TY - JOUR A1 - Rausch, Lea A1 - Friesen, John A1 - Altherr, Lena A1 - Meck, Marvin A1 - Pelz, Peter F. T1 - A holistic concept to design optimal water supply infrastructures for informal settlements using remote sensing data JF - Remote Sensing N2 - Ensuring access to water and sanitation for all is Goal No. 6 of the 17 UN Sustainability Development Goals to transform our world. As one step towards this goal, we present an approach that leverages remote sensing data to plan optimal water supply networks for informal urban settlements. The concept focuses on slums within large urban areas, which are often characterized by a lack of an appropriate water supply. We apply methods of mathematical optimization aiming to find a network describing the optimal supply infrastructure. Hereby, we choose between different decentral and central approaches combining supply by motorized vehicles with supply by pipe systems. For the purposes of illustration, we apply the approach to two small slum clusters in Dhaka and Dar es Salaam. We show our optimization results, which represent the lowest cost water supply systems possible. Additionally, we compare the optimal solutions of the two clusters (also for varying input parameters, such as population densities and slum size development over time) and describe how the result of the optimization depends on the entered remote sensing data. KW - water supply design KW - mathematical optimization KW - slum classification KW - remote sensing Y1 - 2018 SN - 2072-4292 U6 - https://doi.org/10.3390/rs10020216 VL - 10 IS - 2 SP - 1 EP - 23 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Altherr, Lena A1 - Ederer, Thorsten A1 - Pfetsch, Marc E. A1 - Pelz, Peter F. T1 - Maschinelles Design eines optimalen Getriebes JF - ATZ - Automobiltechnische Zeitschrift N2 - Nahezu 100.000 denkbare Strukturen kann ein Getriebe bei gleicher Funktion aufweisen - je nach Ganganzahl und gefordertem Freiheitsgrad. Mit dem traditionellen Ansatz bei der Entwicklung, einzelne vielversprechende Systemkonfigurationen manuell zu identifizieren und zu vergleichen, können leicht innovative und vor allem kostenminimale Lösungen übersehen werden. Im Rahmen eines Forschungsprojekts hat die TU Darmstadt spezielle Optimierungsmethoden angewendet, um auch bei großen Lösungsräumen zielsicher ein für die individuellen Zielstellungen optimales Layout zu finden. Y1 - 2018 SN - 2192-8800 U6 - https://doi.org/10.1007/s35148-018-0131-3 VL - 120 IS - 10 SP - 72 EP - 77 PB - Springer Nature CY - Cham ER - TY - JOUR A1 - Altherr, Lena A1 - Joggerst, Laura A1 - Leise, Philipp A1 - Pfetsch, Marc E. A1 - Schmitt, Andreas A1 - Wendt, Janine T1 - On obligations in the development process of resilient systems with algorithmic design methods JF - Applied Mechanics and Materials N2 - Advanced computational methods are needed both for the design of large systems and to compute high accuracy solutions. Such methods are efficient in computation, but the validation of results is very complex, and highly skilled auditors are needed to verify them. We investigate legal questions concerning obligations in the development phase, especially for technical systems developed using advanced methods. In particular, we consider methods of resilient and robust optimization. With these techniques, high performance solutions can be found, despite a high variety of input parameters. However, given the novelty of these methods, it is uncertain whether legal obligations are being met. The aim of this paper is to discuss if and how the choice of a specific computational method affects the developer’s product liability. The review of legal obligations in this paper is based on German law and focuses on the requirements that must be met during the design and development process. KW - legal obligations KW - product liability KW - design of technical systems KW - optimization KW - resilience Y1 - 2018 SN - 1662-7482 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.885.240 VL - 885 IS - 885 SP - 240 EP - 252 PB - Trans Tech Publications CY - Bäch ER - TY - JOUR A1 - Pöttgen, Philipp A1 - Ederer, Thorsten A1 - Altherr, Lena A1 - Pelz, Peter F. T1 - Developing a control strategy for booster stations under uncertain load JF - Applied Mechanics and Materials N2 - Booster stations can fulfill a varying pressure demand with high energy-efficiency, because individual pumps can be deactivated at smaller loads. Although this is a seemingly simple approach, it is not easy to decide precisely when to activate or deactivate pumps. Contemporary activation controls derive the