Technische Universität Bergakademie Freiberg: Qucosa
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Ganzheitliche Beurteilung von Prozessinnovationen: Entwicklung eines geeigneten Instrumentes am Beispiel eines Gießereiverfahrens
Full text linkMittels der vorliegenden Arbeit wurde ein Entscheidungsinstrument zur ganzheitlichen Beurteilung von Prozessketten erarbeitet. Für die ganzheitliche Ausrichtung wurden ökonomische, ökologische und produktbezogene Aspekte einbezogen. Im konzeptionellen Teil wurden die einzelnen notwendigen Schritte einer Prozesskettenbewertung wie Festlegung der Systemgrenzen, Modellierung, Festlegung der Zielgrößen etc. hinsichtlich möglicher Ausgestaltungen diskutiert. Hierbei wurden mögliche Lösungen für bestehende Probleme hinsichtlich ihrer Zweckmäßigkeit diskutiert. Dabei folgten die Überlegungen bezüglich der Zweckmäßigkeit einerseits der Erfüllung abgeleiteter Gütekriterien und andererseits der Frage, unter welchen Voraussetzungen diese umsetzbar sind. Der so im Theorieteil herausgearbeitete Entscheidungsbaum wurde anschließend auf eine Fallstudie aus dem Bereich der Gießereiindustrie angewendet. Hierbei konnte einerseits die Anwendbarkeit gezeigt als auch der Umgang mit individuellen Herausforderungen dargestellt werden.:Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Anlagenverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Problemstellung und Forschungsziel
1.2 Forschungsstand und –lücke
1.3 Forschungsfragen und Aufbau der Dissertation
2 Theoretische Fundierung der Bewertungsmethode
2.1 Begriff und Arten von Prozessinnovationen
2.2 Gütekriterien der Bewertungsmethode
2.3 Vorgehen bei der Prozesskettenbewertung
2.3.1 Ansätze in der Literatur
2.3.1.1 Bewertungsmethoden mit ökologischem Fokus
2.3.1.2 Bewertungsmethoden mit ökonomischem Fokus
2.3.1.3 Bewertungsmethoden mit einem ökonomisch-ökologischem Fokus
2.3.1.4 Bewertungsmethoden zur Beurteilung der Produkte
2.3.2 Darstellung der Bewertungsschritte
2.4 Vorstellung der Fallstudie
3 Konzeptionelle Ausgestaltung der Bewertungsmethode
3.1 Festlegung der Systemgrenzen
3.2 Modellierung der Prozesskette
3.3 Ableitung und Differenzierung der Zielgrößen
3.3.1 Ökonomische Zielgröße
3.3.2 Ökologische Zielgröße
3.3.3 Produktbezogene Zielgröße
3.4 Bestimmung der Einflussgrößen
3.5 Bestimmung der Bezugsgröße
3.6 Bewertung der Prozesskette
3.6.1 Ökonomische Bewertung
3.6.1.1 Bestimmung der relevanten Kosten und Erlöse
3.6.1.2 Bestimmung der Cashflows und des Kalkulationszinssatzes
3.6.2 Ökologische Bewertung
3.6.3 Produktbezogene Bewertung
3.7 Ableitung des ganzheitlichen Ergebnisses
3.8 Durchführung der Sensitivitätsanalyse
3.9 Ableitung eines Entscheidungsbaumes
3.10 Prüfung der Bewertungsmethode
4 Anwendung der Bewertungsmethode auf die Fallstudie
4.1 Festlegung der Systemgrenzen und Modellierung der Prozesse
4.2 Bestimmung der Zielgrößen
4.3 Bestimmung der Einfluss- und Bezugsgrößen
4.3.1 Einflussgrößen der Prozessketten Lösungsglühen und Selbstaushärtung
4.3.2 Bezugsgröße der Prozessketten Lösungsglühen und Selbstaushärtung
4.4 Durchführung der ganzheitlichen Prozesskettenbewertung
4.4.1 Ökonomische Bewertung der Prozessketten
4.4.2 Ökologische Bewertung der Prozessketten
4.4.3 Produktbezogene Bewertung der Prozessketten
4.4.4 Ableitung des ganzheitlichen Ergebnisses
4.5 Durchführung der Sensitivitätsanalyse
4.5.1 Variation eines Einflussfaktors
4.5.1.1 Veränderung der Ausbringungsmenge
4.5.1.2 Veränderung der Preisindizes
4.5.2 Variation von zwei Einflussfaktoren
4.5.3 Berücksichtigung von Schwankungen der Messwerte
4.6 Interpretation des ganzheitlichen Ergebnisses und der Sensitivitätsanalysen
5 Fazit
Anhang
Literaturverzeichni
Crystal structure of 9,9-diethyl-9H-fluorene-2,4,7-tricarbaldehyde
