@incollection{BorchertTenbrake2020, author = {Borchert, J{\"o}rg and Tenbrake, Andre}, title = {Bewirtschaftung von Flexibilit{\"a}t {\"u}ber Microservices eines Plattformanbieters}, series = {Realisierung Utility 4.0 Band 1}, booktitle = {Realisierung Utility 4.0 Band 1}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-25332-5}, doi = {10.1007/978-3-658-25332-5_37}, pages = {615 -- 626}, year = {2020}, abstract = {Die Energiewirtschaft befindet sich in einem starken Wandel, der v. a. durch die Energiewende und Digitalisierung Druck auf s{\"a}mtliche Marktteilnehmer aus{\"u}bt. Das klassische Gesch{\"a}ftsmodell des Energieversorgungsunternehmens ver{\"a}ndert sich dabei grundlegend. Der kontinuierlich ansteigende Einsatz dezentraler und volatiler Erzeugungsanlagen macht die Identifikation von Flexibilit{\"a}tspotenzialen notwendig, um weiterhin eine hohe Versorgungssicherheit zu gew{\"a}hrleisten. Dieser Schritt ist nur mit einem hohen Digitalisierungsgrad m{\"o}glich. Eine funktionale Plattform mit Microservices, die zu Gesch{\"a}ftsprozessen verbunden werden k{\"o}nnen, wird als M{\"o}glichkeit zur Aktivierung der Flexibilit{\"a}t und Digitalisierung der Energieversorgungsunternehmen im Folgenden vorgestellt.}, language = {de} } @article{KellerRathBruckmannetal.2020, author = {Keller, Johannes and Rath, Volker and Bruckmann, Johanna and Mottaghy, Darius and Clauser, Christoph and Wolf, Andreas and Seidler, Ralf and B{\"u}cker, H. Martin and Klitzsch, Norbert}, title = {SHEMAT-Suite: An open-source code for simulating flow, heat and species transport in porous media}, series = {SoftwareX}, volume = {12}, journal = {SoftwareX}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, issn = {2352-7110}, doi = {10.1016/j.softx.2020.100533}, pages = {9}, year = {2020}, abstract = {SHEMAT-Suite is a finite-difference open-source code for simulating coupled flow, heat and species transport in porous media. The code, written in Fortran-95, originates from geoscientific research in the fields of geothermics and hydrogeology. It comprises: (1) a versatile handling of input and output, (2) a modular framework for subsurface parameter modeling, (3) a multi-level OpenMP parallelization, (4) parameter estimation and data assimilation by stochastic approaches (Monte Carlo, Ensemble Kalman filter) and by deterministic Bayesian approaches based on automatic differentiation for calculating exact (truncation error-free) derivatives of the forward code.}, language = {en} } @article{NobisSchmittSchemmetal.2020, author = {Nobis, Moritz and Schmitt, Carlo and Schemm, Ralf and Schnettler, Armin}, title = {Pan-European CVAR-constrained stochastic unit commitment in day-ahead and intraday electricity markets}, series = {Energies}, volume = {13}, journal = {Energies}, number = {Art. 2339}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {1996-1073}, doi = {10.3390/en13092339}, pages = {1 -- 35}, year = {2020}, abstract = {The fundamental modeling of energy systems through individual unit commitment decisions is crucial for energy system planning. However, current large-scale models are not capable of including uncertainties or even risk-averse behavior arising from forecasting errors of variable renewable energies. However, risks associated with uncertain forecasting errors have become increasingly relevant within the process of decarbonization. The intraday market serves to compensate for these forecasting errors. Thus, the uncertainty of forecasting errors results in uncertain intraday prices and quantities. Therefore, this paper proposes a two-stage risk-constrained stochastic optimization approach to fundamentally model unit commitment decisions facing an uncertain intraday market. By the nesting of Lagrangian relaxation and an extended Benders decomposition, this model can be applied to large-scale, e.g., pan-European, power systems. The approach is applied to scenarios for 2023—considering a full nuclear phase-out in Germany—and 2035—considering a full coal phase-out in Germany. First, the influence of the risk factors is evaluated. Furthermore, an evaluation of the market prices shows an increase in price levels as well as an increasing day-ahead-intraday spread in 2023 and in 2035. Finally, it is shown that intraday cross-border trading has a significant influence on trading volumes and prices and ensures a more efficient allocation of resources.