600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
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Im Rahmen dieser Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Köln, deren Bearbeitungszeit vom 20.1.2017 bis 24.3.2017 ist, wird durch ein technisches Experiment geprüft, ob diverse Technologien zur 3D-Erfassung und Rekonstruktion geeignet sind Gebäudeinnenräume so zu erkunden, dass die Gefahrenabwehr dadurch einen höheren Nutzen hat, als es bei einer persönlichen oder autonomen Videoerkundung der Fall ist. Dies soll vor allem dann helfen, wenn Gebäude nicht mehr betreten werden sollten, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn das Gebäude durch Erdbebenschäden einsturzgefährdet oder mit Gasen kontaminiert ist. 3D-Modelle einer Umgebung haben u.a. den Vorteil, dass problemlos neue Blickwinkel eingenommen, Maße ermittelt und Planungen für Rettungseinsätze oder Evakuierungen effizienter durchgeführt werden können, ohne Bildmaterial aufwendig zu sichten. Zudem können die Ergebnisse für spätere Evaluationen und Trainings genutzt werden. Um diese Geeignetheit festzustellen werden Beurteilungskriterien erarbeitet, die ein potentielles System erfüllen muss. Diese Kriterien sind: Günstig in der Beschaffung, Zeit bis zu einer 3D-Darstellung, leichte Bedienbarkeit, Qualität bzw. Informationsgewinnung aus der Darstellung (Erkennung von Zugängen und Personen), Lieferung von Zusatzinformationen (beispielsweise Maßangaben) und ob das System Online oder Offline funktionsfähig ist. Um diese Kriterien beurteilen zu können, werden Systeme der drei Haupttechnologien in der 3D-Erfassung (Laserscanner GeoSLAM ZEB-REVO, RGB-D-Kamera Microsoft Kinect und FARO Freestyle3D, Fotogrammetrie mit der Software Agisoft PhotoScan) in einem Versuch überprüft. Dabei wird das Labor für Großschadensereignisse der Technischen Hochschule Köln, der angrenzende Flur und das angrenzende Treppenhaus gescannt bzw. erfasst und rekonstruiert, wobei die nötigen Daten ermittelt werden. Dabei stellt sich heraus, dass der FARO Freestyle3D mit seiner RGB-D-Technologie und der Software FARO Scene als einziges System alle Kriterien erfüllt und somit für den Zweck der Erkundung in diesem Kontext geeignet ist. Der Microsoft Kinect Sensor mit der Software FARO Scene hat, durch Fehler in der Rekonstruktion, Schwächen in der Darstellungsqualität. Dies gilt auch für die Kombination aus GeoS-LAM ZEB-REVO/CloudCompare, da hiermit kein Farbscan erstellt werden kann und somit eine Erkennung von Objekten (z.B. geschlossene Türen) erschwert wird. Die Fotogrammetrie dauert mit einer Berechnungsdauer von ca. 38 Stunden zu lange, um in Notfallsituationen einen Nutzen zu bieten und liefert außerdem falsche Maßangaben.
Nicht näher betrachtet wird in dieser Arbeit die (autonome) Erkundung durch Roboter oder Drohnen, die die Geräte transportieren können, Strom- und Datenübertragungsproblematiken, andere ergänzende Sensortechniken und die Erkundung in dunkler Umgebung.
Water is an eminently important element for societal development. It must be available in sufficient quantity and quality to meet human requirements of consumption, food production and sanitation. The riverine ecosystems are increasingly deteriorated due to human interventions. This leads to changes in the natural flow patterns. The concept of environmental flow started to emerge. Due to the importance of environmental flow in the integrated river basin management, researchers and scientists worldwide have made great efforts towards assessing the environmental flow requirements in river ecosystems. Various tools and techniques were defined. Governmental authorities and water ministries (all over the world including Egypt) have introduced regulations and policies to assure the vitality of environmental flow in river management and water allocation too.
Although different methods are available for the environmental flow assessment, those techniques are not practically applied. Implementing the environmental flow in real world is a challenge, due to the lack of political will and the stakeholder support, the institutional barriers and conflicts of interest, and finally the insufficient resources and capacity in environmental management institutions. It is a multidisciplinary and intersectoral process.
The present study aims to report the importance of environmental flow regarding the inhabitants’ daily life as well as the overall Egyptian socio-economic, political and health status. It demonstrates the methods of applying the Environmental flow concept in Egypt with a focus on social and political aspects, detailing the current situation in Egypt, and clarifying the obstacles that face the implementation process. The data was collected via local people questionnaires, stakeholders’ interviews and field visits. The study proposes solutions to evade the environmental flow implementation obstacles and overcome current challenges. Moreover, the study predicts future issues and offers solutions to avoid their occurrence.
