TY - JOUR A1 - Keller, Johannes A1 - Rath, Volker A1 - Bruckmann, Johanna A1 - Mottaghy, Darius A1 - Clauser, Christoph A1 - Wolf, Andreas A1 - Seidler, Ralf A1 - Bücker, H. Martin A1 - Klitzsch, Norbert T1 - SHEMAT-Suite: An open-source code for simulating flow, heat and species transport in porous media JF - SoftwareX N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.softx.2020.100533 SN - 2352-7110 VL - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Nobis, Moritz A1 - Schmitt, Carlo A1 - Schemm, Ralf A1 - Schnettler, Armin T1 - Pan-European CVAR-constrained stochastic unit commitment in day-ahead and intraday electricity markets JF - Energies N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/en13092339 SN - 1996-1073 N1 - Special Issue Uncertainties and Risk Management in Competitive Energy Markets VL - 13 IS - Art. 2339 SP - 1 EP - 35 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Sattler, Johannes, Christoph A1 - Röger, Marc A1 - Schwarzbözl, Peter A1 - Buck, Reiner A1 - Macke, Ansgar A1 - Raeder, Christian A1 - Göttsche, Joachim T1 - Review of heliostat calibration and tracking control methods JF - Solar Energy N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2020.06.030 VL - 207 SP - 110 EP - 132 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Pohen, Gino D. A1 - Dicke, Max D. A1 - Paulsen, Svea A1 - Krafft, Simone A1 - Zang, Joachim W. A1 - Fonseca-Zang, Warde A. da A1 - Leite, Athaydes A1 - Kuperjans, Isabel T1 - Challenges and prospects of biogas from energy cane as supplement to bioethanol production JF - Agronomy N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.3390/agronomy10060821 SN - 2073-4395 VL - 10 IS - 6 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - CHAP A1 - Leicht-Scholten, Carmen A1 - Steuer-Dankert, Linda T1 - Educating engineers for socially responsible solutions through design thinking T2 - Design thinking in higher education: interdisciplinary encounters N2 - 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). Y1 - 2020 SN - 978-981-15-5780-4 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/978-981-15-5780-4 SP - 229 EP - 246 PB - Springer CY - Singapore ER - TY - CHAP A1 - von den Driesch, Elena A1 - Steuer-Dankert, Linda A1 - Berg, Tobias A1 - Leicht-Scholten, Carmen T1 - Implementation of gender and diversity perspectives in transport development plans in germany T2 - Engendering cities: designing sustainable urban spaces for all N2 - 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? Y1 - 2020 SN - 978-1-351-20090-5 SP - 90 EP - 109 PB - Routledge CY - London ER - TY - CHAP A1 - Philipp, Brauner A1 - Brillowski, Florian Sascha A1 - Dammers, Hannah A1 - Königs, Peter A1 - Kordtomeikel, Frauke Carole A1 - Petruck, Henning A1 - Schaar, Anne Kathrin A1 - Schmitz, Seth A1 - Steuer-Dankert, Linda A1 - Mertens, Alexander A1 - Gries, Thomas A1 - Leicht-Scholten, Carmen A1 - Nagel, Saskia K. A1 - Nitsch, Verena A1 - Schuh, Günther A1 - Ziefle, Martina ED - Mrugalska, Beata ED - Trzcielinski, Stefan ED - Karwowski, Waldemar ED - Nicolantonio, Massimo Di ED - Roossi, Emilio T1 - A research framework for human aspects in the internet of production: an intra-company perspective T2 - 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 N2 - 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. KW - Human factors KW - Digitalization KW - Acceptance KW - Ethics KW - Human-robot collaboration Y1 - 2020 SN - 978-3-030-51980-3 U6 - http://dx.doi.org/10.1007/978-3-030-51981-0_1 SP - 3 EP - 17 PB - Springer CY - Cham ER - TY - THES A1 - Steuer-Dankert, Linda T1 - Diversity in complex organizations : the triangle of diversity management, change management and organizational culture from a system-theoretical perspective N2 - Insbesondere im wirtschaftlichen Kontext wird die Diversität von Belegschaften zunehmend als ein kritischer Erfolgsfaktor gesehen. Neben dem