in other words, the fabrication method must induce a low density of cracks and other kind of defects. In this work, we demonstrate a relatively fast procedure for the fabrication of high-quality PMN-PT micro-machined actuators employing green femtosecond laser pulses. The fabricated devices feature the absence of extended cracks and well-defined edges with relatively low roughness, which is advantageous for the further integration of nanomaterials onto the piezoelectric actuators.

Technologies in the bedroom that improve the quality of sleep (2019)

Trommelschläger, Karin ; Kempter, Guido

During two studies the influence of technologies on sleep were analyzed. The first one is about the effect of light on the circadian rhythm and as a consequence on sleep quality of persons in a vegetative state. The second one, which is still running, surveys the influence of several technologies on the sleep of elderly people living in a nursing home.

Analysis of the (μ/μI,λ)-σ-self-adaptation evolution strategy with repair by projection applied to a conically constrained problem (2019)

Spettel, Patrick ; Beyer, Hans-Georg

Creating activating and relaxing atmospheres using light, scent and sound (2019)

Werner, Tobias ; Trommelschläger, Karin ; Jost, Patrick

Analysis of the (μ/μI,λ)-CSA-ES with repair by projection applied to a conically constrained problem (2019)

Spettel, Patrick ; Beyer, Hans-Georg

Macroscopic defects upon decomposition of CO2 clathrate hydrate crystals (2019)

Arzbacher, Stefan ; Rahmatian, Nima ; Ostermann, Alexander ; Massani, Bernhard ; Loerting, Thomas ; Petrasch, Jörg

A multi-recombinative active matrix adaptation evolution strategy for constrained optimization (2019)

Spettel, Patrick ; Beyer, Hans-Georg

Wie meistern wir die einzelnen Phasen?! (2019)

Duden, Antje ; McCormick Williams, Michael

Reflexive Kommunikation in Lernenden Organisationen (2019)

Duden, Antje

Comparison of silicon nitride based 8-channel 100-GHz AWGs applying different waveguide structures (2019)

Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka ; Chovan, Jozef ; Figura, Daniel ; Uherek, Frantisek

This paper presents design and simulation of 8-channel, 100-GHz AWGs based on Si/SiO2/SiN/SiOx material platform. For the designs, two different waveguide structures were used, i.e. ridge and rib waveguides. AWGs were designed for central wavelength of 850 nm applying AWG-Parameters tool. The simulations were performed applying FEM and BPM methods in RSoft and PHASAR photonic tools. The simulation results show considerably lower losses but slightly higher channel crosstalk when applying rib waveguides.

Qualifikationsrahmen Wirtschaftsingenieurwesen (2019)

Abawi, Daniel F. ; Ahrens, Volker ; Bäßler, Rudolf ; Brettel, Malte ; Dittmann, Uwe ; Englberger, Hermann ; Hildebrand, Wolf-Christian ; Leipnitz-Ponto, Yvonne ; Merchiers, Andreas ; Olsowski, Gunter ; Pumpe, Dieter ; Schätter, Alfred ; Schmager, Burkhard ; Schuchardt, Christian ; Hirschhausen, Christian von ; Werner, Matthias ; Zadek, Hartmut

Qualifikationsrahmen, Wirtschaftsingenieurwesen

A high-pressure x-ray photoelectron spectroscopy instrument for studies of industrially relevant catalytic reactions at pressures of several bars (2019)

Amann, Peter ; Degerman, David ; Lee, Ming-Tao ; Alexander, John D. ; Shipilin, Mikhail ; Wang, Hsin-Yi ; Cavalca, Filippo ; Weston, Matthew ; Gladh, Jörgen ; Blom, Mikael ; Björkhage, Mikael ; Löfgren, Patrik ; Schlueter, Christoph ; Loemker, Patrick ; Ederer, Katrin ; Drube, Wolfgang ; Noei, Heshmat ; Zehetner, Johann ; Wentzel, Henrik ; Ahlund, John ; Nilsson, Anders

The effects of debriefing on the performance and attitude of Austrian university students and cultural differences to Japanese students (2019)