Full text linkThe title compound, C20H18O3, crystallizes in the space group P21/c with one molecule in the asymmetric unit of the cell. The fluorene skeleton is nearly planar and the crystal structure is composed of molecular layers extending parallel to the (302) plane. Within a layer, one formyl oxygen atom participates in the formation of a Carene—H...O bond, which is responsible for the formation of an inversion symmetric supramolecular motif of graph set R22(10). A second oxygen atom is involved in an intramolecular Carene—H...O hydrogen bond and is further connected with a formyl hydrogen atom of an adjacent molecule. A Hirshfeld surface analysis indicated that the most important contributions to the overall surface are from H...H (46.9%), O...H (27.9%) and C...H (17.8%) interactions
Neuartige Flammschutzmittel auf Basis von phosphorhaltigen s-Triazin- und s-Heptazin-Verbindungen
Full text linkDurch zunehmende Restriktionen in der Anwendung von halogenhaltigen Flammschutzmitteln (wie z.B. Tris(2-chlorisopropyl)phosphat) besteht Bedarf an halogenfreien Alternativen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neuartige flüssige Flammschutzmittel für Polyurethan- und Polyisocyanurat-Hartschaumstoffe synthetisiert und charakterisiert. Als Ausgangsmaterialien dafür dienten sowohl s-Triazinchlorid als auch s-Heptazinchlorid. Die Derivate wurden mittels Michaelis-Arbuzov-Reaktion hergestellt und die erhaltenen Produkte anschließend charakterisiert. Ausgewählte hergestellte Verbindungen wurden in Hartschaummaterialien eingearbeitet und auf ihre Flammschutzeigenschaften getestet. Des Weiteren wurde der Einfluss unterschiedlicher Reaktionsbedingungen auf die Produktzusammensetzung untersucht. Es konnten positive Flammschutzeigenschaften für s-Triazinphosphonate nachgewiesen werden. Auch für die neu etablierte Substanzklasse der s−Heptazinphosphonate konnte eine flammhemmende Wirkung nachgewiesen werden.:Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
2 Stickstoffreiche Verbindungen
2.1 Einführung in die Stoffklasse der s-Triazine
2.2 Einführung in die Stoffklasse der s-Heptazine
3 Kunststoffchemie
3.1 Einteilung von Kunststoffen
3.2 Einführung in die Stoffklasse der PUR-Verbindungen
3.3 Anwendung von PUR-Schaumstoffen
4 Flammschutz
4.1 Grundlagen Flammschutz
4.2 Weitere Flammschutzmittel
4.2.1 Phosphorhaltige Flammschutzmittel
4.2.2 Stickstoffhaltige Flammschutzmittel
4.2.3 Halogenhaltige Flammschutzmittel
4.3 Toxikologie ausgewählter Flammschutzmittel
4.4 Aktuelle Forschung im Bereich halogenfreier Flammschutzmittel
5 Ergebnisse und Diskussion
5.1 s-Triazinphosphonate
5.1.1 Identifikation der chem. Zusammensetzung mittels NMR-Spektroskopie
5.1.2 Untersuchung des Einflusses von Stöchiometrie, Zugabemethode, Temperatur und Feuchtigkeit auf s-Triazinphosphonate mittels NMR-Spektroskopie
5.1.3 Chlor- und Phosphorgehalt
5.1.4 Einfluss auf den Aggregatzustand
5.1.5 Thermisches Verhalten
5.1.6 Infrarotspektroskopie
5.1.7 UV/Vis-Spektroskopie
5.2 s-Triazinphosphonate als Flammschutzmittel
5.2.1 Restriktionen halogenhaltiger Flammschutzmittel
5.2.2 Flammschutzmittel für PUR- und PIR-Hartschäume
5.2.3 Verschäumungsverhalten der s-Triazinphosphonate
5.2.4 Untersuchung der Flammschutzeigenschaften
5.2.5 Sonstige Schaumeigenschaften
5.2.6 Fazit und Ausblick zu den s-Triazinphosphonaten als Flammschutzmittel
5.3 Sonstige s-Triazin-Verbindungen
5.4 s-Heptazinphosphonate
5.4.1 Identifikation der Produkte mittels NMR-Spektroskopie
5.4.2 Einkristallstrukturanalyse
5.4.3 Phosphorgehalt
5.4.4 Thermisches Verhalten
5.4.5 Infrarotspektroskopie
5.4.6 UV/Vis-Spektroskopie
5.5 s-Heptazinphosphonate als Flammschutzmittel
5.6 Sonstige s-Heptazin-Verbindungen
5.6.1 Umsetzung Heptazinchlorid mit stickstoffreichen Verbindungen
5.6.2 Herstellung von Salzen der Thiocyamelursäure
