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Diese Abschlussarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines miniaturisierten Energieversorgungs-Moduls. Das Modul soll gleichzeitig aus drei Energy-Harvestern Energie sammeln und diese in einem Doppelschichtkondensator zwischenspeichern. Diese Energie kann anschließend von einem Funksensorknoten zum Sammeln und Übermitteln von Daten genutzt werden. Solch ein aufgebautes System verspricht bei einem geringen Volumen eine hohe Lebensdauer,geringen Wartungsaufwand und eine hohe Leistung, ohne dass eine drahtgebundene Energieversorgung oder große Batterien notwendig sind. Nach dem Erstellen eins Konzepts und der Auswahl der dafür passenden Komponenten wurde zunächst ein Evaluations-Board aufgebaut. Auf diesem wurden alle in Frage kommenden Komponenten vermessen und die Funktion getestet. Aus den dadurch erworbenen Erkenntnissen wurde das miniaturisierte Energieversorgungs-Modul entwickelt. Das miniaturisierte Modul bietet folgende Möglichkeiten: Aus drei verschiedenen Energy Harvestern wird gleichzeitig die Energie gesammelt und aufbereitet. Durch die Nutzung eines effizienten Wandler-Moduls wird bei der Energieaufbereitung eine Effizienz von über 85 % erreicht. Drei Wandler-Module verbrauchen zusammen lediglich eine Leistung von P = 3, 459 µW. Der Maximum Power Point jedes einzelnen Harvesters kann separat eingestellt werden. Auch alle anderen Komponenten werden stromsparend gewählt. Die Energie wird in einem 1, 5 F Doppelschichtkondensator gespeichert. Zusätzlich wird als Backup-Energieversorgung eine Lithium Knopfzelle eingesetzt. Dadurch können auch sicherheitskritische Anwendungen realisiert werden. Konnte durch die Energy Harvester nicht genügend Energie gesammelt werden, wird die Batterie dem Funksensorknoten zugeschaltet. Das miniaturisierte Modul hat die Maße 20 mm x 40 mm. Nach abschließenden Messungen mit einem neu implementierten Funksensorknoten, der in einer anderen Bachelorthesis entstanden ist [1], wurde eine Sendewiederholrate von 1, 1 s nachgewiesen. Dies stellt einen sehr guten Wert dar und ...

Im Zuge der Erstellung des Berichts der Weltkommission zu Umwelt und Entwicklung (World Commission on Environment and Development, WCED) in den 1980er Jahren ist ein Begriff in die öffentliche Diskussion um Umwelt und Entwicklung eingeführt worden, der wie kein anderer die internationale und nationale Politik der letzten zwanzig Jahre in allen Bereichen beeinflusst hat: sustainable development. Der von der UN im Jahre 1992 beschlossene Maßnahmenkatalog in der Agenda 21 enthält die Aufforderung, Indikatoren für eine nachhaltige Entwicklung zu bilden. In diesem Zusammenhang wird unter einem Indikator eine quantitative oder qualitative Messgröße verstanden, die gemessen oder beschrieben und über die Zeit beobachtet werden kann und welche darüber hinaus fähig ist, den gegenwärtigen Zustand und Änderungen aufzuzeigen. Um eine ganzheitliche Beurteilung der Nachhaltigkeit einfach durchzuführen, werden hochaggregierte Indikatoren benötigt, die die innerhalb eines zu definierenden Referenzsystems identifizierten relevanten Kriterien in sich vereinigen. In der vorliegenden Arbeit werden Nachhaltigkeitsindikatoren für den Bergbau entwickelt, die die Vorgaben des sustainable development-Konzeptes und der Agenda 21 berücksichtigen: Die Indikatoren sind quantifizierbar und über die Zeit nachvollziehbar, so dass Entwicklungen verfolgt und bewertet werden können. Des Weiteren berücksichtigen sie den dimensionsübergreifenden Aspekt des sustainable development. Sie sind derart konzipiert, dass die Integration mehrerer Dimensionen in einem Indikator vollzogen werden kann. Die Prämissen, die bei der Bildung der Indikatoren zu Grunde gelegt werden, sind die Minimierung von negativen Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft bei gleichzeitiger Maximierung von sozialen und ökonomischen Faktoren. Des Weiteren wird das partizipative Moment, das Teil der Nachhaltigkeitsidee ist, gewährleistet, indem explizit die soziale Akzeptanz gewisser Maßnahmen in die Beurteilung integriert wird. Die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellten Indikatoren basieren auf der logischen Verknüpfung von Aussagen mittels der Boolschen Algebra. Ausgehend von