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Zu Beginn wurde im eigenen beruflichen Umfeld beobachtet, dass Informationen und Wissen, die heutzutage im Arbeitsalltag in Fülle ausgetauscht werden, häufig nicht die gewünschte Aufmerksamkeit und Offenheit erhalten. Diese Masterarbeit untersucht, wie bei dieser Art von Beobachtungen, deren komplexe Natur die Identifizierung von Lösungsansätzen erschwert, das eigentliche Problem erkannt werden kann. Frederic Vester zufolge ermöglicht ein vernetztes Denken dabei, Erkenntnisse vor allem aus den miteinander verknüpften Faktoren zu gewinnen. Diese Denkweise lässt sich in einer systemischen wie auch einer transdisziplinären Betrachtungsweise finden, wobei diese der Herausforderung gegenüberstehen vielfältige Perspektiven auf das Problem miteinander in Einklang zu bringen. Dies wirft die Frage auf, inwiefern eine gestalterische Zwischeninstanz dazu beitragen kann, einen gemeinsamen Denkraum zu eröffnen. Das Ziel dieser Arbeit ist, einen Entwurfsvorschlag für die Gestaltung eines Erkenntnisprozesses zu erarbeiten. Der Forschungsansatz dieser Arbeit – (FÜR+ÜBER)DURCH – leitet sich aus Christopher Fraylings Kategorien zur Designforschung ab. Die ‚Recherche FÜR‘ führt dazu, ein Problem als ein System zu betrachten, für das Wolfgang Jonas ein Problem-Design vorschlägt. In der ‚Recherche ÜBER‘ zeigt sich, dass es explizites wie auch implizites Wissen für eine umfassende Problembetrachtung braucht. Dafür wurde die Spuren-sicherung der Kunst auf das Design übertragen, um vorhandenes Wissen visuell zu dokumentieren. Mit Charles S. Peirce visuelles Entwurfs- und Erkenntnisverfahren lässt sich zudem ein anschauliches Denken durch diagrammatisches Schlussfolgern fördern. Die theoretischen Erkenntnisse münden in der ‚Transformation DURCH‘ in einen Vorschlag für ein diagrammatisches Problem-Design. Diesen gilt es in Bezug zu dem praxisbasierten Gestaltungsentwurf aus dem Masterprojekt zu reflektieren. In einer Werkshalle wurden Prototypische Beobachtungen zum ‚Zusammenspiel von Aufmerksamkeit und Offenheit‘ physisch in Beziehung gesetzt und anschließend mit zwei Testgruppen daraufhin untersucht, ob sich daraus neue Erkenntnisse ergeben. Es zeigte sich, das Design auf diese Weise einen gemeinsamen Austausch fördern kann. Gleichzeitig wurde deutlich, dass der Gestaltungsprozess die Vernetztheit eines Problems darstellen kann, jedoch ein vernetztes Denken aktiv initiiert werden muss, wofür im Entwurfsvorschlag dieser Arbeit ein visuelles Verfahren vorgestellt wird.
Power plant operators increasingly rely on predictive models to diagnose and monitor their systems. Data-driven prediction models are generally simple and can have high precision, making them superior to physics-based or knowledge-based models, especially for complex systems like thermal power plants. However, the accuracy of data-driven predictions depends on (1) the quality of the dataset, (2) a suitable selection of sensor signals, and (3) an appropriate selection of the training period. In some instances, redundancies and irrelevant sensors may even reduce the prediction quality.
We investigate ideal configurations for predicting the live steam production of a solid fuel-burning thermal power plant in the pulp and paper industry for different modes of operation. To this end, we benchmark four machine learning algorithms on two feature sets and two training sets to predict steam production. Our results indicate that with the best possible configuration, a coefficient of determination of R^2 = 0.95 and a mean absolute error of MAE=1.2 t/h with an average steam production of 35.1 t/h is reached. On average, using a dynamic dataset for training lowers MAE by 32% compared to a static dataset for training. A feature set based on expert knowledge lowers MAE by an additional 32 %, compared to a simple feature set representing the fuel inputs. We can conclude that based on the static training set and the basic feature set, machine learning algorithms can identify long-term changes. When using a dynamic dataset the performance parameters of thermal power plants are predicted with high accuracy and allow for detecting short-term problems.
Highly-sensitive single-step sensing of levodopa by swellable microneedle-mounted nanogap sensors
(2023)
Microneedle (MN) sensing of biomarkers in interstitial fluid (ISF) can overcome the challenges of self-diagnosis of diseases by a patient, such as blood sampling, handling, and measurement analysis. However, the MN sensing technologies still suffer from poor measurement accuracy due to the small amount of target molecules present in ISF, and require multiple steps of ISF extraction, ISF isolation from MN, and measurement with additional equipment. Here, we present a swellable MN-mounted nanogap sensor that can be inserted into the skin tissue, absorb ISF rapidly, and measure biomarkers in situ by amplifying the measurement signals by redox cycling in nanogap electrodes. We demonstrate that the MN-nanogap sensor measures levodopa (LDA), medication for Parkinson disease, down to 100 nM in an aqueous solution, and 1 μM in both the skin-mimicked gelatin phantom and porcine skin.
Organic acidurias (OAs), urea-cycle disorders (UCDs), and maple syrup urine disease (MSUD) belong to the category of intoxication-type inborn errors of metabolism (IT-IEM). Liver transplantation (LTx) is increasingly utilized in IT-IEM. However, its impact has been mainly focused on clinical outcome measures and rarely on health-related quality of life (HRQoL). Aim of the study was to investigate the impact of LTx on HrQoL in IT-IEMs. This single center prospective study involved 32 patients (15 OA, 11 UCD, 6 MSUD; median age at LTx 3.0 years, range 0.8–26.0). HRQoL was assessed pre/post transplantation by PedsQL-General Module 4.0 and by MetabQoL 1.0, a specifically designed tool for IT-IEM. PedsQL highlighted significant post-LTx improvements in total and physical functioning in both patients' and parents' scores. According to age at transplantation (≤3 vs. >3 years), younger patients showed higher post-LTx scores on Physical (p = 0.03), Social (p < 0.001), and Total (p =0.007) functioning. MetabQoL confirmed significant post-LTx changes in Total and Physical functioning in both patients and parents scores (p ≤ 0.009). Differently from PedsQL, MetabQoL Mental (patients p = 0.013, parents p = 0.03) and Social scores (patients p = 0.02, parents p = 0.012) were significantly higher post-LTx. Significant improvements (p = 0.001–0.04) were also detected both in self- and proxy-reports for almost all MetabQoL subscales. This study shows the importance of assessing the impact of transplantation on HrQoL, a meaningful outcome reflecting patients' wellbeing. LTx is associated with significant improvements of HrQol in both self- and parentreports. The comparison between PedsQL-GM and MetabQoL highlighted that MetabQoL demonstrated higher sensitivity in the assessment of diseasespecific domains than the generic PedsQL tool.