For sustainable climate, an exponential growth in renewable heating and cooling is compulsory to reduce consumption of the fossil fuels for production of heat. An essential step from European Commission as an introduction of the strategy for renewable heat has
given a platform to the solar thermal market to tap the highest possible potential. To grab the opportunity given, capacity of the production is to be increased as well as reduction in cost of solar thermal product is to be achieved by any suitable alternate means. Polymer
based hybrid collector, named as OPVT collector, is the innovation from Fraunhofer Institute of Solar Energy Systems to break the road blocks for the solar thermal market. A polymer solar cell and a polymer solar thermal collector, both, technologies have tendency
of high initial investments and extremely low running cost in business. The aims of this study were to develop a calculation tool for determination of production cost of different OPVT collector concepts and evaluate their potential with reference to market size. The tool was expected to be uniform for all possible concepts of OPVT collector and flexible in
usage during the early stage of technological development. In this study, “Microsoft Excel” software based calculation tool is developed for estimation of production cost for different concepts. A Car washing station for water based OPVT collector and a bus station for air based OPVT collector are found be most suitable for start-up of the business. The analysis of results has highlighted that the minimum cost of OPVT collector can be referenced as its material cost. The OPVT collector business has huge potential and
possibility of early break-even point in the
production. As production costs are sensitive to
material costs, input values to the tool must be accurate. Presence of dominance of the material cost
is due to high cost of OPV. In industry, OPV is still being considered as the technological product instead the commodity product. This market potential study for
OPVT collector technology has been the important step in giving the confidence to solar thermal, polymer and plastic processing industries for business investment.
Keywords – OPVT collector, production cost, calculation tool, market size
Development of renewable energy projects within photovoltaic energy sector has reached unrestrainable pace in recent years and thus the investors are more vigilantly considering the further business deployment towards this sector. Underpinned with clear support from KfW Development Bank, the company MACS Energy & Water GmbH decided to facilitate future verification of credit lines towards these projects by deploying special eSaveTM software which would include technical and financial appraisals specially designed for their clients. Hereof this thesis comprises the initial phase development of this software within the MS Excel and endeavors to provide a proper guideline for the software engineers included in this task in the company. In order to simplify the explanation process this report sticks to 50 kW power plant project in Prokuplje. It is anticipated that this model would enhance, improve and expedite the feasibility analysis between the cooperatives by delivering the projections of energy yield, payback periods and sensitivity analysis of the loan conditions specified for the target country and PV projects in the same. However, besides this main task this report aims to fulfill all the other necessary prerequisites for accomplishing a good due diligence practice. Therefore the thesis places its focus to Republic of Serbia where exceptional due diligence reports were made, among which the Prokuplje project, and compiles the assessments in terms of legal, environmental and risk into one general framework for PV projects in this country. By doing so, the desktop-based model and results obtained with this user-friendly tool can lean on the full due diligence assessment and provide the reader a clear comprehensive overview of possibility to invest into this renewable energy sector in Republic of Serbia.
Keywords: PV, Due diligence, Serbia, eSaveTM, feasibility, model
Jordan is deemed as one of the least water-endowed regions in the world. The acute water shortage, accompanied with changing climatic conditions have necessitated the increasing use of treated wastewater (TWW), predominantly in irrigated agriculture sector. This is especially true with the upper Zarqa River. The ample supply of TWW resources can be found there; paradoxically, the practical implementation of TWW reuse is hindered by the enforcement of irrigation water quality standard, compounding pressure on the dwindling groundwater resources. In light of the large potential source of TWW, this study aims to supply knowledge on maximizing the safe reuse of TWW while minimizing the environmental impacts within the local environment of the upper Zarqa River. A SWOT analysis was conducted to identify the strengths, weaknesses, opportunities, and threats of TWW reuse for agriculture in the local context. In recognition of the projected growth in the treated effluent to more than 135 MCM in the coming ten years, and how it would affect the water use on the study region, several plausible development scenarios were proposed based on expected developments on the ground. Considering the vital role of TWW in sustaining multiple ecosystem services, this study addresses the need to review current standard, encourages managed aquifer recharge with TWW, recommends crops type modification, and enhances knowledge on suitable practices at farm level. Each of these factors is needed in order to deliver a range of ecosystem services to sustain the local rural communities and to advance them in the face of profound challenges, thereby leading to its stability and increased productivity.