grundlegenden Aussagen, deren wahrheitswert sich an dem operationalisierten Nachhaltigkeitsparadigma orientiert, werden komplexere dimensionsübergreifende Aussagen konstruiert und ausgewertet. In the course of the development of the Report of the World Commission on Environment and Development (WCED) in the 1980ies an expression was introduced in the public discussion on environment and development that influenced the international and national policies of the last twenty years in all areas: sustainable development. The UN decided in 1992 to implement a programme with the Agenda 21 which contains the demand for developing indicators for sustainable development. In this context an indicator is understood as a quantitative or qualitative measure that can be measured or described throughout time and which moreover is able to depict the current status and changes. In order to enable for a simple holistic assessment of sustainable development, highly aggregated indicators are required, which integrate the criteria identified as relevant within a framework to be defined. In the presented work sustainability indicators for the mining industry are developed, that account for the allowances of the sustainable development concept and the Agenda 21. The indicators are quantifiable and traceable through time so that developments can be traced and assessed. Furthermore the indicators account for the multidimensional aspect of sustainable development. They are designed to allow for the integration of several dimensions in one indicator. The premises that are underlying the development of the indicators are the minimization of negative impacts on the environment and society while simultaneously considering the maximization of social and economic factors. Moreover, the participative momentum that is part of the sustainability idea is safeguarded in explicitly integrating the social acceptance of certain measures into the assessment. The indicators presented base on the logical combination of statements through the use of Boolean algebra. Starting with basic statements for which the logical value is oriented on the sustainability paradigm complex multidimensional statements can be constructed and assessed.

The impacts of nature and climate change on mental health are substantial but the underlying mechanisms are still poorly understood. The immune system in particular could play an important role. Therefore, the German Center for Mental Health (DZPG) in Munich will use state of the art model systems to elucidate the role of the immune system in the pathogenesis of mental disorders under altered environmental conditions and to develop preventive treatment strategies.

Ethanol is produced endogenously. Uptake of greater amounts depresses the central nervous system and is carcinogenic especially for the liver. The former MAK value of 500 ml/m3 was derived from a study in exposed subjects at rest. It was calculated that at 500 ml/m3 the AUC (product of the blood ethanol concentration and time of exposure) was similar to the standard deviation of the lifetime AUC of endogenous ethanol. At 50 W physical activity, which corresponds to a respiratory volume of 10 m3 per day, the blood concentration of ethanol is about twice as high as compared with that of subjects in rest. Therefore, taking into account the increased respiratory volume at the workplace (see List of MAK‐ and BAT values chapters I b and I c), the MAK value is now lowered to 200 ml/m3. Since a systemic effect is critical, Peak Limitation Category II is retained. As irritation was observed at 1900 ml/m3, the excursion factor is now set to 4. After oral uptake, ethanol causes developmental toxicity. The lowest reported concentration of ethanol in the blood in pregnant rats causing effects in the F1‐generation was 300 mg/l with a NOAEC of 70 mg/l. In an inhalation study, the NOAEC for developmental neurotoxicity in rats was 10 000 ml/m3 which according to a PBPK model corresponds to a concentration of ethanol in the blood of about 65 mg/l. These NOAEC are more than 10 times as high as the ethanol concentration of 1 mg/l in humans exposed to 200 ml/m3 even considering the increased respiratory volume at the workplace. Therefore, ethanol remains assigned to Pregnancy Risk Group C.

