TY - CHAP A1 - Blanke, Tobias A1 - Schmidt, Katharina S. A1 - Göttsche, Joachim A1 - Döring, Bernd A1 - Frisch, Jérôme A1 - van Treeck, Christoph ED - Weidlich, Anke ED - Neumann, Dirk ED - Gust, Gunther ED - Staudt, Philipp ED - Schäfer, Mirko T1 - Time series aggregation for energy system design: review and extension of modelling seasonal storages T2 - Energy Informatics N2 - Using optimization to design a renewable energy system has become a computationally demanding task as the high temporal fluctuations of demand and supply arise within the considered time series. The aggregation of typical operation periods has become a popular method to reduce effort. These operation periods are modelled independently and cannot interact in most cases. Consequently, seasonal storage is not reproducible. This inability can lead to a significant error, especially for energy systems with a high share of fluctuating renewable energy. The previous paper, “Time series aggregation for energy system design: Modeling seasonal storage”, has developed a seasonal storage model to address this issue. Simultaneously, the paper “Optimal design of multi-energy systems with seasonal storage” has developed a different approach. This paper aims to review these models and extend the first model. The extension is a mathematical reformulation to decrease the number of variables and constraints. Furthermore, it aims to reduce the calculation time while achieving the same results. KW - Energy system KW - Renewable energy KW - Mixed integer linear programming (MILP) KW - Typical periods KW - Time-series aggregation Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1186/s42162-022-00208-5 SN - 2520-8942 N1 - 11th DACH+ Conference on Energy Informatics, 15-16 September 2022, Freiburg, Germany VL - 5 IS - 1, Article number: 17 PB - Springer Nature ER - TY - JOUR A1 - Cheenakula, Dheeraja A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Krafft, Simone A1 - Reinecke, Diana A1 - Klose, Holger A1 - Kuperjans, Isabel A1 - Grömping, Markus T1 - Anaerobic digestion of algal–bacterial biomass of an Algal Turf Scrubber system JF - Biomass Conversion and Biorefinery N2 - This study investigated the anaerobic digestion of an algal–bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal–bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4%) and a mixture of manure and maize silage (107.4%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6%) and percolated green waste (43.5%) inocula. To further evaluate the potential of algal–bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7–12.5 MWh a−1) can be gained through the addition of algal–bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies. KW - Biogas KW - Methane KW - Algal Turf Scrubber KW - Algal–bacterial bioflm KW - Circular bioeconomy Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s13399-022-03236-z SN - 2190-6823 N1 - Corresponding author: Dheeraja Cheenakula VL - 13 SP - 15 Seiten PB - Springer CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Crookston, Brian M. A1 - Bung, Daniel Bernhard ED - Ortega-Sánchez, Miguel T1 - Application of RGB-D cameras in hydraulic laboratory studies T2 - Proceedings of the 39th IAHR World Congress N2 - Non-intrusive measuring techniques have attained a lot of interest in relation to both hydraulic modeling and prototype applications. Complimenting acoustic techniques, significant progress has been made for the development of new optical methods. Computer vision techniques can help to extract new information, e. g. high-resolution velocity and depth data, from videos captured with relatively inexpensive, consumer-grade cameras. Depth cameras are sensors providing information on the distance between the camera and observed features. Currently, sensors with different working principles are available. Stereoscopic systems reference physical image features (passive system) from two perspectives; in order to enhance the number of features and improve the results, a sensor may also estimate the disparity from a detected light to its original projection (active stereo