Zusammenfassung
Ansatz der vorliegenden Arbeit ist es, mit Blick auf den in einer großen Variationsbreite existierenden Brauprozess in Brauereien mit unterschiedlichster jährlicher Produktionsmenge und technologischem Stand, die wesentlichen charakteristischen Teilprozessschritte hinsichtlich Ihrer Bedarfe an den thermischen Energieformen Wärme und Kälte, unter Berücksichtigung der jeweils in den Teilprozessen herrschenden Temperaturniveaus, darzustellen. Dies ist in Kapitel 2 sowohl für die in Trocknungsprozessen vorbehandelten feststofflichen Braukomponente Gerstenmalz und Hopfen, sowie für die mit dem Beginn der Erwärmung von frischem Brauwasser startenden Prozesse des Einmaischens, Läuterns, Kochens, Gärens bis hin zur Reifung des Jungbieres, erfolgt. Zunächst wurde das jeweilige Temperaturniveau der einzelnen Phasen des Brauvorgangs, trotz seiner unterschiedlichen verfahrenstechnischen Realisierung, abgesteckt. In Kapitel 5 wird der rein für den Prozess notwendige Wärme- und Kältebedarf, auf der Basis der wesentlichen Zustandsänderungen des entstehenden Produktes, bestimmt. Dabei liegt bei jedem Prozessschritt entweder ein Wärme- oder ein Kältebedarf vor. Die Teilprozesse bilden eine zeitliche Abfolge innerhalb des Brauprozesses, welche die Vorstufen des Bieres nacheinander durchläuft. Die in den Kapiteln 3 zum Thema Kälte und in Kapitel 4 zum Thema Wärme dargestellten Grundlagen, liefern die Grundlagen für das Verständnis, des Verhaltens eines Systems im Umfeld von thermischer Energie und bilden die thermodynamischen Kenntnisse, die für die Beurteilung des Transportes, der Erzeugung und der Speicherung von Wärme und Kälte ergeben. Die Wärme und Kältebedarfe in ihrer zeitlichen Abfolge ermöglichen uns unabhängig von gängigen technischen Realisierungen in der Praxis noch einmal in Kapitel 6 die Frage zu stellen, in wie weit zunächst für jeden einzelnen Teilprozess Energieeffizienzverbesserungen durch Eingriff in den Prozess möglich sind. Die Frage der Heranführung der Wärme bei Wärmebedarf des Produktes an das Produkt hat in der Entwicklung der Brauereitechnologie sehr verschiedenen konstruktiven Ausführungen der Maischgefäße und der Gefäße für die Würzebehandlung geführt. An dieser Stelle ist der Einfluss von Veränderungen, welche den Transport von Wärme verbessern könnten, auch auf das Produkt zu hinterfragen. Die modernen Ausführungen der Maisch- und Würzepfannen sind auf ein produktschonendes Verfahren ausgelegt. Änderungen im Anlagenpark erfordern von jeder Brauerei einen langerprobten Umgang, um trotz der Veränderungen an diesen Prozesshilfsmitteln, dennoch die geschmackliche Qualität des Bieres nicht unerwünscht zu beeinflussen. Die Rückführung der Verdampfungswärme beim Kochen und teilweise Verdampfen der Würze in der Pfanne, in den Prozess, unter Beibehaltung des höchstmöglichen Temperaturniveaus dieser Wärme, ist ein Beispiel aus Kapitel 6 für die Effizienzsteigerung des Teilprozesses. Stärker in den produktbeeinflussenden Teilprozess des Maischens greift die Wahl zwischen den zwei etablierten Wärmezufuhrverfahren, dem traditionellen Dekoktionsverfahren und dem in letzter Zeit deutlich überwiegenden Infusionsverfahren. Hier liegt mit der Wahl des letzteren Verfahrens, innerhalb des Teilprozesses Maischen ein Effizienzsteigerungspotential in der Praxis.
