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Grundzüge der Strömungslehre
(2013)
Dieses erfolgreiche, didaktisch ausgereifte Lehrbuch wurde zuletzt fachlich in der Gasdynamik, der Behandlung des Verdichtungsstoßes und bei den verlustbehafteten Strömungen ergänzt. Außerdem wurde der allgemeine Energiesatz aufgenommen. Das Buch zeichnet sich durch eine prägnant kurze, mathematisch verständliche und anwendbare Einführung in die Grundlagen aus und gibt dem Leser Gelegenheit, sein Verständnis durch Übungen zu vertiefen. Die aktuelle Auflage wurde vollständig in sprachlicher Hinsicht überarbeitet und das Sachwortverzeichnis ergänzt.
Durch eine stetige Preissteigerung der fossilen Energieträger werden auch im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen neben einer hohen Zuverlässig u.a. Forderungen nach steigenden Gesamtwirkungsgraden, mit der hierdurch einhergehenden Energieeffizienz, forciert. Auch bei mobilen Arbeitsmaschinen ist der häufig eingeschränkt zur Verfügung stehende Bauraum für Traktionsantriebe eine Herausforderung. Ziel dieser Veröffentlichung ist ein allgemeingültiger Vergleich verschiedener elektrischer Antriebsarten als Traktionsantrieb für mobile Arbeitsmaschinen.
Energietechnik
(2013)
Dieses Lehrbuch vermittelt dem Leser ein grundlegendes, dennoch kurz gefasstes Verständnis für die Zusammenhänge der Energieumwandlungsprozesse. Es umfasst die gesamte Bandbreite der Energietechnik. Die Schwerpunkte reichen von der kompletten Beschreibung der nachhaltigen, erneuerbaren Energietechniken, über Gas- und Dampfturbinen-Kraftwerke sowie Kraft-Wärme-Kälte-Kopplungsanlagen bis hin zur Energieverteilung und zum Kyoto-Protokoll. In der vorliegenden sechsten Auflage wurden im Kapitel Kerntechnik die Erfahrungen aus dem Fukushima-Unglück dokumentiert und die Kapitel Energieverteilung und Energiespeicherung neu gefasst, um den Tendenzen der politisch festgelegten deutschen Energiewende Rechnung zu tragen.
Modeling and Simulation the Influence of Solid Carbon Formation on SOFC Performance and Degradation
(2013)
Der Einbau von Smart Metern und deren intelligente Vernetzung in Richtung eines Smart Grid wird Stromverbrauchsmuster bis in die Haushalte hinein verändern. Über die technisch geprägte Diskussion um die Komponenten dafür darf deshalb keinesfalls die Einbeziehung der Gesellschaft in den anstehenden Wandel vergessen werden. Transparenz bei den Kosten, die Förderung von Vertrauen insbesondere in die Datenschutzstandards und eine verständliche Aufklärungsarbeit sind Schlüssel für den notwendigen Dialog zwischen Energieversorgern, Politik und Bürgern.
Grundkurs Regelungstechnik
(2013)
Das Lehr- und Übungsbuch enthält in komprimierter Form neben einer kurzen Einführung in die Grundlagen eines Regelkreises bzw. der komplexen Zahlen und Laplace-Transformation, lineare kontinuierliche Systeme im Zeit- und Frequenzbereich. Weitere Themen sind die Entwürfe einer Regelung im Zeit- bzw. Frequenzbereich und Regelung ökonomischer Systeme, die zeigen, dass Geschäftsvorgänge in Unternehmen auch regelungstechnisch beschrieben und gedeutet werden können. Jeweils am Ende eines Kapitels werden erläuternde Beispiele und Übungsaufgaben mit Ergebnissen vorgestellt.
Network landscape of recent time contains many different network technologies, a wide range of end-devices with a large scale of capabilities and power, and an immense quantity of information and data represented in different formats. Research on 3D imaging, virtual reality and holographic techniques will result in new user interfaces (UI) for mobile devices, will increase their diversity and variety. In this paper software architecture has been proposed to establish device and content format independent communication including 3D imaging and virtual reality data as content. As experimental validation the concept is implemented in collaborative Language Learning Game (LLG), which is a learning tool for language acquisition.
