Forschung für die Zukunft

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1 Forschung für die Zukunft e und Ergebnisse der angewandten Forschung und Entwicklung 2007/2008

2 Inhaltsverzeichnis 5 Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin und 2008: Zwei gute Forschungsjahre an der HTW Berlin 10 Forschergruppen Forschung in den Fachbereichen 13 Fachbereich Ingenieurwissenschaften I () 14 e aus Forschung und Weiterbildung 34 Neue Kooperationen 36 Veröffentlichungen 43 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 56 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 65 Labore 67 Fachbereich Ingenieurwissenschaften II () 68 e aus Forschung und Weiterbildung 95 Neue Kooperationen 97 Veröffentlichungen 108 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 120 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 127 Labore 129 Fachbereich Wirtschaftswissenschaften I () 130 e aus Forschung und Weiterbildung 157 Neue Kooperationen 159 Veröffentlichungen 187 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 214 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 223 Labore 225 Fachbereich Wirtschaftswissenschaften II () 226 e aus Forschung und Weiterbildung 279 Neue Kooperationen 282 Veröffentlichungen 301 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 323 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 331 Labore Inhaltsverzeichnis 3

3 333 Fachbereich Gestaltung () 334 e aus Forschung und Weiterbildung 367 Neue Kooperationen 370 Veröffentlichungen 375 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 389 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 393 Studios und Labore 395 Fachbereichsübergreifende Forschung 396 e aus Forschung und Weiterbildung 406 Neue Kooperationen 408 Veröffentlichungen 410 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 412 Kooperationszentrum Wissenschaft Praxis KONTAKT 415 Die HTW Berlin auf einen Blick Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin Forschung bekommt für Fachhochschulen eine immer größere Bedeutung: für ihre Außenwahrnehmung, für die Kooperation mit Unternehmen und für die Entwicklung der jeweiligen Regionen. Trotz schwieriger Rahmenbedingungen die Lehrbelastung der Professorinnen und Professoren an Fachhochschulen ist hoch, ein akademischer Mittelbau fehlt stellen sie sich immer mehr den Forderungen aus der Politik, aktiven Technologietransfer zu betreiben und insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen in der Forschung zu unterstützen. Dieser Bericht dokumentiert die Forschungsaktivitäten der HTW Berlin in den Jahren 2007 bis 2008 und gibt gleichzeitig einen Überblick über die Potenziale und Kapazitäten der Hochschule. Im Berichtszeitraum wurden die Drittmittelumsätze an der HTW wieder erheblich gesteigert. Sie liegen derzeit bei ca. 4,0 Millionen Euro. Besonders erfreulich ist, dass ein großer Anteil der e Verbundvorhaben mit der Wirtschaft sind. Aber auch außerhalb dieser e findet ein reger Austausch mit der regionalen und überregionalen Wirtschaft bei studentischen arbeiten, Praktika und Abschlussarbeiten statt. Damit bestätigt die HTW ihren Ruf, ihre Studierenden praxisnah auszubilden. Die Jahre 2007 und 2008 waren auch geprägt von dem Aufbau der Bachelor- und Masterabschlüsse. Insbesondere in den Masterprogrammen achten Akkreditierungsagenturen auf das wissenschaftliche Umfeld. Dies ist eine weitere Motivation, hochwertige Forschungsaktivitäten an unserer Hochschule zu fördern. Die vorliegende Dokumentation zeigt, dass die HTW auf einem sehr guten Weg ist. Herausgeber Redaktion Layout und Satz Fotos Redaktionsschluss Impressum Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Erster Vizepräsident Prof. Hans-Herwig Atzorn Andreas Wüthrich, Gisela Hüttinger Christian Busse Dezember 2009 Wie wichtig dabei der Aufbau von Profilschwerpunkten ist, soll das Beispiel elearning veranschaulichen. Die HTW betreibt die Entwicklung von IT-Technologien zur Unterstützung ihrer Geschäftsprozesse praktisch seit ihrer Gründung im Jahre Dabei wurde elearning immer in einem umfassenden Sinn verstanden, nämlich unter Berücksichtigung der Bereiche eadministration, escience, emarketing. Diese Entwicklungen wurden vor allem über Drittmittel e vorangetrieben, so dass hier ein Profilschwerpunkt 4 Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin 5

4 entstand. Auf Basis dieser Vorarbeiten gelang es, sich im Rahmen des Programms»eLearning Dienste für die Wissenschaft«des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Wettbewerb zu behaupten. 20 der insgesamt 22 geförderten e gingen an Universitäten, nur zwei an Fachhochschulen, eines davon an die HTW Berlin: PALOMITA. Um die Entwicklung von Profilschwerpunkten zu fördern, sind verstärkt interdisziplinäre Forschungskooperationen entstanden, die sich als»kompetenzzentren«bzw.»kompetenzfelder«organisiert haben. Mehrere Kompetenzfelder arbeiten erfolgreich und praxisnah über die Grenzen einzelner Disziplinen und der beiden Hochschulstandorte hinweg zu den Forschungsschwerpunkten Facility Management/Media, Netze & Mobile Computing/Mensch Maschine Kommunikation/Welterbe Prävention Umweltanalyse/Steuern, Rechnungslegung und Recht/Teaching und Learning Tech nology/internationale Innovations- und Mittelstandsforschung/Nachhaltige Energieversorgung für Gebäude/ Games & Interactive Media/Bankpolitik und regionale Entwicklung. Sie verfügen über eigene Budgets, die in der Entwicklungsphase eines gemeinsamen es Starthilfe für die Akquisition umfangreicherer Drittmittel bieten. Auch das Interesse besonders erfolgreicher Fachhochschulabsolventinnen und -absolventen an der Forschung ist gewachsen. Um ihnen die Mitarbeit an komplexen Forschungsaufgaben und die Arbeit an einem Promotionsvorhaben an der HTW zu ermöglichen, hat die Hochschule ein eigenes Doktorandenförderprogramm aufgelegt. Verbänden und Verwaltungen und die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in den einzelnen Verwaltungseinrichtungen der HTW. Nicht zuletzt werden die Forscherinnen und Forscher durch den professionellen Service des Teams im Kooperationszentrum Wissenschaft-Praxis»KONTAKT«unterstützt. KONTAKT, unter anderem für Wissens- und Technologietransfer sowie nationale und europäische Forschungsförderung zuständig, begleitet die Forschungsvorhaben, beginnend mit der Förderberatung über die Antragsunterstützung bis zur späteren Drittmittelverwaltung. Allen Beteiligten danke ich im n der Hochschule für ihr Engagement, ihren Ideenreichtum, den Forschergeist und die Kooperationsbereitschaft. Mit ihrer Forschungsleistung trägt die HTW nicht nur zur Innovationsfähigkeit der regionalen Wirtschaft bei. Sie sichert auch die Qualität von Studium und Lehre. Denn Forschung und Entwicklung dienen auch der Weiterqualifizierung und dem Kompetenzerhalt der Lehrenden. Wir werden auch in Zukunft alle Anstrengungen entfalten, um die Rahmenbedingungen für Forschung und Entwicklung zu verbessern und die Forschungspotenziale zu stärken. Prof. Hans-Herwig Atzorn Vizepräsident Forschung Als ebenso erfolgreiches Modell hat sich das 2001 gegründete, aus Drittmitteln finanzierte Startup-Kompetenzzentrum samt Existenzgründerlabor erwiesen. Es ist Informations- und Kontaktstelle sowie Forum für alle, die mit Existenzgründungen zu tun haben. Gleichzeitig erweitert es das umfangreiche Bildungs-, Beratungs- und Serviceangebot der HTW. Offeriert werden gründungsbezogene Aus- und Weiterbildungskurse sowie Gründerstipendien. Dutzende von Studierenden sowie Absolventinnen und Absolventen konnten dadurch eigene Geschäftsideen entwickeln und umsetzen. Forschung dient der Stärkung des Hochschulprofils, und es bedarf dazu vieler Akteurinnen und Akteure. Neben den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sind dies die Kooperationspartner, die Auftraggeber in Unternehmen, 6 Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin 7