Die teilprozessübergreifende Kopplung der einzelnen Verfahrensschritte erlaubt den Transport von Wärme und Kälte, zwischen diesen Teilprozessen, unter Berücksichtigung der zeitlichen Versetzung der einzelnen Teilprozesse. Damit lassen sich Wärme- und Kältebedarfe untereinander bedienen, wenn eine Speichervorrichtung für Wärme auf den jeweiligen Temperaturniveaus vorhanden ist. Das Temperaturniveau der thermischen Energien ist, wie bereits in der Theorie in den Kapitel 3 und 4 gesehen, wo großer Bedeutung. Denn es geht bei der Steigerung der Energieeffizienz des Gesamtprozesses um die Erhaltung des Potentials der Wärme und Kälte trotz naturbedingter Einbußen, welche die Übertragung der Wärme aufgrund eines notwendigen Temperaturgefälles mit sich bringt. Die Kopplung der Teilprozesse entlang des Brauprozesses führt nach der Analyse in Kapitel 6 dazu, dass Energiezufuhr von außen am heißesten Ort entlang der Prozesskette erforderlich ist, da an dieser Stelle des Würzekochens und Verdampfens innerhalb des Gesamtprozesses keine Wärme auf diesem Temperaturniveau „ausgeliehen“ werden kann. Als Resultat erhält man, das eine Dampferzeugung zur Wärmebereitstellung mit einer Temperatur oberhalb der Siedetemperatur von 100°C erforderlich ist, sowie Kältebereitstellung für die kühlen Prozessschritte Gären und Reifen, bei denen die Aufrechterhaltung einer Temperatur bei knapp 0°C gegenüber der wärmeren Umgebung über eine längere Zeitdauer erforderlich ist.
Hiermit kommt man zu der zweiten Fragestellung aus der Einleitung, welche Szenarien der Bereitstellung der Energie, ggf. in Form einer Selbstversorgung der Brauerei sinnvoll ist.
Energetisch ist die Erzeugung von Wärme auf einem vergleichsweise moderaten Temperaturniveau von benötigten 120 bis 140°C durch die Verbrennung des Primärenergieträgers Erdgas im Dampferzeuger nicht optimal. Es bietet sich an, das Gas bei der Verbrennung einen guten Teil seiner Exergie in Reinform zur Verfügung stellen zu können, in dem es z.B. in einem Gasmotor mechanische Arbeit leisten darf, die über einen Generator zu elektrischem Strom veredelt wird, und die Wärmebedarfe in der Brauerei aus dem Abgas und dem Kühlwasser des Motors gedeckt werden. Diese Form des gasbetriebenen Blockheizkraftwerkes (BHKW) ist in der Industrie seit einiger Zeit weit verbreitet. Der Strom deckt Bedarfe durch Elektromotorenantriebe, Kälteerzeugung mit Kompressions-Kältemaschinen, Lüftungsventilatoren, Pumpen und Beleuchtung. Überschüssiger Strom kann ggf. an den Stromversorger verkauft werden.
Der Wärmebedarf für den Brauprozess, sowie für die Wärme im Flaschen- und Fassreinigungsprozess, sowie zur Pasteurisierung des Bier (bei Rückgewinnung eines Teils der Wärme auf leicht niedrigerem Temperaturniveau) wird durch eine Wärmebedarfsauslegung des BHKW weitestgehend gedeckt. In der Ausführung des BHKW sollte berücksichtigt sein, dass die Wärme in ausreichender Menge bei höherer Temperatur durch optimale Nutzung des heißen Abgases entnommen wird, um auf jeden Fall den Dampfbedarf in der Würzepfanne zu decken.
Located in the Urubamba mountain range, the Chicón glacier is the third highest tropical glacier of this area and the source of water for the Chicón watershed. Moreover, from this watershed four communities obtain water for human consumption and agriculture, which is their main economic activity. In the last years glacier retreat is evident in the area and threatens the livelihoods of the people because it affects the availability of fresh water.
The general objective of this research is to analyse the perception of people living in this watershed to climate change, disaster risk, and ecosystem-based solutions. The specific objectives are to identify natural hazards and climate change effects in the community, to recognise potential ecosystem services suitable for Ecosystem-based Adaptation (EbA) and Ecosystem-based Disaster Risk Reduction (Eco-DRR), and to assess to which climate change effects and disasters the communities are vulnerable based on their own perception. The methodological steps are based on literature review, expert interviews, questionnaires to the community, a workshop and field observations.
The results show that people perceive changes in the climate such as increase in temperature, less precipitation and shifts of the rainy and the dry season. The climate-related disasters that were identified are Glacier Lake Outburst Flood (GLOF), droughts, frosts and hailstorms. However, GLOFs are not frequent in the area and drought is the hazard that people consider will be more frequent. Additionally, pests were identified as biological hazards. Several ecosystems services can be obtained for EbA and Eco-DRR from forests, especially if native trees such as Qiwiña (Polylepis spp.), Chachacoma (Escallonia resinosa) and Aliso (Alnus jorullensis) are used in ecosystem management. Finally, the hypothesis was partially accepted since people in the study area are to some extent aware of climate change impacts, but only partially understand causes and effects. Further, they recognize most of the ecosystem services that forests provide. Therefore they are starting to implement ecosystem-based solutions in the watershed with the support of external institutions.
