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We studied an impact of phased array on optical performance and size of SiN based AWG-spectrometers, which plays a significant role in integration on chip. AWG-spectrometer was designed for TM-polarization and 850 nm central wavelength.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von dezentralen Warmwasserbereitungssystemen, wobei der Fokus auf Energieeffizienz liegt. Als Vergleichs- und Referenzobjekt wird das Wohngebäude „KliNaWo“ mit 19 Wohneinheiten am Standort Feldkirch herangezogen, in welchem eine zentrale Warmwasserbereitung realisiert wurde. Als ersten Schritt werden die theoretischen Grundlagen hinsichtlich der zentralen und dezentralen Warmwasserbereitungs-systeme sowie der unterschiedlichen Wärmeerzeuger, Speichertechnologien und Verteilsysteme erarbeitet. Anschließend erfolgt eine Erläuterung der aktuellen Normensituation und den wichtigsten Fakten bezüglich Trinkwasserhygiene. Des Weiteren wird das Referenzobjekt „KliNaWo“ sowie die verwendeten Messdaten zur Kalibrierung der Simulationsmodelle beschrieben. Im nachfolgenden Kapitel erfolgt eine detaillierte Darstellung der zu untersuchenden Systeme, wobei es sich um das Wohnungssatellitensystem sowohl mit kontinuierlicher Beladung als auch im Ladefensterbetrieb sowie um dezentrale Boiler-Wärmepumpen handelt. Anschließend wird die verwendete Simulationssoftware Polysun erläutert und erklärt wie die Systeme in der Software abgebildet und welche Ersatzmodelle angewendet werden. Die Nutzenergie in Bezug auf das Warmwasser beträgt bei der zentralen Variante 20.584 kWh und ist bei allen dezentralen Systemen mit 20.142 kWh etwas geringer, da die Verteilverluste der Warmwasser-Einzelleitungen aufgrund des niedrigeren Temperaturniveaus geringer ausfallen. Da die rückgewinnbaren Wärmeverluste berücksichtigt werden, ergeben sich auch für den Heizwärmebedarf in Abhängigkeit der Variante unterschiedliche Werte im Bereich von 54.322 kWh bis 58.104 kWh. Als Vergleichsgröße wird der gesamte Stromverbrauch der Wärmepumpen inklusive der Förderpumpen herangezogen, welcher für die Deckung des Heizwärmebedarfs, der Verluste sowie des Energiebedarfs bezüglich Warmwasser notwendig ist. Aus dem Vergleich der Varianten ergibt sich, dass der Stromverbrauch des zentralen Systems mit 14.109 kWh am geringsten ausfällt und das Wohnungssatellitensystem im Ladefensterbetrieb mit einem Strombedarf von 14.441 kWh nur wenig darüber liegt. Beim Wohnungssatellitensystem mit kontinuierlicher Beladung und bei den Boiler-Wärmepumpen-Systemen liegen die Stromverbräuche deutlich höher. Anhand der Simulationsergebnisse kann festgestellt werden, dass die dezentralen Anlagenkonfigurationen unter Berücksichtigung der ÖNROM B 2531 nicht effizienter sind als das zentrale System, wobei das Wohnungssatellitensystem im Ladefensterbetrieb in derselben Größenordnung wie das zentrale System liegt. Allerdings sind beim Wohnungssatellitensystem höhere Investitionskosten gegenüber der zentralen Variante zu erwarten, wodurch das System wirtschaftlich schlechter abschneidet.

In dieser Arbeit werden eindimensionale Siliziumkarbid-Fasern über die karbothermische Reduktion von stickstoffdotiertem Siliziumoxykarbid-Glas, welches über einen Sol-Gel-Prozess synthetisiert wurde, hergestellt. Als Wachstumssubstrat für die Fasern werden drei Arten von Kohlenstofffasern verwendet, die entweder in Sol eingelegt sind oder erst bei der karbothermischen Reduktion mit dem Precursor im Graphittiegel eingelegt werden. Es werden vier Formen von eindimensionalem Siliziumkarbid produziert, bei denen Durchmesser und Länge von <100 nm bis zu mehreren µm variieren. Die Charakterisierung der synthetisierten Fasern erfolgt über optische Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Raman-Spektroskopie. Der Einfluss der Druckentwicklung während der karbothermischen Reduktion auf das Faserwachstum wird anhand von Druck-Temperatur-Verläufen ermittelt.

