600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
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Im April 2000 wurde das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Deutschland beschlossen, mit dem ein Rechtsrahmen für die Förderung von regenerativen Stromerzeugungstechnologien geschaffen wurde. Zum 31.12.2020 sind erstmalig ca. 19.000 Anlagen aus dem zwanzigjährigen Förderzeitraum gefallen. Mit jedem Jahreswechsel folgt ein weiterer Jahrgang. Mit der EEG-Novelle 2021 wurden die Voraussetzungen für einen möglichen Weiterbetrieb der ausgeförderten Anlagen geschaffen.
In dieser Masterarbeit wird untersucht, welche Optionen betroffene Anlagenbetreiber von Photovoltaikanlagen mit maximal zehn Kilowattpeak haben und aufgezeigt, welche rechtlichen und technischen Vorgaben bestehen. Zu Beginn wird in die Grundlagen der Photovoltaikinstallation und die Regulatorik des EEG eingeführt. Der Anlagenbestand mit Inbetriebnahme im Zeitraum 2000 bis 2008 wird quantifiziert, die Regionalverteilung sowie bisherige Stilllegungen analysiert. Mit einer Systemsimulation wird ein Weiterbetriebsjahr einer Photovoltaikanlage zur Bewertung der Erlöse bei Umstellung auf Überschusseinspeisung mit teilweisem Eigenverbrauch des Solarstroms berechnet. Abschließend werden die Erlöse für die Weiterbetriebsvarianten unter der Preissituation des Jahres 2021 verglichen.
Es zeigt sich, dass der Großteil der Photovoltaikanlagen maximal zehn Kilowattpeak aufweist und sich in Bayern und Baden-Württemberg befindet. Die Mehrheit der bereits betroffenen Anlagen wird aktuell weiterbetrieben. Die höchsten finanziellen Überschüsse lassen sich mit der Umstellung auf Eigenverbrauch erzielen. Am einfachsten umzusetzen ist dahingegen der Weiterbetrieb in Volleinspeisung. Die sonstige Direktvermarktung kann eine Alternative zur Volleinspeisung darstellen. Mit einem Neubau ist eine deutliche Leistungssteigerung auf gleicher Dachfläche möglich, ohne einer Weiterbetriebsperspektive verbleibt die Demontage der Anlage.
The number of electric vehicles will increase rapidly in the coming years. Studies suggest that most owners prefer to charge their electric vehicle at home, which will fuel the need for charging stations in residential complexes where vehicles can be charged overnight. Currently, there already are over 100 such residential complexes, with another 70 added every year in Vorarlberg alone. In most existing residential complexes, however, the grid connections are not sufficient to charge all vehicles at the same time with maximum power. In addition, it is also desirable for grid operators and electricity producers that the power demand be as smooth and predictable as possible. To achieve this, ways to manage flexible loads need to be found, which can operate within the technical constraints. Therefore, the most common scenarios how the load can be made grid-friendly with the help of optional battery storage and/or photovoltaics using optimization methods of linear and stochastic programming were examined. At the same time, the needs of the vehicle owners for charging comfort - namely to find their vehicles reliably charged at the time of their respective departure - were addressed by combining both objectives using suitable weights. The algorithms determined were verified in practice on an existing Vlotte prototype installation. For this purpose, the necessary programs were implemented in Python, so that the data obtained during the test operation, which lasted one month, could be subjected to a well-founded analysis. In addition, simulation studies helped to further reveal the influence of PV and BESS sizing on the achievable optimums and confirm that advanced optimization algorithms such as the ones discussed are a vital contribution in reducing the charging stations’ peak load while at the same time maintaining high satisfaction levels.
Mit dem geplanten EU Ecolabel für Finanzprodukte möchte die EU ein auf EU-Ebene etabliertes Label zur Zertifizierung nachhaltiger Geldanlagen schaffen. Ziel der Masterarbeit war es herauszufinden, welchen Stellenwert ein solches Siegel für junge Privatanlegende hätte und ob es für sie für die nachhaltige Geldanlage relevant wäre. Zur Beantwortung der Fragestellung wurde eine quantitative Studie unter Studierenden in Österreich und Deutschland im Alter von 18 bis 29 Jahren durchgeführt, welche für diese Arbeit als junge Privatanlegende definiert wurden. Zur Definition und Messung der Akzeptanz wurde ein Einstellungsmodell gewählt.