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Experimentelle Durchführung
7.1 Geräte und Methoden
7.1.1 NMR-Spektroskopie
7.1.2 FTIR-Spektroskopie
7.1.3 Schmelzpunktbestimmung
7.1.4 Mikro-Siedepunktbestimmung
7.1.5 Thermogravimetrische Analysen
7.1.6 Py-GC-MS Messungen
7.1.7 Viskositätsmessung
7.1.8 UV/Vis-Spektroskopie
7.1.9 ICP-OES
7.1.10 Elementaranalyse
7.1.11 Einkristallröntgenstrukturanalyse
7.1.12 Limiting Oxygen Index
7.1.13 Kleinbrennertest nach DIN13501 Klasse E
7.1.14 Cone Kalorimetrie
7.1.15 Schaumdichtebestimmung
7.1.16 Bestimmung der Geschlossenzelligkeit
7.1.17 Wärmeleitfähigkeit
7.1.18 Druckfestigkeit
7.2 Verwendete Chemikalien
7.3 Versuchsdurchführung
7.3.1 Umsetzung von Cyanurchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten
7.3.2 Weitere Umsetzungen zu s-Triazin-Derivaten
7.3.3 Synthese Kaliumcyamelurat
7.3.4 Synthese Heptazinchlorid
7.3.5 Umsetzung von Heptazinchlorid mit Trialkyl- bzw. Triarylphosphiten
7.3.6 Nukleophile Substitutionen mit Heptazinchlorid
7.3.7 Schwefelhaltige Heptazinderviate
7.3.8 Präparation PUR Hartschaum für LOI Tests
7.3.9 Präparation PIR Hartschaum für LOI Tests
7.3.10 Präparation PUR- und PIR-Hartschaum für EN 13501 Klasse E & Cone Kalorimetrie
7.3.11 Chemische Zusammensetzung der A- und B- Komponente
8 Anhang
8.1 Kristallographische Tabellen
8.2 Eidesstattliche Erklärung
8.3 Publikationsliste
8.4 Lebenslauf
8.5 Danksagung
9 Literaturverzeichni
Entwicklung eines biofidelen Dummys zur Darstellung komplexer Verletzungen beim Fahrzeugcrash
Full text linkFür die Fahrzeugsicherheit und die Bewertung von Fahrzeugstrukturen spielt die Entwicklung von Crashtest-Dummys eine zentrale Rolle. Diese menschenähnlichen Puppen werden bei Crashtests eingesetzt, um die Auswirkungen von Kollisionen auf den Körper zu untersuchen.
Der Stand des Wissens zeigt, dass aktuelle Crashtest-Dummys nach dem Prinzip der Ermittlung von physikalischen Belastungsgrößen arbeiten. Die komplexe Verletzungsentstehung infolge von Verkehrsunfällen lässt sich damit nicht vollständig darstellen.
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung, Konstruktion und Erprobung eines neuartigen Dummys mit biofidelen Eigenschaften zur Darstellung komplexer Verletzungen. Es wird ein Konzept entwickelt, mit dem Verletzungen durch Materialschäden direkt am Dummy dargestellt werden können. Die Konstruktion des biofidelen Dummys orientiert sich an der menschlichen Anatomie und Trauma-Biomechanik. Mit der Auswahl unterschiedlicher Werkstoffe wird ein Dummy gefertigt, der viele komplexe Verletzungen direkt darstellt.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der biofidele Dummy in Schlittenversuchen und Crashtests untersucht. Die erfolgreiche Validierung des biofidelen Dummys zeigt, dass es möglich ist, eine Korrelation zwischen Materialschäden am Dummy und menschlichen Verletzungen herzuleiten
Geophysics for the Evaluation of Reactive Systems
Full text linkThe field of geosciences, including geophysics, plays a crucial role in addressing society's pressing concerns related to energy demand, climate change, resource preservation, and environmental protection. Reactive systems encountered in this context are characterized by intricate interactions among various phases, environmental conditions, physical and chemical processes. Achieving a comprehensive understanding of these processes and quantitatively evaluating reactive systems necessitates a holistic scientific approach. This approach encompasses efficient categorization of reactive systems, the development of appropriate experimental and computational tools, and the collection and dissemination of relevant data. In this context, this thesis contributes to geophysics and petrophysics with a focus on reactive systems.