Long-Term outcome of infantile onset pompe disease patients treated with enzyme replacement therapy
(2024)
Background: Enzyme replacement therapy (ERT) with recombinant human alglucosidase alfa (rhGAA) was approved in Europe in 2006. Nevertheless, data on the long-term outcome of infantile onset Pompe disease (IOPD) patients at school age is still limited.
Objective: We analyzed in detail cardiac, respiratory, motor, and cognitive function of 15 German-speaking patients aged 7 and older who started ERT at a median age of 5 months.
Results: Starting dose was 20 mg/kg biweekly in 12 patients, 20 mg/kg weekly in 2, and 40 mg/kg weekly in one patient. CRIM-status was positive in 13 patients (86.7%) and negative or unknown in one patient each (6.7%). Three patients (20%) received immunomodulation. Median age at last assessment was 9.1 (7.0–19.5) years. At last follow-up 1 patient (6.7%) had mild cardiac hypertrophy, 6 (42.9%) had cardiac arrhythmias, and 7 (46.7%) required assisted ventilation. Seven patients (46.7%) achieved the ability to walk independently and 5 (33.3%) were still ambulatory at last follow-up. Six patients (40%) were able to sit without support, while the remaining 4 (26.7%) were tetraplegic. Eleven patients underwent cognitive testing (Culture Fair Intelligence Test), while 4 were unable to meet the requirements for cognitive testing. Intelligence quotients (IQs) ranged from normal (IQ 117, 102, 96, 94) in 4 patients (36.4%) to mild developmental delay (IQ 81) in one patient (9.1%) to intellectual disability (IQ 69, 63, 61, 3x < 55) in 6 patients (54.5%). White matter abnormalities were present in 10 out of 12 cerebral MRIs from 7 patients.
Measuring what matters
(2023)
Patient reported outcomes (PROs) are generally defined as ‘any report of the status of a patient's health condition that comes directly from the patient, without interpretation of the patient's response by a clinician or anyone else’. A broader definition of PRO also includes ‘any information on the outcomes of health care obtained directly from patients without modification by clinicians or other health care professionals’. Following this approach, PROs encompass subjective perceptions of patients on how they function or feel not only in relation to a health condition but also to its treatment as well as concepts such as health-related quality of life (HrQoL), information on the functional status of a patient, signs and symptoms and symptom burden. PRO measurement instruments (PROMs) are mostly questionnaires and inform about what patients can do and how they feel. PROs and PROMs have not yet found unconditional acceptance and wide use in the field of inborn errors of metabolism. This review summarises the importance and usefulness of PROs in research, drug legislation and clinical care and informs about quality standards, development, and potential methodological shortfalls of PROMs. Inclusion of PROs measured with high-quality, well-selected PROMs into clinical care, drug legislation, and research helps to identify unmet needs, improve quality of care, and define outcomes that are meaningful to patients. The field of IEM should open to new methodological approaches such as the definition of core sets of variables including PROs to be systematically assessed in specific metabolic conditions and new collaborations with PRO experts, such as psychologists to facilitate the systematic collection of meaningful data.
Zu Beginn des Forschungsprojektes „Neue Museumswelten“ wollten wir von Studierenden der Studiengänge Bachelor und Master InterMedia an der Fachhochschule Vorarlberg wissen, was sie mit dem Begriff „Museum“ verbinden. „Museum? Da gehe ich nur im Urlaub hin. Aber hier in Vorarlberg nicht“, war eine geläufige Aussage, die auf ein bestimmtes mentales Modell von Museum verweist. Viele Studierenden gehören also der Gruppe der Gelegenheits- oder Nichtbesucher:innen an. Wie sich in weiterer Folge herausstellte, handelt es sich dabei um eine durchaus heterogene Gruppe, die jedoch auch Gemeinsamkeiten aufweist: Alle Menschen, mit denen wir bisher im Zuge des Forschungsprojekts im Stadtraum, auf Events und im Museum sprachen, spielten und Zukunftsvisionen entwickelten, brachten ihre eigenen Bilder, Vorstellungen und Ideen zu Museen und möglichen Museumszukünften mit. Der Untersuchung genau dieser Bilder und Vorstellungen – der mentalen Modelle von Museum also –, widmet sich das von Interreg geförderte Forschungsprojekt unter Einbindung vielfältiger Perspektiven und Methoden aus Sozialforschung und Design. Es verfolgt den innovativen Weg, „Designerly Ways of Knowing“0 von Beginn an konsequent in den Forschungsprozess zu integrieren, um anstrebenswerte Museumszukünfte gemeinsam mit den Menschen auszuloten...
X-ray microtomography is a nondestructive, three-dimensional inspection technique applied across a vast range of fields and disciplines, ranging from research to industrial, encompassing engineering, biology, and medical research. Phasecontrast imaging extends the domain of application of x-ray microtomography to classes of samples that exhibit weak attenuation, thus appearing with poor contrast in standard x-ray imaging. Notable examples are low-atomic-number materials, like carbon-fiber composites, soft matter, and biological soft tissues.We report on a compact and cost-effective system for x-ray phase-contrast microtomography. The system features high sensitivity to phase gradients and high resolution, requires a low-power sealed x-ray tube, a single optical element, and fits in a small footprint. It is compatible with standard x-ray detector technologies: in our experiments, we have observed that single-photon counting offered higher angular sensitivity, whereas flat panels provided a larger field of view. The system is benchmarked against knownmaterial phantoms, and its potential for soft-tissue three-dimensional imaging is demonstrated on small-animal organs: a piglet esophagus and a rat heart.We believe that the simplicity of the setupwe are proposing, combined with its robustness and sensitivity, will facilitate accessing quantitative x-ray phase-contrast microtomography as a research tool across disciplines, including tissue engineering, materials science, and nondestructive testing in general.
Pooled data from published reports on infants with clinically diagnosed vitamin B12 (B12) deficiency were analyzed with the purpose of describing the presentation, diagnostic approaches, and risk factors for the condition to inform prevention strategies. An electronic (PubMed database) and manual literature search following the PRISMA approach was conducted (preregistration with the Open Science Framework, accessed on 15 February 2023). Data were described and analyzed using correlation analyses, Chi-square tests, ANOVAs, and regression analyses, and 102 publications (292 cases) were analyzed. The mean age at first symptoms (anemia, various neurological symptoms) was four months; the mean time to diagnosis was 2.6 months. Maternal B12 at diagnosis, exclusive breastfeeding, and a maternal diet low in B12 predicted infant B12, methylmalonic acid, and total homocysteine. Infant B12 deficiency is still not easily diagnosed. Methylmalonic acid and total homocysteine are useful diagnostic parameters in addition to B12 levels. Since maternal B12 status predicts infant B12 status, it would probably be advantageous to target women in early pregnancy or even preconceptionally to prevent infant B12 deficiency, rather than to rely on newborn screening that often does not reliably identify high-risk children.
