Fachbereich Ingenieurwissenschaften und Kommunikation
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West Africa has great potential for the use of solar energy systems, as it has both a high solar radiation rate and a lack of energy production. West Africa is a very aerosol-rich region, whose effects on photovoltaic (PV) use are due to both atmospheric conditions and existing solar technology. This study reports the variability of aerosol optical properties in the city of Koforidua, Ghana over the period 2016 to 2020, and their impact on the radiation intensity and efficiency of a PV cell. The study used AERONET ground (Giles et al., 2019) and satellite data produced by CAMS (Gschwind, et al., 2019), which both provide aerosol optical depth (AOD) and metrological parameters used for radiative transfer calculations with libRadtran (Emde, et al., 2016). A spectrally resolved PV model (Herman-Czezuch et al., 2022) is then used to calculate the PV yield of two PV technologies: polycrystalline and amorphous silicon. It is observed that for both data sets, the aerosol is mainly composed of dust and organic matter, with a very increased AOD load during the harmattan period (December-February), also due to the fires observed during this period.
Am Beispiel einer jahrelang in Präsenz gelehrten Veranstaltung mit Vorlesungen, Übungen und Laborpraktika wird gezeigt, wie die Vermittlung prüfungsrelevanter Kompetenzen auch „online“ gelang. Das passende „Setting“ des Lehr- und Lernprozesses unter Beachtung von Handlungsempfehlungen ist auch für die Zukunft relevant.
Schulungen in neun Prozessschritten gestalten! Digitalisierung des Masterfaches „Integrierte Managementsysteme“ im Studiengang „Material Science and Sustainability Methods“ im Fachbereich Naturwissenschaften an der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg. Am Beispiel einer jahrelang in Präsenz gelehrten Lehrveranstaltung mit Vorlesungen und seminaristischen Übungen wird gezeigt, wie das Gestalten und Durchführen zur Vermittlung prüfungsrelevanter Kompetenzen auch „online“ gelingt. Das passende „Setting“ des Lehr- und Lernprozesses unter Beachtung von Qualitätskriterien und Handlungsempfehlungen ist für jede Art von Schulung in Universitäten, Behörden, Unternehmen und anderen Organsitationen relevant.
Sie sind im Bereich Qualitätsmanagement tätig und haben die Aufgabe bekommen, ein Problem systematisch zu untersuchen und methodisch zu lösen? Sie haben zu viele Aufgaben und wissen nicht, wie Sie diese priorisieren sollen? Oder haben Sie zu begrenzte Ressourcen, um alle Reklamationen gleichzeitig bearbeiten zu können? Oder wissen nicht, wie Sie einen bestimmten Prozess in seinen Grenzen zielführend verbessern können?
Zertifizierungsnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ gibt eine Übersicht über Zertifizierungsnormen von A-Z. Die Zertifizierung von „Produkten“, „Prozessen“, „Systemen“ und „Personen“ wird erklärt. Am Beispiel der FFP2-Masken mit richtiger CE-Kennzeichnung wird begründet, wie wichtig die Einhaltung von Normen für Gesundheit und Leben ist.
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die DIN-Norm, die alle kennen sollten: DIN 5008 „Schreib- und Gestaltungsregeln für die Text- und Informationsbearbeitung“ Beuth-Verlag, Berlin: 2020. Es werden nützliche Hinweise, wie z. B. für Abschlussarbeiten, Bewerbungsschreiben oder Geschäftsbriefe gegeben.
Gesundheitsnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ gibt eine Übersicht zu Gesundheitsnormen von A bis Z. Es wird veranschaulicht, wie Normen durch regionale, europäische und weltweite Vereinheitlichung Leben retten und Gesundheit schützen. Als Praxisbeispiel wird der Aufbau der Zertifizierungsnorm DIN ISO 45001 „Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit“ kurz erläutert.
Formatnormen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ zeigt verschiedene Formatnormen, wie Audio-, Bild- und Medienformate. Am Beispiel des weltweit einheitlichen Papierformats nach DIN EN ISO 216 wird der Aufbau durch die drei Normsätze „Halbierung und Verdoppelung“, „Ähnlichkeit“ und „Proportionalität“ erklärt.
CE-Kennzeichnung
(2023)
Normen-ABC als Uebersicht
(2023)
Dieses Video dient der Motivation, sich mit Normenthemen zu befassen. Mit dem Internationalen Normenklassifizierung System (ICS) wird begründet, warum Normenkompetenz für alle Studierenden aller Studiengänge oder Berufstätigen jeder Fachrichtung von A-Z wichtig ist. Dazu werden Nützlichkeitsbeispiele gegeben. Abschließend wird das Normen-ABC als Übersicht vorgestellt und welche Lern- und Lehrziele die einzelnen Videos haben.