Die Kraftwerksunglücke in Fukushima und Tschernobyl gelten wohl gemeinhin als Inbegriff für die Allgegenwärtigkeit der Gefahr eines kerntechnischen Unfalls mit schwerwiegenden Folgen für Mensch und Umwelt sowie einem tiefen Eingriff in die Wirtschaft und das öffentliche Leben. Kernschmelzen können die unterschiedlichsten Ursachen haben. Plötzlich finden physikalische Prozesse statt, die nicht mehr verhindert, sondern allerhöchstens herausgezögert werden können – die Arbeit der Behörden beginnt. Doch was wäre, wenn die Abstimmung zwischen den Entscheidungsträgern zu lange dauert, wenn die Katastrophenschutzpläne lückenhaft sind, eine rechtzeitige Bevölkerungswarnung ausbleibt, die Verkehrsträger mit der Aufnahme von Menschenmassen völlig überfordert sind oder sich die Aufnahmegebiete im Bereich der radioaktiven Wolke befinden?
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit eben diesen Themen und zeigt Problematiken im Evakuierungsablauf auf. Im Verlauf der Arbeit wird anhand des Standes der Wissenschaft und Technik sowie Referenzereignissen und zwei Fallbeispielen ein Evakuierungskonzept entwickelt, das neue Denkansätze in bestehende Konzepte einarbeitet. Die genaue Planung und Konzeptionierung von Evakuierungs- und Notfallmaßnahmen stehen daher unter Betrachtung der Unzulänglichkeiten und Defizite beim Krisenmanagement im Mittelpunkt dieser Arbeit. Unter Berücksichtigung der Empfehlungen der Strahlenschutzkommission, der AG Fukushima, des Bundestages sowie des Bundesamtes für Strahlenschutz werden Evakuierungsrouten entwickelt und die Verkehrsträger Straße, Schiene, Schifffahrt und Luftverkehr auf deren Tauglichkeit und Kapazität geprüft. Zudem wird erläutert, wie eine Zusammenarbeit zwischen den Entscheidungsträgern des Landes und der Katastrophenschutzbehörden in Form eines weisungsbefugten bundeseinheitlichen Führungsstabes gestaltet werden kann.
Nicht zuletzt gilt es, den Weg für ein zukünftig funktionierendes Krisenmanagement im Fall eines kerntechnischen Unfalls zu ebnen, eine fundierte internationale und grenzüberschreitende Planungsgrundlage zu bieten und notwendige Maßnahmen der Behörden und Ministerien für eine effektive Gefahrenabwehr und einen funktionsfähigen Evakuierungsablauf aufzuzeigen.
The rising worldwide energy demand leads to the depletion of fossil fuels reserves and at the same time, it increases the environmental impact caused by emissions of greenhouse gases (GHG).
Utilization of fossil fuels causes not only climate change impacts such as global warming, but also many other environmental problems such as water and soil contamination that pose potential risks to human and animal health.
Furthermore, increasing population growth leads to increased food demand and consumption. This upward trend creates competition between food and bioenergy markets. Hence, the so‐called “food or fuel” discussion is back.
Challenges to counteract deciding between food and fuel that focus on the need to produce sustainable energy, while protecting environment, are the keys to replacing fossil fuels and lowering their greenhouse gas emissions. For this purpose, a completely new strategy with a proper sustainable system to supplying world’s energy demand must be found.
The goal of the ComProSol project is the mobilization of currently unused biogenic contingents such as residual and waste material for bioenergy feedstocks. Another budding option is the reactivation of fallow land to grow energy crops and short rotation coppice for energy recovery.
In the course of Germany’s bioeconomy program, which will switch the economy from a petro-based to a bio-based society, the prioritized utilization of bio-based resources should always be the hierarchically most valuable. Food and forage production are given preference over material recycling and extracting raw materials. Another driver is the growing consciousness of environmental issues and nature conservation which limits the available cultivatable area by law. As a result, there is a supply bottleneck of economically competitive feedstock for bioenergy. In this context, the interdisciplinary project is based on the systematic interconnection of applications to create utilization cascades.
Methodical corrective measures of ComProSol focus on influencing fuel properties by preconditioning through substrate and additive compound blending, sieving and compacting, and integrating process optimization. Collaboration with other subprojects that deal with bio- or thermal-chemical conversion will provide additional impetus for developing utilization applications.
The initial work package of ComProSol, which recently started, defines the scope by dint of a regional potential feedstock cadaster in order to specify the further roadmap.