}, language = {en} } @article{SattlerRoegerSchwarzboezletal.2020, author = {Sattler, Johannes, Christoph and R{\"o}ger, Marc and Schwarzb{\"o}zl, Peter and Buck, Reiner and Macke, Ansgar and Raeder, Christian and G{\"o}ttsche, Joachim}, title = {Review of heliostat calibration and tracking control methods}, series = {Solar Energy}, volume = {207}, journal = {Solar Energy}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.solener.2020.06.030}, pages = {110 -- 132}, year = {2020}, abstract = {Large scale central receiver systems typically deploy between thousands to more than a hundred thousand heliostats. During solar operation, each heliostat is aligned individually in such a way that the overall surface normal bisects the angle between the sun's position and the aim point coordinate on the receiver. Due to various tracking error sources, achieving accurate alignment ≤1 mrad for all the heliostats with respect to the aim points on the receiver without a calibration system can be regarded as unrealistic. Therefore, a calibration system is necessary not only to improve the aiming accuracy for achieving desired flux distributions but also to reduce or eliminate spillage. An overview of current larger-scale central receiver systems (CRS), tracking error sources and the basic requirements of an ideal calibration system is presented. Leading up to the main topic, a description of general and specific terms on the topics heliostat calibration and tracking control clarifies the terminology used in this work. Various figures illustrate the signal flows along various typical components as well as the corresponding monitoring or measuring devices that indicate or measure along the signal (or effect) chain. The numerous calibration systems are described in detail and classified in groups. Two tables allow the juxtaposition of the calibration methods for a better comparison. In an assessment, the advantages and disadvantages of individual calibration methods are presented.}, language = {en} } @article{HoffstadtPohenDickeetal.2020, author = {Hoffstadt, Kevin and Pohen, Gino D. and Dicke, Max D. and Paulsen, Svea and Krafft, Simone and Zang, Joachim W. and Fonseca-Zang, Warde A. da and Leite, Athaydes and Kuperjans, Isabel}, title = {Challenges and prospects of biogas from energy cane as supplement to bioethanol production}, series = {Agronomy}, volume = {10}, journal = {Agronomy}, number = {6}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, issn = {2073-4395}, doi = {10.3390/agronomy10060821}, year = {2020}, abstract = {Innovative breeds of sugar cane yield up to 2.5 times as much organic matter as conventional breeds, resulting in a great potential for biogas production. The use of biogas production as a complementary solution to conventional and second-generation ethanol production in Brazil may increase the energy produced per hectare in the sugarcane sector. Herein, it was demonstrated that through ensiling, energy cane can be conserved for six months; the stored cane can then be fed into a continuous biogas process. This approach is necessary to achieve year-round biogas production at an industrial scale. Batch tests revealed specific biogas potentials between 400 and 600 LN/kgVS for both the ensiled and non-ensiled energy cane, and the specific biogas potential of a continuous biogas process fed with ensiled energy cane was in the same range. Peak biogas losses through ensiling of up to 27\% after six months were observed. Finally, compared with second-generation ethanol production using energy cane, the results indicated that biogas production from energy cane may lead to higher energy yields per hectare, with an average energy yield of up to 162 MWh/ha. Finally, the Farm²CBG concept is introduced, showing an approach for decentralized biogas production.