Grey Box models provide an important approach for control analysis in the Heating, Ventilation and Air Conditioning (HVAC) sector. Grey Box models consist of physical models where parameters are estimated from data. Due to the vast amount of component models that can be found in literature, the question arises, which component models perform best on a given system or dataset? This question is investigated systematically using a test case system with real operational data. The test case system consists of a HVAC system containing an energy recovery unit (ER), a heating coil (HC) and a cooling coil (CC). For each component, several suitable model variants from the literature are adapted appropriately and implemented. Four model variants are implemented for the ER and five model variants each for the HC and CC. Further, three global optimization algorithms and four local optimization algorithms to solve the nonlinear least squares system identification are implemented, leading to a total of 700 combinations. The comparison of all variants shows that the global optimization algorithms do not provide significantly better solutions. Their runtimes are significantly higher. Analysis of the models shows a dependency of the model accuracy on the number of total parameters.
Akademisierung der Pflege
(2023)
Akademisierung der Pflege
Überführungsprozess der sekundären Pflegeausbildung in den tertiären Bildungssektor
Hintergrund:
In der Entwicklung von tertiären Bildungsangeboten in der Pflege gelten angloamerikanische und
nordeuropäische Länder als Vorreiter. Im Vergleich dazu setzte die Tertiärisierung der Pflegeausbildung im deutschsprachigen Raum erst verzögert ein. In Österreich waren, ähnlich der Schweiz und Deutschland, berufsqualifizierende Abschlüsse der Pflegeausbildung traditionell nicht im Hochschulbereich verankert, sondern Gesundheits- und Krankenpflege-Schulen übernahmen die berufsqualifizierende Pflegeausbildung auf sekundärem Bildungsniveau. Mit der Novellierung des Gesundheits- und Krankenpflegegesetztes im Jahr 2016 dekretierte Österreich im Rahmen einer umfassenden Ausbildungsreform und mit einer Übergangsfrist bis 2024 die vollständige Ausbildungsüberführung der sekundären Pflegeausbildung (gehobener Dienst) in den tertiären Hochschulsektor. Bei diesem Transformationsprozess treffen nicht nur unterschiedliche Institutionen, Organisationen und Ausbildungskulturen aufeinander, sondern auch verschiedene Systempartner*innen mit divergierenden Interessen, Motiven und Erwartungshaltungen, die zur Dynamik und Komplexität der Ausbildungsüberführung beitragen.
Ziel:
Vor dem theoretischen Hintergrund der Professionssoziologie konzentriert sich diese Dissertation auf das empirische Phänomen des Überführungsprozesses der sekundären Pflegeausbildung (gehobener Dienst) in den tertiären Bildungssektor am Beispiel der Entwicklung in Vorarlberg (Österreich). Für die theoretische Einbettung bzw. Interpretation des empirischen Praxisbeispiels dient der professionstheoretische Ansatz von Andrew Abbott, um die Ausbildungstransformation als komplexen und dynamischen Prozess mit unterschiedlichen Perspektiven, Interessen und Ansprüchen jener Systempartner*innen zu verstehen, die den Transformationsprozess verantworten und intensiv in die Umsetzung der Ausbildungsüberführung involviert sind. Durch die Anwendung von Abbotts Theorieansatz auf den Fall der Akademisierung der Pflegeausbildung leistet diese Studie einen Beitrag zur Fachliteratur der Professionalisierung der Pflege.
Methodik:
Zur Exploration dient eine qualitative Einzelfallstudie, die sich über fünf Jahre erstreckt und multiple Datenquellen (Datentriangulation) nutzt, um unterschiedliche Daten, Informationen und Perspektiven aus Einzel- und Gruppeninterviews, Dokumenten und Forschungstagebuch zusammenzuführen. Die Verwendung unterschiedlicher Datenquellen dient der Strategie, ein tiefes und fundiertes Verständnis des untersuchten Forschungsphänomens zu erlangen.
Ergebnis:
Als Beitrag zur bestehenden Fachliteratur erläutert diese Studie nicht nur den Prozessverlauf mit seinen Meilensteinen, Merkmalen und Ereignissen, sondern zeigt, dass unterschiedliche Interessen, Ansprüche und Hintergründe der verantwortlichen Systempartner*innen den Transformationsprozess und dessen Ausrichtung wesentlich beeinflussen. Divergierende Erwartungshaltungen, Motive und Ansprüche prägen nicht nur Verlauf und Ausrichtung der Überführung, sondern dienen auch als Erklärungsansatz, wie die beteiligten Systempartner*innen agieren, ihre Entscheidungen bzw. Handlungen im Transformationsprozess verantworten und somit zur Dynamik und Komplexität der Ausbildungsüberführung beitragen. Des Weiteren zeigt diese Studie in Anbetracht des österreichischen Bildungskontextes, dass sich der Transformationsprozess der Bachelor-Einführung nicht nur isoliert, sondern eingebettet als Teil einer übergreifenden Ausbildungsreform analysieren lässt, da die Tertiärisierung der Pflegeausbildung weitere Mechanismen und Reaktionen auslöst, die den Ausbildungs- und Berufssektor der Pflege gesamthaft und langfristig betreffen.
Schlussfolgerung:
Die Tertiärisierung der Pflegeausbildung stellt einen langfristigen Transformationsprozess dar, der nicht mit dem Berufseinstieg der Bachelor-Absolvent*innen oder mit einer gesetzlich definierten Überführungsfrist abgeschlossen ist. Die Ausbildungsüberführung sollte im Sinne Abbotts als komplexen und dynamischen Transformationsprozess verstanden werden, der auf verschiedenen Handlungsebenen und mit unterschiedlichen Interessen, Motiven und Ansprüchen stattfindet. Die Akademisierung der Pflegeausbildung erfordert daher einen langfristigen Zeithorizont in der Umsetzung und Prozessbegleitung, um den Systemwechsel auf mehreren Ebenen im Bildungs- und Berufssektor umzusetzen und einen Bewusstseinswandel bei den involvierten Stakeholdergruppen zu erreichen. Dadurch zeichnen sich weiterführende Forschungspotenziale ab.