Potenzial, welches sich laut Studien aus einem vielfältigen Team ergibt, werden jedoch ebenfalls die aus menschlicher Diversität 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 unterstützt. In der psychologischen, sozial- und wirtschaftswissenschaftlichen Literatur gibt es unterschiedliche Definitionen von Diversität, woraus sich verschiedene Perspektiven auf das Vorgehen bei der Gestaltung und Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes ergeben. Insbesondere vor dem Hintergrund der Komplexität des Organisationsumfeldes und der steigenden Anforderungen an die organisationsinterne Agilität besteht die Notwendigkeit, Diversität in Organisationen stärker zu reflektieren und systemspezifische Ansätze zu entwickeln. Dies erfordert die Berücksichtigung organisationsspezifischer Strukturen und Prozesse sowie die Reflexion des Wandels der Organisationskultur durch die Umsetzung eines Diversity Management Ansatzes, der die gegebene Komplexität aufgreift und bewältigen kann. Darüber hinaus sind die psychologischen Auswirkungen solcher Veränderungen auf die Mitarbeiter*innen zu berücksichtigen, um Reaktanzen zu vermeiden und eine nachhaltige Umsetzung von Diversity Management zu ermöglichen. In Ermangelung entsprechender Ansätze im Rahmen öffentlich finanzierter, komplexer Forschungsorganisationen, ist das Ziel dieser Dissertation die Entwicklung und Erprobung eines Forschungsdesigns, welches die Ansätze des Diversity- und Change Managements mit der Organisationskultur verknüpft, indem es eine systemtheoretische Perspektive einnimmt. Dabei wird das Forschungsdesign auf eine komplexe wissenschaftliche Organisation angewendet. Als Basis dient die in Teil A durchgeführte Betrachtung des aktuellen Forschungsstandes aus einer interdisziplinären Perspektive und die damit einhergehende umfassende Einführung in das Forschungsfeld. Im Zuge dessen wird detailliert auf die begriffliche Definition von Diversität eingegangen, bevor dann die psychologischen Konzepte im Diversitätskontext den Übergang 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 für die in Teil B präsentierten Fachaufsätze dar. Jeder Fachaufsatz beleuchtet dabei in chronologischer Reihenfolge die unterschiedlichen Forschungsphasen. Fachaufsatz I präsentiert 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 Führungsebene. Die Befragung thematisierte dabei die Wahrnehmung von Diversity und Diversity Management auf Führungsebene, die Verknüpfung von Diversität mit Innovation sowie die Reflexion des eigenen Führungsstils. Als Ergebnis der Befragung konnten sechs Typen identifiziert werden, die das Führungsverständnis im Diversitätskontext widerspiegeln und somit den Ansatzpunkt für 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 Diversität sowie die Untersuchung des Einflusses der Führungsebene auf die Mitarbeiter*innenebene. Forschungsaufsatz III präsentiert erste Ergebnisse dieser Untersuchung. Die Analyse weist auf eine unterschiedliche Gewichtung der verschiedenen Diversitätskategorien hinsichtlich der Verknüpfung mit Innovationen und somit der Reflexion des Kontextes zwischen Diversität und Innovationen hin. Vergleichbar mit den identifizierten Typen auf der Führungsebene, deutet die Analyse auf die Existenz unterschiedlicher Reflexionsgrade auf Mitarbeiter*innenebene hin. Auf Basis dessen wird im Rahmen von Forschungsaufsatz IV eine nähere Untersuchung des Reflexionsgrades auf Mitarbeiter*innenebene präsentiert und der Diversity Management Ansatz mit Elementen des Change Managements kombiniert. Besondere Berücksichtigung findet als Schlussfolgerung einer theoretischen Analyse die Organisationskultur als zentrales Element bei der Entwicklung und Einführung eines Diversity Management Ansatzes in eine komplexe Forschungsorganisation in Deutschland. Die Analyse zeigt, dass die Wahrnehmung von Diversität heterogen aber zunächst losgelöst vom individuellen Hintergrund ist (im Rahmen dieser Analyse lag der Fokus auf den Diversitätskategorien Gender und Herkunft). Hinsichtlich der Wertschätzung von Diversität zeigt sich dabei ebenfalls ein heterogenes Bild. In der Gesamtbetrachtung stimmen lediglich 17% der Mitarbeiter*innen zu, dass Diversitätskategorien wie Gender, Herkunft oder auch Alter einen Mehrwert darstellen können. 