5 Drittmitteleinnahmen an der HTW Berlin (in Euro) und 2008: Zwei gute Forschungsjahre an der HTW Berlin Die HTW Berlin zählt Aktivitäten in der Forschung und der Entwicklung zu ihren Kernaufgaben. Sie fördert sie umfassend und baut sie mit Hilfe externer Forschungsgelder systematisch aus. Das breite Themenspektrum entspricht der fachlichen Vielfalt der Hochschule und ihrer lebendigen Forschungskultur, in der individuelle Initiativen genauso Platz haben wie interdisziplinäre Verbundvorhaben. Zukunftsorientierte Themenkomplexe wie die Informationsgesellschaft, Umweltund Klimaschutz, Entwicklungsökonomie und Globalisierung, Gesundheit und Verbraucherrecht oder der Erhalt des Kul turerbes und der Ausbau der Kreativitätswirtschaft rücken dabei in den letzten Jahren immer stärker in den Vordergrund und 2008 waren für die HTW Berlin sehr gute Forschungsjahre. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Hochschule beteiligten sich mit großem Erfolg an Förderprogrammen des Landes, des Bundes, privater Stiftungen und der Europäischen Union. Dabei kooperierten sie mit Unternehmen, Fach- und Branchennetzwerken sowie externen Forschungseinrichtungen. Die durchschnittliche Drittmittelleistung je Professorin bzw. je Professor verdreifachte Durchschnittliche Drittmittelausgaben (DMA) nach Fach bereichen * 43% 12% * bei Umverteilung der zentralen Mittel Zentraler Bereich 4% 9% 13% 19% nicht zuletzt der Zunahme im Bereich Auftragsforschung. Insgesamt wurden in den technischen und ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen sowie in den Wirtschaftswissenschaften und kulturbezogenen Fächern ca. 140 drittmittel finanzierte Forschungsprojekte realisiert; hinzu kommen zahlreiche intern geförderte Forschungsvorhaben. Die inhaltlichen Ergebnisse wurden im Rahmen von Publika tionen, Konferenzen, Symposien und Fachtagungen sowie Messeteilnahmen einer breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Mit der Etablierung von sogenannten Forschungskompetenzfeldern, die einen starken Bezug zur regionalen Branchenstruktur aufweisen, hat die Forschung an der HTW deutlich an Profil gewonnen. Maßnahmen der Innovationsförderung wie z.b. das Forschungsassistenzen sowie Verbundprojekte mit und für kleine und mittelständische Unternehmen kommen der wirtschaftlichen Leistungsentwicklung der Region in wichtigen Strategiefeldern zugute. Das Forschungsengagement in den Jahren 2006 und 2007 lässt sich freilich nicht allein an quantitativen Parametern festmachen; unbedingt erwähnt werden müssen auch die Erfolge, die HTW-Forscher/-innen in qualitativen Auswahlverfahren wie Exzellenzinitiativen, Fachprogrammen und internationalen Forschungsnetzwerken verbuchen konnten. Bärbel Sulzbacher Leiterin des Kooperationszentrums Wissenschaft Praxis (KONTAKT) sich gegenüber dem Jahr Im Leistungsvergleich der Berliner Hochschulen schlug dies sehr positiv zu Buche. Zum Anstieg der Drittmitteleinnahmen trugen sowohl großvolumige e bei, denen Mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) sowie dem Europäischen Sozialfonds (ESF) zuflossen, als auch die wachsende Zahl der aus Bundesprogrammen geförderten e, und und 2008: Zwei gute Forschungsjahre an der HTW Berlin 9

6 Forschergruppen An der HTW gibt es interdisziplinäre Forscher gruppen, die Forschungs- und Entwicklungskapazitäten aus verschiedenen Fachbereichen und Studiengängen ver einen. Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Mitglieder Media, Netze und Mobile Computing Prof. Dr. Horst Schwetlick Prof. Dr. Hans L. Cycon Prof. Dr. Jürgen Sieck Prof. Dr. Hermann Heßling Money, Trade, Finance and Development Prof. Dr. Sebastian Dullien Prof. Dr. Jan Priewe Prof. Dr. Claus Thomasberger Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Banken und regionale Entwicklung Prof. Dr. Uwe Christians Prof. Dr. Wolfgang Brunner Prof. Dr. Joachim Fischer Prof. Dr. Markus Thiermeier Prof. Dr. Harald Zschiedrich gameslab Berlin Prof. Dr.-Ing. Carsten Busch Prof. Thomas Bremer Erik Schulz Prof. Dr. Klaus Jung Prof. Dr. Thomas Jung Chistian Haker Stefan Escher Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecherin Kompetenzfeld Sprecherin Weitere Mitglieder Nachhaltige Energieversorgung für Gebäude Prof. Dr. Friedrich Sick Prof. Dr.-Ing. Petra Bittrich Prof. Dr.-Ing. Helmut Feustel Dipl.-Ing. Detlev Mahler Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Prof. Dr.-Ing. Jochen Twele Process Management & Real Estate Prof. Dr.-Ing. Regina Zeitner Regionale Industriekultur Prof. Ruth Keller-Kempas Prof. Dr. Dorothee Haffner Prof. Katrin Hinz Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Informationsmanagement im Facility Management Prof. Dr.-Ing. Markus Krämer Prof. Dr. habil. Michael May Prof. Dr.-Ing. Regina Zeitner Prof. Dr. Raimund Kosciolowicz Frank Kiewert Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder start up-kompetenzzentrum Existenzgründung und junges Unternehmertum Prof. Dr. Klaus Semlinger Dr. Angela Höhle Prof. Dr. Markus Thiermeier Prof. Dr. Joachim Fischer Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Internationale Innovations- und Mittelstandsforschung Prof. Dr. Wilhelm Schmeisser Prof. Dr. Karin Wagner Prof. Dr. Harald Zschiedrich Prof. Dr. Günther Heger Prof. Dr. Gerfried Hannemann Lufthygiene Prof. Frank Reichert Prof. Dr. Clauda Baldauf Prof. Dr. Jacqueline Franke Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Teaching and Learning Technology Prof. Dr. Gernold Frank Prof. Dr. Albrecht Fortenbacher Prof. Dr. Debora Weber-Wulff Prof. Dr. Friedrich Hartl Prof. Dr. Vesselin Iossifov Prof. Dr. Wladimir Bodrow Prof. Dr. Rüdiger Erbrecht Umberto Competence Center Prof. Dr. Volker Wohlgemuth Kompetenzfeld Sprecher Mensch-Maschine-Kommunikation Prof. Dr. Kai-Uwe Barthel Kompetenzfeld Sprecher Welterbe Prävention Umweltanalyse Prof. Dr. Matthias Knaut 10 Forschergruppen 11