It presents and interprets laboratory datasets that address various complex aspects of rock behavior, including the presence of graphite, resulting anisotropy, and the challenging petrophysical characteristics of carbonate rocks. This compilation of research results provides a multifaceted perspective on the complex nature of rocks, including their mineralogical, physical, and chemical properties. It thus contributes to a deeper comprehension of electrical rock properties and their practical utility. Upon examining carbonate rocks and the response of graphitic schist to CO under reservoir conditions, it becomes clear that the impact of increased reactivity in a system on geophysical parameters varies depending on the specific characteristics of the rocks and systems under investigation. Consequently, geophysical methods aiming at a quantitative assessment of reactive systems must exhibit robustness and efficiency in order to be effectively applied in a site- and system-specific manner.
Expanding on this foundation, computational methods have been developed to aid in the quantitative analysis of reactive processes in laboratory experiments. These methods also serve as tools for gaining insights into the origin of rock properties and the impact of microstructure variation. Furthermore, inversion techniques are introduced in conjunction with custom-designed experiments within the field of petrophysics. The resultant software tool is made publicly accessible. The research further delves into the exploration of how physical properties of rocks are influenced by their microstructure, as well as how the stochastic nature of pore space geometry can introduce variability and uncertainty in rock physics data. This investigation was carried out through microstructure modeling and finite element simulations.
Leveraging these tailored computational techniques allowed for a comprehensive understanding of laboratory data, facilitating robust generalizations and contextualization for field applications and site-specific integrated interpretation. To illustrate the application in a complex natural reactive system, a field study focusing on coastal fumarolic vents in volcanic terrain was carried out and is presented. The challenges, prospects and visualization strategies for integrating simulation or inversion results from different methods are examined. Effective evaluation of complex sites requires open access to existing knowledge, including laboratory datasets. Consequently, this work documents and provides openly accessible examples of complex multi-method laboratory datasets to facilitate better understanding, re-evaluation and application in the field.
Finally, the handling of multi-reactive systems in field applications is discussed. It involves the integration of three-dimensional subsurface models with petrophysical insights related to multi-reactive systems. These models are calibrated using additional complementary data from surface or borehole sources. This integrated approach enables a quantitative assessment of site-specific multi-reactive systems
Numerical simulation of geomembranes at large deformations
Full text linkThis thesis documents the development of a simulation strategy to model the behavior of geomembranes at large deformations using the explicit finite difference code FLAC3D. The geomembrane is represented by special shell elements and interfaces at both sides of the geomembrane duplicating the interaction with the overlying and underlying materials. Chapter 1 provides an introduction to geotextiles and geomembranes, and their use in geotechnical engineering. Special attention is paid to pull-out tests because of their importance to describe the behavior at large deformations. Chapter 2 describes the proposed ‘liner’ model concept to simulate the interaction of a geomembrane with the over- and underlying material. Furthermore, this chapter documents in detail the simulation of uniaxial pull-out tests for validation of the proposed ‘liner’ model concept and compares it with the FLAC3D built-in geogrid element. To clarify more clearly the potential failure (crack propagation and rupture process) of the geomembrane, the ‘liner’ model under biaxial loading was investigated in Chapter 3. Chapter 4 documents a detailed parameter study with a special focus on the stiffness and frictional behavior of the ‘liner’ element using a simplified waste dump. In chapter 5 a new constitutive model (“Femesalz”) is proposed to describe the visco-elasto-plastic behavior of crushed salt and waste rock salt, respectively. The “Femesalz” constitutive model together with the ‘liner’ model is applied to simulate the behavior of a rock salt waste dump (2.5-dimensional) to validate both, the new constitutive model “Femesalz” as well as the ‘liner’ model. Chapter 6 documents the use of the ‘liner’ element and the “Femesalz” constitutive model to simulate salt dump models in 2D and 3D on different terrain types (mountain, valley, plain) for a time of 100 years to generate large deformations.
