Open Access

Der verstärkte Einsatz von Wärmepumpen bei der Realisierung einer klimaneutralen Wärmeversorgung führt zu einer signifikanten Zunahme und Änderung der elektrischen Lasten in den Verteilnetzen. Daher gilt es, Wärmepumpen so zu steuern, dass sie Verteilnetze wenig belasten oder sogar unterstützen. Inhalt des Projekts „PV²WP - PV Vorhersage für die netzdienliche Steuerung von Wärmepumpen“ (Projektlaufzeit 1.07.2018 – 30.06.2021) war die Demonstration eines neuen Ansatzes zur Steuerung von Heizungssystemen, die auf Wärmepumpen und thermischen Speichern basieren und in Kombination mit einer Photovoltaikanlage betrieben werden. Das übergeordnete Ziel war dabei die Verbesserung der Netzintegration und Smart-Grid-Tauglichkeit entsprechender Heizungssysteme durch eine kostengünstige Technologie bei gleichzeitiger Erhöhung der Wirtschaftlichkeit. Dabei wurden drei zukunftsweisende Technologien in Kombination genutzt und demonstriert: wolkenkamerabasierte Kurzfristprognosen, prädiktive Steuerung und Regelung sowie machinelearning-basierte Systemmodellierung als Basis für die Optimierung. Als Demonstrationsumgebung diente mit dem Projekthaus Ulm ein real bewohntes Einfamilienhaus.Umweltforschung

Um die im Pariser Klimaschutzabkommen vereinbarte Begrenzung der Erderwärmung auf 1,5 Grad Celsius zu begrenzen, muss die Energiewende deutlich stärker vorangetrieben werden als bisher. Das Schaufenster C/sells in der größten der SINTEG-Modellregionen hat sich dieser Herausforderung gestellt. Über vier Jahre haben 56 Partner aus Energiewirtschaft, Wissenschaft und Politik in Baden-Württemberg, Bayern und Hessen daran gearbeitet, ein zelluläres Energiesystem zu etablieren. Sie haben Musterlösungen für eine erfolgreiche Energiewende entwickelt. In mehr als 30 Demonstrationszellen sowie in neun Partizipationszellen, den sogenannten C/sells-Citys, wurde demonstriert, wie ein Informationssystem die intelligente Organisation von Stromversorgungsnetzen und den regionalisierten Handel mit Energie und Flexibilitäten ermöglicht.

Im Jahre 2010 bot die Hochschule Offenburg ein Medizintechnikstudium mit dem Schwerpunkt ’Kardiologie, Elektrophysiologie und elektronische kardiologische Implantate’ als Bachelor- und später auch Masterstudiengang an. Ziel des auf diesen Schwerpunkt ausgelegten didaktischen Lehrkonzeptes ist die Vermittlung sofort anwendungsbereiten theoretischen Wissens und praktischen Könnens, welches die Absolventinnen und Absolventen in ihrer künftigen Berufsausübung in der Industrie oder als technische Partner der behandelnden Ärztinnen und Ärzte in hochspezialisierten klinischen Einrichtungen benötigen. Aufgrund fehlender kommerzieller Angebote ist zur Umsetzung dieses Lehrkonzeptes die ingenieurtechnische Realisierung geeigneter Lehrmittel zwingend erforderlich. Dies betrifft die hard- und softwareseitige Erstellung visueller Demonstrationsmöglichkeiten für pathologische und implantatinduzierte Herzrhythmen, sowie die synthetische Bereitstellung originalgetreuer elektrokardiographischer Ableitsignale aus der klinischen Routine. Des Weiteren den Aufbau von in-vitro Trainingssystemen zu Therapien mit elektronischen kardiologischen Implantaten sowie zur Hochfrequenz-Katheterablation. Insbesondere die Wahlfächer ’Programmierung von Herzschrittmachern’ und ‚Programmierung von Defibrillatoren’, deren Besuch den Teilnehmenden einen besonders raschen Berufseinstieg ermöglichen sollte, wurden in didaktischer Hinsicht in engem Bezug zum 4-Komponenten-Instruktionsdesign-Modell der Lehre gestaltet. Durch den kontinuierlichen Einsatz der Instrumente der formativen Evaluation gelangen sowohl deutliche Verbesserungen am Gesamtkonzept der Lehrveranstaltungen als auch an den dort eingesetzten, selbst realisierten Lösungen des benannten speziellen Lehr- und Trainingsequipments. Eine summative Evaluation des Lehrkonzeptes ist aufgrund seines Alleinstellungsmerkmals schwierig. Aus diesem Grund erschien die quantitative Prüfung des Einflusses eines Besuchs des praktisch orientierten Wahlfachs ’Programmierung von Herzschrittmachern’ auf die Note der kombinierten Abschlussklausur in den Fächern ’Elektrokardiographie’ und ’Elektrostimulation’ sinnvoll. In diese Evaluation eingeschlossen wurde eine Kohorte von 221 Studierenden, 76 Frauen und 145 Männer, von denen 93 am Wahlfach nicht teilnahmen und 128 die es besucht hatten. Über 7 zusammengefasste Studienjahre zeigte sich, dass die praktische Ausbildung im Wahlfach ’Programmierung von Herzschrittmachern’ das Leistungsniveau der Studierenden der Medizintechnik in der kombinierten Abschlussprüfung ’Elektrokardiographie und Elektrostimulation’ deutlich beeinflusste. Das im Rahmen dieser Arbeit mitgestaltete Lehrkonzept, die realisierten Lehrmaterialien und Lehrumgebungen wurden im Bachelor- und Masterstudiengang der Medizintechnik an der Hochschule Offenburg in den Praktika, Seminaren und Vorlesungen des Schwerpunktes ’Kardiologie, Elektrophysiologie und elektronische kardiologische Implantate’ vielfältig genutzt. Sie ermöglichten die Gestaltung interaktiver praktischer Weiterbildungsveranstaltungen für ärztliches und mittleres medizinisches Personal und für auf diesen Gebieten tätige medizintechnische Firmen.

A versatile liquid metal (LM) printing process enabling the fabrication of various fully printed devices such as intra- and interconnect wires, resistors, diodes, transistors, and basic circuit elements such as inverters which are process compatible with other digital printing and thin film structuring methods for integration is presented. For this, a glass capillary-based direct-write method for printing LMs such as eutectic gallium alloys, exploring the potential for fully printed LM-enabled devices is demonstrated. Examples for successful device fabrication include resistors, p–n diodes, and field effect transistors. The device functionality and easiness of one integrated fabrication flow shows that the potential of LM printing is far exceeding the use of interconnecting conventional electronic devices in printed electronics.