Kikkawa, Toshiko ; Kriz, Willy C. ; Junkichi, Sugiura

Smart recommendation system to simplify projecting for an HMI/SCADA platform (2019)

Malin, Sebastian ; Plankensteiner, Kathrin ; Merz, Robert ; Mayr, Reinhard ; Schöndorfer, Sebastian ; Thomas, Mike

Laser material processing in the ablation-cooled regime: Ablation efficiency and quality using single fs-, bursts of fs-, and single ns-pulses (2019)

Domke, Matthias ; Stroj, Sandra ; Matylitsky, Victor

Design of polymer based 8-channel, 100-GHz AWG applying various photonics tools (2019)

Seyringer, Dana ; Gajdosova, Lenka ; Gašo, Peter ; Pudiš, Dušan

Obituary for Allan G. Feldt: Pioneer in Urban Gaming and Co-Founder of the International Simulation and Gaming Association (ISAGA) (2019)

Kriz, Willy C. ; Clapper, Timothy C. ; Harviainen, J. Tuomas

Praktische Herausforderungen der reflexiven Kommunikation (2019)

Meusburger, Magdalena ; Wilms, Falko

Varying mindsets in Design Thinking. Why they change during the process and how to nudge them (2019)

Weber, Heidi ; Gancho, Sara ; Mateus, Americo ; Cruz Rodrigues, Antonio

Optical splitters: design and applications (2019)

Seyringer, Dana ; Burtscher, Catalina ; Gajdosova, Lenka

Optical splitters are passive optical components, which have found applications in a wide range of telecom, sensing, medical and many other scientific areas. Low-index contrast optical splitters (Silica-on-Silicon (SoS) based waveguide devices) feature many advantages such as low fiber coupling losses and low propagation losses. They are considered an attractive DWDM solution in the telecommunication for all optical signal processing in optical communication systems. Nowadays the steadily increasing data volume in communication networks is driven by a rapid proliferation of home-based and business computers, storage capacities, processing capabilities and the extensive availability of Internet. The challenge is to transfer high data volumes in short periods of time over high distances as lossless as possible. The task of the optical splitters in Fiber-to-the-x (FTTx) network is to split one optical signal in many identical signals bringing for example the same TV signal in different households. Of course, the more buildings can be served by one optical splitter the lower are the installation costs. High-index contrast optical splitters (such as silicon, silicon nitride or polymer based waveguide devices) feature much smaller waveguide size compared to low index contrast splitters. Such compact devices can easily be implemented on-chip and have already been used in the development of optical sensors, devices for DNA diagnostics and for infrared spectroscopy. We will present the latest achievements in the design of two mostly used optical splitters (MMI and Y-branch) and discuss their advantages and disadvantages. Finally, some applications of the splitters developed in the frame of various projects will be presented. This work was carried out in the framework of the project PHOCOP (no. SK-AT-2017-0013) and NAMOPRISIN (no. SK-AT-2017-0005) from the Slovak research and development agency of the Ministry of Education, Science, Research and Sport of the Slovak Republic and SK 16/2018 and 15/2018 from OeAD-GmbH.

Comparison of silicon nitride based 1x8 Y-branch splitters applying different waveguide structures (2019)

Seyringer, Dana ; Chovan, Jozef ; Gajdosova, Lenka ; Figura, Daniel ; Uherek, Frantisek

This paper presents design, simulation and optimization of 1x8 Y-branch power splitters based on Si/SiO2/SiN/SiOx material platform. For the designs, two different waveguide structures were used, i.e. ridge and rib waveguides. The splitters were designed for 850 nm spectral optical window and the simulations were performed applying FEM and BPM methods in RSoft photonic tool. The aim of this work was to find minimum physical dimensions of the designed splitters occupying minimal space on PIC chip. The optimization was done with regards to high symmetrical splitting ratio and low insertion loss. Finally, the optical properties of both splitters were studied and compared with each other.

