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Überlegungen im Rahmen der Energiewende bezüglich der zukünftigen Technologieplattformen und Infrastrukturen der Energieversorgung müssen als wichtigen ökonomischen Faktor die zukünftig zu erwartenden Kosten dieser Technologien und Infrastrukturen einbeziehen. Hierbei spielen regelmäßig auch Überlegungen bzgl. der jeweils zugrunde liegenden Skaleneffekte eine große Rolle, sowohl in ihrer Variante als statische als auch dynamische Skaleneffekte. Häufig mangelt es einschlägigen Darstellungen dieser Aspekte jedoch an einer präzisen Unterscheidung der verschiedenen Ausprägungen von Skaleneffekten; dies gilt insbesondere auch für die konkrete Ausprägung als Größendegressionseffekt. Daher wird in diesem Papier eine systematische Klärung der entsprechenden Zusammenhänge speziell für Technologien des Energiesektors vorgenommen.
Der Bericht bezieht sich auf das gleichnamige Projekt im BMBF-Programm zu anwendungsorientierter Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen an der HTWG Konstanz: Das Monitoring und die Diagnose von Kabel- und Versorgungssystemen beruht zum größten Teil auf der Statistik. Es werden Daten aufgezeichnet und mit bereits ausgewerteten oder älteren Daten aus demselben System verglichen. Der Unterschied zwischen Monitoring und Diagnose ist, dass die Diagnose bei abgeschalteter Spannung erfolgt und das Monitoring ein ständiges Überwachen ist. Ziel der Teilentladungsmessungen an betriebsgealterten Mittelspannungskabel war es einen Vergleich von Teilentladungsmessungen mit 50Hz und 0,1Hz zu erstellen. Dabei wurden Teilentladungsmessungen bei stark voneinander abweichenden Prüfbedingungen untersucht. Des weiteren wurden Verlustleistungsmessungen (tan ð) bei verschiedenen Prüfobjekten mit 50Hz und 0,1Hz durchgeführt.
This paper introduces the concept of Universal Memory Automata (UMA) and automated compilation of Verilog Hardware Description Language (HDL) code at Register Transfer Level (RTL) from UMA graphs for digital designs. The idea is based on the observation that Push Down Automata (PDA) are able to process the Dyk-Language - commonly known as the balanced bracket problem - with a finite set of states while Finite State Machines (FSM) require an infinite set of states. Since infinite sets of states are not applicable to real designs, PDAs appear promising for types of problems similar to the Dyk-Language. PDAs suffer from the problem that complex memory operations need to be emulated by a specific stack management. The presented UMA therefore extends the PDA by other types of memory, e.g. Queue, RAM or CAM. Memories that are eligible for UMAs are supposed to have at least one read and one write port and a one-cycle read/write latency. With their modified state-transfer- and output-function, UMAs are able to operate user-defined numbers, configurations and types of memories. Proof of concept is given by an implementation of a cache coherency protocol, i.e. a practical problem in microprocessor design.
This paper summarizes the trends in metallization and interconnection technology in the eyes of the participants of the 8th Metallization and Interconnection Workshop. Participants were asked in a questionnaire to share their view on the future development of metallization technology, the kind of metal used for front side metallization and the future development of interconnection technology. The continuous improvement of the screen-printing technology is reflected in the high expected percentage share decreasing from 88% in three years to still 70% in ten years. The dominating front side metal in the view of the participants will be silver with an expected percentage share of nearly 70% in 2029. Regarding interconnection technologies, the experts of the workshop expect new technologies to gain significant technology shares faster. Whereas in three years soldering on busbars is expected to dominate with a percentage share of 71% it will drop in ten years to 35% in the eyes of the participants. Multiwire and shingling technologies are seen to have the highest potential with expected percentage shares of 33% (multiwire) and 16% (shingling) in ten years.
Techniken zur Energiewende - studentische Fachkonferenz im Masterstudiengang Elektrische Systeme
(2013)
Die studentische Fachkonferenz im Rahmen des Seminars im Masterstudiengang Elektrische Systeme in der Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik wird zum sechsten Mal veranstaltet.
Alle Studierenden erarbeiten unter dem vorgegebenen Rahmenthema eigene Beiträge, recherchieren, ergänzen, stellen die aktuellen Erkenntnisse zu wissenschaftlichen Publikationen zusammen.