7 Fachbereich Ingenieurwissenschaften I Studiengänge Campus Fax Elektrotechnik Informationstechnik/Vernetzte Systeme Informations- und Kommunikationstechnik Mikrosystemtechnik Nachrichtentechnik Regenerative Energiesysteme Gebäudeenergie- und -informationstechnik Computer Engineering Umwelttechnik/Regenerative Energien Wilhelminenhofstraße 75A Berlin (030) (030)

8 e aus Forschung und Weiterbildung Entwicklung einer Steuerungs- und Regelungstechnik zur Automatisierung nichtlinearer Prozesse Prof. Dr. Jürgen Beuschel Matzdorf Elektrotechnik GmbH Prenzlau Betreiber von Biogasanlagen In diesem wurde im Auftrag der Firma Matzdorf Elektrotechnik GmbH Prenzlau eine Steuerungs- und Regelungstechnik zur Automatisierung nichtlinearer Prozesse entwickelt. Die Leistungen beinhalteten die Durchführung von Messungen, die Bereitstellung von Prozessdaten und den Zugang zu Prozesswissen in Form von Regeln sowie die Unterstützung beim Test und bei der Inbetriebnahme der entwickelten Technik. Die Aufgabe wurde durch Einsatz eines Neuro-Fuzzy-Systems mit folgenden Teilleistungen gelöst: Ermittlung und Darstellung von Fuzzy-Reglern und Tools für Neuronale Netze; Durchführung einer beispielhaften Prozessanalyse mit Festlegung der Ein- und Ausgänge und Wertebereiche sowie der relevanten Prozessgrößen, Festlegungen zur automatisierungstechnischen Instrumentierung; Festlegung der Zugehörigkeitsfunktion, Aufstellung der Regeln, Entwurf und Test des ausgewählten Fuzzy-Reglers im Anlagenbetrieb; Optimierung des Fuzzy-Reglers durch Trainieren eines Neuronalen Netzes nach vorgegebenem Lernziel auf der Grundlage einer vorhandenen oder zu generierenden Datenbasis mit Festlegung der Abbruchkriterien, Verifikation der Ergebnisse im Online-Test; Implementierung des Neuronalen Netzes und des Fuzzy- Reglers als eng gekoppeltes Neuro-Fuzzy-System auf dem Zielsystem. Förderprogramme Alternative Abwärmenutzungskonzepte bei Schiffsund Bahnantrieben und Blockheizkraftwerken Prof. Dr.-Ing. Petra Bittrich Investitionsbank Berlin (IBB) Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) Technische Universität Berlin Amovis GmbH Berlin Ressourcenschonung, Energieeinsparung Rationelle Energieverwendung ist nach dem Einsatz nachhaltiger Energiesysteme die wirksamste Maßnahme zur Ressourcenschonung ohne negative umweltrelevante Nebenwirkungen. Die Nutzung der Abwärme von Verbrennungsmotoren zur zusätzlichen Erzeugung mechanischer oder elektrischer Arbeit führt dabei einerseits zur Erhöhung des Wirkungsgrades und damit zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches bei gleicher Leistung, andererseits wird die Belastung der Umgebung durch heiße Abgase vermindert. In diesem zwölf Monate dauernden wurde eine technisch-wissenschaftliche Machbarkeitsanalyse durchgeführt, in der die technischen, thermodynamischen und anwendungsspezifischen Parameter ermittelt wurden. Begleitet wurde sie durch eine Analyse der umweltrelevanten Wirkungen (z.b. der Verringerung von Schad stoffund Klimagasemissionen oder der Schonung von Energieressourcen) und durch eine Konzeptbetrachtung fertigungstechnischer Aspekte mit dem Ziel einer zukünftigen Serienproduktion. Dynamisches Verhalten photovoltaischer Module Prof. Wolfgang Brösicke Alle Bereiche der Photovoltaik Im Rahmen dieser Grundlagenuntersuchung wurden Vorversuche für ein umfangreicheres Forschungsthema zum dynamischen Verhalten kristalliner Solarzellen, -module und -generatoren durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung war der Bereich des 1. und 2. Durchbruchs, das Schaltverhalten und das Verhalten bezüglich induktiver und kapazitiver Einflüsse sowie Schutzbeschaltungen. 14 Ingenieurwissenschaften I e 15

9 Forschungsassistenz Förderprogramm Aufbau eines Kompetenz- und Servicezentrums für Videotechnologie Prof. Dr. Hans L. Cycon Henrik Regensburg Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen, Berlin Europäischer Sozialfonds (ESF): Forschungsassistenzen II an der HTW Berlin AVN Solution Videokonferenzen Die Arbeiten im umfassten folgende Bereiche: Aufbau und Betrieb eines Videotechnik-Servicezentrums und eines Testlabors für Videokommunikation und Cross- Conferencing, die sich für Lehre und Weiterbildung in Hochschulen und Unternehmen eignen; Entwicklung und Untersuchung von Anwendungsszenarien und Bussiness-Case-Lösungen für Audio-Video-Kommunikationssysteme; Weiterentwicklung und Nutzung von Standards im Bereich der Videokonferenz- und Kompressionstechnologien der nächsten Generation. Firewalls, Kompatibilität, Verschlüsselung sowie Nebenstellenidentifizierung entdeckt wurden. Dies lässt den Schluss zu, dass High-Definition-Konferenzsysteme noch kein Massenmarktprodukt sind und nur mit einer entsprechend qualifizieren Beratung als echte Infrastrukturlösung geplant und installiert werden können. Im Rahmen der weiteren Forschungs- und Technologiearbeiten wurden u.a. folgende Arbeitsfelder untersucht: Installation und Untersuchung Gatekeeper-Software in Verbindung zu den angebotenen Diensten im Deutschen Forschungsnetz (DFN); Ausarbeitung und Konzeption von HDV-Konferenz Lösungen; Audioinstallationsplanung und digitale Übertragung; Administration Mehrpunktkonferenzbrücke Codian und digitaler Videokonferenzrekorder; Performancetests einer Mehrpunktkonferenz anhand der serverbasierten Spezialversion daviko-multipoint; Netzwerkstrom-Analysen; HDV über LAN; Video-Produktionen; Streaming in heterogene Netze. In den ersten monaten waren in erster Linie Großkundenaufträge beim partner zu bearbeiten. Hierzu zählten e wie z.b. eine komplexe Mehrpunkt-Kommunikationslösung für die Deutsche Presseagentur (dpa) und die Planung und Ausstattung einer neuartigen HDV-Videokonferenz-Lösung an vier Standorten für das Universitätsklinikum Charité. Weitere Einsatzgebiete waren die Beratung zu und Planung von Audio- und Videokonferenzlösungen, deren Lieferung und Inbetriebnahme, die Schulung der Anwender und Administratoren, der Betrieb einer entsprechenden Hotline, Service und Wartungsarbeiten, Videoübertragungs-Events, VideoNews sowie technische Workshops. Hauptbestandteil der arbeiten war die Eruierung einer HD-fähigen Videokonferenzumgebung auf Basis des H.323-Standards mit besonderem Augenmerk auf dem Funktionsumfang nach dem Stand der Technik sowie auf der Kompatibilität der Funktionen zwischen den Endgeräten. Zur Mehrpunktfähigkeit dieser Systeme mit externen Servern (Codian) wurden verschiedene Testreihen durchgeführt, in deren Ergebnis diverse Probleme in Bezug auf Bandbreite, Förderprogramm Game-based evideo Prof. Dr. Hans L. Cycon Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung, Berlin Europäischer Sozialfonds (ESF) Weiterbildungsteilnehmer Game-based evideo leistet einen Beitrag zum Aufbau einer qualifizierten, mobilen Informationsgesellschaft mit Stateof-the-Art-Technologie, zur qualitativen Überwindung des»digital Gaps«für Benachteiligte und zur Entwicklung eines regionalen Kompetenznetzwerkes im Video- und Spielesektor. Erste Marktanalysen zeigen, dass»game-based evideo«bisher international wenig beleuchtet wurde. Die Herausbildung entsprechender Forschungs- und Lehrkompetenz ist ein innovativer Schritt für die Berliner Hochschullandschaft. Im Rahmen des s wurde die Betreuung von teams angeboten, die evideo-game-basierte Lehreinheiten 16 Ingenieurwissenschaften I e 17