Entstehung einer DIN-Norm
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Entstehung von DIN-Normen. Die Beteiligung interessierter Kreise und die Moderation durch das Deutsche Institut für Normung e.V. (DIN) wird veranschaulicht. Zur Motivation des Mitwirkens an Normen wird auf die verschiedenen Möglichkeiten dazu hingewiesen. Insbesondere junge Menschen sollen die Information erhalten, dass durch eine verkürzte Erstellung einer „DIN-SPEC“ eine technische Lösung aus Forschung und Entwicklung schnell auf den Markt zu bringen ist.
Arten von Normen
(2023)
Dieses Video aus der Videoreihe „Normen-ABC“ erklärt die Herkunft und Arten von Normen. Es werden Beispiele für Normen von A bis Z gezeigt. Anhand der Planungsnorm für Projektmanagement, der ersten deutschen DIN 1 als Ausführungsnorm und der weltweit verbreiteten Prüfnorm sowie Managementnormen zur Förderung von Nachhaltigkeit wird eine Einordnung im PDCA-Zyklus gezeigt.
ISHIKAWA Diagramm
(2021)
In diesem Video wird der Aufbau und Nutzen eines Fischgräten-Diagramms zur Visualisierung von Ursachen oder Einflüssen auf eine Wirkung (Problem) oder ein Ziel (Lösung) gezeigt.
Die Vorteile liegen in der stammbaumähnlichen Darstellung aller möglichen Ursachen oder Einflüsse als Übersichtssammlung und in der fallweisen Eingrenzungsmöglichkeit je nach Relevanzeinschätzung.
Ablaufdiagramm
(2021)
In diesem Video werden Aufbau, Funktion und Nutzen eines Ablaufdiagrammes als Grundwerkzeug des Qualitätsmanagements gezeigt. Diese bilden die Grundlage für die Visualisierung der definierten und einzuhaltenden Reihenfolge eines Ablaufes für Algorithmen, Programme, Prozesse, Verfahren oder Projekte.
Brainstorming
(2021)
Chancengerechte Online-Lehre
(2020)
Qualitätsregelkarte
(2021)
PARETO-Diagramm
(2021)
Korrelationsdiagramm
(2021)
Histogramm
(2021)
Datensammelblatt
(2021)
Für kleinere Unternehmen mit geringen Ressourcen ist die Gestaltung des QM-Systems eine beträchtliche Herausforderung: Welche Methoden und Maßnahmen sind nötig und bestgeeignet, um die Qualitätskosten nachhaltig zu senken? Durch individuelle und ganzheitliche Betrachtung des Unternehmens sowie Einsatz der Kraftfeldanalyse gelang es einem Metallverarbeiter, ein maßgeschneidertes und dauerhaft wirksames QM-System zu implementieren.
Der Nutzen von Prozessmanagement für die Effizienz und Effektivität der Organisation von Unternehmen ist vielfach bestätigt. Eine Studie der gfo-Gesellschaft für Organisation stellt fest, dass der Umsetzungsgrad der Prozessorganisation in Unternehmen dennoch mangelhaft ist. Es fehlt die Unterstützung der Leitung, die selbst noch überwiegend funktional organisiert ist.
Das sogenannte „Deutschlandstipendium“ ist 2010 ins Leben gerufen worden. Gemäß den gesetzlichen Vorgaben sollen die Stipendien nach Begabung und Leistung vergeben werden. Darüber hinaus sollen auch gesellschaftliches Engagement oder besondere soziale, familiäre oder persönliche Umstände berücksichtigt werden. Bei der Finanzierung sind die Hochschulen zunächst auf das Einwerben privater Fördermittel angewiesen, die von Bund und Land um denselben Betrag aufgestockt werden. Die privaten Mittelgeber können für die von ihnen anteilig finanzierten Stipendien festlegen, aus welchen Studiengängen ihre Stipendiaten ausgewählt werden sollen. Die Hochschulen haben jedoch darauf zu achten, dass ein Drittel aller zu vergebenden Stipendien ohne eine entsprechende Zweckbindung vergeben werden. Einen direkten Einfluss auf die Auswahl einzelner Kandidaten dürfen die Förderer nicht haben. Vor diesem Hintergrund sind die Hochschulen angehalten, Anreize für private Förderer zu schaffen und parallel Bewerbungs- und Auswahlverfahren zu konzipieren, die die genannten gesetzlichen Vorgaben einhalten. Dadurch entsteht bei den Hochschulen ein erheblicher Verwaltungsaufwand. Zu dessen Reduzierung wird in diesem Artikel ein transparenter, nachvollziehbarer, zeit- und kostensparender Prozess durch einen programmierten Workflow beschrieben.