switching points from the current volume flow through the system. However, it is not measured directly for various reasons. Instead, the controller estimates the flow based on other system properties. This causes further uncertainty for the switching decision. In this paper, we present a method to find a robust, yet energy-efficient activation strategy. KW - Technical Operations Research (TOR) KW - Booster Station KW - Pump System KW - Discrete Optimization Y1 - 2015 SN - 1662-7482 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.807.241 N1 - Ebenfalls weltweit einsehbar unter: http://wl.fst.tu-darmstadt.de/wl/publications/paper_151123_SFB805_ ICUME_Developing_a_Control_Strategy_for_Booster_Stations_under_Uncertain_Load_poettgen_ederer_pelz_altherr.pdf VL - 807 IS - 807 SP - 241 EP - 246 PB - Trans Tech Publications CY - Bäch ER - TY - JOUR A1 - Pöttgen, Philipp A1 - Ederer, Thorsten A1 - Altherr, Lena A1 - Lorenz, Ulf A1 - Pelz, Peter F. T1 - Examination and optimization of a heating circuit for energy-efficient buildings JF - Energy Technology N2 - The conference center darmstadtium in Darmstadt is a prominent example of energy efficient buildings. Its heating system consists of different source and consumer circuits connected by a Zortström reservoir. Our goal was to reduce the energy costs of the system as much as possible. Therefore, we analyzed its supply circuits. The first step towards optimization is a complete examination of the system: 1) Compilation of an object list for the system, 2) collection of the characteristic curves of the components, and 3) measurement of the load profiles of the heat and volume-flow demand. Instead of modifying the system manually and testing the solution by simulation, the second step was the creation of a global optimization program. The objective was to minimize the total energy costs for one year. We compare two different topologies and show opportunities for significant savings. KW - energy transfer KW - heating system KW - programming KW - system optimization KW - technical operations research Y1 - 2015 SN - 2194-4296 U6 - https://doi.org/10.1002/ente.201500252 VL - 4 IS - 1 SP - 136 EP - 144 PB - WILEY-VCH Verlag CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Altherr, Lena A1 - Ederer, Thorsten A1 - Pöttgen, Philipp A1 - Lorenz, Ulf A1 - Pelz, Peter F. ED - Pelz, Peter F. ED - Groche, Peter T1 - Multicriterial optimization of technical systems considering multiple load and availability scenarios JF - Applied Mechanics and Materials N2 - Cheap does not imply cost-effective -- this is rule number one of zeitgeisty system design. The initial investment accounts only for a small portion of the lifecycle costs of a technical system. In fluid systems, about ninety percent of the total costs are caused by other factors like power consumption and maintenance. With modern optimization methods, it is already possible to plan an optimal technical system considering multiple objectives. In this paper, we focus on an often neglected contribution to the lifecycle costs: downtime costs due to spontaneous failures. Consequently, availability becomes an issue. KW - sustainability KW - availability KW - energy efficiency KW - mixed-integer linear programming KW - system synthesis Y1 - 2015 SN - 1660-9336 U6 - https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.807.247 VL - 807 SP - 247 EP - 256 ER - TY - JOUR A1 - Büdenbender, Martin T1 - Auswirkungen der europäischen Energiepolitik auf den deutschen Atomausstieg JF - Zeitschrift für Energiewirtschaft N2 - Nach der Bundestagswahl am 27. September 2009 steht der Atomausstieg in Deutschland wieder ganz oben auf der politischen Agenda. Eine aktuelle Bestandsaufnahme aller ma\geblichen Argumente erscheint somit zwingend notwendig. Dabei sollte der Blickwinkel nicht national beschränkt bleiben, sondern vor allem der Einfluss der europäischen Dimension dieser Thematik miteinbezogen werden. Auf europäischer Ebene zeigt sich eine Position zu Gunsten der Kernenergie. Unter den 27 EU-Staaten findet gerade eine Renaissance der Atomkraft statt. Die drei europäischen Organe befürworten den umfangreichen Einsatz der Kernenergie als langfristigen Bestandteil des Energieträgermix. Deutschland gehört mit seinem Beschluss zum Atomausstieg einer Minderheit an. Als Teil eines immer stärker zusammen wachsenden und letztendlich vollständig integrierten europäischen Strommarktes wird Deutschland langfristig stets mit Atomstrom versorgt werden. Dies gilt losgelöst von dem Einsatz von Kernkraftwerken im Inland. Eine Abschaltung der Anlagen führt