}, language = {en} } @incollection{LeichtScholtenSteuerDankert2020, author = {Leicht-Scholten, Carmen and Steuer-Dankert, Linda}, title = {Educating engineers for socially responsible solutions through design thinking}, series = {Design thinking in higher education: interdisciplinary encounters}, booktitle = {Design thinking in higher education: interdisciplinary encounters}, publisher = {Springer}, address = {Singapore}, isbn = {978-981-15-5780-4}, doi = {10.1007/978-981-15-5780-4}, pages = {229 -- 246}, year = {2020}, abstract = {There is a broad international discussion about rethinking engineering education in order to educate engineers to cope with future challenges, and particularly the sustainable development goals. In this context, there is a consensus about the need to shift from a mostly technical paradigm to a more holistic problem-based approach, which can address the social embeddedness of technology in society. Among the strategies suggested to address this social embeddedness, design thinking has been proposed as an essential complement to engineering precisely for this purpose. This chapter describes the requirements for integrating the design thinking approach in engineering education. We exemplify the requirements and challenges by presenting our approach based on our course experiences at RWTH Aachen University. The chapter first describes the development of our approach of integrating design thinking in engineering curricula, how we combine it with the Sustainable Development Goals (SDG) as well as the role of sustainability and social responsibility in engineering. Secondly, we present the course "Expanding Engineering Limits: Culture, Diversity, and Gender" at RWTH Aachen University. We describe the necessity to theoretically embed the method in social and cultural context, giving students the opportunity to reflect on cultural, national, or individual "engineering limits," and to be able to overcome them using design thinking as a next step for collaborative project work. The paper will suggest that the successful implementation of design thinking as a method in engineering education needs to be framed and contextualized within Science and Technology Studies (STS).}, language = {en} } @incollection{vondenDrieschSteuerDankertBergetal.2020, author = {von den Driesch, Elena and Steuer-Dankert, Linda and Berg, Tobias and Leicht-Scholten, Carmen}, title = {Implementation of gender and diversity perspectives in transport development plans in germany}, series = {Engendering cities: designing sustainable urban spaces for all}, booktitle = {Engendering cities: designing sustainable urban spaces for all}, publisher = {Routledge}, address = {London}, isbn = {978-1-351-20090-5}, pages = {90 -- 109}, year = {2020}, abstract = {As mobility should ensure the accessibility to and participation in society, transport planning has to deal with a variety of gender and diversity categories affecting users' mobility needs and patterns. Exemplified by an analysis of an instrument of transport development processes - German Transport Development Plans (TDPs) - we investigated to what extent diverse target groups and their mobility requirements are implemented in transport strategy papers. Research results illustrate a still-prevalent neglect of several relevant gender and diversity categories while prioritizing and focusing on eco-friendly topics. But how sustainable can transport be without facing the diversification of life circumstances?