10 Förderprogramm prototypisch entwickeln und sich dabei im Kontext einer flankierenden virtuellen Umgebung weiterbilden wollten. Das Blended-Learning-Konzept wurde als berufsbegleitender Mix aus Virtual-Classroom-Komponenten, kollaborativem Online-Studium, Arbeitsgruppen-basierten Forschungsprojekten und Präsenz-Workshops angeboten. Als Gemeinschaftsarbeit von HTW-Professoren/innen wurden moderne Lernszenarien entwickelt. Die Seminare beinhalteten: Impulsvorträge von HTW-Professoren/innen, Diskussionen mit Fachexperten/innen aus dem Gamesund Videobereich, Reflexion der Ergebnisse mit Kooperationspartnern, Qualifizierte Moderation durch Video- und Didaktikexperten/innen, Ausbildung von Online-Kompetenz. elo-start elearning Content Services to Market Prof. Dr. Hans L. Cycon Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) EXIST-SEED Kleine und mittlere Unternehmen (KMU), Verwaltung,, Lehrende, Studierende, Hochschulen Ziel war die Gründung einer Software- und Service GmbH im Bereich elearning. Die hylos GmbH (Arbeitstitel) sollte in den Geschäftsfeldern elearning, CMS-Softwaresystemgeschäft und in dem noch im Entstehen befindlichen Bereich econtent-services operieren. Gründungsidee und Markt erschließungsstrategie basierten auf der Kombination technisch-innovativer Alleinstellungsmerkmale, die vor dem Hintergrund eines sich für neue econtent-dienste dynamisch weiter öffnenden Marktes Hand in Hand mit deutlichen Kostenvorteilen gehen. Bei dem vermarkteten Produkt hylos handelt es sich um ein bereits zu beginn weitgehend entwickeltes, innovatives elearning Content Management System. Es liefert aufgrund seiner konsequenten Verwendung der XML-Technologien bei»word-artiger«anwenderfreundlichkeit hochstrukturierte Inhaltsbausteine, welche durch ihre Gestaltneutralität sowie innovative Overlay-Techniken zur Wiederverwendung geeignet sind. Darüber hinaus verfügt das System durch den Einsatz von Semantic-Web-Technologien über leistungsstarke Funktionen zur automatisierten Inhaltsanreicherung. Hierdurch entstehen für alle hylos Systemkunden sowie für den Servicegeschäftsbereich erhebliche Geschwindigkeits-, Qualitäts- und Kostenvorteile. Neben den klassischen Publikationskanälen, wie Print, Web und CDs bedient das hylos-system bereits heute neu entstehende Medien wie etwa mobile Endgeräte. Psychrometrie Prof. Dr. Helmut E. Feustel Raumlufttechnik Die Psychrometrie ist die Thermodynamik der feuchten Luft. Gilt schon die Thermodynamik bei Studierenden der Ingenieurwissenschaften als»dickes Brett«, also als schwieriger Stoff, so ist das hier behandelte Teilgebiet der Thermodynamik, die Psychrometrie, nicht weniger unbeliebt. Daran ist sicherlich auch die grafische Darstellung der Zustände feuchter Luft im Mollierdiagramm nicht ganz unschuldig. Ingenieure der Raumlufttechnik (Lüftungs- und Klimatechnik) kommen ohne fundierte Kenntnisse der Zusammenhänge von Zustandsänderungen von feuchter Luft nicht aus. Besonders für die ressourcenschonende Konditionierung von Gebäuden ist es aber wichtig, Zustandsänderungen nicht nur grafisch darstellen zu können, sondern auch die numerische Beschreibung der jeweiligen Endzustände für alle in der Raumlufttechnik vorkommenden Zustandsänderungen zu beherrschen. Nur so lassen sich die thermodynamischen Zustandsänderungen, wie sie in einer Raumlufttechnischen Anlage (RLT-Anlage) vorkommen können, auch für die der Automatisierungstechnik zu hinterlegenden Programme numerisch beschreiben. Auch deshalb müssen alle Studierenden der Gebäudetechnik die Grundlagen der Psychrometrie erlernen und spätestens mit dem Verlassen der Hochschule auch beherrschen. Der Abschlussbericht soll eine Hilfestellung dafür geben. Optimized Dehumidification Control Loop Prof. Dr. Helmut E. Feustel Versorgungstechnik, Automatisierungstechnik 18 Ingenieurwissenschaften I e 19