Die Ergebnisse zeigen, dass das geplante EU Ecolabel für Finanzprodukte für die Zielgruppe für die Nutzung zur nachhaltigen Geldanlage relevant wäre und entsprechend der in der Studie verzeichneten Einstellungshaltung eine Chance auf Akzeptanz bei ihnen hätte. Letztere könnte sich jedoch bei Veränderung der Meinungshaltung von Gesellschaft oder Umfeld verändern. Eine Nutzung des Siegels hätte mehrheitlich den Stellenwert der Unterstützung von Nachhaltigkeit im Allgemeinen sowie der Leistung eines persönlichen Beitrags zur Nachhaltigkeit.
In einem nächsten Schritt könnte sich weiterführende Forschung mit der Resonanz der Finanzinstitutionen und Unternehmen zum geplanten EU Ecolabel für Finanzprodukte beschäftigen.
IEC 61499 ist ein Standard für die verteilte Automatisierung. Damit lassen sich Systeme designen, die eine Vielzahl von Knoten vernetzen können. Dadurch lassen sich komplexe Aufgaben in der Industrie leichter bewältigen. Um dies zu ermöglichen, müssen alle Systembestandteile miteinander kommunizieren können. Ein solches Kommunikationsnetzwerk kann dann schnell sehr komplex werden und damit schwer zu verwalten sein. Wenn es darum geht, an viele Teilnehmer Daten zu verteilen, hat sich das Publish-Subscribe Kommunikationsmuster bewährt.
ZeroMQ ist eine Bibliothek, mit der über Sockets unter anderem solche Publish-Subscribe Kommunikationsnetzwerke realisiert werden können. Sie baut auf dem ZeroMQ Message Transport Protocol (ZMTP) auf. Dabei ist die Verwendung unwesentlich komplexer als mit Berkeley Sockets.
4DIAC/Forte bietet ein Framework um Applikationen nach IEC 61499 zu erstellen. In dieser Thesis wird 4DIAC/Forte und ZeroMQ vorgestellt. Es wird die Struktur einer Kopplungsschicht zwischen Forte und ZeroMQ präsentiert und implementiert. Anschließend werden Messungen von Latenz und Throughput durchgeführt, um die Performance zu evaluieren.
In Forte sind traditionelle Sockets für die Kommunikation bereits implementiert. Sie unterstützen das Client-Server Muster und Publish-Subscribe mittels UDP Multicast. Mit diesen Lösungen werden die Messungen ebenfalls durchgeführt um einen Vergleich mit ZeroMQ aufzustellen. Es werden auch vorhandene Daten für DDS herangezogen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich ZeroMQ für die Kommunikation in Forte eignet und dabei hilft, die Komplexität zu reduzieren und die Handhabung zu vereinfachen.
Aufgrund des weltweit hohen Wasserverbrauches und des steigenden Rückganges des Grundwassers, wird die Aufbereitung von Abwasser in Zukunft eine immer größere Rolle spielen. Neben großen industriellen Anlagen werden auch dezentrale und mobile Techniken benötigt, um in ländlichen Regionen oder der Schiffahrt Abwässer aufbereiten zu können. In der Schiffahrt treten vor allem ölverschmutzte Abwässer auf. Diese Masterarbeit befasst sich mit dem Betrieb eines Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozesses mit Öl-Wasser-Emulsionen. Es wird der Einffluss der Ölkonzentration auf die Prozessparameter sowie die Reinheit des Kondensates und die Effizienz des Prozesses untersucht. Dabei werden mit einem Versuchsstand an der Fachhochschule Vorarlberg Messungen durchgeführt. Anhand der Ergebnisse wird auf das Verhalten des Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozesses geschlossen.