Comparison of contemporary evolutionary algorithms on the rotated Klee-Minty problem (2019)

Hellwig, Michael ; Spettel, Patrick ; Beyer, Hans-Georg

Differences between facilitator-guided and self-guided debriefing on the attitudes of university students (2019)

Kikkawa, Toshiko ; Kriz, Willy Christian ; Sugiura, Junkichi

Analysis of a meta-ES on a conically constrained problem (2019)

Hellwig, Michael ; Beyer, Hans-Georg

A micro-turbine-generator-construction-kit (MTG-c-kit) for small-scale waste heat recovery ORC-Plants (2019)

Weiß, Andreas P. ; Popp, Tobias ; Zinn, Gerd ; Preißinger, Markus ; Brüggemann, Dieter

Experimental Analysis of Parameters Influencing the Humidification of Air in Bubble Columns for Thermal Water Treatment Systems (2019)

Eder, Elias ; Preißinger, Markus

Rezension zu: Martin W. Schnell, Christian Schulz-Quach, Christine Dunger (Hrsg.): 30 Gedanken zum Tod. Die Methode der Framework Analysis (2019)

Hefel, Johanna

Transparent laser-structured glasses with superhydrophilic properties for anti-fogging applications (2019)

Domke, Matthias ; Sonderegger, Georg ; Kostal, Elisabeth ; Matylitski, Victor ; Stroj, Sandra

Ultrashort pulse laser structuring enables direct modification of glass surfaces to generate superhydrophilic properties for anti-fogging applications. This approach makes coatings dispensable and the generated surfaces remain thermally, mechanically, and chemically resistant. However, the laser-generated structures usually cause scattering, which decreases transmission and may disturb the vision through the modified glass in the dry state. The aim of this study was to find a laser-processing strategy to achieve superhydrophilic, anti-fogging properties on glass surfaces with maximum transmission and minimal visual perception of the generated structure. For this purpose, we used an ultrashort-pulsed laser to generate periodic patterns of rippled circles or rough holes with varying pitch. The water contact angle and transmission of the structured glasses were measured as a function of the structured area. It was found that a periodic pattern of holes, which covers less than 1% of the surface, is already sufficient to reach the superhydrophilic state (contact angle < 5°) and provides nearly the same transmission as pristine glass. Pictures of objects imaged through dry, structured glasses, which were placed close to the lens or object, showed in both cases only a minimal decrease of contrast. If this minor drawback can be accepted, this direct laser structuring approach could be an interesting alternative to coating-based techniques and leaves even room to apply additional coatings for the fabrication of multi-functional special glasses.

Technological verification of size-optimized 160-channel silicon nitride-based AWG-spectrometer for medical applications (2019)

Seyringer, Dana ; Sagmeister, Martin ; Maese-Novo, Alejandro ; Eggeling, Moritz ; Rank, Elisabet A. ; Muellner, Paul ; Hainberger, Rainer ; Drexler, Wolfgang ; Vlaskovic, Marko ; Zimmermann, Horst ; Meinhardt, Gerald ; Kraft, Jochen

We present the technological verification of a size-optimized 160-channel, 50-GHz silicon nitride-based AWG-spectrometer. The spectrometer was designed for TM-polarized light with a central wavelength of 850 nm applying our proprietary “AWG-Parameters” tool. For the simulations of AWG layout, the WDM PHASAR photonics tool from Optiwave was used. The simulated results show satisfying optical properties of the designed AWG-spectrometer. However, the high-channel count causes a large AWG size with standard design approaches. To solve this problem we designed a special taper enabling the reduction of AWG structure by about 15% while keeping the same optical properties. The AWG design was fabricated and the measured spectra not only confirm the proposed size-reduction but also the improvement of optical properties of the size-optimized AWG.

Mit Mobile Learning die digitale Transformation der akademischen Lehre voranbringen (2019)

Wilms, Falko E. P.

Die digitale Transformation macht keineswegs halt vor der akademischen Lehre. Moderne Lehr-Lern-Arrangements nehmen Möglichkeiten der digitalen und der analogen Welt auf und nutzen die jeweiligen Stärken.