11 Forschungsassistenz Förderprogramm Arbeitsstätten und Versammlungsräume erfordern die Einhaltung eines relativ engen Bereichs bezüglich der Raumlufttemperatur und der Feuchte. Aus Gründen der Ressourcenschonung sollten jeweils die Raumluftzustände gewählt werden, die mit dem geringst möglichen Energieeinsatz erreichbar sind; im Sommer bedeutet dies eine maximale Raumlufttemperatur von bis zu 26 C und eine Beladung der Raumluft mit Wasserdampf von bis zu 11,5g je kg trockener Luft. Dies bedeutet, dass für mitteleuropäische Klimata Gebäude für viele Stunden im Jahr nur gekühlt werden müssten, während für einen deutlich kleineren Anteil der Jahresstunden zusätzlich Bedarf an einer Entfeuchtung der Raumluft besteht. Herkömmliche, kaltwasserdurchflossene Luftkühler sind in Abhängigkeit von der hydraulischen Schaltung energetisch dafür optimiert, entweder nur zu kühlen oder (fast immer) gleichzeitig zu kühlen und zu entfeuchten. In diesem Vorhaben soll eine Möglichkeit gefunden werden, wie man beide Arten der hydraulischen Schaltungen miteinander kombiniert, so dass nur die jeweils gewünschte Zustandsänderung der Luft im Kühler mit minimalem Energieaufwand vorgenommen wird. Umsetzung und Auswirkungen der EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden in Deutschland Prof. Dr. Helmut E. Feustel Steffen Kluck Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen, Berlin Europäischer Sozialfonds (ESF): Forschungsassistenzen II an der HTW Berlin KVL Bauconsult Gebäudewirtschaft Im Rahmen des s wird die Wirksamkeit der deutschen Maßnahmen untersucht und bewertet, die zur Erfüllung der EU-Richtlinie 2002/91/EG»Energieeffizienz in Gebäuden«(EPBD) eingesetzt werden. Das Hauptaugenmerk gilt ökonomischen Aspekten (Innovation, Investition) sowie ökologischen Zielstellungen (Kyoto-Protokoll, Einsatz regenerativer Energien). Im ersten Teil des Forschungsprojektes wurde die Umsetzung der Anforderungen in Gesetzen und Verordnungen überprüft. Viele der geforderten Maßnahmen waren in Deutschland beim Inkrafttreten der EPBD im Jahre 2003 durch die Energieeinsparverordnung (EnEV) und die 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) bereits begonnen worden. Zur vollständigen Umsetzung mussten jedoch eine Reihe aufeinander aufbauender Rechtsbestimmungen geändert oder neu erlassen werden. Festgestellt wurde, dass Deutschland hinter den zeitlichen Vorgaben der EU zurücklag. Lediglich das Energieeinsparungsgesetz wurde, wenn auch mit zeitlicher Verzögerung, geändert, um der Neufassung der EnEV im Sinne der EPBD eine rechtliche Grundlage zu bieten. Die EnEV trat am 1. Oktober 2007 in Kraft. Sie verweist auf diverse Normen, die Rechenverfahren und technische Spezifikationen aus der EnEV enthalten. Durch den Verweis in der EnEV werden diese Normen praktisch zu Gesetzestexten. Diese Normen werden im zweiten Teil des Forschungsprojektes auf die Umsetzung der Vorgaben der EPBD untersucht. Die Untersuchung der praktischen Auswirkungen der EnEV war im dritten Teil vorgesehen. Hierbei stand die Wirksamkeit der vorgesehenen Maßnahmen im Hinblick auf Investitions- und Innovationsanreize, als auch der Senkung der CO 2 -Immissionen und der Verringerung des Energieverbrauchs im Vordergrund. Eine zentrale Rolle in diesem Bereich fällt zukünftig dem Energieausweis zu, der umfassende Sanierungsmaßnahmen im Gebäudebestand auslösen soll. Umfragen bei Anwendern, Auftraggebern und Nutzern dienten zur Evaluierung der Wirksamkeit der EnEV und speziell der Energieausweise. Feinstaubemission von Pelletkesseln Prof. Dr. Helmut E. Feustel Kommission für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs (FNK) der HTW Berlin Entwickler von Kesseln und Komponentenhersteller Holzpellet-Feuerungsanlagen spielen eine zunehmend große Rolle bei der Erzeugung von Wärme im Wohnungs- und Zweckbau. Wie bei allen Verbrennungsprozessen werden auch bei der Holzverbrennung Gas und Staub emittiert. Messungen zur Abgasmenge und deren Zusammensetzung ergaben, dass 20 Ingenieurwissenschaften I e 21

12 Förderprogramm träger der Feinstaubausstoß moderner Anlagen etwa der gleiche ist wie bei bestehenden Ölbrennern. Es wurde errechnet, dass der Ersatz von 1 Million Öl- und Gaskesseln durch Pelletan lagen lediglich einen Feinstaubzuwachs von weniger als 1 Prozent verursachen würde. Weiterhin ist Feinstaub aus Holzverbrennung wegen der chemischen Zusammensetzung nur etwa 20% so schädlich ist wie Dieselruß. Der größte Teil der Staubemission aus Holzfeuerungen stammt jedoch aus Bestandsanlagen und Kleinfeuerungsanlagen bis 15kW. Daher spielen hier die sekundärseitig zu unternehmenden Maßnahmen eine übergeordnete Rolle. Elektroabscheider für Anlagen dieser Größenordnung sind teilweise auf dem Markt verfügbar, zum Großteil aber noch in der Entwicklung. Zudem bieten die zurzeit erhältlichen Systeme noch erhebliches Entwicklungspotenzial, zum Beispiel bei der Reinigung während des Betriebs. Hier bietet sich die Möglichkeit, in einen weitestgehend unerschlossenen Markt vorzudringen. Intelligente Bürostehleuchten Dienstleistungsund Verwaltungszentrum (DVZ) Barnim-Eberswalde Prof. Dr. Rainer Friedel Bauherr und Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit Planungs- und Architektenbüro Wien Ingenieurbüro Ziesche, Berlin Zumtobel Leuchtenhersteller Österreich/Deutschland Fraunhofer Gesellschaft ISG Energieoptimiertes Bauen (EnOB) Bauträger Verwaltung Barnim-Eberswalde Einsatz im Dienstleistungs- und Verwaltungszentrum (DVZ) Barnim-Eberswalde Im Zuge des s wurden 560 intelligente Bürostehleuchten für das Verwaltungszentrum Barnim-Eberswalde neu entwickelt und installiert. Die Leuchten spielen im gesamten Gebäudesystem eine aktive Rolle: Sie erkennen die Anwesenheit von Personen am Arbeitsplatz, realisieren eine tageslichtabhängige Konstantlichtregelung, liefern Daten für das Facility Management und bieten einen hohen Komfort am Arbeitsplatz. Die Steuerung erfolgt über ein EIB/DALI-System; außerdem können die Leuchten an jedem Arbeitsplatz über PC gesteuert werden. Es wurden eigens neue Spiegelsysteme entwickelt, die eine Beleuchtungsstärke von bis zu 2000 Lux auf dem Arbeitsplatz ermög lichen. träger träger Die Gesamtinvestition des DVZ Eberswalde liegt bei ca. 32 Mio. Euro. Die feierliche Übergabe des Gebäudes wurde am in Anwesenheit der Bundeskanzlerin und des Ministerpräsidenten von Brandenburg vorgenommen. Bilder und die darin enthaltene Information Prof. Dr. Rudolf Germer Institut für Technische Physik e.v. (ITP), Berlin Technische Universität Berlin Anwender von Bildern und Filmen Bilder vermitteln uns Informationen. Technisch ist es möglich, mit der Bildqualität bis an die physikalischen Grenzen zu stoßen. Wie kann man die Informationen aus den elektronischen Signalen gewinnen? Wie kann man Störungen von den gewünschten Informationen trennen? Welchen Einfluss haben Detektoreigenschaften und Belichtungsdaten? Wann sind welche Rechentechniken optimal? Die Beschäftigung mit diesen Fragen liefert schon in der Anfangsphase des s erfreuliche Erkenntnisse. Untersuchung von Blasen mit Hochgeschwindigkeitsvideografie Prof. Dr. Rudolf Germer Institut für Technische Physik e.v.(itp), Berlin Technische Universität Berlin Strömungstechnik, Meerestechnik, Schifffahrt Im werden unter Verwendung von Leuchtdioden(LED)- Blitzen und Hochgeschwindigkeits-Videokameras Bewegung und Schwingungen von Gasblasen in Flüssigkeiten untersucht. Die kürzesten erzeugbaren Lichtblitze sind 100 ns oder kürzer. Durch aufeinanderfolgende verschiedenfarbige LED- Blitze können mit einer normalen Videokamera Bildfolgen in sehr hoher zeitlicher Auflösung aufgenommen werden. Aufgrund der beliebig steuerbaren Leuchtdauer der LEDs ist es möglich, Bewegungsabläufe so zu filmen, dass der Geschwindigkeitsvektor in der Aufnahme dargestellt wird. 22 Ingenieurwissenschaften I e 23