}, language = {en} } @inproceedings{PhilippBrillowskiDammersetal.2020, author = {Philipp, Brauner and Brillowski, Florian Sascha and Dammers, Hannah and K{\"o}nigs, Peter and Kordtomeikel, Frauke Carole and Petruck, Henning and Schaar, Anne Kathrin and Schmitz, Seth and Steuer-Dankert, Linda and Mertens, Alexander and Gries, Thomas and Leicht-Scholten, Carmen and Nagel, Saskia K. and Nitsch, Verena and Schuh, G{\"u}nther and Ziefle, Martina}, title = {A research framework for human aspects in the internet of production: an intra-company perspective}, series = {Advances in Manufacturing, Production Management and Process Control: Proceedings of the AHFE 2020 Virtual Conferences on Human Aspects of Advanced Manufacturing, Advanced Production Management and Process Control, and Additive Manufacturing, Modeling Systems and 3D Prototyping, July 16-20, 2020, USA}, booktitle = {Advances in Manufacturing, Production Management and Process Control: Proceedings of the AHFE 2020 Virtual Conferences on Human Aspects of Advanced Manufacturing, Advanced Production Management and Process Control, and Additive Manufacturing, Modeling Systems and 3D Prototyping, July 16-20, 2020, USA}, editor = {Mrugalska, Beata and Trzcielinski, Stefan and Karwowski, Waldemar and Nicolantonio, Massimo Di and Roossi, Emilio}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-51980-3}, doi = {10.1007/978-3-030-51981-0_1}, pages = {3 -- 17}, year = {2020}, abstract = {Digitalization in the production sector aims at transferring concepts and methods from the Internet of Things (IoT) to the industry and is, as a result, currently reshaping the production area. Besides technological progress, changes in work processes and organization are relevant for a successful implementation of the "Internet of Production" (IoP). Focusing on the labor organization and organizational procedures emphasizes to consider intra-company factors such as (user) acceptance, ethical issues, and ergonomics in the context of IoP approaches. In the scope of this paper, a research approach is presented that considers these aspects from an intra-company perspective by conducting studies on the shop floor, control level and management level of companies in the production area. Focused on four central dimensions—governance, organization, capabilities, and interfaces—this contribution presents a research framework that is focused on a systematic integration and consideration of human aspects in the realization of the IoP.}, language = {en} } @phdthesis{SteuerDankert2020, author = {Steuer-Dankert, Linda}, title = {Diversity in complex organizations : the triangle of diversity management, change management and organizational culture from a system-theoretical perspective}, doi = {10.18154/RWTH-2020-11830}, pages = {298}, year = {2020}, abstract = {Insbesondere im wirtschaftlichen Kontext wird die Diversit{\"a}t von Belegschaften zunehmend als ein kritischer Erfolgsfaktor gesehen. Neben dem Potenzial, welches sich laut Studien aus einem vielf{\"a}ltigen Team ergibt, werden jedoch ebenfalls die aus menschlicher Diversit{\"a}t resultierenden Herausforderungen thematisiert und wissenschaftlich untersucht. Sowohl aus dem Potenzial als auch aus den Herausforderungen ergibt sich dabei die Notwendigkeit der Implementierung eines organisationsspezifischen Diversity Managements, welches die Gewinnung neuer Mitarbeiter*innen einerseits und das Management der vorhandenen Vielfalt andererseits gleichermaßen unterst{\"u}tzt. In der psychologischen, sozial- und wirtschaftswissenschaftlichen Literatur gibt es unterschiedliche Definitionen von Diversit{\"a}t, woraus sich verschiedene Perspektiven auf das Vorgehen bei der Gestaltung und Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes ergeben. Insbesondere vor dem Hintergrund der Komplexit{\"a}t des Organisationsumfeldes und der steigenden Anforderungen an die organisationsinterne Agilit{\"a}t besteht die Notwendigkeit, Diversit{\"a}t in Organisationen st{\"a}rker zu reflektieren und systemspezifische Ans{\"a}tze zu entwickeln. Dies erfordert die Ber{\"u}cksichtigung organisationsspezifischer Strukturen und Prozesse sowie die Reflexion des Wandels der Organisationskultur durch die Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes, der die gegebene Komplexit{\"a}t aufgreift und bew{\"a}ltigen kann. Dar{\"u}ber hinaus sind die psychologischen Auswirkungen solcher Ver{\"a}nderungen auf die Mitarbeiter*innen zu ber{\"u}cksichtigen, um Reaktanzen zu vermeiden und eine nachhaltige Umsetzung von Diversity Management zu erm{\"o}glichen. In Ermangelung entsprechender Ans{\"a}tze im Rahmen {\"o}ffentlich finanzierter, komplexer Forschungsorganisationen, ist das Ziel dieser