Die Weltwirtschaftskrise 2008 hat mit ihrer zeitweisen Verknappung von Acetonitril eindringlich gezeigt, dass man nicht nur auf eine einzige chromatographische Methode setzten sollte. Genau dies wird aber im Augenblick getan, denn Industrie und Forschung setzen mehrheitlich auf die High Performance Liquid Chromatography (HPLC) als die Trennmethode ihrer Wahl. Für viele Anwendungen in der Pharmazie, in der Umweltanalytik, der Lebensmittelanalytik, aber auch in der Inprozesskontrolle gibt es mit der Dünnschichtchromatografie eine Alternative.
Efficient, low-cost, secure and reliable communication solutions are a major stepping stone for smart metering and smart grid applications. This especially holds true for the so called primary communication or local metrological network (LMN) between a local meter or actuator and a data collector or gateway, where the highest requirements with regard to cost, bandwidth, and energy efficiency have to be taken into consideration. Multiple developments and field tests are going on in this field, however, energy autarkic devices are hardly found, yet. This contribution describes the development of an automatic water meter reading (AWMR) technology based on Wireless M-Bus to provide water utility companies with an automatic remote water meter reading solution. It addresses the special needs of home utilities by providing a remote metering solution independent from the electricity infrastructure, both in terms of data communication and in terms of power supply. For this project, a cost efficient integrated energy harvesting system powered by the available water flow was developed, to enable operation independently of the mains grid, and eliminate the need for battery replacement for near-zero maintenance costs.
Efficient, low-cost, secure and reliable communication solutions are a major stepping stone for smart metering and smart grid applications. This especially holds true for the so called primary communication or local metrological network (LMN) between a local meter or actuator and a data collector or gateway, where the highest requirements with regard to cost, bandwidth, and energy efficiency have to be taken into consideration. Multiple developments and field tests are going on in this field, however, energy autarkic devices are hardly found, yet.
A highly scalable IEEE802.11p communication and localization subsystem for autonomous urban driving
(2013)
The IEEE802.11p standard describes a protocol for car-to-X and mainly for car-to-car-communication. It has found its place in hardware and firmware implementations and is currently tested in various field tests. In the research project Ko-TAG, which is part of the research initiative Ko-FAS, cooperative sensor technology is developed for the support of highly autonomous driving. A secondary radar principle based on communication signals enables localization of objects with simultaneous data transmission. It mainly concentrates on the detection of pedestrians and other vulnerable road users (VRU), but also supports pre crash safety applications. Thus it is mainly targeted for the support of traffic safety applications in intra-urban scenarios. This contribution describes the Ko-TAG part of the overall initiative, which develops a subsystem to improve the real-time characteristics of IEEE802.11p needed for precise time of flight real-time localization. In doing this, it still fits into the regulatory schemes. It discusses the approach for definition and verification of the protocol design, while maintaining the close coexistence with existing IEEE802.11p subsystems. System simulations were performed and hardware was implemented. Test results are shown in the last part of the paper.
The IEEE802.11p standard describes a protocol for car-to-X and mainly for car-to-car-communication. It has found its place in hardware and firmware implementations and is currently tested in various field tests. In the research project Ko-TAG, which is part of the research initiative Ko-FAS, cooperative sensor technology is developed and its benefit for traffic safety applications is evaluated. A secondary radar principle based on communication signals enables localization of objects with simultaneous data transmission. It mainly concentrates on the detection of pedestrians and other vulnerable road users (VRU), but also supports pre crash safety applications. The Ko-TAG proposal enriches the current IEEE802.11p real-time characteristics needed for precise time-of-flight real-time localization. This contribution describes the development of a subsystem, which extends the functionality of IEEE802.11p and fits into the regulatory schemes. It discusses the approach for definition and verification of the protocol design, while maintaining the close coexistence with existing IEEE802.11p subsystems. System simulations were performed and hardware was implemented. The next step will be field measurements to verify the simulation results.
The communication between objects, i.e. between cars (car-2-car, C2C), between cars and infrastructure (car-2-infrastructure, C2I) and between cars and vulnerable road users (car-2-VRU, C2VRU) is a major stepping stone towards traffic applications to enable efficient and safe traffic flow. However, these applications pose very high requirements to the communication protocols, which go beyond the capabilities of an available standardized solution.
This contribution shows how iterative design processes can help to fulfill these requirements, while re-using a maximum of elements from one level to the next and thus avoiding unrealistic overhead. In especially, the added value of simulation and emulation in this iterative process is elaborated.