13 träger träger Monochromatische Röntgenblitze Prof. Dr. Rudolf Germer Medical University Morioka, Japan Institut für Technische Physik e.v.(itp), Berlin Technische Universität Berlin Laborersatz für Röntgenlaser, Medizintechnik Mit impulsartigen elektrischen Entladungen werden monochromatische Röntgenblitze erzeugt. Gegenwärtig wird die Technik genutzt, um in der Medizin unter Verwendung von Jod als Kontrastmittel besonders kontrastreiche Aufnahmen herzustellen, so dass die übliche Belastung mit schweren Atomen in der Blutbahn entfällt. Aufgrund der kurzen Belichtungszeit entfällt auch die Bewegungsunschärfe bei Herzschlag u.ä. Verminderung von Nebengeräuschen an Lautsprechern Prof. Dr. Rudolf Germer Institut für Technische Physik e.v.(itp), Berlin Technische Universität Berlin Lautsprecherkonstrukteure Lautsprecher werden in Gehäusen betrieben. Um tiefe Frequenzen lautstark abzustrahlen, werden einige Konstruktionen so gestaltet, dass nicht nur der Schall der Membranvorderseite abgestrahlt wird, sondern über Öffnungen des Lautsprechergehäuses auch der rückwärtige; außerdem verwenden einige Lautsprecherkonstruktionen akustische Resonatoren, um den gewünschten Schalldruckverlauf zu erreichen. An den Öffnungen auftretende Strömungsgeräusche werden durch Abrunden der Öffnungskanten gemindert. Anstatt der in Schwingung versetzten Luftmasse im Rohr werden Passivmembranen eingesetzt, um die Öffnung und die damit mögliche Strömung zu vermeiden. dig mit nebeneinander angeordneten Strohhalmen gefüllt sind. Damit gelingt es, das Rauschen zu unterdrücken oder zu mindern. Evaluation Powerboard ErockIT Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes ErockIT GmbH Elektrofahrzeuge Im Kern dieses es wird das sogenannte Powerboard (Fahrstromrichter) des neuartigen Elektrozweirades (Mensch- Maschine-Hybrid-Motorrad) von ErockIT messtechnisch untersucht. Die Messungen untersuchen das dynamische Schaltverhalten der modernen Leistungshalbleiter. Die Untersuchungen erfolgen nach dem bewährten Doppelpulsverfahren, das die Untersuchung der Leistungshalbleiter unter realen betriebsrelevanten Bedingungen erlaubt. Die Strommessung erfolgt mittels spezieller Miniatur-Rogowski-Stromwandler. Durch Multiplikation und anschließende Integration von Spannung und Strom während des sehr kurzen Schaltvorganges kann die Schaltverlustenergie bestimmt werden. Durch Optimierung der Ansteuerschaltung soll eine Minimierung der Verluste ohne Einbuße bei der Betriebssicherheit erlangt werden. Siehe auch Entwicklung und Aufbau einer Prototypsteuerung für das Elektromotorrad ErockIT Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes ErockIT GmbH Elektrofahrzeuge An den Öffnungen von ventilierten Lautsprechern (Bassreflexboxen, Subwoofer) können unerwünschte Geräusche (Rauschen) entstehen. Ursache ist die Verwirbelung der strömenden Luft. Das Forschungsprojekt beschäftigt sich mit der technischen Lösung dieses Problems, bei der die Bassreflexrohre vollstän Die Firma ErockIT hat ein neuartiges Mensch-Maschine Hybridmotorrad entwickelt. Für dieses einzigartige Elektrozweirad ist eine spezielle Steuerung zu entwerfen, die Signale von Pedalantrieb, Lenkrad und Bremshebel empfängt und daraus entsprechend den speziellen Vorgaben von ErockIT präzise hochfrequente Ansteuersignale für das Powerboard des Fahrzeugs erzeugt. 24 Ingenieurwissenschaften I e 25

14 Die Prototypentwicklung findet auf Basis des an der Hochschule vielfach eingesetzten Starter Kits ezdspf2812 von Spectrum Digital/Texas Instruments statt. Die Benutzung des leistungsfähigen Starter Kits in Zusammenhang mit der umfangreichen Modulbibliothek für digitale Motorsteuerungen ermöglicht eine schnelle Verifizierung des Steuerungskonzeptes. Die umfangreichen integrierten Schnittstellen des Mikro- Controllers ermöglichen die Einbindung von vielfältigen analogen und binären sowie inkrementalen Gebern. Intelligente Beobachter berechnen mit hoher Abtastrate intern nicht oder nur sehr schwer messbare elektrische Größen. Siehe auch Die Software des Controllers wurde alternativ mittels automatischer Code-Generierung und vergleichend klassisch in C unter Benutzung einer umfangreichen Modulbibliothek von TI erstellt. Steremat Leistungsmodul Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Steremat Elektrowärme GmbH Hersteller von Schmelzöfen zur Kristallzüchtung Gegenstand des Forschungsprojektes war die Konzipierung und Optimierung eines mehrphasigen Stromrichters für induktive Schmelzöfen. träger Entwicklung eines adaptiven Reglers für asynchrone Elektromotore Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Deutsche Bundesstiftung Umwelt MK-Regler GmbH Industrie Ziel ist die Entwicklung eines intelligenten, selbsteinstellenden adaptiven Reglers zum energieeffizienten Betrieb festfrequent betriebener Asynchronmotore. Speziell bei Antrieben mit starken Lastzyklen und ausgeprägten Schwachlastphasen kann durch bedarfsgerechte Spannungsstellung Energie eingespart werden. Die Spannungsstellung erfolgt im einfachsten Fall durch einen Drehstromsteller, der mit einer Phasenanschnittsteuerung betrieben wird. Der Drehstromsteller übernimmt die Funktion eines traditionellen Sanftanlaufgerätes während des Hochlaufs und arbeitet dann im Normalbetrieb im Energiesparmodus. Die Entwicklung zielt auf die Vielzahl von Elektromotoren, die in der Industrie festfrequent direkt am Netz ohne Frequenzumrichter betrieben werden. Sie fand auf Basis eines Starter Kits mit dem Signalcontroller TMS320C28F12 von TI während der Konzeptphase statt. Der Signal-Controller zeichnet sich durch umfangreiche integrierte Peripheriekomponenten aus. Im Anschluss an die Konzeptentwicklung erfolgte die Layoutentwicklung einer maßgeschneiderten Steuerungsbaugruppe mit integrierter Sensorik. Die Konzipierung des komplexen Stromrichters erfolgte durch den analytischen Vergleich mehrerer konkurrierender Simulationsstrukturen in LTspice. Die Benutzung von LTspice erlaubt die Integration kundenspezifischer Makros/Modelle bei höchster Simulationsgeschwindigkeit und Effektivität. Dabei kann die Datenauswertung und -analyse durch entsprechende Skripte voll automatisiert werden. Für das standen umfangreiche Modelle aus den Bereichen Magnetbauteile, Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik zur Verfügung. Siehe auch https://kristmag.ikz-berlin.de/kristmag Dynamisch erweiterbare Simulationsumgebung für regenerative Energiesysteme (DESIRE) Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning ab Aus- und Weiterbildung, Forschung und Entwicklung DESIRE ist eine an der HTW Berlin entwickelte Simulationsumgebung für regenerative Energiesysteme. Obwohl diese Simulationsumgebung extrem viele Freiheitsgrade bietet, ist ein Erlernen auch für Personen mit geringeren Computerkenntnissen in kürzester Zeit möglich. Um dies zu erreichen, baut DESIRE auf MS Excel als Entwicklungsumgebung auf, wobei Geschwindigkeitsnachteile von MS Excel bei komplexen Simulationsrechnungen durch die Entwicklung höherer Funktionsbibliotheken in einer höheren Programmiersprache wie C++ in Form von Dynamic Link Libraries (DLL) kompensiert werden. 26 Ingenieurwissenschaften I e 27