system). In the current study, the RGB-D camera Intel RealSense D435, working on such stereo vision principle, is used in different, typical hydraulic modeling applications. All tests have been conducted at the Utah Water Research Laboratory. This paper will demonstrate the performance and limitations of the RGB-D sensor, installed as a single camera and as camera arrays, applied to 1) detect the free surface for highly turbulent, aerated hydraulic jumps, for free-falling jets and for an energy dissipation basin downstream of a labyrinth weir and 2) to monitor local scours upstream and downstream of a Piano Key Weir. It is intended to share the authors’ experiences with respect to camera settings, calibration, lightning conditions and other requirements in order to promote this useful, easily accessible device. Results will be compared to data from classical instrumentation and the literature. It will be shown that even in difficult application, e. g. the detection of a highly turbulent, fluctuating free-surface, the RGB-D sensor may yield similar accuracy as classical, intrusive probes. Y1 - 2022 SN - 978-90-832612-1-8 U6 - https://doi.org/10.3850/IAHR-39WC252171192022964 SN - 2521-7119 (print) SN - 2521-716X (online) N1 - 39th IAHR World Congress, 19. - 24. Juni 2022, Granada SP - 5127 EP - 5133 PB - International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR) CY - Madrid ER - TY - JOUR A1 - Emig, J. A1 - Hebel, Christoph A1 - Schwark, A. T1 - Einsatzbereiche für Verkehrsnachfragemodelle JF - Straßenverkehrstechnik N2 - In der Praxis bestehen vielfältige Einsatzbereiche für Verkehrsnachfragemodelle. Mit ihnen können Kenngrößen des Verkehrsangebots und der Verkehrsnachfrage für den heutigen Zustand wie auch für zukünftige Zustände bereitgestellt werden, um so die Grundlagen für verkehrsplanerische Entscheidungen zu liefern. Die neuen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ (EVNM-PV) (FGSV 2022) veranschaulichen anhand von typischen Planungsaufgaben, welche differenzierten Anforderungen daraus für die Modellkonzeption und -erstellung resultieren. Vor dem Hintergrund der konkreten Aufgabenstellung sowie deren spezifischer planerischer Anforderungen bildet die abzuleitende Modellspezifikation die verabredete Grundlage zwischen Auftraggeber und Modellersteller für die konkrete inhaltliche, fachliche Ausgestaltung des Verkehrsmodells. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.53184/SVT10-2022-2 SN - 0039-2219 VL - 66 IS - 10 SP - 727 EP - 736 PB - Kirschbaum Verlag GmbH CY - Bonn ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Geogr W. A1 - Hebel, Christoph A1 - Manz, W. T1 - Die neuen Empfehlungen für Verkehrsnachfragemodellierung im Personenverkehr JF - Straßenverkehrstechnik N2 - Die neu erschienenen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ liefern erstmals als Empfehlungspapier der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen einen umfassenden Überblick zu den verschiedenen Aspekten der Modellierung und geben dem Fachplaner konkrete Hilfestellung für die Konzeption von Nachfragemodellen. Das Empfehlungspapier zielt unter anderem darauf ab, die Erwartungen und das Anspruchsniveau in Hinblick auf Sachgerechtigkeit der Modelle, die erzielbare Modellqualität und den Detaillierungsgrad der Modellaussagen zu harmonisieren. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.53184/SVT10-2022-1 SN - 0039-2219 VL - 66 IS - 10 SP - 721 EP - 726 PB - Kirschbaum Verlag GmbH CY - Bonn ER - TY - CHAP A1 - Hebel, Christoph A1 - Herrmann, Ulf A1 - Ritz, Thomas A1 - Röth, Thilo A1 - Anthrakidis, Anette A1 - Böker, Jörg A1 - Franzke, Till A1 - Grodzki, Thomas A1 - Merkens, Torsten A1 - Schöttler, Mirjam T1 - FlexSHARE – Methodisches Framework zur innovativen Gestaltung der urbanen Mobilität durch Sharing- Angebote T2 - Transforming Mobility – What Next? N2 - Das Ziel des INTERREG-Projektes „SHAREuregio“ (FKZ: 34.EFRE-0300134) ist es, grenzüberschreitende Mobilität in der Euregio Rhein-Maas-Nord zu ermöglichen und zu fördern. Dazu soll ein elektromobiles Car- und Bikesharing- System entwickelt