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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.

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.

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.

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.

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.