damit nicht zur Zielerreichung der Atomkraftgegner, sondern lediglich zu zusätzlichen energietechnischen Herausforderungen bei der Sicherstellung der deutschen Stromversorgung. Der deutsche Atomausstieg sollte aus diesem Grund von der neuen Bundesregierung zurück genommen werden. Y1 - 2009 SN - 1866-2765 U6 - https://doi.org/10.1007/s12398-009-0039-4 VL - 33 IS - 4 SP - 341 EP - 350 PB - Vieweg CY - Wiesbaden ER - TY - JOUR A1 - Büdenbender, Martin T1 - Der Atomausstieg in Deutschland – ein zukunftsfähiger Sonderweg im europäischen Kontext? JF - atw International Journal for Nuclear Power T2 - Opting out of the Peaceful Use of Nuclear Power in Germany — A Promising Special Approach in the European Context KW - Kernenergie KW - Atomausstieg KW - Europäische Energiepolitik Y1 - 2009 SN - 14315254 VL - 54 IS - 10 SP - 616 EP - 627 PB - Inforum CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Büdenbender, Martin A1 - Janssen, Matthias A1 - Wobben, Magnus T1 - Versorgungssicherheit auf Elektrizitätsmärkten — Investitionsdilemma durch ineffizientes Marktdesign? JF - Zeitschrift für Energiewirtschaft N2 - Dieser Artikel befasst sich mit dem Investitionsdilemma in der Stromerzeugung, welches in unzureichend ausgestalteten liberalisierten Strommärkten zu einem gesamtwirtschaftlich unerwünscht geringen Niveau an Versorgungssicherheit führt. Die originären Ursachen im deutschen Strommarkt liegen in einer eingeschränkten Schadenersatzpflicht der Lieferanten im Falle eines kapazitätsbedingten Stromausfalls und in der zeitlichen Differenz zwischen letzter Handelsmöglichkeit und Lieferung. Letzteres verhindert ein jederzeitiges individuelles Glattstellen von unerwartet auftretenden Ein- bzw. Ausspeiseänderungen. Des Weiteren führen Faktoren wie die fehlende Partizipation der Endverbraucher am Großhandelsmarkt, die nur undifferenziert mögliche Abschaltung von Endverbrauchern oder time lags durch lange Bau- und Genehmigungszeiten von Erzeugungskapazitäten in Verbindung mit über lange Zeiträume nicht versicherbaren Risiken bezüglich Brennstoff-, CO2-Zertifikate- und Strompreisen zu einer Verschärfung der Problematik. Sinnvolle Lösungsansätze sind zum einen die Erhöhung der Intraday-Handelsliquidität zur Verbesserung der Markträumungsfunktion bis möglichst kurz vor Stromlieferung, was z. B. durch eine Förderung der Direktvermarktung Erneuerbarer Energien erreicht werden kann. Zum anderen trägt ein verstärkter Ausbau von smart metern bei Endverbrauchern zu einer höheren Versorgungssicherheit bei, da dies die Glättung von Lastspitzen und die Artikulation der tatsächlichen Zahlungsbereitschaft von Endverbrauchern am Großhandelsmarkt ermöglicht. Y1 - 2009 SN - 1866-2765 VL - 33 IS - 1 SP - 49 EP - 61 ER - TY - JOUR A1 - Mandekar, Swati A1 - Holland, Abigail A1 - Thielen, Moritz A1 - Behbahani, Mehdi A1 - Melnykowycz, Mark T1 - Advancing towards Ubiquitous EEG, Correlation of In-Ear EEG with Forehead EEG JF - Sensors N2 - Wearable EEG has gained popularity in recent years driven by promising uses outside of clinics and research. The ubiquitous application of continuous EEG requires unobtrusive form-factors that are easily acceptable by the end-users. In this progression, wearable EEG systems have been moving from full scalp to forehead and recently to the ear. The aim of this study is to demonstrate that emerging ear-EEG provides similar impedance and signal properties as established forehead EEG. EEG data using eyes-open and closed alpha paradigm were acquired from ten healthy subjects using generic earpieces fitted with three custom-made electrodes and a forehead electrode (at Fpx) after impedance analysis. Inter-subject variability in in-ear electrode impedance ranged from 20 kΩ to 25 kΩ at 10 Hz. Signal quality was comparable with an SNR of 6 for in-ear and 8 for forehead electrodes. Alpha attenuation was significant during the eyes-open condition in all in-ear electrodes, and it followed the structure of power spectral density plots of forehead electrodes, with the Pearson correlation coefficient of 0.92 between in-ear locations ELE (Left Ear Superior) and ERE (Right Ear Superior) and forehead locations, Fp1 and Fp2, respectively. The results indicate that in-ear EEG is an unobtrusive alternative in terms of impedance, signal properties and information content to established forehead EEG. KW - in-ear EEG KW - correlation KW - forehead EEG KW - impedance spectroscopy KW - biopotential electrodes Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.3390/s22041568 SN - 1424-8220 VL - 22 IS - 4 SP - 1 EP - 19 PB - MDPI CY - Basel ER -