15 DESIRE enthält verschiedene Funktionsbibliotheken aus unterschiedlichen Bereichen regenerativer Energien, die sich dynamisch zu Werkzeugen oder komplexen Simulationsmodulen kombinieren lassen. Zahlreiche Analyse- und Simulationswerkzeuge (Tools) bieten auch dem Laien die Möglichkeiten der Analyse regenerativer Energiesysteme mit DESIRE. Eine Online-Version von DESIRE ermöglicht zusätzlich das Ausführen von DESIRE-Tools auch direkt über das Internet und erweitert so das elearning-angebot der HTW Berlin. Die Tools wurden in JAVA implementiert und erfordern zum Ausführen lediglich einen Webbrowser und ein aktuelles JAVA-Plugin. Hier können Anwender spielerisch komplexe funktionale Zusammenhänge verinnerlichen. Das Forschungsvorhaben beinhaltet die Entwicklung einer Variante von MIMO zu einer Blockübertragung mit einem Single- Carrier Verfahren, die im Zeitbereich arbeitet. Es basiert auf der Spreiztechnologie nach dem Verfahren Parallel Sequence Spread Spectrum*, das mit Förderung des BMBF entwickelt wurde und mittlerweile als IEEE b Standard etabliert ist. Geplant ist die theoretische Entwicklung und Modellierung des MIMO-PSSS*-Verfahrens, bei dem Kanalentzerrung, Kanaltrennung und Entspreizung hardware-effizient realisiert werden. Das Verfahren soll physikalisch auf einer eigenen Testplattform aufgebaut und gegenüber vergleichbaren Verfahren getestet und evaluiert werden. DESIRE ist ein internes der HTW Berlin. Die Simulationsumgebung wird inzwischen in der Lehre und in weiteren Drittmittelprojekten wie dem Solar Decathlon Europe (SDE) eingesetzt. Die Ergebnisse sollen von nationalen KMU genutzt werden. Aufbauend auf den Forschungsergebnissen sind Produkt ent wicklungen geplant, die die internationale Wettbewerbsfähigkeit im Bereich drahtloser Kommunikation steigern. Weiterbildungsmaßnahmen für die Industrie in diesen Berei chen sind geplant. DESIRE Follow the Sun Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Konstruktionsbüro Pietrzak Berlin Im Rahmen eines Kundenauftrags wurde mit Hilfe der HTW- Simulationsumgebung DESIRE ein Modell für spezielle einachsig nachgeführte Photovoltaikmodule entwickelt. Anhand dieses Modells erfolge eine Optimierung der Modulabstände und Neigung der Nachführungsachse der Module. Förderprogramm * Die Patente und Markenschutzrechte bezüglich der Technologie PSSS liegen bei der Dr. Wolf Wireless GmbH. Weiterbildungskurse Rapid Prototyping Prof. Dr. Horst Schwetlick Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung, Berlin Europäischer Sozialfonds (ESF) Ingenieure, Techniker, Naturwissenschaftler Weiterer beteiligter träger Entwicklung eines Funkübertragungsverfahrens für erhöhte Datenraten und Störsicherheit durch Kanalentzerrung und MIMO-Mehrantennensysteme bei Parallel Sequence Spread Spectrum (PSSS)* Prof. Dr. Horst Schwetlick Alexander Huhn Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) AiF Swissbit Germany AG DWA Wireless GmbH DResearch Digital Media Systems GmbH Danfoss GmbH Haus- und Gebäudeautomatisierung, Monitoring in unterschiedlichen Bereichen, das Internet der Dinge Mit diesem wurde eine Weiterbildungsmaßnahme durchgeführt, durch die Ingenieure, Techniker und Naturwissenschaftler die Möglichkeit erhielten, moderne simulationsunterstützte Methoden der Schaltungsentwicklung mit FPGAs (Field Programmable Gate Array) zu erlernen. Ein FPGA ist ein konfigurierbarer digitaler integrierter Schaltkreis, dessen Funktionsweise durch eine Art Programmierung festgelegt wird. Mit FPGAs sind kompakte anwenderspezifische Schaltungen in geringen Stückzahlen möglich. Sie stellen eine preiswerte Alternative zur teureren Auftragsfertigung durch Halbleiterhersteller dar. Die Weiterbildungsmaßnahme umfasste die Vermittlung aller Schritte von der Systemsimulation bis zum Aufbau eines Prototyps in Kursen. Die Besonderheit lag dabei im Einsatz 28 Ingenieurwissenschaften I e 29