Die Energiewende ist seit einigen Jahren ein heiß diskutiertes Thema. Die dezentrale Energieversorgung
unter Anwendung erneuerbarer Quellen, insbesondere Wind- und Solarkraft, ist langfristig gesehen die
einzige Antwort auf die Ausbeutung der Erde und Zerstörung der Umwelt durch Gewinnung nichtregenerativer
Energien, insbesondere Öl, Erdgas und Uran. Allerdings gibt es noch viele Bereiche, die intensive wissenschaftliche und entwicklungstechnische Arbeiten benötigen. Wie aus dem Titel durch Verwendung des Wortes „zur“ anstatt „der“ schon erkennbar, werden in dieser Fachtagung weniger die Techniken betrachtet, die schon zum Einsatz kommen, sondern zukünftige Techniken, die gedanklich auf Papier gebracht wurden, oder inzwischen das Stadium der Machbarkeitsstudie erreicht haben.
Das Thema Energiewende beinhaltet ein sehr breites Feld von Techniken. Daher haben sich die Teilnehmer
auf nur wenige, wichtige Gebiete konzentriert: Regenerative Energiegewinnung, Elektromobilität,
Speichertechnologien und Smart Grid. Durch das intensive Befassen mit diesen Themen haben sich die
Studierenden zum ersten Mal richtig mit den Problemen der Energiewende vertraut gemacht. Sie haben
dabei erkannt, dass für die Ingenieure der Fachrichtungen Elektrotechnik und Informationstechnik überaus
vielfältige, spannende und auch aus gesellschaftspolitischer Sicht notwendige und lohnende Aufgaben auf
sie warten.
SyNumSeS is a Python package for numerical simulation of semiconductor devices. It uses the Scharfetter-Gummel discretization for solving the one dimensional Van Roosbroeck system which describes the free electron and hole transport by the drift-diffusion model. As boundary conditions voltages can be applied to Ohmic contacts. It is suited for the simulation of pn-diodes, MOS-diodes, LEDs (hetero junction), solar cells, and (hetero) bipolar transistors.
Summary of the 9th workshop on metallization and interconnection for crystalline silicon solar cells
(2021)
The 9th edition of the Workshop on Metallization and Interconnection for Crystalline Silicon Solar Cells was held as an online event but nevertheless reached the workshop goals of knowledge sharing and networking. The technology of screen-printed contacts of high temperature pastes continues its fast progress enabled by better understanding of the phenomena taking place during printing and firing, and progress in materials. Great improvements were also achieved in low temperature paste printing and plated metallization. In the field of interconnection, progress was reported on multiwire approaches, electrically conductive adhesives and on foil-based approaches. Common to many contributions at the workshop was the use of advanced laser processes to improve performance or throughput.
Summary of the 8th Workshop on Metallization and Interconnection for Crystalline Silicon Solar Cells
(2019)
This article gives a summary of the 8th Metallization and Interconnection workshop and attempts to place each contribution in the appropriate context. The field of metallization and interconnection continues to progress at a very fast pace. Several printing techniques can now achieve linewidths below 20 μm. Screen printing is more than ever the dominating metallization technology in the industry, with finger widths of 45 μm in routine mass production and values below 20 μm in the lab. Plating technology is also being improved, particularly through the development of lower cost patterning techniques. Interconnection technology is changing fast, with introduction in mass production of multiwire and shingled cells technologies. New models and characterization techniques are being introduced to study and understand in detail these new interconnection technologies.
Since its first edition in 2008, the Workshop on Metallization and Interconnection for Crystalline Silicon SolarCells has been a key event where knowledge in the critical fields of crystalline silicon solar cell metallization andinterconnection is shared between experts from academia and industry. It has become a highly recognized event forthe quality of the contributions, the lively Q&A sessions, and the exceptional networking opportunity.The situation with the Covid-19 pandemic made organizing the 9th edition as an in-person event impossible andforced us to reconsider the event format. The event took place virtually on October 5th and 6th 2020. We used aninnovative online platform that enabled not only presentations followed by Q&A but also more informal interactions,where participants could see and talk directly to other participants. 120 experts from 22 countries took part andattended 21 contributions presented live. In spite of a few technical glitches, the workshop was successful and thegoals of exchanging on the state-of-the-art in research/industry and connecting experts in the field were achieved.All presentations are available on www.miworkshop.info as .pdf documents. These proceedings contain asummary of the 9th edition (MIW2020) and peer-reviewed papers based on the workshop contributions. The organizerswish to thank the members of the Scientific Committee for the time spent reviewing the MIW2020 abstracts andproceedings. The organizers also wish to thank again the sponsors and supporters for their financial contributionswhich made the 9th Workshop on Metallization and Interconnection for Crystalline Silicon Solar Cells possible.
Some 165 global experts and specialists from industry and academic institutes met at the 8th Metallization & Interconnection Workshop (MIW2019) that took place from 13 to 14 May 2019 in Konstanz, Germany. Participants from 19 countries debated results of 28 oral and 11 poster presentations.
All presentations are available on www.metallizationworkshop.info as pdf documents. As in previous editions, lots of room was available for discussions and networking during the two-days program which included panel and market-place discussions as well as social events (reception, workshop dinner).