Gold nanogap interdigitated arrays for redox cycling amplified dopamine detection (2019)

Laubender, Elmar ; Matylitskaya, Volha ; Kostal, Elisabeth ; Kasemann, Stephan ; Urban, Gerald A. ; Partel, Stefan ; Dincer, Can

Here we present the highly sensitive detection of dopamine using gold nanogap IDAs with redox-cycling amplification. Through the combination with a facile electrochemical activation and a chronoamperometric multistep protocol fouling of the gold electrode surface can be prevented and a sensitivity of 14 nA μM -1 with excellent linearity up to 10 μM is achieved. The low-cost and reproducible wafer level fabrication process of the nanogap IDAs plays a key role. Electrode and substrate materials can be nearly arbitrarily chosen. Also the gap sizes could be adjusted down to sub-100 nm dimensions with this versatile approach, allowing for very high signal amplification. In comparison to the current gold standard, fastscan cyclic voltammetry (FSCV) with carbon fiber microelectrodes (CFMEs), which suffers from high background currents, no elaborate data processing and high-end electronic equipment is needed. Employing our flexible, easy and inexpensive method, DA monitoring with a short acquisition period and a detection limit less than 200 nM is successfully demonstrated.

Surface ablation efficiency and quality of fs lasers in single-pulse mode, fs lasers in burst mode, and ns lasers (2019)

Domke, Matthias ; Matylitsky, Victor ; Stroj, Sandra

The challenges and joys of reflexive writing (2019)

Hefel, Johanna

Social work with refugees in Austria (2019)

Böhler, Doris ; Randall, Matthew

Learning together (2019)

Böhler, Doris

Contributions of Japanese gaming and JASAG (2019)

Kriz, Willy Christian

Investigations on mechanical stability of laser machined optical fibre tips for medical application (2019)

Ströbl, Stephan ; Wäger, Felix ; Domke, Matthias ; Sroka, Ronald

Light delivery is a challenging task, when it comes to medical applications. The light is guided through optical fibers from the light source towards the treatment region. In case of interstitial light application, the light has to be decoupled from the fibre and spread to the surrounding tissue. To reach larger tissue volumes, this can be either obtained by adding a scattering volume to the tip of the fibre, or by directly modifying the optical fibre itself in order to break the total reflection within the fibre core. Such modifications can be either on the fibre surface itself or internally in the fibre core. One approach to obtain the fibre structuring could be laser induced surface roughening using an ultrafast laser source. While using volume scattering as diffusor at the fibre tip is currently the gold standard for non-thermal applications (< 0.3W/cm), the decoupling of high power laser intensities for thermal treatment options is still challenging. Structuring the fibre core itself usually is related with a loss of mechanical stability. As fibre breakage and potential loss within the human body can have serious consequences, the mechanical stability is one of the quality criterion in diffuser manufacturing. Therefore, investigations about the mechanical stability of laser manufactured optical fibre diffusers are needed. In order to evaluate the mechanical stability, a 4-point as well as a 2-point breaking test were developed. Different fibre diffusers, based on volume or surface scattering, were manufactured using fs-laser ablation techniques and its breaking strengths were investigated. It could be shown that for surface fibre modifications, the mechanical stability reduces with increasing defect depth. The stability significantly drops when the laser ablation was performed in the thermal energy range. Volume scattering modified fibres only showed a slight reduction in stability compared to un-machined fibres. In conclusion, internal fibre modification seems to be the most promising method to establish optical fibre diffusers, which are capable of several watts of emission power, while preserving its mechanical strength.

Light distribution of optical fiber diffusers in turbid medium derived from air-based measurement methods (2019)

Ströbl, Stephan ; Freymüller, Christian ; Domke, Matthias ; Sroka, Ronald

Interstitial photodynamic therapy (iPDT) treats malignant brain cancer cells by irradiation with low power laser light. The light is guided into the human body by diffuse emitting fibers. This study targets the light distribution of optical diffusers within the brain tissue. It was shown, that by submerging an optical diffuser into human brain phantom, its radiation profile measured in air converges towards a Gaussian distribution with increasing phantom depth. A camera method using digital averaging filters as well as an integrating sphere setup, both, smoothing the diffuser radiation profile were applied onto the evaluated diffuser.