Als Öl-Wasser-Emulsion wird eine Mischung aus Paraffinöl und Wasser verwendet, wobei die Mischung auf Volumenprozent basiert. Die Öl-Wasser-Gemische werden in verschiedenen Versuchsreihen in einer Versuchsanlage an der Fachhochschule Vorarlberg betrieben, welche als Befeuchtungs- und Entfeuchtungsanlage konzipiert ist. Dabei wird die Betriebsweise (Batch und kontinuierlich), die Ölkonzentration in der Emulsion und die Prozessparameter wie z. B. Beheizungsleistung variiert. Batch-Versuche werden auf die Konzentration, den Füllstand, die Kondensatproduktion und die Temperaturen über die Zeit betrachtet. Im kontinuierlichen Betrieb wird bei stationärer Betriebsführung die Wärmeübertragung im Befeuchter, Ölrückstände im Kondensat, den Einfluss der Ölkonzentration auf den Dampfdruck der Emulsion, den Einfluss der Ölkonzentration auf die einzubringende Wärmeleistung und die Gained Output Ratio (GOR) der Anlage untersucht. Zudem wird über verschiedene Integrationsansätze die ausgetragene Kondensatmenge ermittelt und mit den gewogenen Werten verglichen. Die Messungen zeigen, dass sich der Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess für die Reinigung von Ölwassern eignet. Eine Aufkonzentrierung der Öl-Wasser-Emulsion ist bis zu ca. 95% möglich. Die steigende Ölkonzentration senkt den Wärmeübergang im Blasensäulenbefeuchter. Bei allen produzierten Kondensatmengen werden Ölrückstände festgestellt, wobei die Ölkonzentration im Kondensat unabhängig von der Ölkonzentration der Emulsion ist. Durch die schlechtere Wärmeübertragung mit steigender Ölkonzentration wird auch der Wärmeeinsatz erhöht. Die GOR wird ab einer Ölkonzentration von 50% in der Emulsion beeinflusst. Eine mathematische Berechnung der Kondensatmenge ist möglich. Dadurch kann auf die Wasserverluste in der Anlage geschlossen werden. Es ist möglich Öl-Wasser-Emulsionen im Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess aufzubereiten. Bei höheren Ölkonzentrationen der Emulsion können lokale Probleme mit Wärmestauungen auftreten. Somit ist eine gut geplante Prozessführung anhand der gezeigten Ergebnisse vorteilhaft.
Die in dieser Arbeit ermittelten Ergebnisse sind für die weitere Forschung mit Öl-Wasser-Emulsionen im Befeuchtungs-Entfeuchtungsprozess hilfreich. Die Messungen zeigen, welche Einflüsse die Ölkonzentration auf den Anlagenbetrieb und die Eigenschaften der Emulsion haben. Die auftretenden Messschwierigkeiten können in weiterführenden Messungen gezielt vermieden oder adjustiert werden.
Industriebetriebe wie auch jene der Lebensmittelbranche sind zunehmend auf der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zur Wärmebereitstellung. Wo bislang Gas oder sogar Öl als Brennstoff verwendet wurde, gewinnen Wärmepumpen langsam an Akzeptanz. In dieser Arbeit wird gezeigt, wie eine Hochtemperaturwärmepumpe am Beispiel eines Schokoladeherstellers effizient betrieben werden kann. Zur Beschreibung der Ausgangslage wird zunächst der Wirkungsgrad des gegebenen Kesselhauseses berechnet, um anschließend die nötigen Lastprofile festzulegen. Nach der thermischen Modellierung möglicher Wärmequellen und einer gegebenen Wärmepumpe werden vier Jahressimulationen mit der Programmiersprache Python durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen zum einen, mit welchen Wirkungsgraden und Verdichterleistungen zu rechnen ist und zum anderen wie sich diese auf die betrachteten Wärmequellen auswirken. Die abschließende Wirtschaftlichkeitsberechnung beinhaltet die Analyse monatlicher Betriebskosten unter Berücksichtigung der angekündigten CO2-Bepreisung, sowie die Amortisationsdauern der betrachteten Szenarien. Die Sensitivitätsanalyse der Amortisationsdauer zeigt außerdem, in welchem Verhältnis sich Strom- und Gaspreis entwickeln dürfen, damit eine Wärmepumpe dieser Art wirtschaftlich konkurrieren kann. Die Ergebnisse der Simulationen zeigen darüber hinaus welche Reduktion der CO2-Emissionen bezogen auf die Prozesswärmebereistellung möglich ist.
Durch die zunehmende Homogenität von Produkten ist der technologische Fortschritt des reinen Produktes kein Alleinstellungsmerkmal mehr. Die Entwicklung datenbasierter Services bietet die Option trotzdem langfristige Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Ein Großteil der KMU ist sich dabei in der Methodik unsicher. Es wird erörtert, wie KMU Geschäftsmodelle mit datenbasierten Services weiterentwickeln können. Mit einer qualitativen Untersuchung werden Praxiserfahrungen aufgezeigt und theoretische Thesen validiert.
Die Weiterentwicklung zu einem datenbasierten Geschäftsmodell ist ein umfangreicher Prozess, der mit Chancen und Herausforderungen einhergeht. Als Herausforderung hat sich die Wahl relevanter Methoden und die Anpassung an die jeweiligen Rahmenbedingungen herausgestellt. Referenzprozesse strukturieren das Vorgehen und sollen gleichzeitig Flexibilität gewährleisten. Während des Prozesses ist die Kundenorientierung und Akzeptanz sicherzustellen. Aufgabe der Geschäftsführung ist es, die Weiterentwicklung zu fördern, Mitarbeitende einzubinden und Ressourcen bereitzustellen. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Weiterentwicklung zur Veränderung der gesamten Unternehmenslogik sowie einem Paradigmenwechsel vom reinen Produktverkauf zum umfassenden Serviceangebot führt.