These proceedings contain: a summary of the oral and poster presentations, the results of the survey conducted during the workshop, and peer-reviewed papers based on workshop contributions.
In this paper, we propose a novel method for real-time control of electric distribution grids with a limited number of measurements. The method copes with the changing grid behaviour caused by the increasing number of renewable energies and electric vehicles. Three AI based models are used. Firstly, a probabilistic forecasting estimates possible scenarios at unobserved grid nodes. Secondly, a state estimation is used to detect grid congestion. Finally, a grid control suggests multiple possible solutions for the detected problem. The best countermeasures are then detected by evaluating the systems stability for the next time-step.
Path planning and collision avoidance for safe autonomous vessel navigation in dynamic environments
(2017)
This diploma thesis is devoted to the design and analysis of a radar signal enabling an object classification capability in surveillance radar systems based on high-resolution radar range profiles. It picks up the research results from Kastinger (2006), who investigated classification algorithms for high-resolution radar range profiles, and Meier (2007), who programmed a MATLAB toolbox for the evaluation of radar signals. A classical, brief, introduction to radar fundamentals is given (Chapter 1) as well as the motivation for this thesis and certain basic parameters used. After high-resolution radar range profiles are discussed with special focus on surveillance radar systems (Chapter 2), the results of Kastinger (2006) are picked up (Chapter 3) as far as necessary for the following chapters of this thesis. Following the chapters on radar basics, high-resolution radar range profiles and classification, basic and advanced radar signals are discussed and analysed, especially their range resolution and sidelobe levels (Chapter 4). This includes linear frequency-modulated pulses and nonlinear frequency-modulated pulses as well as phase-coded pulses, coherent trains of identical pulses, and stepped-frequency waveforms. Their analysis is based on Meier's MATLAB toolbox. In Chapter 5 we will bring up additional points that have to be considered in radar system design for implementing a classification capability, before this thesis ends with an overall conclusion (Chapter 6).
Das hier vorgestellte Netzoptimierungstool kann dem Verteilnetzbetreiber bei einem Störfall im Netz in Echtzeit eine Lösung zur Steuerung seiner Betriebsmittel vorschlagen. Dadurch kann das bestehende Netz optimal genutzt werden und ein kostenintensiver Netzausbau im Mittel- und Niederspannungsnetz verringert oder sogar verhindert werden. Als Grundlage für den Netzoptimierer dient ein künstliches neuronales Netz (KNN). Zum Training des KNN wurden Störfälle generiert, die auf reellen Erzeugungs- und Lastprofilen aus dem CoSSMic-Projekt basieren [1]. Für jeden Störfall wurde aus allen möglichen und sinnvollen Netzkonfigurationen eine optimierte Netztopologie anhand von Lastflussberechnungen ermittelt. Durch die Variation der Stufenschalter der Transformatoren und der Stellungen aller installierten Schalter im Netz wurde berechnet, wie der Stromfluss gelenkt werden muss, damit keines der Betriebsmittel die zulässigen Belastungsgrenzen mehr überschreitet. Für ein virtuelles Testnetz konnte mit einem trainierten KNN zu 90 Prozent die optimale Lösung des jeweiligen Störfalls erkannt werden. Durch die Anwendung der N-Best Methode konnte die Vorhersagewahrscheinlichkeit auf annähernd 99 Prozent erhöht werden.
Das Potential der Offshore-Windenergie, welches hauptsächlich auf hohe mittlere Windgeschwindigkeiten zurückzuführen ist, kann nicht ignoriert werden. Trotzdem zeigt die Betrachtung der aktuell installierten Leistung und der Stromgestehungskosten, dass zusätzliche Risiko- und Kostenfaktoren existieren. Diese sind vor allem auf die Installation, die Energiewandlersysteme und die Netzanbindung zurückzuführen. Getriebeschäden sind einer dieser großen Kostenfaktoren. Aus diesem Grund gewinnen getriebelosen Windkraftanlagen mit permanentmagneterregten Synchrongeneratoren immer mehr an Relevanz. In der Netzanbindung von ganzen Offshore-Windparks überwiegt die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) ab einer Übertragungsdistanz von 80 km. Diese Tendenz ist sinkend. Steigende windparkinterne Spannungen auf 66 kV fördern zusätzlich den Verzicht auf Umspannplattformen, welche für die HGÜ-Technik aktuell sinnvoll sind. Diese und weitere bereits in Aussicht stehenden Entwicklungen führen zu einer Einschränkung der Risiko- und Kostenfaktoren. Es wird demnach davon ausgegangen, dass die Offshore-Windenergie, als Ergänzung zur Onshore-Windenergie, eine wichtige Rolle im Rahmen der Energiewende einnimmt.