Schlagwörter:
Akademisierung, Akademisierungsprozess, Transformation, Überführung, Prozess Pflege, Pflegeausbildung, Pflegestudium, Professionalisierung, Professionssoziologie, Professionstheorien, Andrew Abbott,
Einzelfallstudie, Datentriangulation
The production of liquid-gas mixtures with desired properties still places high demands on process technology and is usually realized in bubble columns. The physical calculation models used have individual dimensionless factors which, depending on the application, are only valid for small ranges consisting of flow velocity, nozzle geometry and test setup. An iterative but time-consuming design of such dispersion processes is used in industry for producing a liquid-gas mixture according to desired requirements. In the present investigation, we accelerate the necessary design loops by setting up a physical model, which consists of several subsystems that are enriched by dedicated experiments to realize liquid-gas dispersions with low volume fraction and small air bubble diameters in oil. Our approach allows the extraction of individual dimensionless factors from maps of the introduced subsystems. These maps allow for targeted corrective measures of a production process for keeping the quality. The calculation-based approach avoids the need for performing iterative design loops. Overall, this approach supports the controlled generation of liquid-gas mixtures.
Creating a schedule to perform certain actions in a realworld environment typically involves multiple types of uncertainties. To create a plan which is robust towards uncertainties, it must stay flexible while attempting to be reliable and as close to optimal as possible. A plan is reliable if an adjustment to accommodate for a new requirement causes only a few disruptions. The system needs to be able to adapt to the schedule if unforeseen circumstances make planned actions impossible, or if an unlikely event would enable the system to follow a better path. To handle uncertainties, the used methods need to be dynamic and adaptive. The planning algorithms must be able to re-schedule planned actions and need to adapt the previously created plan to accommodate new requirements without causing critical disruptions to other required actions.
Das Forschungsprojekt Data Sharing Framework untersuchte Data Sharing im Kontext von datenbasierten Services und Produkten in Ökosystemen aus fünf Perspektiven: Kultur, Vertrauen, Wert, Recht & Governance, Sicherheit. Die Forschungsergebnisse bestätigen die Relevanz dieser Perspektiven und es hat sich gezeigt, dass diese Aspekte sowohl Barrieren als auch Treiber für Datennutzung und -austausch zwi- schen Unternehmen darstellen.
Ausgangspunkt waren die folgenden forschungs- und praxisleitenden Annahmen:
• These 1: KMU können durch die Nutzung und das
Teilen von Daten Mehrwerte in Form neuer Produkte und Services generieren. Aus wissenschaftlicher Sicht liegt der Fokus des Themas Daten und Data Science bisher überwiegend auf der technischen Umsetzung datenintensiver Geschäftsmodelle und Kooperationen durch die Unternehmen.
• These 2: Die technische Umsetzung ist eine notwendige Bedingung für die datenbasierte Leistun- gen, sie reicht jedoch nicht aus, um eine Kooperations- und Teilbereitschaft bei KMU hinsichtlich ihrer Daten (Daten-Teilbereitschaft) auszulösen. Zahlreiche Stakeholder zögern, Daten zu teilen, vor allem in einem grenzüberschreitenden Kontext, wie z.B. in der Programmregion.
• These 3: KMU benötigen Data Access und Data Trust Strukturen, um mögliche Kooperationspotenziale tatsächlich zu heben. Dies erfordert u.a. gemeinsa- me Standards, ein annäherndes Verständnis vom Wert der Daten, Data-Governance in Kombination mit zu definierenden Trust-Standards, welche die erforderliche formelle und informelle Sicherheit bieten.
Nachfolgend wird ein Überblick über die hieraus hervorgegangenen Ergebnisse gegeben:
Kultur
Die Perspektive der Organisationskultur stellt das Denken und Handeln im Unternehmen und im Ökosystem in den Mittelpunkt. Eine Organisationskultur, welche die Arbeit mit Daten, Data Science Praktiken und vor allem das Teilen von Daten ermöglicht, stellt Daten in den Mittelpunkt des Wertschöpfungsprozesses. Dies erfordert eine generelle Sensibilisierung
für das Thema Daten, durchlässige Grenzen im und zwischen Unternehmen, ebenso wie ein neues Verständnis von Rollen, Strukturen und Prozessen im Unternehmen.
Vertrauen
Das Vertrauen ist im Ökosystem von großer Bedeutung. Das Einbeziehen von internen Stakeholdern und das Starten mit kleineren Pilotprojekten wird vorgeschlagen, um Vertrauen innerhalb der Organisation und mit externen Partnern zu schaffen.
Wert
Als notwendige Voraussetzung wird der Wert der Daten hervorgehoben. Unternehmen sollten den potenziellen Wert der Datenflüsse kennen, bevor sie sich entscheiden, ob sie diese Daten teilen und nutzen möchten. Es wird empfohlen, eine grobe Quanti- fizierung des Wertflusses vorzunehmen oder gegebe- nenfalls eine detailliertere Analyse durchzuführen.
Recht & Governance
Für die Berücksichtigung rechtlicher Rahmenbedingungen gemeinsamer Datennutzung sollten Organisationen zunächst eine interne Data Governance etablieren, um auf neue regulatorische Entwicklungen reagieren zu können. Die Einrichtung von Data-Asset-Management, Data-IP und -Compliance-Ma-nagement und Data-Contract-Management wird hier empfohlen.
Datensicherheit
Im Sicherheitskontext sind Methoden zur Gewährleistung der Datenintegrität, Privatsphäre und Sicherheit entscheidend. Es wird empfohlen, einen kollaborativen Ansatz zur Implementierung von Sicherheitsstandards zu verfolgen und dabei IKT-Experten einzubeziehen. Anfänglich können Best Practices ausreichen, aber längerfristig sollte eine kontinuierliche Sicherheitsrisikobewertung und Ge- schäftsprozessintegration angestrebt werden.
A model is presented that allows for the calculation of the success probability by which a vanilla Evolution Strategy converges to the global optimizer of the Rastrigin test function. As a result a population size scaling formula will be derived that allows for an estimation of the population size needed to ensure a high convergence security depending on the search space dimensionality.