und in der Stadt Mönchengladbach, im Kreis Viersen sowie in den Gemeinden Roermond und Venlo (beide NL) zusammen mit den Partnern Wirtschaftsförderung Mönchengladbach, Wirtschaftsförderung für den Kreis Viersen, NEW AG, Goodmoovs (NL), Greenflux (NL) und der FH Aachen implementiert werden. Zunächst richtet sich das Angebot, bestehend aus 40 Elektroautos und 40 Elektrofahrrädern, an Unternehmen und wird nach einer Erprobungsphase, mit einer größeren Anzahl an Fahrzeugen, auch für Privatpersonen verfügbar gemacht werden. Die Fahrzeuge stehen bei den jeweiligen Anwendungspartnern in Deutschland und den Niederlanden. Im Rahmen dieses Projektes hat die FH Aachen „FlexSHARE“ entwickelt – ein methodisches Framework zur innovativen Gestaltung urbaner Sharing- Angebote. Das Framework ermöglicht es, anhand von messbaren Kenngrößen, bedarfsgerechte und auf die Region abgestimmte Sharing-Systeme zu entwickeln. Y1 - 2022 SN - 978-3-658-36429-8 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-36430-4_10 N1 - Tagungsband zum 13. Wissenschaftsforum Mobilität, Beiträge des Wissenschaftsforums SP - 153 EP - 169 PB - Springer Gabler CY - Wiesbaden ER - TY - JOUR A1 - Kindmann, Rolf A1 - Kraus, Matthias A1 - Laumann, Jörg A1 - Vette, Jan T1 - Verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Beton eingespannte Stahlprofile – Einspanntiefen, Tragfähigkeitsnachweise und Bemessungshilfen JF - Stahlbau N2 - Stützen und Träger aus Stahlprofilen können in Fundamente oder Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken in der Regel wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden wird eine verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlprofile aus gewalzten I-Profilen, geschweißten I-Profilen, runden Hohlprofilen, eckigen Hohlprofilen und einzelligen Kastenquerschnitten vorgestellt. Für Beanspruchungen infolge einachsiger Biegung um die starke und schwache Profilachse werden der profilabhängige Ansatz der Betondruckspannungen im Einspannbereich und die Ermittlung der Einspanntiefe behandelt. Unter Berücksichtigung der Normalkraft werden an den maßgebenden Stellen Tragfähigkeitsnachweise für die Stahlprofile geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Bemessungshilfen zur Verfügung gestellt, die die Wahl der mitwirkenden Breiten und der Einspanntiefen erleichtert. KW - Stahlprofile KW - Anschlüsse an Stahlbeton KW - Einspanntiefen KW - Eingespannte Stützen und Träger KW - steel profiles Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.202200024 SN - 1437-1049 VL - 93 IS - Early View SP - 1 EP - 25 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ER - TY - RPRT A1 - Kluge, Katharina A1 - Kirsch, Ansgar A1 - Budach, Christoph T1 - Digitale Lehre in der Geotechnik: Aktueller Stand und weitere Entwicklungen T2 - geotechntik N2 - Digitale Lehrmaterialien werden seit mehreren Jahren in den Hochschulen eingesetzt und eröffnen ganz neue Wege zur Vermittlung des Lehrstoffs. Die Erstellung dieser Lehrmaterialien kann allerdings je nach Art und Qualität sehr zeitintensiv sein und für Lehrende einen großen Mehraufwand bedeuten. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zur Erstellung von Lehrvideos für geotechnische Feld- und Laborversuche haben die Autoren dieses Beitrags allerdings die Erfahrung gemacht, dass das gemeinsame, hochschulübergreifende Erstellen von Lehrmaterialien viele Vorteile mit sich bringt. Dadurch inspiriert, führten die Autoren dieses Berichts eine Umfrage unter den deutschsprachigen Geotechnik-Lehrstühlen der (Technischen) Universitäten und (Fach-)Hochschulen durch. Nach drei Semestern, in denen Lehrveranstaltungen an den Hochschulen aufgrund der Corona-Pandemie überwiegend digital durchgeführt werden mussten, war es ein Ziel dieser Umfrage, den Bestand und den Einsatz digitaler Lehrmaterialien im Fachgebiet Geotechnik zu erheben. Ein weiteres Ziel war die Initiierung eines Netzwerks, in dem sich Geotechnik-Professorinnen und -Professoren zu Lehrthemen austauschen können und gemeinsam (digitale) Lehrmaterialien erstellen und nutzen. Der vorliegende Beitrag stellt das gemeinsame