Effiziente Energienutzung ist eine bestehende Problematik, welche nicht nur Privathaushalte, sondern auch Institute und Unternehmen betrifft. Die Thematik, mit der sich diese Bachelorarbeit beschäftigt, ist intelligente Regelung von Wärmeenergie für Nichtwohngebäude. Das Ziel hierbei ist die Einsparung von Energie und die daraus folgenden Kosten. Hierfür wird mittels theoretischer Arbeit, Recherche für vorhandene Konzepte durchgeführt. Mit MATLAB Simulink soll anschließend ein eigenes Konzept für eine intelligente, vorausschauende Regelung aufgebaut und simuliert werden. Dabei soll die Raumlufttemperatur eines Raumes in einem Nichtwohngebäude, mithilfe eines modellbasierten prädiktiven Reglers (MPC), auf eine bestimmte Wunschtemperatur geregelt werden. Zum Schluss wird diese mit einer herkömmlichen Regelung (PID-Regelung) verglichen. Als Ergebnis kam dabei heraus, dass sich bei der vorausschauenden Regelung, im Vergleich zur herkömmlichen Regelung, ein deutlich besserer Temperaturverlauf ergibt. Die Raumtemperatur liegt im gewünschten Sollbereich, jedoch sind in den Ergebnissen keine nennenswerten Energieeinsparungen zu sehen. Durch zukünftige Erweiterungen in den MPC, sollte dies aber definitiv möglich sein. Deshalb und aufgrund der genaueren Regelung der Temperatur, wird eine Empfehlung zur Anwendung von MPC-Reglern an Nichtwohngebäude abgegeben.
Das Ziel dieser Arbeit war die Konzeption eines untergeordneten Stadtbusnetzes der Stadt Konstanz. Dabei wurde auf einem bereits entwickelten Entwurf eines übergeordneten Netzes aufgesetzt. Durch die Kombination dieser beiden entstand ein Gesamtbusnetz.
Im ersten Schritt wurde eine breit gefächerte Bestandsanalyse durchgeführt, inbegriffen war dabei eine Analyse des übergeordneten Busnetzes. Die gebündelten Ergebnisse gaben den Rahmen für die Konzeption vor. Danach folgte der schrittweise Entwurf der einzelnen Linien des untergeordneten Netzes. Im letzten Schritt der Konzeption wurden die Linien an wichtigen Umsteigeknoten und Parkräumen aufeinander abgestimmt.
Aus der genannten Analyse resultierten diverse Anforderungen für die Konzeption eines neuen Busnetzes. Hierbei konnte die Anbindung an die Bahn und das neu entstehende Mobilitätszentrum besonders hervorgehoben werden. Das Ergebnis der Konzeption waren elf Buslinien, die dem untergeordneten Netz zugewiesen werden können. Gemeinsam mit den fünf Linien des übergeordneten Entwurfs bilden sie ein Gesamtstadtbusnetz. Dabei wurden die Streckenverläufe der Linien aufeinander abgestimmt, sodass ein breitgefächertes Netz an Direktverbindungen entstehen konnte. Mithilfe der Abstimmung an Umsteigeknoten konnten sinnvolle Umsteigerelationen geschaffen werden, wodurch die Direktverbindungen zu einer flächendeckenden Anbindung der Stadtteile an relevante Ziele im Stadtgebiet erweitert wurden.
Auf theoretischer Ebene wurde hier aufgezeigt, wie ein neues Buskonzept der Stadt Konstanz gestaltet sein kann. Das vorliegende Konzept sollte in einer separaten Arbeit auf eine tatsächliche Umsetzbarkeit geprüft werden.
We present an innovative decision support system (DSS) for distribution system operators (DSO) based on an artificial neural network (ANN). A trained ANN has the ability to recognize problem patterns and to propose solutions that can be implemented directly in real time grid management. The principle functionality of this ANN based optimizer has been demonstrated by means of a simple virtual electrical grid. For this grid, the trained ANN predicted the solution minimizing the total line power dissipation in 98 percent of the cases considered. In 99 percent of the cases, a valid solution in compliance with the specified operating conditions was found. First ANN tests on a more realistic grid, calibrated with household load measurements, revealed a prediction rate between 88 and 90 percent depending on the optimization criteria. This approach promises a faster, more cost-efficient and potentially secure method to support distribution system operators in grid management.
In order to elaborate inflation and deflation tendencies due to the COVID-19 pandemic and how they are tried to be actively influenced, this paper compares news regarding the measurements of central banks in Europe, USA and Japan. Factors affecting inflation are defined in conjunction with the typical measurements of central banks and conclusions are drawn in respect to differences of the most recent correcting behavior. The paper is concluded by discussing how price levels might develop during and after the crisis.