Das Modellprojekt „Caritas Care – Betreuung zuhause“ wurde 2012 in einer Kooperation der Caritas Schweiz und der Caritas Alba Iulia (Transsylvanien/Rumänien) ins Leben gerufen. Damit sollte ein Modell geschaffen werden, welches einerseits dem wachsenden Markt der „Betreuung zuhause“ in der Schweiz entgegenkommt, aber andererseits fairere Arbeitsbedingungen für die Betreuungspersonen vorsieht. Fairness sollte durch einen Versicherungsschutz der Arbeitskräfte, Weiterbildungsmöglichkeiten und ein Entgelt, das mit anderen Arbeitsverhältnissen vergleichbar ist, sowie dank klar abgegrenzter Arbeits-, Präsenz- und Freizeit erreicht werden. Die Umsetzung erfolgt folgendermaßen: Angestellte Betreuungs- und Pflegefachkräfte der Caritas Alba Iulia können für sechs Wochen bis zu drei Monaten in die Schweiz gehen, um dort in Privathaushalten hilfsbedürftige Menschen zu unterstützen (Live-in-Betreuungen). Sie werden während dieser Zeit von der Caritas Schweiz angestellt. Danach kehren die Betreuenden wieder in ihr Anstellungsverhältnis bei der Caritas Alba Iulia zurück. Es wird sozusagen Personal „verliehen“. Damit soll einem Verlust von qualifiziertem Betreuungs- und Pflegepersonal durch Abwanderung aus Rumänien entgegengewirkt werden. Im Rahmen des studiengangsübergreifenden, interdisziplinären Kontextstudiums der Masterstudiengänge der Fachhochschule Vorarlberg (Österreich) hat sich eine Gruppe Forschender zum Ziel gesetzt, dieses Modellprojekt forscherisch zu erkunden. Wir wollten wissen, wie dieses Live-in-Betreuungsangebot nach zehn Jahren Laufzeit funktioniert. Insbesondere interessierten uns die Erfahrungen der rumänischen Betreuer:innen und ihrer Angehörigen sowie der projektverantwortlichen Leitungspersonen in der Caritas Alba Iulia und der Caritas Schweiz. Im Rahmen einer Feldforschungswoche im Juli 2022 in Transsylvanien/Siebenbürgen wurden 28 formelle Interviews mit Projektverantwortlichen, Betreuern/Betreuerinnen und deren Angehörigen durchgeführt. Zusätzlich wurden Dokumente und Feldnotizen sowie Gedächtnisprotokolle von informellen Gesprächen mit Personen der extramuralen Einrichtungen in Rumänien in die Auswertung integriert. Die Auswertung erfolgte inhaltsanalytisch.
Praxisanleiter:innen nehmen eine entscheidende Rolle in der Ausbildung von Pflegepersonen wahr. Die Tätigkeit fordert eine Vielzahl von Kompetenzen. Die Weiterbildung Praxisanleitung bietet eine wichtige Grundlage für die Entwicklung dieser Kompetenzen – deren Rahmenbedingungen, Methoden und Inhalte in Österreich werden in dieser Studie untersucht.
Activation of heat pump flexibilities is a viable solution to support balancing the grid via Demand Side Management measures and fulfill the need for flexibility options. Aggregators as interface between prosumers, distribution system operators and balance responsible parties face the challenge due to data privacy and technical restrictions to transform prosumer information into aggregated available flexibility to enable trading thereof. Thereby, literature lacks a generic, applicable and widely accepted flexibility estimation method for heat pumps,which incorporates reduced sensor and system information, system- and demand-dependent behaviour. In this paper, we adapt and extend a method from literature, by incorporating domain knowledge to overcome reduced sensor and system information. We apply data of five real-world heat pump systems, distinguish operation modes, estimate power and energy flexibility of each single heat pump system, proof transferability of the method, and aggregate the flexibilities available to showcase a small HP pool as a proof of concept.
Open tracing tools
(2023)
Background: Coping with the rapid growing complexity in contemporary software architecture, tracing has become an increasingly critical practice and been adopted widely by software engineers. By adopting tracing tools, practitioners are able to monitor, debug, and optimize distributed software architectures easily. However, with excessive number of valid candidates, researchers and practitioners have a hard time finding and selecting the suitable tracing tools by systematically considering their features and advantages. Objective: To such a purpose, this paper aims to provide an overview of popular Open tracing tools via comparison. Methods: Herein, we first identified 30 tools in an objective, systematic, and reproducible manner adopting the Systematic Multivocal Literature Review protocol. Then, we characterized each tool looking at the 1) measured features, 2) popularity both in peer-reviewed literature and online media, and 3) benefits and issues. We used topic modeling and sentiment analysis to extract and summarize the benefits and issues. Specially, we adopted ChatGPT to support the topic interpretation. Results: As a result, this paper presents a systematic comparison amongst the selected tracing tools in terms of their features, popularity, benefits and issues. Conclusion: The result mainly shows that each tracing tool provides a unique combination of features with also different pros and cons. The contribution of this paper is to provide the practitioners better understanding of the tracing tools facilitating their adoption.
Immersive educational spaces
(2023)
"If only we had had such opportunities to grasp history like this when I was young" – words by an almost 80-year-old woman holding an iPad on which both, the buildings in the background and a tower in the form of a virtual 3D object, appear within reach. To "grasp" history - what an apt use of this action-oriented word for an augmented reality application built on considerations of thinking and acting in history. This telling image emerged during the first test run of the app i.appear which will be the focus of this article's considerations on the use of immersive learning environments. The application i.appear has been used in the city of Dornbirn (Austria) for a year now to teach historical content through location-based augmented reality and other interactive and multimedia technologies. After a brief description of the potential of such applications, the epistemological structure of the hosting app i.appear and its functionality will be outlined. This article will focus on the “Baroque Master Builders” tour of the hosting app that was created and tested as part of the current research.
The production of liquid-gas dispersions places high demands on the process technology, which requires knowledge of the bubble formation mechanisms, as well as the phase parameters of the media combinations used. To obtain the bubble sizes introduced to a flow not knowing the phase parameters, different process parameters are investigated. Their quality and applicability are evaluated. The results obtained make it possible to simplify long design processes of dispersion processes in manufacturing plants and to ensure the product quality of the products manufactured, by reducing waste.
In previous studies of linear rotary systems with active magnetic bearings, parametric excitation was introduced as an open-loop control strategy. The parametric excitation was realized by a periodic, in-phase variation of the bearing stiffness. At the difference between two of the eigenfrequencies of the system, a stabilizing effect, called anti-resonance, was found numerically and validated in experiments. In this work, preliminary results of further exploration of the parametric excitation are shared. A Jeffcott rotor with two active magnetic bearings and a disk is investigated. Using Floquet theory, a deeper insight into the dynamic behavior of the system is obtained. Aiming at a further increase of stability, a phase difference between excitation terms is introduced.
Arbeitspaket 3: Ausschöpfung des Innovationspotentials von smarten Technologien - FH Vorarlberg
(2022)
Hallo. Ich bin Lio.
(2022)
Von Assistenzrobotern im Pflegebereich erhofft man sich Unterstützung in vielfacher Weise: Sie sollen zur Erleichterung für das Pflegepersonal führen (z.B. durch Handreichung von Gegenständen), mehr Sicherheit bringen (z.B. indem sie Nachschauen, sobald Auffälliges registriert wird) und zu einem gesunden Altern (z.B. körperliche Aktivierung) und zu mehr Teilhabe (z.B. psychosoziale Aktivierung) beitragen. Ihre Funktionen versprechen daher einerseits Assistenz für Pflege- und Betreuungspersonal (z.B. Transport- und Serviceaufgaben) und andererseits soziale Assistenz für Senior:innen in Pflegesituationen (z.B. Unterhaltung, Aktivierung).