Qualitätsverbesserung und Zeitersparnis bei der Stipendienvergabe durch automatisierten Workflow
(2013)
Für die Vergabe der Deutschlandstipendien hatte die Hochschule anfangs ein Verfahren festgelegt, das viel manuelle Arbeitsschritte umfasst: Die Studierenden hatten ihre Bewerbungsunterlagen schriftlich einzureichen. Dazu gehörten neben einem Motivationsschreiben, einem Ausdruck des aktuellen Notenspiegels alle weiteren Referenzen zur Einschätzung der Bewerbung gemäß den gesetzlichen Auswahlkriterien. Als Grundlage zur Bewertung der „sozialen Kriterien“ sollten die Bewerberinnen und Bewerber ein Gutachten eines Professors oder einer Professorin der Hochschule einholen.
Der Wechsel vom Lehren zum aktiven Lernen kann durch studentische Projekte gelingen. Studierende wenden das bisher vermittelte Wissen an und erleben dadurch Ihre eigene Handlungskompetenz während der Bearbeitung einer berufsnahen Aufgabenstellung. Lernziel ist hierbei die Steigerung der Handlungskompetenz, bestehend aus Fach-, Sozial-, Methoden- und Individualkompetenz durch die Aufgabenbearbeitung im Team. Insbesondere wird dabei auch Wert auf die Vermittlung und Erfahrung von Skills, wie z. B. Kooperationsfähigkeit, Kommunikationsverhalten und Arbeitsorganisation gelegt.
The utilization of simulation procedures is gaining increasing attention in the product development of extrusion blow molded parts. However, some simulation steps, like the simulation of shrinkage and warpage, are still associated with uncertainties. The reason for this is on the one hand a lack of standardized interfaces for the transfer of simulation data between different simulation tools, and on the other hand the complex time-, temperature- and process-dependent material behavior of the used semi crystalline polymers. Using a new vendor neutral interface standard for the data transfer, the shrinkage analysis of a simple blow molded part is investigated and compared to experimental data. A linear viscoelastic material model in combination with an orthotropic process- and temperature-dependent thermal expansion coefficient is used for the shrinkage prediction. A good agreement is observed. Finally, critical parameters in the simulation models that strongly influence the shrinkage analysis are identified by a sensitivity study.
Start-ups als Arbeitgeber
(2021)
Start-ups stehen im Wettbewerb um qualifizierte Mitarbeiter in starker Konkurrenz zu etablierten Unternehmen und Konzernen. Der Bedarf an Fachkräften (etwa Software-Entwicklern) ist größer als je zuvor [1]. Wie stellen sich Start-ups als Arbeitgeber dar, um Personal für sich zu gewinnen? Dieser Frage wurde im Rahmen der Studie „Start-ups als Arbeitgeber“ nachgegangen.
Die Bilder aus dem Silicon Valley sind bekannt: Das Großraumbüro mit den Sitzecken zum Zurückziehen. Schaukeln, Kickern und Videospiele zum Relaxen in den Arbeitspausen. Überall gibt es etwas zu essen und zu trinken, und das natürlich gratis. – Diese Vorstellungen haben viele im Kopf. Finden sich diese Bilder in der Selbstdarstellung deutscher Start-ups als Arbeitgeber wieder?
Die hier vorgestellte Studie will keine allgemeingültigen Ergebnisse liefern, sondern ist explorativ angelegt und soll zur weiteren Beschäftigung mit diesem Forschungsfeld in Wissenschaft und Praxis anregen.
Protocol for conducting advanced cyclic tests in lithium-ion batteries to estimate capacity fade
(2024)
Using advanced cyclic testing techniques improves accuracy in estimating capacity fade and incorporates real-world scenarios in battery cycle aging assessment. Here, we present a protocol for conducting cyclic tests in lithium-ion batteries to estimate capacity fade. We describe steps for implementing strategies for accounting for variations in rest periods, charge-discharge rates, and temperatures. We also detail procedures for validating tests experimentally within a climate-controlled chamber and for developing an empirical model to estimate capacity fading under various testing objectives. For complete details on the use and execution of this protocol, please refer to Mulpuri et al.1.
Battery lifespan estimation is essential for effective battery management systems, aiding users and manufacturers in strategic planning. However, accurately estimating battery capacity is complex, owing to diverse capacity fading phenomena tied to factors such as temperature, charge-discharge rate, and rest period duration. In this work, we present an innovative approach that integrates real-world driving behaviors into cyclic testing. Unlike conventional methods that lack rest periods and involve fixed charge-discharge rates, our approach involves 1000 unique test cycles tailored to specific objectives and applications, capturing the nuanced effects of temperature, charge-discharge rate, and rest duration on capacity fading. This yields comprehensive insights into cell-level battery degradation, unveiling growth patterns of the solid electrolyte interface (SEI) layer and lithium plating, influenced by cyclic test parameters. The results yield critical empirical relations for evaluating capacity fading under specific testing conditions.