Chapter 7 contains the main conclusions and recommendations.:ABSTRACT AND STRUCTURE OF THESIS 2
ACKNOWLEDGMENTS 4
CONTENTS 5
LIST OF TABLES 7
LIST OF FIGURES 10
NOMENCLATURE 16
CHAPTER 1: INTRODUCTION AND STATE-OF-THE-ART 22
1.1 Geosynthetic for geoengineering projects (overview) 22
1.2 Pull-out tests (overview) 29
CHAPTER 2: “LINER” CONCEPT AND NUMERICAL SIMULATIONS OF UNIAXIAL PULL-OUT TESTS 39
2.1 Introduction 39
2.2 Numerical calculations 39
2.2.1 General considerations 39
2.2.2 Concept of the 'liner' element 40
2.2.3 'Geogrid' versus 'liner' element 41
2.2.4 Verification of ‘liner’ element 42
2.2.5 Conclusions 58
CHAPTER 3: BIAXIAL LOADING OF “LINER” MODEL 61
3.1 Introduction 61
3.2 Model set-up 61
3.3 Results of biaxial pull-out test simulation 63
3.4 Summary and Conclusions 71
CHAPTER 4: PARAMETER STUDY OF EMBEDDED GEOMEMBRANE 74
4.1 Introduction 74
4.2 Model set-up 74
4.3 Results 77
4.3.1 Influence of interface stiffness 80
4.3.2 Influence of interface friction 87
4.4 Conclusions 93
CHAPTER 5: CONSTITUTIVE MODEL FOR SALT DUMP 95
5.1 Introduction 95
5.1.1 Overview of constitutive models for rock salt 97
5.1.2 Overview of constitutive models for crushed salt 104
5.2 ‘Femesalz’ constitutive model for crushed salt 106
5.2.1 Introduction 106
5.2.2 Compaction test 111
5.2.3 Triaxial test and realistic waste dump simulation 114
5.2.4 Numerical salt dump simulations 115
5.3 Summary 122
CHAPTER 6: SIMULATIONS CONSIDERING TOPOGRAPHY OF UNDERLYING MATERIAL 123
6.1 Introduction 123
6.2 Model set-up 123
6.3 Model parameters and calculation sequence 131
6.4 Calculation results 132
6.5 Discussion of results and conclusions 139
CHAPTER 7: CONCLUSIONS 141
REFERENCE 14
Regional climate variability: concepts, changes, consequences
Full text linkEuropa erlebte in den letzten 20 Jahren einige sehr heiße und trockene Sommer mit regionalen Rekordwerten heißer Temperaturen oder geringer Niederschlagssummen. In anderen Jahren führten Starkregen zu Überflutungen unterschiedlichen räumlichen Ausmaßes. Da solche Extremereignisse mit vielfältigen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesellschaft, natürliche Ökosysteme und verschiedene Wirtschaftssektoren verbunden sind, ist die langzeitliche Veränderung in ihrem Auftreten im Rahmen der globalen Erwärmung von großer Bedeutung.
Konzepte: Maßgeblich für die Qualität von Klimawandel(folgen)studien ist die Verfügbarkeit und Qualität von Daten. Daher werden Konzepte für die Sicherstellung einer zuverlässigen und vergleichbaren Datenbasis entwickelt. Für die Beschreibung der Eigenschaften eines bestimmten Ereignisses existiert eine Vielzahl an Definitionen und Indizes, was zu unterschiedlichen Ergebnissen von Studien führen kann, welche die zeitlichen Veränderungen der Charakteristik solcher Ereignisse analysieren. Die Integration einer Reihe von Indizes in einen aggregierten Index ermöglicht eine robustere Bewertung der Klimabedingungen und Trends. Die Vergleichbarkeit von Klimafolgenbewertungen verlangt zudem die Verwendung eines gemeinsamen Analyserahmens sowie abgestimmter Datensätze (Beobachtungsdaten, Klimaprojektionen) und Methoden (z.B. Untersuchungszeiträume, Ensemble-Ansatz, Qualitätsbewertung, Korrekturalgorithmen, Impactmodelle und -indizes, Elemente der Klimafolgen- oder Risikoanalyse).