Using supervised learning to predict the reliability of a welding process (2019)

Zumtobel, Melanie ; Plankensteiner, Kathrin

Smart Boiler = Efficient Boiler (2019)

Kepplinger, Peter ; Preißinger, Markus

Strukturierung von reflexiver Kommunikation in der Theorie sozialer Systeme (2019)

Wilms, Falko

Verlust, Sterben und Tod über die Lebensspanne (2019)

Hefel, Johanna

Social work with migrants and refugees (2019)

Reflexive Kommunikation analog und digital (2019)

Czech and Slovak social work (2019)

Analyzing autonomous demand side algorithms with parallel computation frameworks (2019)

Rheinberger, Klaus ; Rosskopf, Ramona ; Preißinger, Markus ; Kepplinger, Peter

In contrast to fossil energy sources, the supply by renewable energy sources likewind and photovoltaics can not be controlled. Therefore, flexibilities on the demandside of the electric power grid, like electro-chemical energy storage systems, are usedincreasingly to match electric supply and demand at all times. To control those flex-ibilities, we consider two algorithms that both lead to linear programming problems.These are solved autonomously on the demand side, i.e., by household computers.In the classic approach, an energy price signal is sent by the electric utility to thehouseholds, which, in turn, optimize the cost of consumption within their constraints.Instead of an energy price signal, we claim that an appropriate power signal that istracked in L1-norm as close as possible by the household has favorable character-istics. We argue that an interior point of the household’s feasibility region is neveran optimal price-based point but can result in a L1-norm optimal point. Thus, pricesignals can not parametrize the complete feasibility region which may not lead to anoptimal allocation of consumption.We compare the price and power tracking algorithms over a year on the base ofone-day optimizations regarding different information settings and using a large dataset of daily household load profiles. The computational task constitutes an embarrassingly parallel problem. To this end, the performance of the two parallel computation frameworks DEF [1] and Ray [2] are investigated. The Ray framework is used to run the Python applications locally on several cores. With the DEF frameworkwe execute our Python routines parallelly in a cloud. All in all, the results providean understanding of when which computation framework and autonomous algorithmwill outperform the other.

Carbon nanogap electrode arrays for electrochemical sensors and biosensors (2019)

Partel, Stefan ; Matylitskaya, Volha

We report resent results on the fabrication and characterization of carbon nanogap interdigitated electrode arrays (IDAs) for biosensor applications based on redox cycling. The electrochemical results of the carbon electrodes are compared to our fabricated gold electrodes with similar nanogap distances. The amplification factor and the collection efficiency were recorded by chronoamperometry. Cyclic voltammetry (CV) was utilized to determine the oxidation and reduction potentials as well as for monitoring the electron transfer process. The different deposited carbon materials were characterized by Raman spectroscopy.At present, we successfully fabricated carbon nanogaps down to 80 nm and we are convinced to reach the present fabrication limit of about 30 nm (for gold and platinum electrodes) with carbon as electrode material as well. To the best of our knowledge, this is the first IDA nanogap sensor, which features a gap distance under 100 nm with amorphous carbon as electrode material. Moreover, we present a signal amplification of 32 for carbon electrodes by redox cycling, which is the highest reported amplification so far.

Design and simulation of silicon nitride based 16-channel 100-GHz arrayed waveguide Grating (2019)

Gajdosova, Lenka ; Seyringer, Dana ; Chovan, Jozef ; Uherek, Frantisek

We present design and simulation of 16-channel, 100-GHz silicon nitride based AWG using BeamPROP simulation engine of RSoft photonic tool. The AWG was designed for TM-polarized light with central wavelength of 850 nm. The input design parameters were calculated applying AWG-Parameters tool. For this purpose, we created a ridge waveguide structure, used in the design of the AWG layout, and performed FEM simulation. The output of the BPM simulation of AWG structure are the transmission characteristics, which was used to calculate transmission parameters defining optical properties of simulated AWG. The achieved simulation results are in a good agreement with the design.

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