Dissertation die Entwicklung und Erprobung eines Forschungsdesigns, welches die Ans{\"a}tze des Diversity- und Change Managements mit der Organisationskultur verkn{\"u}pft, indem es eine systemtheoretische Perspektive einnimmt. Dabei wird das Forschungsdesign auf eine komplexe wissenschaftliche Organisation angewendet. Als Basis dient die in Teil A durchgef{\"u}hrte Betrachtung des aktuellen Forschungsstandes aus einer interdisziplin{\"a}ren Perspektive und die damit einhergehende umfassende Einf{\"u}hrung in das Forschungsfeld. Im Zuge dessen wird detailliert auf die begriffliche Definition von Diversit{\"a}t eingegangen, bevor dann die psychologischen Konzepte im Diversit{\"a}tskontext den {\"U}bergang zu einer differenzierten Auseinandersetzung mit dem Konzept des Diversity Managements bilden. Auf dieser Grundlage werden das Forschungsdesign sowie die daraus resultierenden Forschungsphasen abgeleitet. Teil A stellt somit die theoretische Grundlage f{\"u}r die in Teil B pr{\"a}sentierten Fachaufs{\"a}tze dar. Jeder Fachaufsatz beleuchtet dabei in chronologischer Reihenfolge die unterschiedlichen Forschungsphasen. Fachaufsatz I pr{\"a}sentiert den sechsstufigen Forschungsansatz und beleuchtet die besonderen Rahmenbedingungen des Forschungsobjektes aus einer theoretischen Perspektive. Im Anschluss werden die Ergebnisse der Organisationsanalyse, welche zugleich Phase I und II des Forschungskonzeptes darstellen, vorgestellt. Aufbauend auf diesen Forschungsergebnissen fokussiert Forschungsaufsatz II die Darlegung der Ergebnisse aus Forschungsphase III, der Befragung der F{\"u}hrungsebene. Die Befragung thematisierte dabei die Wahrnehmung von Diversity und Diversity Management auf F{\"u}hrungsebene, die Verkn{\"u}pfung von Diversit{\"a}t mit Innovation sowie die Reflexion des eigenen F{\"u}hrungsstils. Als Ergebnis der Befragung konnten sechs Typen identifiziert werden, die das F{\"u}hrungsverst{\"a}ndnis im Diversit{\"a}tskontext widerspiegeln und somit den Ansatzpunkt f{\"u}r eine top-down gerichtete Diversity Management Strategie darstellen. Darauf aufbauend wird in Forschungsphase IV die Mitarbeiter*innenebene beforscht. Im Zentrum der quantitativen Befragung standen die vorherrschenden Einstellungen zum Themenkomplex Diversity und Diversity Management, die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t sowie die Untersuchung des Einflusses der F{\"u}hrungsebene auf die Mitarbeiter*innenebene. Forschungsaufsatz III pr{\"a}sentiert erste Ergebnisse dieser Untersuchung. Die Analyse weist auf eine unterschiedliche Gewichtung der verschiedenen Diversit{\"a}tskategorien hinsichtlich der Verkn{\"u}pfung mit Innovationen und somit der Reflexion des Kontextes zwischen Diversit{\"a}t und Innovationen hin. Vergleichbar mit den identifizierten Typen auf der F{\"u}hrungsebene, deutet die Analyse auf die Existenz unterschiedlicher Reflexionsgrade auf Mitarbeiter*innenebene hin. Auf Basis dessen wird im Rahmen von Forschungsaufsatz IV eine n{\"a}here Untersuchung des Reflexionsgrades auf Mitarbeiter*innenebene pr{\"a}sentiert und der Diversity Management Ansatz mit Elementen des Change Managements kombiniert. Besondere Ber{\"u}cksichtigung findet als Schlussfolgerung einer theoretischen Analyse die Organisationskultur als zentrales Element bei der Entwicklung und Einf{\"u}hrung eines Diversity Management Ansatzes in eine komplexe Forschungsorganisation in Deutschland. Die Analyse zeigt, dass die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t heterogen aber zun{\"a}chst losgel{\"o}st vom individuellen Hintergrund ist (im Rahmen dieser Analyse lag der Fokus auf den Diversit{\"a}tskategorien Gender und Herkunft). Hinsichtlich der Wertsch{\"a}tzung von Diversit{\"a}t zeigt sich dabei ebenfalls ein heterogenes Bild. In der Gesamtbetrachtung stimmen lediglich 17\% der Mitarbeiter*innen zu, dass Diversit{\"a}tskategorien wie Gender, Herkunft oder auch Alter einen Mehrwert darstellen k{\"o}nnen. Zugleich bewertet diese Gruppe die dem Thema beigemessene Wichtigkeit im CoE als ausreichend. Zusammengefasst lassen sich folgende Erkenntnisse im Rahmen dieser Dissertation ableiten und dienen somit als Grundlage f{\"u}r die Entwicklung eines Diversity Management Ansatzes: (1) Die Entwicklung eines bedarfsorientierten Diversity Management Ansatzes erfordert einen systemtheoretischen Prozess, der sowohl organisationsinterne als auch externe Einflussfaktoren ber{\"u}cksichtigt. Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte sechsstufige Forschungsprozess hat sich dabei als geeignetes Instrument erwiesen. (2)Im Rahmen {\"o}ffentlicher Forschungseinrichtungen lassen sich dabei drei zentrale Faktoren identifizieren: die individuelle Reflexionsebene, die Organisationskultur sowie extern beeinflusste Organisationsstrukturen, Prozesse und Systeme.(3)Vergleichbar mit privatwirtschaftlichen Unternehmen hat auch in wissenschaftlichen Organisationen die F{\"u}hrungsebene einen maßgeblichen Einfluss auf die Wahrnehmung von Diversit{\"a}t und somit einen Einfluss auf die Umsetzung einer Diversity Management Strategie. Daher ist auch im wissenschaftlichen Kontext, bedingt durch die rechtlichen Rahmenbedingungen des Hochschulsystems, ein top-down Ansatz f{\"u}r eine nachhaltige Implementierung erforderlich. (4) Diversity Management steht in einem engen Zusammenhang mit einem organisationalen Wandel, was die Reflexion von Ver{\"a}nderungsprozesse aus einer psychologischen Perspektive erfordert und eine Verkn{\"u}pfung von Diversity und Change Management bedingt. Aufbauend auf den im Rahmen des entwickelten Forschungskonzeptes gewonnenen zentralen Erkenntnissen wird ein Ansatz entwickelt, der die Ableitung theoretischer Implikationen sowie Implikationen f{\"u}r das Management erm{\"o}glicht. Insbesondere vor dem Hintergrund der Reflexion der besonderen Rahmenbedingungen {\"o}ffentlich finanzierter Forschungsorganisationen werden dar{\"u}ber hinaus politische Implikationen abgeleitet, die auf die Ver{\"a}nderung struktureller Dimensionen abzielen.}, language = {en} } @article{HenriquesJuradoGrieseretal.2020, author = {Henriques, A. and Jurado, B. and Grieser, M. and Denis-Petit, D. and Chiron, T. and Gaudefroy, L. and Glorius, J. and Langer, Christoph and Litvinov, Yu. A. and Mathieu, L. and Meot, V. and Perez-Sanchez, R. and Pibernat, J. and Reifarth, R. and Roig, O. and Thomas, B. and Thomas, B. A. and Thomas, J. C. and Tsekhanovich, I.}, title = {Indirect measurements of neutron cross-secti at heavy-ion storage rings}, series = {Journal of Physics: Conference Series}, volume = {1668}, journal = {Journal of Physics: Conference Series}, number = {Art. 012019}, publisher = {IOP}, address = {Bristol}, doi = {10.1088/1742-6596/1668/1/012019}, year = {2020}, abstract = {Cross sections for neutron-induced reactions of short-lived nuclei are essential for nuclear astrophysics since these reactions in the stars are responsible for the production of most heavy elements in the universe. These reactions are also key in applied domains like energy production and medicine. Nevertheless, neutron-induced cross-section measurements can be extremely challenging or even impossible to perform due to the radioactivity of the targets involved. Indirect measurements through the surrogate-reaction method can help to overcome these difficulties. The surrogate-reaction method relies on the use of an alternative reaction that will lead to the formation of the same excited nucleus as in the neutron-induced reaction of interest. The decay probabilities (for fission, neutron and gamma-ray emission) of the nucleus produced via the surrogate reaction allow one to constrain models and the prediction of the desired neutron cross sections. We propose to perform surrogate reaction measurements in inverse kinematics at heavy-ion storage rings, in particular at the CRYRING@ESR of the GSI/FAIR facility. We present the conceptual idea of the most promising setup to measure for the first time simultaneously the fission, neutron and gamma-ray emission probabilities. The results of the first simulations considering the 238U(d,d') reaction are shown, as well as new technical developments that are being carried out towards this set-up.}, language = {en} }