Lehrprojekt der Autoren vor, präsentiert die Ergebnisse der durchgeführten Umfrage und berichtet über die ersten Aktivitäten des neuen Netzwerks. KW - digitale Lehre KW - Geotechnik KW - digital teaching KW - geotechnical engineering KW - Didaktik Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/gete.202200013 SN - 0172-6145 (Print) SN - 2190-6653 (Online) IS - Early View PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - CHAP A1 - Langohr, Philipp A1 - Bung, Daniel Bernhard A1 - Crookston, Brian M. ED - Ortega-Sánchez, Miguel T1 - Hybrid investigation of labyrinth weirs: Discharge capacity and energy dissipation T2 - Proceedings of the 39th IAHR World Congress N2 - The replacement of existing spillway crests or gates with labyrinth weirs is a proven techno-economical means to increase the discharge capacity when rehabilitating existing structures. However, additional information is needed regarding energy dissipation of such weirs, since due to the folded weir crest, a three-dimensional flow field is generated, yielding more complex overflow and energy dissipation processes. In this study, CFD simulations of labyrinth weirs were conducted 1) to analyze the discharge coefficients for different discharges to compare the Cd values to literature data and 2) to analyze and improve energy dissipation downstream of the structure. All tests were performed for a structure at laboratory scale with a height of approx. P = 30.5 cm, a ratio of the total crest length to the total width of 4.7, a sidewall angle of 10° and a quarter-round weir crest shape. Tested headwater ratios were 0.089 ≤ HT/P ≤ 0.817. For numerical simulations, FLOW-3D Hydro was employed, solving the RANS equations with use of finite-volume method and RNG k-ε turbulence closure. In terms of discharge capacity, results were compared to data from physical model tests performed at the Utah Water Research Laboratory (Utah State University), emphasizing higher discharge coefficients from CFD than from the physical model. For upstream heads, some discrepancy in the range of ± 1 cm between literature, CFD and physical model tests was identified with a discussion regarding differences included in the manuscript. For downstream energy dissipation, variable tailwater depths were considered to analyze the formation and sweep-out of a hydraulic jump. It was found that even for high discharges, relatively low downstream Froude numbers were obtained due to high energy dissipation involved by the three-dimensional flow between the sidewalls. The effects of some additional energy dissipation devices, e.g. baffle blocks or end sills, were also analyzed. End sills were found to be non-effective. However, baffle blocks with different locations may improve energy dissipation downstream of labyrinth weirs. Y1 - 2022 SN - 978-90-832612-1-8 U6 - https://doi.org/10.3850/IAHR-39WC252171192022738 SN - 2521-7119 (print) SN - 2521-716X (online) N1 - 39th IAHR World Congress, 19. - 24. Juni 2022, Granada SP - 2313 EP - 2318 PB - International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR) CY - Madrid ER - TY - BOOK A1 - Laumann, Jörg A1 - Feldmann, Markus A1 - Frickel, Jörg A1 - Krahwinkel, Manuel A1 - Kraus, Matthias A1 - Stranghöner, Natalie A1 - Ummenhofer, Thomas T1 - Petersen Stahlbau : Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten N2 - Die Theorie und Konstruktion der wichtigsten Bereiche der Stahlbautechnik werden von den Grundlagen her entwickelt und durch viele Beispiele praxisbezogen erläutert. Das Buch ist aus Vorlesungen im Grund- und Vertiefungsstudium des Bauingenieurwesens entstanden. Der Inhalt wird zum Teil systematisch, zum Teil exemplarisch dargestellt. Für Konstrukteure und Statiker in den technischen Büros, der Beratenden Ingenieure und der Prüfämter enthält das Buch aufbereitete Berechnungsverfahren und Konstruktionsvorschläge in großer Zahl. KW - Behälterbau KW - Bemessung KW - Brandschutz KW - Brückenbau KW - Festigkeitslehre Y1 - 2022 SN - 978-3-658-20510-2 U6 - https://doi.org/10.1007/978-3-658-20510-2 PB - Springer Vieweg CY - Wiesbaden ET - 5. Auflage ER -