Mit dem entwickelten, gemischt-ganzzahligen linearen Optimierungsmodell wird ein grosser Beitrag geleistet, das die wichtigen Betriebskennzahlen einer PV-Speicheranlage, wie der Eigenverbrauchsanteil um bis zu 89 % und der Autarkiegrad um bis zu 73 % durch eine variable Grenzkostenoptimierung bei zusätzlicher E-Auto Berücksichtigung gesteigert werden können. Der Eigenverbrauch der PV-Erzeugung wird durch den stationären Batteriespeicher auf 71 % mehr als verdoppelt. Das beispielhafte Szenario hat einen Haushaltsverbrauch von 5 MWh pro Jahr und besteht aus einer 5 kWp PV-Anlage, mit einem 5 kWh Batteriespeicher und dem Tesla Model 3 mit einer Jahresfahrleistung von 16778 km. Das erstellte Softwareprogramm kann einfach auf weitere verschiedene Anlagenkonstellationen und mit eigenen Eingangszeitreihenprofile der Haushaltslast, der PV-Erzeugung und der E-Auto Nutzung parametriert werden. Neben der Kennzahlenberechnung des konkreten Szenarios wird der jeweilige Einfluss einer Anlagenkomponente, wie PV, Batterie und Last bei deren Variation, auf die Kennzahlen grafisch gut sichtbar dargestellt. Die Ergebnisse bestätigen bisherige Arbeiten, dass die Dimensionierung der Anlagenkomponenten nach der einfachen Faust-Formel 1:1:1 erfolgen soll: Der stationäre Batteriespeicher und die PV-Anlage sollen gleich gross sein und ihre Grösse in kWh soll der Jahreslast in MWh entsprechen. Damit wird nahezu schon ein gutes Optimum von Eigenverbrauch, Eigenverbrauchsanteil und Autarkiegrad bei minimalen Energiekosten gefunden und die Netzbelastung durch Bezug und Einspeisung kann reduziert werden.

Krebs ist die zweit häufigste Todesursache in Deutschland. Seine frühzeitige Detektion ist wichtig für eine erfolgreiche Behandlung. Die Detektion und Charakterisierung der Tumore kann unter anderem anhand ihrer mechanischen Eigenschaften erfolgen. Die Pump-Probe-Elastographie (PPE) ist eine neue und vielversprechende Methode um die mechanischen Eigenschaften von Gewebe durch optische Anregung und Detektion der dadurch entstehenden akustischen Wellen zu charakterisieren. In dieser Arbeit wurde ein PPE-Mikroskop aufgebaut und anschließend untersucht, wie die Wellenfronten möglichst deutlich sichtbar werden und welchen Einfluss die Pulsenergie auf die erzeugten Wellen hat. Dies geschah anhand zweier Proben – Wasser und Glas. Beide sind transparent und bieten daher auch die Möglichkeit der Messung im Volumen. Wasser unterscheidet sich zudem von Glas, da es kompressibel ist und somit die Entstehung von Stoßwellen erlaubt. In Glas wiederum können nicht nur Longitudinalwellen, sondern auch Transversalwellen und Rayleigh-Wellen entstehen. Als Ergebnis dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Messergebnisse in Wasser abhängig von der Pulsenergie sind, denn die entstehenden Stoßwellen breiten sich mit Überschallgeschwindigkeit aus, was bei zukünftigen Messungen mit Zellgewebe zu beachten ist. In Glas hat die Pulsenergie zwar keinen Einfluss auf die Wellengeschwindigkeit, jedoch werden die Messungen mit zunehmender Energie deutlicher. Auch ist bei Messungen im Volumen nur die Longitudinalwelle zu sehen. Misst man jedoch auf der Glasoberfläche, so entsteht auch eine Druckwelle in der Luft, welche wiederum abhängig von der Pulsenergie ist. Zusätzlich ist in einigen Messungen eine weitere Welle zu erkennen, welche unabhängig von der Pulsenergie ist und sich im Glas, oder auf dessen Oberfläche ausbreitet.