Trends: Sommerliche Trockenheit hat über weiten Teilen Europas – mit Ausnahme des Nordens – zugenommen. Besonders stark zugenommen haben die Dürrebedingungen im Sommerhalbjahr für Indizes, welche die Evapotranspiration einbinden. Der reine Fokus auf den Niederschlag zur Bewertung von Dürre in verschiedenen Speichern des Wasserkreislaufs ist unzureichend. Neben dieser beobachteten Zunahme in der Sommertrockenheit, ist auch für die Intensität von Starkniederschlagsereignissen und ihrem Anteil am Gesamtniederschlag ein Anstieg über Europa zu beobachten. Verschiedene Stationen in Mitteleuropa zeigen für das Sommerhalbjahr gleichzeitige Anstiege in den Dürrebedingungen und Starkniederschlägen, was die mit solchen Niederschlagsextremen verbundenen Folgen und Risiken erhöht.
Folgen: Viele Sektoren sind durch die Folgen des Klimawandels und extreme Wettereignisse negativ betroffen, so auch das Verkehrssystem. Dessen Verfügbarkeit und Leistungsfähigkeit ist von hoher Bedeutung für die Gesellschaft (Mobilität) und Wirtschaft (Waren, Transportketten). Extreme Wettereignisse wie Hitzewellen, Überschwemmungen, Dürren, Stürme und Sturmfluten können Unfälle und Staus verursachen, die Infrastrukturen beschädigen und damit Transportketten unterbrechen sowie zu Verspätungen und Ausfällen führen. Die Verkehrsträger sind dabei in unterschiedlicher Weise und Intensität betroffen. Um die Klimawandelfolgen für das Bundesverkehrssystem zu bewerten und Anpassungsbedarfe zu priorisieren wurde ein methodischer Rahmen für die Durchführung von Klimawirkungsanalysen entwickelt. Ergänzt werden diese nationalen Analysen durch Klimafolgenstudien für die UNECE-Region (UNECE: Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen). Zielgerichtete Klimadienstleistungen, welche die Bedarfe der Anwendenden integrieren, sind eine Grundvoraussetzung für die Entwicklung praktikabler Anpassungsoptionen.:Abstract 1
Zusammenfassung 2
1. Research topic and questions addressed 3
2. Outline and structure of this thesis 6
3. Concepts – How to evaluate changes in heat, drought and wetness? 11
3.1 How to define drought? 11
3.2 How to measure changes in (extreme) temperature and precipitation? 11
3.2.1 Applying established climate indices 11
3.2.2 Developing new indices to measure drought and wetness 12
3.2.3 Assessing extreme events and their impacts 14
3.3 How to ensure good quality climate data sets? 15
3.3.1 Separating climate variability from changes in non-climatic parameters 15
3.3.2 Regionalizing climate information 15
3.3.3 Adjusting biases in climate projections 16
3.4 How to ensure comparable results of climate impact assessments? 17
3.4.1 Agreeing on common assumptions and scenarios 17
3.4.2 Applying an ensemble analysis approach 17
3.4.3 Implementing a common analysis framework for impact assessment 18
4. Changes – Which variations are seen in the regional climate? 20
4.1 Variations and changes in the average climate – temperature and precipitation 20
4.1.1 Changes in wet and dry periods over Europe 20
4.1.2 Observed and projected temperature and precipitation trends over Germany 21
4.1.3 Observed climatic changes in North-eastern Brazil (NEB) 21
4.1.4 Observed precipitation variations in the Palestinian territories and surrounding areas 22
4.2 Extreme weather and climate events: spatio-temporal variations and trends 22
4.2.1 Increases in temperature extremes and heatwaves 22
4.2.2 Characteristics of and changes in heavy precipitation 23
4.2.3 Temporal variations in meteorological drought conditions 26
4.2.4 Drought and heavy precipitation 28
4.3 Characterising selected record hot and dry summers 30
4.3.1 The five record drought summers in Europe – 1947, 2018, 2003,
1921 and 1911 30
4.3.2 The summer of 2018 31
4.3.3 The summer of 2015 32
4.3.4 Recent hot and dry summers in Germany in comparison to climate projections 33
5. Consequences – Which climate impacts do we have to expect and how to adapt to them? The case of the transport system 35
5.1 Relevance of climate change considerations for the transport system 35
5.2 Networks supporting the development of climate resilient transport systems 35
5.2.1 BMDV Network of Experts on Climate Change Impacts and Adaptation 36
5.2.2 DAS core service “climate and water” 37
5.2.3 UNECE Group of Experts on Assessment of Climate Change Impacts
and Adaptation for Inland Transport 38
5.3 Climate change impact analysis for the transportation sector 39
5.3.1 Methodology of the integrated climate impact assessment 39
5.3.2 Exemplary results of the exposure analysis 40
5.3.3 Integrated climate impact assessment 40
5.4 Stress testing the transport system 41
5.4.1 The stress test methodology 41
5.4.2 Exemplary results of the traffic simulations 41
5.5 Developing an adaptation framework and specific measures 42
5.5.1 Background and classification of adaptation measures 42
5.5.2 Information and consultation services 42
5.5.3 Reviewing and revising technical guidelines and standards 43
5.5.4 Structural adaptation measures 43
5.5.5 Adapting management practices of transportation infrastructure 43
5.5.6 Adapting the operative management of traffic flows 44
5.5.7 Survey results on suitable adaptation measures 44
6. Conclusions 45
6.1 Concepts 45
6.2 Changes 45
6.3 Consequences 46
7. References 48Over the last 20 years, some very hot and dry summers affected Europe, regionally resulting in record breaking high temperature or low precipitation values. In other years, torrential rains led to flood events at different spatial scales. Long-term changes of such extreme events within a warming world are of great relevance, as they are connected with manifold negative impacts on human society, natural ecosystems and diverse economic sectors.