Die anaerobe Vergärung von nachwachsenden Rohstoffen und Gülle zur Biogasproduktion als regenerative Energiequelle erfährt seit einigen Jahren einen erheblichen Boom. Dabei werden in Deutschland in der Regel Nassvergärungs-Biogasanlagen betrieben, in denen kontinuierlich Energiepflanzen und Rinder- oder Schweinegülle gemeinsam eingesetzt werden (Kovergärung). Aber auch die alleinige Nassvergärung von Energiepflanzen ohne Gülle (Monovergärung) ist möglich. Häufig fehlen jedoch belastbare Daten zur Auslegung der Biogasanlage und für die Früherkennung kritischer Belastungszustände. Im vorliegenden Projekt sollen Kenntnisse über die Kinetik der Biogasbildung aus nachwachsenden Rohstoffen in Laborversuchen unter praxisrelevanten Prozessbedingungen gewonnen werden. Über diskontinuierliche Batch-Gärtests lassen sich Biogas- und Methanausbeuten unterschiedlicher Substrate auf einfache Weise ermitteln. Bei einheitlichen Laborbedingungen ist damit eine gute Vergleichbarkeit gegeben. Kontinuierliche Belastungssteigerungsversuche sind hingegen nur als Langzeitversuche möglich. Sie geben jedoch zusätzlich Auskunft über den Einfluß der täglichen Belastung des Biogasreaktors mit organischer Substanz und erlauben mit Einschränkungen Aussagen über die optimale Betriebsweise. Die Versuche wurden mit Mais, Rüben und Roggen in Form von Silage als Mono- und Kosubstrat in der Mischung mit Rinder- und Schweinegülle bei meso- und thermophilen Temperaturstufen durchgeführt. Die Versuchsergebnisse konnten ein neu hergeleitetes kinetisches Modell weitgehend bestätigen, das den Zusammenhang zwischen Biogasausbeute und Raumbelastung in Abhängigkeit von den substrat- und prozessspezifischen Parametern wie maximal mögliche Biogasausbeute, Zulaufkonzentration, Dichte des Biogases und des Ablaufes sowie Reaktionsgeschwindigkeitskonstante aufzeigt. Dies kann damit Betreibern von Biogasanlagen als Richtlinie für eine stabile Prozessführung mit hoher energetischer Effizienz dienen. Anaerobic digestion of energy crops for biogas production has attracted much interest in recent years. In Germany, the most common process is the continuous wet-fermentation of energy crops with cattle slurry or pig slurry (co-digestion). But also the digestion of energy crops as single substrate without slurry (mono-digestion) becomes more important. Because of the great diversity of substrates and the danger of an overload of the reactor at the digestion of high-energetic substrates, sufficient experience for energy crops is still missing. This project should investigate the kinetics of biogas production from energy crops in lab-scale experiments. Biogas and methane yield of different substrates can be estimated easily by discontinuous batch-experiments. These experiments allow a good comparability in case of equal conditions. On the other hand, the influence of the reactor performance and the optimal operational mode can be identified only by continuous long-term experiments with loading increase. Therefore, long-term lab-scale experiments were conducted with maize silage, whole-crop rye silage and fodder beet silage as mono-substrate and co-substrate in a mixture with both cattle slurry and pig slurry under mesophilic and thermophilic conditions. For calculation of biogas yield as function of the organic loading rate, a hyperbolic equation was developed on base of a first order reaction rate for substrate degradation. The biogas yield also depends on the corresponding maximum biogas yield, the concentration of volatile solids of the input, the density of the effluent, the density of the biogas and the reaction rate constant which are all substrate- and process-specific. The results of the experiments approve this model and allow an estimation of the parameters. This is helpful as a guideline for a stable and efficient biogas process.

Ein Laborabzug bietet Schutz vor den Auswirkungen toxischer Gef��hrdungen bei der Freisetzung von Gasen oder St��uben in seinem Innenraum und stellt damit eine der wichtigsten sicherheitstechnischen Einrichtungen zum Gesundheitsschutz der in einem Labor besch��ftigten Personen dar. Der Laborabzug ist grunds��tzlich an ein Abluftsystem angeschlossen, sein Energiebedarf wird in erster Linie bestimmt durch den Abluft-Volumenstrom, der erforderlich ist, um vorgegebene Grenzwerte des R��ckhalteverm��gens einzuhalten. Das bei der Einrichtung und dem Betrieb von Laboratorien zunehmend an Bedeutung gewinnende Handlungsprinzip der Nachhaltigkeit zur Ressourcen-Nutzung f��hrt zu einer wachsenden Nachfrage nach Laborabz��gen mit hoher Energieeffizienz. Die vorliegende Arbeit beschreibt