The communication technologies for automatic meter reading (smart metering) and for energy production and distribution networks (smart grid) have the potential to be one of the first really highly scaled machine-to-machine-M2M-applications. During the last years, two very promising developments around the wireless part of the smart grid communication were initialized, which possibly could have an impact on the network architectures and the markets far beyond Germany and far beyond energy automation. Besides the specification of the OMS Group of a security extension to the Wireless M-Bus protocol (EN13757-4), the German Federal Office for Information Security (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, BSI) has designed a Protection Profile (PP) and a Technical Directive (TR) for the communication unit of an intelligent measurement system (Smart Meter Gateway), which were released in March 2013. This design uses state of the art technologies and prescribes their implementation in real-life systems. At first, the proposed paper will present the most important characteristics of this architecture. It will then give an insight into the implementation of the OMS security protocols, which imply the usage of a mutually authenticated SSL protocol also in the Local Metrological Network. This is achieved with the help of an additional Authentication and Fragmentation Layer (AFL). This secure communication will be terminated in a BSI conformant secure smart meter gateway, which is developed in a different project and described in the second step. Finally, the contribution will discuss the integration of such a metering network into an overall telecommunication network and PKI infrastructure.
The communication technologies for automatic me-ter reading (smart metering) and for energy production and distribution networks (smart grid) have the potential to be one of the first really highly scaled machine-to-machine-(M2M)-applications. During the last years two very promising devel-opments around the wireless part of smart grid communication were initialized, which possibly have an impact on the markets far beyond Europe and far beyond energy automation. Besides the specifications of the Open Metering System (OMS) Group, the German Federal Office for Information Security (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, BSI) has designed a protection profile (PP) and a technical directive (TR) for the communication unit of an intelligent measurement sys-tem (smart meter gateway), which were released in March 2013. This design uses state-of-the-art technologies and prescribes their implementation in real-life systems. At first sight the expenditures for the prescribed solutions seem to be significant. But in the long run, this path is inevitable and comes with strategic advantages.
Automatic Meter Reading (AMR) is a major enabler for the upcoming smart grid. Potentially, it will be one of the first really large-scale M2M-communication solutions for sensor applications.
To date, the definition of the standardized communication stacks for Local Metrological Network (LMN) in AMR is still ongoing. This holds true both for ZigBee Smart Energy Profile and for Wireless M-Bus according to EN 13757. During this process, there is the necessity for flexible, albeit optimized solutions, which support the different existing and upcoming versions of the communication protocols. In the case of Wireless M-Bus, the major contender for European and possibly Asian installations, this is valid not only for the different operation modes (C-, N-, P-, Q-, R-, S-, and T-modes), which work in different frequencies (i.e. 868 MHz, 433 MHz, and 169 MHz) but also for the application layer, where additional bodies, like EN137575, Open Metering System (OMS) Group, or national bodies follow their approaches.
This contribution describes requirements, design techniques and experiences from the development of highly efficient Wireless M-Bus protocol stacks with support of good flexibility and portability between microcontroller platforms and RF-transceivers. The presented approach is not limited to the use of modern software engineering design processes, as such, but also includes essential additional features like testing or simulation, as well as tools for commissioning and monitoring.
Die Energiewende ist ein elementares Thema, für Deutschland wie auch für viele andere Regionen weltweit. Bei der Bereitstellung effizienter und stabiler Verteilnetze stellen Kommunikationslösungen einen zentralen Baustein dar, um auf der Grundlage eines zeitnahen Monitorings koordinierte Regelalgorithmen zu realisieren. Dies gilt für alle Ebenen der Versorgung, wobei aus Sicht der Kommunikationstechnik die unterste Ebene der Verteilnetze am interessantesten ist: Hier sind die anspruchsvollsten Anforderungen im Hinblick auf die Kosten- und die Energieoptimierung der Kommunikationsknoten sowie die Administrierbarkeit, die Stabilität und die Skalierbarkeit der Gesamtlösung zu berücksichtigen. Das Steinbeis-Transferzentrum Embedded Design und Networking an der Hochschule Offenburg unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Axel Sikora hat in verschiedenen Projekten mit renommierten Partnern umfangreiche Lösungen für diese sogenannte Primärkommunikation entwickelt.
Die Kommunikationstechnik für die Zählerfernauslesung (Smart Metering) und für die Energieerzeugungs- und -verteilnetze (Smart Grid) hat das Potenzial, zu einer der ersten hoch skalierten M2M-Anwendungen zu werden. In den vergangenen Jahren konnten zwei vielversprechende Entwicklungen im Umfeld der drahtlosen Kommunikation für die Smart-Grid-Kommunikation vorbereitet werden, die das Marktgeschehen über Deutschland und über die Versorgungstechnik hinaus beeinflussen könnten. Neben der Spezifikation der OMS-Gruppe ist die Erarbeitung eines Schutzprofils (Protection Profile, PP) sowie einer Technischen Richtlinie (TR) für die Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems (Smart Meter Gateway) durch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zu nennen. Diese greifen, wie der Beitrag beschreibt, den Stand der Technik auf und geben praxisorientierte Umsetzungen vor.