Concepts: The quality of climate change (impact) studies is often hampered by availability and quality of datasets. Thus, concepts for securing reliable and comparable data are developed and applied. For the description of the characteristics of a specific event a vast number of definitions and indices exists. Therefore, results on the temporal changes of event characteristics may differ between studies. By integrating a number of indices into an aggregated index, a more robust evaluation of the climate conditions and trends is facilitated. Furthermore, comparable climate impact assessments demand a common analysis framework with agreements on the data bases (observational data and climate projections) and methodologies (e.g., study periods, ensemble approach, quality assessment, correction algorithms, climate impact models and indices, elements considered in the impact or risk analysis).
Changes: Summer drought conditions increased over most of Europe, except for some stations in northern Europe. Thereby, the observed increase in drought conditions during the warm part of the year is particularly pronounced for indices integrating evapotranspiration in their definition. Purely focussing on precipitation to evaluate drought conditions in the different water reservoirs does not suffice any longer. While observing increases in summer drought, the intensity of heavy precipitation events as well as their contribution to total precipitation show a positive trend over Europe, too. Several stations in Central Europe show increasing drought conditions and increasing heavy precipitation events during the summer half year at the same time, which increases the risks connected with precipitation extremes.
Consequences: Climate change impacts on the transport system are studied exemplarily for the many sectors that are affected negatively by the projected changes in climate and extreme weather events. The availability and performance of the transport system are of high importance for the society (mobility) and economy (goods, transport chains). Extreme weather events such as heatwaves, flooding, droughts, and storm surges might 1) cause accidents and congestion, 2) severely damage to infrastructures and disrupt transport chains, and 3) result in delays and cancellations. Different modes of transport are affected by climate change in different ways and with different intensity. A climate impact assessment framework was defined and tested for the German Federal transport system to support the prioritization of adaptation options. Climate change impact studies for the UNECE-region (United Nations Economic Commission for Europe) complement these Federal analyses. It is shown that tar-geted climate services that integrate user requirements are key in developing feasible adaptation options.:Abstract 1
Zusammenfassung 2
1. Research topic and questions addressed 3
2. Outline and structure of this thesis 6
3. Concepts – How to evaluate changes in heat, drought and wetness? 11
3.1 How to define drought? 11
3.2 How to measure changes in (extreme) temperature and precipitation? 11
3.2.1 Applying established climate indices 11
3.2.2 Developing new indices to measure drought and wetness 12
3.2.3 Assessing extreme events and their impacts 14
3.3 How to ensure good quality climate data sets? 15
3.3.1 Separating climate variability from changes in non-climatic parameters 15
3.3.2 Regionalizing climate information 15
3.3.3 Adjusting biases in climate projections 16
3.4 How to ensure comparable results of climate impact assessments? 17
3.4.1 Agreeing on common assumptions and scenarios 17
3.4.2 Applying an ensemble analysis approach 17
3.4.3 Implementing a common analysis framework for impact assessment 18
4. Changes – Which variations are seen in the regional climate? 20
4.1 Variations and changes in the average climate – temperature and precipitation 20
4.1.1 Changes in wet and dry periods over Europe 20
4.1.2 Observed and projected temperature and precipitation trends over Germany 21
4.1.3 Observed climatic changes in North-eastern Brazil (NEB) 21
4.1.4 Observed precipitation variations in the Palestinian territories and surrounding areas 22
4.2 Extreme weather and climate events: spatio-temporal variations and trends 22
4.2.1 Increases in temperature extremes and heatwaves 22