experimentelle Untersuchungen an einem Laborabzug mit dem ��bergeordneten Ziel, seine Energieeffizienz durch Verbesserung des R��ckhalteverm��gens bei gleichzeitiger Senkung des Abluftvolumenstroms durch aktive Beeinflussung der Str��mung zu erh��hen. Mit den Mitteln sichtbar gemachter Str��mung sowie mit Particle Image Velocimetry (PIV)-Messungen wird qualitativ und quantitativ gezeigt, dass die in der Front��ffnung des Laborabzugs umgelenkte Einlaufstr��mung den gekr��mmten Konturen der Rahmenprofile nicht folgen kann und mit Ausbildung von Rezirkulation abl��st. Um dieses f��r Laborabz��ge charakteristische Str��mungsverhalten aktiv zu beeinflussen, wird Luft in Form von an den Seitenw��nden und der Arbeitsplatte anliegenden Wandstrahlen aus den Rahmenprofilen der Front��ffnung ausgeblasen. Wie die Analyse des Ist-Stands zeigt, wird die beabsichtigte Wirkung der Wandstrahlen, n��mlich Str��mungsabl��sung und Rezirkulation im Einlaufbereich der Front��ffnung zu unterdr��cken sowie den Abtransport von im Innenraum des Laborabzugs freigesetzten Schadstoffen zu unterst��tzen, beim untersuchten Laborabzug nur mit Einschr��nkungen erreicht. Zur Verbesserung der Wirkung der station��r ausblasenden Wandstrahlen wird die Form und Anordnung der Strahld��sen ver��ndert. In einem zweiten, weiterreichenden Schritt wird eine neue D��senform zur Erzeugung selbsterregter oszillierender Strahlen entwickelt. Die Auslegung der fluidischen Oszillatoren erfolgt mit Unterst��tzung durch eine numerische Str��mungssimulation im Str��mungsfeld des durch die Luftstrahlen beeinflussten Bereichs. Im experimentellen Hauptteil der Arbeit wird die Wirksamkeit neuer D��senausf��hrungen mit station��rer Ausblasung und oszillierender Ausblasung untersucht. Str��mungssichtbarmachung und PIV-Messungen zeigen, dass die in der Basisausf��hrung beobachtete Abl��sung und Rezirkulation mit beiden vorgeschlagenen D��senausf��hrungen vollst��ndig verhindert werden k��nnen. Mit Pr��fungen des R��ckhalteverm��gens nach DIN EN 14175-3 wird nachgewiesen, dass sowohl die verbesserte D��senform mit station��rer Ausblasung, als auch ��� in noch st��rkerem Ma��e ��� die neuentwickelte D��se mit oszillierender Ausblasung das R��ckhalteverm��gen des Laborabzugs (bei gleichzeitiger Absenkung des Abluftvolumenstroms und des Strahlvolumenstroms) deutlich verbessert und damit die Energieeffizienz erh��ht wird. Um bei den fluidischen Oszillatoren auftretende st��rende Str��mungsger��usche zu verhindern, werden Ma��nahmen zur Ger��uschd��mpfung vorgeschlagen, mit dem Ziel, eine innerhalb der D��se entstehende Resonanzfrequenz und die damit in Verbindung stehende resonante akustische Welle zu unterdr��cken. Nach einer numerischen Simulation zur Verfeinerung und zum Vergleich der unterschiedlichen Ma��nahmen zeigen die Ergebnisse akustischer Messungen, dass sich das st��rende Str��mungsger��usch durch Unterdr��ckung der in den Oszillatoren entstehenden resonanten akustischen Welle vollst��ndig beseitigen l��sst. A laboratory fume hood provides protection against the effects of toxic hazards in the event of the release of gases or dusts in its inner space and thus represents one of the most important safety devices in order to protect the health of persons working in a laboratory. The laboratory fume hood is basically connected to an extract air system, and its energy requirement is primarily determined by the extracted air flow rate required to comply with specified containment capability limit values. The principle of sustainability for resource utilization, which is becoming increasingly important in the establishment and operation of laboratories, is leading to a growing demand for fume hoods with high energy efficiency. This thesis describes experimental investigations on a laboratory fume hood with the overall objective of increasing its energy efficiency by improving the containment capability while simultaneously reducing the extract air flow rate by active flow control. Using the means of flow visualization and particle image velocimetry (PIV), it is demonstrated qualitatively and quantitatively that the incoming flow deflected in the front opening of the fume hood cannot follow the curved contours of the frame profiles and detaches with the formation of recirculation. To reduce flow separation and recirculation, which is characteristic for fume hoods, flow control has been applied to the fume hood's sidewalls and worktop. This is achieved using wall jets blown out of the frame profiles of the front opening. As the analysis of the existing state shows, the intended effect of the wall jets, namely to prevent