Impact of atmospheric aerosols on photovoltaic energy production - Scenario for the Sahel zone
(2017)
Photovoltaic (PV) energy is one option to serve the rising global energy need with low environmental impact. PV is of particular interest for local energy solutions in developing countries prone to high solar insolation. In order to assess the PV potential of prospective sites, combining knowledge of the atmospheric state modulating solar radiation and the PV performance is necessary. The present study discusses the PV power as function of atmospheric aerosols in the Sahel zone for clear-sky-days. Daily yields for a polycrystalline silicon PV module are reduced by up to 48 % depending on the climatologically-relevant aerosol abundances.
Solar energy plants are one of the key options to serve the rising global energy need with low environmental impact. Aerosols reduce global solar radiation due to absorption and scattering and therewith solar energy yields. Depending on the aerosol composition and size distribution they reduce the direct component of the solar radiation and modify the direction of the diffuse component compared to standard atmospheric conditions without aerosols.
Atmospheric aerosols affect the power production of solar energy systems. Their impact depends on both the atmospheric conditions and the solar technology employed. By being a region with a lack in power production and prone to high solar insolation, West Africa shows high potential for the application of solar power systems. However, dust outbreaks, containing high aerosol loads, occur especially in the Sahel, located between the Saharan desert in the north and the Sudanian Savanna in the south. They might affect the whole region for several days with significant effects on power generation. This study investigates the impact of atmospheric aerosols on solar energy production for the example year 2006 making use of six well instrumented sites in West Africa. Two different solar power technologies, a photovoltaic (PV) and a parabolic through (PT) power plant, are considered. The daily reduction of solar power due to aerosols is determined over mostly clear-sky days in 2006 with a model chain combining radiative transfer and technology specific power generation. For mostly clear days the local daily reduction of PV power (at alternating current) (PVAC) and PT power (PTP) due to the presence of aerosols lies between 13 % and 22 % and between 22 % and 37 %, respectively. In March 2006 a major dust outbreak occurred, which serves as an example to investigate the impact of an aerosol extreme event on solar power. During the dust outbreak, daily reduction of PVAC and PTP of up to 79 % and 100 % occur with a mean reduction of 20 % to 40 % for PVAC and of 32 % to 71 % for PTP during the 12 days of the event.
Long-term variability of solar irradiance and its implications for photovoltaic power in West Africa
(2020)
This paper addresses long-term changes in solar irradiance for West Africa (3° N to 20° N and 20° W to 16° E) and its implications for photovoltaic power systems. Here we use satellite irradiance (Surface Solar Radiation Data Set-Heliosat, Edition 2.1, SARAH-2.1) to derive photovoltaic yields. Based on 35 years of data (1983–2017) the temporal and regional variability as well as long-term trends of global and direct horizontal irradiance are analyzed. Furthermore, at four locations a detailed time series analysis is undertaken. The dry and the wet season are considered separately.
This paper addresses long-term historical changes in solar irradiance in West Africa (3 to 20° N and 20° W to 16° E) and the implications for photovoltaic systems. Here, we use satellite irradiance (Surface Solar Radiation Data Set – Heliosat, Edition 2.1 – SARAH-2.1) and temperature data from a reanalysis (ERA5) to derive photovoltaic yields. Based on 35 years of data (1983–2017), the temporal and regional variability as well as long-term trends in global and direct horizontal irradiance are analyzed. Furthermore, a detailed time series analysis is undertaken at four locations. According to the high spatial resolution SARAH-2.1 data record (0.05°×0.05°), solar irradiance is largest (up to a 300 W m−2 daily average) in the Sahara and the Sahel zone with a positive trend (up to 5 W m−2 per decade) and a lower temporal variability (<75 W m−2 between 1983 and 2017 for daily averages). In contrast, the solar irradiance is lower in southern West Africa (between 200 W m−2 and 250 W m−2) with a negative trend (up to −5 W m−2 per decade) and a higher temporal variability (up to 150 W m−2). The positive trend in the north is mostly connected to the dry season, whereas the negative trend in the south occurs during the wet season. Both trends show 95 % significance. Photovoltaic (PV) yields show a strong meridional gradient with the lowest values of around 4 kWh kWp−1 in southern West Africa and values of more than 5.5 kWh kWp−1 in the Sahara and Sahel zone.
Long-term variability of solar irradiance and its implications for photovoltaic power in West Africa
(2020)
West Africa is one of the least developed regions in the world regarding the energy availability and energy security. Located close to the equator West Africa receives high amounts of global horizontal irradiance (GHI). Thus, solar power and especially photovoltaic (PV) systems seem to be a promising solution to provide electricity with low environmental impact. To plan and to dimension a PV power system climatological data for global horizontal irradiance (GHI) and its variability need to be taken into account. However, ground based measurements of irradiances are not available continuously and cover only a few discrete locations.