Kooperation setzt einen Informationsaustausch voraus. Die Veränderung der Kooperation durch die Globalisierung und Dezentralisierung von zusammenarbeitenden Personen und Organisationen ließen neue Kommunikationswege entstehen. Innerhalb der Jahre 1980 – 2022 wurden Technologien entwickelt, die den Informationsaustausch und die soziale Interaktion im digitalen Raum beeinflussen. Ein wesentliches Werkzeug dafür sind sogenannte Groupwares. Sie sind „[...] computer-based systems that support groups of people engaged in a common task (or goal) and that provide an interface to a shared environment.“ (Ellis; Gibbs; Rein 1991)
Das Ziel dieser Arbeit ist die Gestaltung einer solchen Groupware bzw. eines Kollaborationstools als Unterstützung für Meetings auf Basis gesellschaftlicher Einflüsse. Beginnend mit der aktuellen Beschaffenheit und Klärung der Begriffswelt, folgt darauf die Auseinandersetzung mit theoretischen Hintergründen, die eine Bearbeitung dieses Themas erst erlauben. Im nächsten Schritt wird die technische Realisierung mit all ihren Projektschritten, vom Grundgedanken bis hin zum Einsatz in unterschiedlichen Bereichen, erläutert. Die durchgeführte Evaluation in simulierten Umgebungen gibt Rückschlüsse auf eine Adaption.
Anschließend werden Empfehlungen für eine weitere Entwicklung und Untersuchungen abgegeben und zukünftige Möglichkeiten behandelt.
Smart HR - welchen Mehrwert erhalten Industrieunternehmen der Bodenseeregion durch HR Analytics?
(2022)
Das Thema HR Analytics bringt viele interessante Aspekte mit sich. Diese Aspekte werden in dieser Masterarbeit mit Hilfe einer gründlichen Literaturrecherche und zehn Expert:inneninterviews, detailliert beschrieben: angefangen von den zu erfüllenden technischen-organisatorischen Voraussetzungen bis hin zur rechtlichen-ethischen Betrachtung. Nicht zu vergessen sind die damit verbundenen Herausforderungen bei der Einführung und Nutzung von HR Ana- lytics, die es zu bewältigen gilt. Zudem werden verschieden Begriffe und Prozesse, die in Verbindung mit HR Analytics stehen näher erklärt und Zusammenhänge gebildet. Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, aufzuzeigen, ob sich durch HR Analytics ein Mehrwert für Industrieunternehmen der Bodenseeregion ergibt und falls ja welcher. Schließlich werden Handlungsempfehlungen definiert, um Industrieunternehmen den Einstieg und die Hinführung zu HR Analytics zu erleichtern.
The detection of glucose is an essential part of diabetes management and can help to prevent secondary diseases, that can occur as a result of diabetes. For this reason, it is important to improve the current glucose monitoring by developing novel sensors with high efficiency, low cost and compact design. The use of microelectrodes with interdigitated array (IDA) structures reduces the total detector size while providing benefits such as large currents, high sensitivity, and fast response. The aim of this thesis is to develop a novel sensor based on platinum interdigitated array (IDA) electrodes and to investigate which method is most effective for the detection of glucose. This work is divided into two parts. The first part is focused on the design and the fabrication of the sensor chips. The second part is concerned with the electrochemical characterisation of the sensors. Two distinct sensor designs are created, each consisting of a four-electrode system arranged as an interdigitated array. For the fabrication of the sensors, two different manufacturing processes are used. A lift-off process is used to fabricate the 2 μm-Gap sensor chips, whereas a lift-off free process is applied to produce the nanogap sensor chips. The electrochemical characterisation of both sensor chips is achieved by the immobilisation of the enzyme glucose oxidase (GOx) on the electrode surface. This thesis investigates the immobilisation of GOx by reduction of diazonium salts and the direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry. As a result of this work, it has been demonstrated that glucose detection by reduction of diazonium salts is error-prone due to modification with a multi-step procedure and is not suitable for our sensors based on platinum IDA electrodes. The direct immobilisation of GOx by cyclic voltammetry, by contrast, demonstrates the successful detection of glucose. In glucose solutions ranging from 5 mM to 20 mM, a direct correlation between the glucose concentration and the measured current is obtained. The reproducibility of direct immobilization is demonstrated by repeated performance with various sensors.