In dem Projekt PUR (Pflegeunterstützende Robotik) wurde der Roboter Lio der Firma F&P Robotics AG über einen Zeitraum von 22 Monaten in Wohnbereichen in zwei Pflegeeinrichtungen in Konstanz und Schaffhausen getestet und situationsangepasst weiterentwickelt. Mit Unterstützung des Personals und der Bewohner:innen vor Ort wurde Lio anhand der Kriterien Usability, User Experience, Akzeptanz sowie seinen Nutzen für die Organisation evaluiert. Neben den Befragungen der Akteur:innen in den beiden Einrichtungen erfolgte eine systematische Erfassung und Analyse von Informationen und Daten anhand von Logfiles und Dokumenten in welchen Nutzungsdauer und -häufigkeit sowie Fehlerraten erfasst wurden.
Es wurde deutlich, dass Lio sich noch hinsichtlich aller Kriterien verbessern muss um die hohen Erwartungen bezüglich einer wahrnehmbaren Entlastung des Pflegepersonals bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung oder Verbesserung der Lebensqualität der Bewohner:innen erfüllen zu können. Als Schlüsselfunktion für eine optimierte Usability und User Experience wird die Bedienbarkeit über Sprache betrachtet. Zum einen aus Sicht der Pflege- und Betreuungskräfte die Lio z.B. in hektischen Situationen in der Nachtschicht schnell und einfach in seinem Autonomiemodus (z.B. Desinfizieren von Türen) unterbrechen müssen. Zum anderen aus Sicht der Bewohner:innen die ihn ansprechen, aber nicht verstanden werden, womit das aktivierende Potential, das in Lio steckt, nicht ausgeschöpft wird.
Eine routinemäßige Einbindung von Assistenzrobotern wie Lio in die Pflege- und Betreuungspraxis erfordert neben der Lösung von technischen Problemen (wie zuverlässige Navigation, Sprachinteraktion) auch geeignete Beteiligungsansätze der Akteuer:innen. Diese sind so zu gestalten, dass nicht nur die technikaffinen Personen abgeholt werden, sondern allen ein entsprechendes Angebot gemacht wird, den Umgang mit dem technischen System zu erproben und in der Kontrolle und Bedienung Sicherheit zu erlangen.
Die befragten Akteur:innen sehen eine Zukunft für Assistenzroboter sofern sie autonom, zuverlässig und jederzeit gut kontrollierbar funktionieren und stehen dem digitalen Transformationsprozess in der Pflege größtenteils sehr offen gegenüber.
Trotz der Relevanz von Partizipationsprozessen in Unternehmen und deren belegte Auswirkungen zeigt sich ein deutliches Ungleichgewicht zwischen der aufgezeigten Bedeutung von Beteiligungsprozessen und dem gleichzeitig geringen Umsetzungsstand in Betrieben. Deshalb soll geprüft werden, inwiefern sich die Erwartungen jüngerer Mitarbeiter:innen mit ihrer erlebten Arbeitsrealität decken. Dazu wurden 459 Personen (59,5% Frauen) im Alter zwischen 16 und 35 Jahren zu allgemeinen Partizipationsmöglichkeiten und zu flexiblen Arbeitsbedingungen befragt. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in beiden Teilbereichen der Partizipation zwischen den Erwartungen der Arbeitnehmer:innen und deren erlebter Realität in den Unternehmen. Über Angleichung der betrieblichen Realitäten der Partizipation könnten Unternehmen und Mitarbeiter:innen auf verschiedenen Ebenen gewinnen.
Gewalt in der Pflege
(2021)
Studien zeigen, dass das medizinisch/pflegerische Personal nach Polizei und Sicherheitsleuten unter allen Berufen am zweithäufigsten am Arbeitsplatz von Aggressions- und Gewaltereignissen betroffen sind und dies hat einen negativen Einfluss auf die Berufszufriedenheit und die Gesundheit der betroffenen Mitarbeiter:innen.
Die Studie „Gewalt in der Pflege“ begründet auf repräsentativer Basis ein Monitoring über das Ausmaß von Gewalt gegenüber Pflegenden in Vorarlberger Pflege- und Betreuungseinrichtungen. Für die Analyse wurde in Anlehnung an bestehende Erhebungsinstrumente in verbale Gewalt (inkl. Drohungen), körperliche Gewalt und sexuelle Gewalt unterschieden.
80 % der Befragten gaben an bereits mindestens einmal in ihrem Berufsleben mit Gewalt konfrontiert gewesen zu sein. 44,1 % von ihnen waren Opfer körperlicher Gewalt in verschiedenen Schweregraden. Auch die Prävalenz von sexueller Gewalt ist in den Pflegeheimen als hoch einzustufen, wobei der Großteil der betroffenen Mitarbeiter:innen Frauen sind. Die Hauptquelle der Gewalt sind die Bewohner:innen, gefolgt von den Angehörigen. Es können verschiedene Gründe und Ursachen für die Gewalt ausgemacht werden. Da sind zunächst gesellschaftliche Entwicklungen, wie ein gesteigerter Erwartungsdruck an die Pflegequalität bei gleichbleibenden Rahmenbedingungen, das zunehmende schwerere Krankheitsbild Bewohner:innen von Alters- und Pflegeheimen, sowie eine hohe Belegungszahl zu nennen. Gewalterfahrungen egal welcher Art sind eine Belastung für das Pflegepersonal.
Vast amounts of oily wastewater are byproducts of the petrochemical and the shipping industry and to this day frequently discharged into water bodies either without or after insufficient treatment. To alleviate the resulting pollution, water treatment processes are in great demand. Bubble column humidifiers (BCHs) as part of humidification–dehumidification systems are predestined for such a task, since they are insensitive to different feed liquids, simple in design and have low maintenance requirements. While humidification in a bubble column has been investigated plentiful for desalination, a systematic investigation of oily wastewater treatment is missing in literature. We filled this gap by analyzing the treatment of an oil–water emulsion experimentally to derive recommendations for future design and operation of BCHs. Our humidity measurements indicate that the air stream is always saturated after humidification for a liquid height of only 10 cm. A residual water mass fraction of 3.5 wt% is measured after a batch run of six hours. Furthermore, continuous measurements show that an increase in oil mass fraction leads to a decrease in system productivity especially for high oil mass fractions. This decrease is caused by the heterogeneity of the liquid temperature profile. A lower liquid height mitigates this heterogeneity, therefore decreasing the heat demand and improving the overall efficiency. The oil content of the produced condensate is below 15 ppm, allowing discharge into various water bodies. The results of our systematic investigation prove suitability and indicate a strong future potential for the use of BCHs in oily wastewater treatment.