The increased complexity and dynamics of the business environment and the problems of a young organization are treated extensively in the literature [Bleicher 2002, p. 34; Malik 1996, p. 86; Ulrich/Probst 1990, p. 23ff; Gomez 1999, p. 65]. This complexity is the core of the leadership role in a company [Malik 1996, p. 184]. STÜTTGEN (1999, p. 8) states in this regard: "A satisfactory answer to the question, according to which patterns complex social systems are to be designed to meet the proliferating environmental complexity facing an adequate intrinsic complexity of the company can be, in this context, a critical success factor for management." How can young SMEs solve strategic problems with service engineering in their companies?
A 2002 study on corporate planning of the top German companies measured by turnover found that of the surveyed large companies, 80 percent have carried out strategic planning and 90 percent have operational planning in place [Link/Orbán 2002, pp. 11]. The human and material costs of designing and implementing the strategic planning can be very high. Many SMEs do not have the necessary capacities to do this. To obtain a comprehensive overview, this chapter examines the existing studies and findings for young SMEs. Many of the studies reviewed and the following publications relate to SMEs as defined by the EU. This analysis also includes established SMEs and medium-sized enterprises.
High-precision signal processing algorithm to evaluate SAW properties as a function of temperature
(2013)
This paper presents a signal processing algorithm which accurately evaluates the SAW properties of a substrate as functions of temperature. The investigated acoustic properties are group velocity, phase velocity, propagation loss, and coupling coefficient. With several measurements carried out at different temperatures, we obtain the temperature dependency of the SAW properties. The analysis algorithm starts by reading the transfer functions of short and long delay lines. The analysis algorithm determines the center frequency of the delay lines and obtains the delay time difference between the short and long delay lines. The extracted parameters are then used to calculate the acoustic properties of the SAW material. To validate the algorithm, its accuracy is studied by determining the error in the calculating delay time difference, center frequency, and group velocity.
IFRS @ EXAMPLES
(2013)
We present a video-densitometric quantification method in combination with diode-array quantification for the methyl-, ethyl-, propyl-, and butylparaben in cosmetics. These parabens were separated on cyanopropyl bonded plates using water-acetonitrile-dioxane-ethanol-NH3 (25%) (8:2:1:1:0.05, v/v) as mobile phase. The quantification is based on UV-measurements at 255 nm and a bioeffectively-linked analysis using Vibrio fischeri bacteria. Within 5 min, a Tidas S 700 diode-array scanner (J&M, Aalen, Germany) scans 8 tracks and thus measures in total 5600 spectra in the wavelengths range from 190 to 1000 nm. The quantification range for all these parabens is from 20 to 400 ng per band, measured at 255 nm. In the V. fischeri assay a CCD-camera registers the white light of the light-emitting bacteria within 10 min. All parabens effectively suppress the bacterial light emission which can be used for quantifying within a linear range from 100 to 400 ng. Measurements were carried out using a 16-bit MicroChemi chemiluminescence system (biostep GmbH, Jahnsdorf, Germany), using a CCD camera with 4.19 megapixels. The range of linearity is achieved because the extended Kubelka-Munk expression was used for data transformation. The separation method is inexpensive, fast, and reliable.
Die von der Bundesregierung beschlossene Energiewende stellt Politik und Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor große Herausforderungen. Entscheidend für den Erfolg der Energiewende wird es sein, die Wettbewerbsfähigkeit des Industriestandortes Deutschland zu erhalten. Dafür muss weiterhin eine hohe Stromversorgungsqualität bei zugleich international wettbewerbsfähigen Strompreisen sichergestellt sein. Der BDI stellt fünf Prinzipien auf dem Weg zu einem neuen Strommarktdesign auf und zeigt, dass eine informations- und kommunikationstechnische Vernetzung relevanter Komponenten des Energiesystems für das künftige System essenziell ist.