4.2.2 Characteristics of and changes in heavy precipitation 23
4.2.3 Temporal variations in meteorological drought conditions 26
4.2.4 Drought and heavy precipitation 28
4.3 Characterising selected record hot and dry summers 30
4.3.1 The five record drought summers in Europe – 1947, 2018, 2003,
1921 and 1911 30
4.3.2 The summer of 2018 31
4.3.3 The summer of 2015 32
4.3.4 Recent hot and dry summers in Germany in comparison to climate projections 33
5. Consequences – Which climate impacts do we have to expect and how to adapt to them? The case of the transport system 35
5.1 Relevance of climate change considerations for the transport system 35
5.2 Networks supporting the development of climate resilient transport systems 35
5.2.1 BMDV Network of Experts on Climate Change Impacts and Adaptation 36
5.2.2 DAS core service “climate and water” 37
5.2.3 UNECE Group of Experts on Assessment of Climate Change Impacts
and Adaptation for Inland Transport 38
5.3 Climate change impact analysis for the transportation sector 39
5.3.1 Methodology of the integrated climate impact assessment 39
5.3.2 Exemplary results of the exposure analysis 40
5.3.3 Integrated climate impact assessment 40
5.4 Stress testing the transport system 41
5.4.1 The stress test methodology 41
5.4.2 Exemplary results of the traffic simulations 41
5.5 Developing an adaptation framework and specific measures 42
5.5.1 Background and classification of adaptation measures 42
5.5.2 Information and consultation services 42
5.5.3 Reviewing and revising technical guidelines and standards 43
5.5.4 Structural adaptation measures 43
5.5.5 Adapting management practices of transportation infrastructure 43
5.5.6 Adapting the operative management of traffic flows 44
5.5.7 Survey results on suitable adaptation measures 44
6. Conclusions 45
6.1 Concepts 45
6.2 Changes 45
6.3 Consequences 46
7. References 4
Eine Forschungsdaten-Policy für die TUBAF
Full text linkAm 28. November 2023 hat der Senat der TU Bergakademie Freiberg eine institutionelle Forschungsdaten-Policy verabschiedet. Aus diesem Anlass widmen wir die erste Ausgabe des Open-Science-Snacks im neuen Jahr (2024) diesem Thema
All AlSi-wired solar cell: A way to avoid silver and copper in solar module fabrication
Full text linkPV solar cells and modules have to show high-efficiency at very low cost. The idea of the project is to understand and test the feasibility of an all-aluminum-silicon (AlSi)-wired solar cell and solar module enabling an easy cell string for module assembly. The cell is thought to be build up in the best case by a silicon wafer cleaned and passivated by dielectric layer which will be laser opened in lines or dashes or dots for contacting. The AlSi wires are used to contact the opened areas during high temperature treatment forming contacts to silicon with local doping. The main advantage of the concept is a much cheaper cell and module fabrication as a silver- and diffusion-doping-free solar cell is build, cell contacting and module cell string connection could be one process step (i.e. no paste screen-printing and no additional stringing), thus no copper nor silver is used. Solar cell structures of interest have to withstand the eutectic temperature of silicon, thus industrial PERC and TOPCon could be possible candidates
Leitlinien für Publikationen an der TU Bergakademie Freiberg
Full text linkDie Technische Universität Bergakademie Freiberg verfolgt das Ziel, die Forschungsleistungen ihrer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sichtbar und zugänglich zu machen und die Verwertbarkeit dieser Leistungen für den künftigen Forschungsprozess sicherzustellen. Sie ist bestrebt, diese an der Hochschule erbrachten Forschungsleistungen, die sich ganz besonders in Form von Publikationen und der Häufigkeit ihrer Zitierungen zeigen, zur Geltung zu bringen. Dazu ist eine eindeutige Zuordnung der Forschenden zu den Publikationen, an denen sie mitgewirkt haben, sowie zu ihrer Hochschule (Affiliation) notwendig. Eine erhöhte Sichtbarkeit von Publikationen und die transparente Bewertung der damit verbundenen Forschungsleistung ermöglicht zugleich eine angemessene Qualitätssicherung. Diese ist sowohl für die Forschenden als auch für die Hochschule im nationalen und internationalen Vergleich sowie im Wettbewerb um Forschungsförderung und Kooperationspartner von besonderer Bedeutung