flow separation and recirculation in the area of the front opening and to support the removal of pollutants released in the inner space of the fume hood, is achieved only to a limited extent in the case of the fume hood investigated. To improve the effect of the steady outblowing wall jets, the shape and arrangement of the jet nozzles will be modified. In a second, more far-reaching step, a new nozzle shape for generating self-excited oscillating jets is developed. The fluidic oscillators are designed with the support of a numerical flow simulation in the flow field of the area influenced by the air jets. In the main experimental part of the thesis, the effectiveness of new nozzle designs with steady discharge and oscillating discharge is investigated. Flow visualization and PIV measurements show that the separation and recirculation observed in the basic design can be completely prevented with both proposed nozzle designs. Tests of the containment capability in accordance with DIN EN 14175-3 demonstrate that both the improved nozzle shape with steady discharge and - to an even greater extent - the newly developed nozzle with oscillating discharge significantly improve the containment capability of the fume hood (while simultaneously reducing the extract air flow rate and the jet volume flow), thus increasing energy efficiency. In order to prevent disturbing flow noise occurring in the fluidic oscillators, noise damping measures are proposed with the aim of suppressing a resonant frequency generated inside the nozzle and the resonant acoustic wave associated with it. After a numerical simulation to refine and compare the different measures, the results of acoustic measurements show that the disturbing flow noise can be completely eliminated by suppressing the resonant acoustic wave generated in the oscillators.

Die vorliegende Thesis analysiert die derzeit zur Verfügung stehenden alternativen Antriebstechnologien im Allgemeinen. Hierbei wird detailliert auf die Technologie des Flüssiggases eingegangen. Darüber hinaus wird anhand des Beispiels China die wirtschaftlichen und politischen Rahmenbedingungen für alternative Antriebskonzepte analysiert und sowohl Stärken als auch Schwächen in Förderprogrammen der Wirtschafts- und Umweltpolitik aufgezeigt. Basierend auf den gewonnen Erkenntnissen werden Szenarien erstellt, die die zukünftige Entwicklung des Automobilmarktes und die Einführung von alternativen Antriebskonzepten darstellen. Die Rahmenbedingungen des ersten Szenarios orientieren sich an der bisherigen Handlungen der Regierung und geben den wahrscheinlichsten Verlauf wieder. Das zweite Szenario hingegen stellt eine optimierte Prognose dar. Insbesondere wird auf die Verwendung von Flüssiggas als Ersatz für herkömmliche Kraftstoffe eingegangen. Anschließend erfolgen eine Bewertung der Szenarien, sowie eine daraus resultierende Handlungsempfehlung für den chinesischen Automobilmarkt. Als drittes und letztes Szenario wird ein worst case aufgezeigt, der aktuelle Risiken für den Automobilmarkt in China beinhaltet.

Beton ist der weltweit meist verwendete Baustoff und eines der meist produzierten Güter überhaupt. Seine Produktion in solch großen Mengen erfolgt jedoch unter erheblichen Eingriffen in die natürliche Umwelt, die sowohl signifikante Beiträge zu den anthropogenen CO2-Emissionen wie auch regionale Verknappungen der mineralischen Betonausgangsstoffe beinhalten. Ökobetone müssen sowohl eine verbesserte CO2-Bilanz aufweisen wie auch gegenüber Schwankungen in der Qualität ihrer Ausgangsstoffe robust sein, das heißt die für sie bestimmten Frisch- und Festbetoneigenschaften mit hoher Sicherheiz erzielen. Die granulometrischen Eigenschaften der Ausgangsstoffe und die Zusammensetzung der Gesteinskörnungen spielen hierfür eine zentrale Rolle. Dieser Beitrag erläutert Ansätze zur Entwicklung rheologisch robuster Ökobetone. Concrete is the most used construction material and one of the most produced goods of all. Its production in such large quantities causes great environmental impacts, including significant contributions to anthropogenic CO2-emissions and a decrease in the regional availability of high quality constituent materials. Green concretes must demonstrate an improved CO2-balance over their lifecycle and yet also be robust against variations in the quality of their constituent materials, meaning the desired properties of the concretes must be achieved with a high level of certainty. The granulometric properties of the aggregates are central to this challenge. This paper explains development procedures for rheologically robust concrete mixtures.