The invention relates to a method for determining properties of a pipeline, more particularly the position of a branch in a waste water pipeline, in which: a sound wave transmission signal (S, S') is fed into the pipeline (1) at a predetermined infeed point and propagates in the axial direction of the pipeline (1), wherein the frequency spectrum of the sound wave transmission signal (S, S') has a frequency component or a spectral range, the maximum frequency of which is lower than the lower limit frequency (fc) for the first upper mode; in which method components (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) of the sound wave transmission signal (S, S') reflected inside the pipeline (1) are detected as a sound wave reception signal (E, E'); and in which method, by evaluating the sound wave reception signal (E, E') in relation to the sound wave transmission signal (S, S'), the pipeline (1) is examined for the presence of reflection sites along the pipeline (1) that cause sound wave reflections (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3), wherein at least the distance (I) of a reflection site from the infeed point is determined by evaluating the respective sound wave reception signal (E, E'). The invention further relates to a device for implementing said method.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung, bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S‘) an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet, wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S‘) eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (fc) für die erste Obermode, bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) des Schallwellensendesignals (S, S‘) als Schallwellenempfangssignal (E, E‘) detektiert werden, und bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S‘) hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird, wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) zumindest jeweils der Abstand (l) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
In vielen Schulgebäuden der Region südlicher Oberrhein zeigte sich seit Beginn dieses Jahrhunderts eine verstärkte Überhitzungstendenz. Besonders bei energetisch sanierten Schulen und durch die Umstellung des Schulbetriebs auf den Ganztagsunterricht zeigt sich eine stärkere Wärmebelastung durch die sommerlichen Temperaturen. Die Stadt Offenburg sah hier einen wichtigen Handlungsbedarf, um Klassenräume ohne den Einsatz energieintensiver Kältemaschinen thermisch zu entlasten. Durch einen deutlichen Anstieg beim Energieeinsatz für Kühlmaßnahmen würden die starken Einspareffekte bei den Heizkosten im Sommer neutralisiert. Interessant waren deshalb nachhaltige Lösungen die bei niedrigem Primärenergieeinsatz ein hohes Reduktionspotenzial bei der Kühllast bewirken. Verfahren der natürlichen Gebäudeklimatisierung führten in Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe nachhaltige Energietechnik der Hochschule Offenburg zu unterschiedlichen Nachtlüftungsstrategien zusammen mit ergänzenden Wärmeschutzmaßnahmen.
Energy consumption for cooling is growing dramatically. In the last years, electricity peak consumption grew significantly, switching from winter to summer in many EU countries. This is endangering the stability of electricity grids. This article outlines a comprehensive analysis of an office building performances in terms of energy consumption and thermal comfort (in accordance with static – ISO 7730:2005 – and adaptive thermal comfort criteria – EN 15251:2007 –) related to different cooling concepts in six different European climate zones. The work is based on a series of dynamic simulations carried out in the Trnsys 17 environment for a typical office building. The simulation study was accomplished for five cooling technologies: natural ventilation (NV), mechanical night ventilation (MV), fan-coils (FC), suspended ceiling panels (SCP), and concrete core conditioning (CCC) applied in Stockholm, Hamburg, Stuttgart, Milan, Rome, and Palermo. Under this premise, the authors propose a methodology for the evaluation of the cooling concepts taking into account both, thermal comfort and energy consumption.
Der Endkundenvertrieb ist für die Bewahrung und Weiterentwicklung des Kundenstamms eines Energieversorgers essenziell. Doch um knappe Mittel im Vertrieb möglichst wirkungsvoll einsetzen zu können, wird Wissen darüber benötigt, wie sich die durchschnittlich erzielbaren Strompreise und die zu erwartende Kundenbindungsdauer zwischen verschiedenen Vertriebskanälen unterscheiden. Leitet man anhand dieser Informationen den Wert eines Kunden je Vertriebskanal ab, lässt sich treffsicherer über einzusetzende Marketing-Budgets entscheiden.
Multi-agent systems are a subject of continuously increasing interest in applied technical sciences. Smart grids are one evolving field of application. Numerous smart grid projects with various interpretations of multi-agent systems as new control concept arose in the last decade. Although several theoretical definitions of the term ‘agent’ exist, there is a lack of practical understanding that might be improved by clearly distinguishing the agent technologies from other state-of-the-art control technologies. In this paper we clarify the differences between controllers, optimizers, learning systems, and agents. Further, we review most recent smart grid projects, and contrast their interpretations with our understanding of agents and multi-agent systems. We point out that multi-agent systems applied in the smart grid can add value when they are understood as fully distributed networks of control entities embedded in dynamic grid environments; able to operate in a cooperative manner and to automatically (re-)configure themselves.