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 für 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 berücksichtigt. Der im Rahmen des Forschungsprojektes entwickelte sechsstufige Forschungsprozess hat sich dabei als geeignetes Instrument erwiesen. (2)Im Rahmen öffentlicher 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 Führungsebene einen maßgeblichen Einfluss auf die Wahrnehmung von Diversität 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 für eine nachhaltige Implementierung erforderlich. (4) Diversity Management steht in einem engen Zusammenhang mit einem organisationalen Wandel, was die Reflexion von Veränderungsprozesse aus einer psychologischen Perspektive erfordert und eine Verknüpfung 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 für das Management ermöglicht. Insbesondere vor dem Hintergrund der Reflexion der besonderen Rahmenbedingungen öffentlich finanzierter Forschungsorganisationen werden darüber hinaus politische Implikationen abgeleitet, die auf die Veränderung struktureller Dimensionen abzielen. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.18154/RWTH-2020-11830 ER - TY - JOUR A1 - Henriques, A. A1 - Jurado, B. A1 - Grieser, M. A1 - Denis-Petit, D. A1 - Chiron, T. A1 - Gaudefroy, L. A1 - Glorius, J. A1 - Langer, Christoph A1 - Litvinov, Yu. A. A1 - Mathieu, L. A1 - Meot, V. A1 - Perez-Sanchez, R. A1 - Pibernat, J. A1 - Reifarth, R. A1 - Roig, O. A1 - Thomas, B. A1 - Thomas, B. A. A1 - Thomas, J. C. A1 - Tsekhanovich, I. T1 - Indirect measurements of neutron cross-secti at heavy-ion storage rings JF - Journal of Physics: Conference Series N2 - 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. Y1 - 2020 U6 - http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/1668/1/012019 VL - 1668 IS - Art. 012019 PB - IOP CY - Bristol ER - TY - JOUR A1 - Varga, Laszlo A1 - Davinson, Thomas A1 - Glorius, Jan A1 - Jurado, Beatrix A1 - Langer, Christoph A1 - Lederer-Woods, Claudia A1 - Litvinov, Yuri A. A1 - Reifarth, Rene A1 - Slavkovska, Zuzana A1 - Stöhlker, Thomas A1 - Woods, Phil J. A1 - Xing, Yuan Ming T1 - Towards background-free studies of capture reaction in a heavy-ion storage ring JF - Journal of Physics: Conference Series N2 - Stored and cooled, highly-charged ions offer unprecedented capabilities for precision studies in the realm of atomic, nuclear structure and astrophysics[1]. After the successful investigation of the 96Ru(p,7)97Rh reaction cross section in 2009[2], the first measurement of the 124Xe(p,7)125Cs reaction cross section has been performed with decelerated, fully-ionized 124Xe ions in 2016 at the Experimental Storage Ring (ESR) of GSI[3]. Using a Double Sided Silicon Strip Detector, introduced directly into the ultra-high vacuum environment of a storage ring, the 125Cs proton-capture products have been successfully detected. The cross section has been measured at 5 different energies between 5.5AMeV and 8AMeV, on the high energy tail of the Gamow-window for hot, explosive scenarios such as supernovae and X-ray binaries. The elastic scattering on the H2 gas jet target is the major source of background to count the (p,7) events. Monte Carlo simulations show that an additional slit system in the ESR in combination with the energy information of the Si detector will enable background free measurements of the proton-capture products. The corresponding hardware is being prepared and will increase the sensitivity of the method tremendously. Y1 - 2020 VL - 1668 IS - Art 012046 PB - IOP CY - Bristol ER -