Industrial demand side management has shown significant potential to increase the efficiency of industrial energy systems via flexibility management by model-driven optimization methods. We propose a grey-box model of an industrial food processing plant. The model relies on physical and process knowledge and mass and energy balances. The model parameters are estimated using a predictive error method. Optimization methods are applied to separately reduce the total energy consumption, total energy costs and the peak electricity demand of the plant. A viable potential for demand side management in the plant is identified by increasing the energy efficiency, shifting cooling power to low price periods or by peak load reduction.
A trend from centralized to decentralized production is emerging in the manufacturing domain leading to new and innovative approaches for long-established production methods. A technology supporting this trend is Cloud Manufacturing, which adapts technologies and concepts known from cloud computing to the manufacturing domain. A core aspect of Cloud Manufacturing is representing knowledge about manufacturing, e.g., machine capabilities, in a suitable form. This knowledge representation should be flexible and adaptable so that it fits across various manufacturing domains, but, at the same time, should also be specific and exhaustive. We identify three core capabilities that such a platform has to support, i.e., the product, the process and the production.We propose representing this knowledge in semantically specified knowledge graphs, essentially creating three through features interconnected ontologies each representing a facet of manufacturing. Finally, we present an exemplary implementation of a Cloud Manufacturing platform using this representation and its advantages.
Bubble column humidifiers (BCHs) are frequently used for the humidification of air in various water treatment applications. A potential but not yet profoundly investigated application of such devices is the treatment of oily wastewater. To evaluate this application, the accumulation of an oil-water emulsion using a BCH is experimentally analyzed. The amount of evaporating water vapor can be evaluated by measuring the humidity ratio of the outlet air. However, humidity measurements are difficult in close to saturated conditions, as the formation of liquid droplets on the sensor impacts the measurement accuracy. We use a heating section after the humidifier, such that no liquid droplets are formed on the sensor. This enables us a more accurate humidity measurement. Two batch measurement runs are conducted with (1) tap water and (2) an oil-water emulsion as the respective liquid phase. The humidity measurement in high humidity conditions is highly accurate with an error margin of below 3 % and can be used to predict the oil concentration of the remaining liquid during operation. The measured humidity ratio corresponds with the removed amount of water vapor for both tap water and the accumulation of an oil-water emulsion. Our measurements show that the residual water content
in the oil-water emulsion is below 4 %.
Grid-scale electrical energy storage (EES) is a key component in cost-effective transition scenarios to renewable energy sources. The requirement of scalability favors EES approaches such as pumped-storage hydroelectricity (PSH) or compressed-air energy storage (CAES), which utilize the cheap and abundant storage materials water and air, respectively. To overcome the site restriction and low volumetric energy densities attributed to PSH and CAES, liquid-air energy storage (LAES) has been devised; however, it suffers from a rather small round-trip efficiency (RTE) and challenging storage conditions. Aiming to overcome these drawbacks, a novel system for EES is developed using solidified air (i.e., clathrate hydrate of air) as the storable phase of air. A reference plant for solidified-air energy storage (SAES) is conceptualized and modeled thermodynamically using the software CoolProp for water and air as well as empirical data and first-order approximations for the solidified air (SA). The reference plant exhibits a RTE of 52% and a volumetric storage density of 47 kWh per m3 of SA. While this energy density relates to only one half of that in LAES plants, the modeled RTE of SAES is comparable already. Since improved thermal management and the use of thermodynamic promoters can further increase the RTEs in SAES, the technical potential of SAES is in place already. Yet, for a successful implementation of the concept - in addition to economic aspects - questions regarding the stability of SA must be first clarified and challenges related to the processing of SA resolved.
The impact of global warming and climate change has forced countries to introduce strict policies and decarbonization goals toward sustainable development. To achieve the decarbonization of the economy, a substantial increase of renewable energy sources is required to meed energy demand and to transition away from fossil fuels. However, renewables are sensitive to environmental conditions, which may lead to imbalances between energy supply and demand. Battery energy storage systems are gaining more attention for balancing energy systems in existing grid networks at various levels such as bulk power management, transmission and distribution, and for end-users. Integrating battery energy storage systems with renewables can also solve reliability issues related to transient energy production and be used as a buffer source for electrical vehicle fast charging. Despite these advantages, batteries are still expensive and typically built for a single application – either for an energy- or power-dense application – which limits economic feasibility and flexibility. This paper presents a theoretical approach of a hybrid energy storage system that utilizes both energy- and power-dense batteries serving multiple grid applications. The proposed system will employ second use electrical vehicle batteries in order to maximise the potential of battery waste. The approach is based on a survey of battery modelling techniques and control methods. It was found that equivalent circuit models as well as unified control methods are best suited for modelling hybrid energy storages for grid applications. This approach for hybrid modelling is intended to help accelerate the renewable energy transition by providing reliable energy storage.
Increasing electric vehicle penetration leads to undesirable peaks in power if no proper coordination in charging is implemented. We tested the feasibility of electric vehicles acting as flexible demands responding to power signals to minimize the system peaks. The proposed hierarchical autonomous demand side management algorithm is formulated as an optimal power tracking problem. The distribution grid operator determines a power signal for filling the valleys in the non-electric vehicle load profile using the electric vehicle demand flexibility and sends it to all electric vehicle controllers. After receiving the control signal, each electric vehicle controller re-scales it to the expected individual electric vehicle energy demand and determines the optimal charging schedule to track the re-scaled signal. No information concerning the electric vehicles are reported back to the utility, hence the approach can be implemented using unidirectional communication with reduced infrastructural requirements. The achieved results show that the optimal power tracking approach has the potential to eliminate additional peak demands induced by electric vehicle charging and performs comparably to its central implementation. The reduced complexity and computational overhead permits also convenient deployment in practice.
Violation-mitigation-based method for PV hosting capacity quantification in low voltage grids
(2022)
Hosting capacity knowledge is of great importance for distribution utilities to assess the amount of PV capacity possible to accommodate without troubling the operation of the grid. In this paper, a novel method to quantify the hosting capacity of low voltage grids is presented. The method starts considering a state of fully exploited building rooftop solar potential. A downward process is proposed - from the starting state with expected violations on the grid operation to a state with no violations. In this process, the installed PV capacity is progressively reduced. The reductions are made sequentially and selectively aiming to mitigate specific violations: nodes overvoltage, lines overcurrent and transformer overloading. Evaluated on real data of fourteen low voltage grids from Austria, the method proposed exhibits benefits in terms of higher hosting capacities and lower computational costs compared to stochastic methods. Furthermore, it also quantifies hosting capacity expansions achievable by overcoming the effect of the violations. The usage of a potential different from solar rooftops is also presented, demonstrating that a user-defined potential allows to quantify the hosting capacity in a more general setting with the method proposed.
Der Forschungsbericht gibt Antworten auf folgende Forschungsfrage: "Wie gestalten sich die interkulturellen Lebenswelten im Jahre 2021 im Orden der Steyler Missionare in St. Gabriel?" Das Erkenntnisinteresse dieser Studie ist, wie eine Ordensgemeinschaft in der heutigen Zeit funktioniert. Wie die veränderten gesellschaftlichen Werte, Normen und Regeln sich auswirken und wie sich ein normaler Alltag für ein Ordensmitglied gestaltet. Was es heißt zu missionieren und welche Erfahrungen Steyler Missionare hinsichtlich eines gelingenden interkulturellen Zusammenlebens haben, werden in dieser Studie beleuchtet. Die Recherchen zum Forschungsstand ergaben, dass es kaum Studien zum Ordensleben aus sozialwissenschaftlicher Sicht gibt. Die Lebenswelten der Ordensmitglieder werden mit Hilfe des lebensweltorientierten Ansatzes nach Thiersch und der Bedürfnistheorie nach Obrecht theoretisch fundiert. Das Sampling erfolgte mittels eines qualitativen Stichprobenplans. Die Datenerhebung erfolgte im Juli 2021. Die Auswertung erfolgte inhaltsanalytisch nach Mayring. Die Steyler Missionare können als weltoffene Ordensgemeinschaft betrachtet werden, deren Handeln wesentlich von den unterschiedlichen Missionserfahrungen geprägt ist. Ordensstrukturen unterscheiden sich deutlich von Strukturen der übrigen Gesellschaft. Diese Strukturen haben eine positive Wirkung auf die Ordensmitglieder. Diese, als auch eine sinnstiftende und erfüllende Tätigkeit sowie ein gewisses Maß an Freizeit ist anscheinend das Rezept für ein zufriedenes Leben. Die Mission hat für den Orden einen zentralen Stellenwert. Integration, Rassismus und Kolonialismus sind permanente Herausforderungen auch im Zusammenleben und werden aus verschiedenen Perspektiven diskutiert. In der Ordensgemeinschaft hat es viele Veränderungen gegeben, die Auswirkungen von diesen und der Umgang hiermit werden beschrieben sowie ein Blick in die Zukunft gewagt.
Traditional power grids are mainly based on centralized power generation and subsequent distribution. The increasing penetration of distributed renewable energy sources and the growing number of electrical loads is creating difficulties in balancing supply and demand and threatens the secure and efficient operation of power grids. At the same time, households hold an increasing amount of flexibility, which can be exploited by demand-side management to decrease customer cost and support grid operation. Compared to the collection of individual flexibilities, aggregation reduces optimization complexity, protects households’ privacy, and lowers the communication effort. In mathematical terms, each flexibility is modeled by a set of power profiles, and the aggregated flexibility is modeled by the Minkowski sum of individual flexibilities. As the exact Minkowski sum calculation is generally computationally prohibitive, various approximations can be found in the literature. The main contribution of this paper is a comparative evaluation of several approximation algorithms in terms of novel quality criteria, computational complexity, and communication effort using realistic data. Furthermore, we investigate the dependence of selected comparison criteria on the time horizon length and on the number of households. Our results indicate that none of the algorithms perform satisfactorily in all categories. Hence, we provide guidelines on the application-dependent algorithm choice. Moreover, we demonstrate a major drawback of some inner approximations, namely that they may lead to situations in which not using the flexibility is impossible, which may be suboptimal in certain situations.
Bubble columns are recently used for the humidification of air in water treatment systems and fuel cells. They are well applicable due to their excellent heat and mass transfer and their low technical complexity. To design and operate such devices with high efficiency, the humidification process and the impact of the operating parameters need to be understood to a sufficient degree. To extend this knowledge, we use a refined and novel method to determine the volumetric air–liquid heat and mass transfer coefficients and the humidifier efficiency for various parametric settings. The volumetric transfer coefficients increase with both of the superficial air velocity and the liquid temperature. It is further shown that the decrease of vapor pressure with an increase of the salinity results in a corresponding decrease in the outlet humidity ratio. In contrast to previous studies, liquid heights smaller than 0.1 m are investigated and significant changes in the humidifier efficiency are seen in this range. We present the expected humidifier efficiency with respect to the superficial air velocity and the liquid height in an efficiency chart, such that optimal operating conditions can be determined. Based on this efficiency chart, recommendations for industrial applications as well as future scientific challenges are drawn.
If left uncontrolled, electric vehicle charging poses severe challenges to distribution grid operation. Resulting issues are expected to be mitigated by charging control. In particular, voltage-based charging control, by relying only on the local measurements of voltage at the point of connection, provides an autonomous communication-free solution. The controller, attached to the charging equipment, compares the measured voltage to a reference voltage and adapts the charging power using a droop control characteristic. We present a systematic study of the voltage-based droop control method for electric vehicles to establish the usability of the method for all the currently available residential electric vehicle charging possibilities considering a wide range of electric vehicle penetrations. Voltage limits are evaluated according to the international standard EN50160, using long-term load flow simulations based on a real distribution grid topology and real load profiles. The results achieved show that the voltage-based droop controller is able to mitigate the under voltage problems completely in distribution grids in cases either deploying low charging power levels or exhibiting low penetration rates. For high charging rates and high penetrations, the control mechanism improves the overall voltage profile, but it does not remedy the under voltage problems completely. The evaluation also shows the controller’s ability to reduce the peak power at the transformer and indicates the impact it has on users due to the reduction in the average charging rates. The outcomes of the paper provide the distribution grid operators an insight on the voltage-based droop control mechanism for the future grid planning and investments.
In recent years, ultrashort pulsed lasers have increased their applicability for industrial requirements, as reliable femtosecond and picosecond laser sources with high output power are available on the market. Compared to conventional laser sources, high quality processing of a large number of material classes with different mechanical and optical properties is possible. In the field of laser cutting, these properties enable the cutting of multilayer substrates with changing material properties. In this work, the femtosecond laser cutting of phosphor sheets is demonstrated. The substrate contains a 230 micrometer thick silicone layer filled with phosphor, which is embedded between two glass plates. Due to the softness and thermal sensitivity of the silicone layer in combination with the hard and brittle dielectric material, the separation of such a material combination is challenging for both mechanical separation processes and cutting with conventional laser sources. In our work, we show that the femtosecond laser is suitable to cut the substrate with a high cutting edge quality. In addition to the experimental results of the laser dicing process, we present a universal model that allows predicting the final cutting edge geometry of a multilayer substrate.