16 Forschungsassistenz Förderprogramm neuer Software-Methoden, die direkt aus der Systemsimulationsumgebung die Prototypen-Erstellung mit einem FPGA ermöglichen. Unternehmen, die in ihren Produkten Digital- Elektronik verwenden, erlaubt dies eine entscheidende Verkürzung der Entwicklungszeit. Mit diesem Weiterbildungsprojekt wurde nicht nur Beschäftigten in KMU, sondern auch dem Kreis engagierter Arbeitnehmer, die von Arbeitslosigkeit betroffen oder bedroht sind, ein Einstieg in ein interessantes und zukunftsorientiertes Arbeitsfeld gegeben und eine Höherqualifizierung bereits einschlägig Beschäftigter erreicht. Die geförderten Fähigkeiten sind überall dort gefragt, wo technische Unterstützung bei der Umsetzung einer Aufgabenstellung in eine digitale Elektronik erforderlich ist und wo digital-elektronische Schaltungen entwickelt werden. Der VDE und der VDI weisen bereits seit Jahren auf den Fachkräftemangel der elektrotechnischen Industrie hin. Besonders gefragt sind danach Fachkräfte mit Kenntnissen in der Handhabung moderner Technologien. FPGAs werden mittlerweile in allen Bereichen der Digitaltechnik eingesetzt. Sie bieten besondere Vorteile, wenn eine mehrfache Rekonfiguration des Bausteins wichtig ist, z.b. um Änderungen und Verbesserungen vorzunehmen, ohne dabei die Hardware in Form von elektronischen Bauelementen ändern zu müssen. MIMO Intelligente Antennensysteme Prof. Dr. Horst Schwetlick Alexander Huhn Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen, Berlin DWA Wirless Europäischer Sozialfonds (ESF): Forschungsassistenzen II an der HTW Berlin Drahtlose Übertragung Mit Hilfe moderner Entwicklungs- und Simulationswerkzeuge sowie geeigneter Hardwareaufbauten wurden Möglichkeiten evaluiert, bestehende blockorientierte Übertragungsverfahren für den Kurzstreckenfunk unter Ausnutzung von Antennendiversity zu sogenannten intelligenten Mehrantennensystemen auszubauen. Im Parallel Sequence Spread Spectrum (PSSS)* wurde ein Verfahren für unterschiedliche Bereiche der Funkdatenübertragung weiterentwickelt. Die Arbeiten führten dazu, dass dieses Verfahren in den Funkübertragungsstandard für WPAN (Wireless Personal Area Networks) IEEE b als Physical Layer übernommen wurde. Dieser Standard wird derzeit speziell für die drahtlose industrielle Datenkommunikation geschaffen, und PSSS* hat sich darin gegenüber anderen Verfahren durchgesetzt. Wichtigstes Argument für die Wahl dieses Verfahrens als Standard ist eine wenig aufwändige Signalverarbeitung, die eine strom- und kostensparende Hardware bei einer gleichzeitig im Indoor-Bereich wichtigen, hohen Resistenz gegenüber Mehrwegeausbreitung ermöglicht. Für eine Ausweitung der Anwendungen werden aber künftig auch für den WPAN-Bereich höhere Datenraten gefordert sein. Dazu eignen sich Erweiterungen des PSSS*-Verfahrens. Allgemein werden derzeit Mehrfach-Antennensysteme mit erweiterten Signalverarbeitungsmethoden unter dem Stichwort MIMO (Multiple Input Multiple Output) als wichtigster Weg angesehen, um höhere Datenraten sowie verbesserte Störempfindlichkeit zu erreichen. Im Rahmen des s wurde ein Verfahren entwickelt, das ein MIMO im Zeitbereich mit den PSSS*-Verfahren verbindet. Die Entwicklungen sollten zuverlässigere Verbindung mit erhöhten Datenraten für die drahtlose industrielle Datenkommunikation und für die Anwendung für Audiound Videodatenübertragung im Heimbereich ermöglichen. Im Ergebnis entstand ein Hardwareaufbau, der die flexible Implementierung drahtloser Übertragungsverfahren auf Grundlage modellbasierter Simulationen ermöglicht. * Die Patente und Markenschutzrechte bezüglich der Technologie PSSS liegen bei der Dr. Wolf Wireless GmbH. Mehrantennenverfahren für Single-Carrier-Systeme Prof. Dr. Horst Schwetlick DWA Wireless IAF Braunschweig Universität Reading, Großbritannien Funktechnik als Kabelersatz, Nutzer univers. Funktechnik in Gebäuden 30 Ingenieurwissenschaften I e 31

17 Im Rahmen des s wurde eine Single-Carrier-Technik (Einfachträgersysteme) für Mehrantennensysteme (MIMO) entwickelt. Mehrantennensysteme für die Funkübertragung gelten derzeit als erfolgversprechender Ansatz, um die Störsicherheit zu verbessern und zusätzliche Übertragungskapazitäten in einem Frequenzband zu generieren. Diese Technik soll insbesondere auf Funkverbindungen für kurze Entfernungen und für niedrigen Energieverbrauch angewendet werden, wie sie für Sensornetze der Haustechnik, der Gebäudetechnik und für industrielle Überwachungsfunktionen gefordert werden. In diesem wurden aufbauend auf den Arbeiten zu Parallel Sequence Spread Spectrum (PSSS)*, einem Funkverfahren für diesen Anwendungskreis, das an der HTW Berlin mitentwickelt wurde und mittlerweile in einen internationalen Standard eingeflossen ist, neue Forschungsvorhaben vorbereitet. Ziel ist die Weiterentwicklung des physikalischen Layers im Hinblick auf eine verbesserte Störsicherheit und Datenrate bei der drahtlosen Nachrichtenübertragung in Gebäuden. * Die Patente und Markenschutzrechte bezüglich der Technologie PSSS liegen bei der Dr. Wolf Wireless GmbH. Vermarktung von Strom aus Windenergieanlagen über die Leipziger Strombörse Prof. Dr.-Ing. Joachim Twele Vattenfall Europe Berlin AG & Co. KG Ecofys Natenco GmbH Enertrag AG Im Rahmen des Vorhabens wurde die Direktvermarktung von Windstrom an der Leipziger Strombörse untersucht. Hierzu wurden einen Tag im Voraus stundengenaue Prognosen für die Windstromeinspeisung in unterschiedlichen Windparks in der Regelzone von Vattenfall erstellt. Diese Prognosen wurden mit den tatsächlichen Stromproduktionen im Nachhinein verglichen. Durch diesen Datenabgleich konnte das wirtschaftliche Potenzial der Direktvermarktung bewertet werden. Durch den milden Winter 2006/2007 mit entsprechend niedrigen Preisen für den Stromhandel in Leipzig war der Mehrerlös durch eine Direktvermarktung im Vergleich zur Einspeisevergütung nach dem»erneuerbare-energien Gesetz«(EEG) gering. Das Potenzial wurde daher mit Vergleichsdaten aus dem Vorjahr bewertet. Dies führte zu attraktiven Mehrerlösen im Vergleich zur EEG-Vergütung. Evaluation Leichtwind-Konzept der Firma Aventa AG Prof. Dr.-Ing. Joachim Twele Schweizerisches Bundesamt für Energie (BFE) Gegenstand des s war eine weltweite Marktrecherche, bei der moderne Windkraftanlagen bezüglich Ertrag und Gestehungskosten verglichen wurden. Die Ergebnisse sollten für den Entwurf einer größeren Anlage Verwendung finden und deren Akzeptanz stützen. Die Ziele des s wurden in Zusammenarbeit mit dem partner Aventa AG erarbeitet. Im ergebnis sollte beurteilt werden können, ob und ggf. unter welchen Bedingungen die Designstudie»Windkraftanlage für das Schweizer Mittelland«so umgesetzt werden kann, wie vom Schweizerischen Bundesamt für Energie (BFE) vorgeschlagen. Auslegung und Optimierung von Wind- und Solarpumpensystemen zur Wasserstandsregulierung Prof. Dr.-Ing. Joachim Twele Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt (BSU), Hamburg Im Rahmen des s wurden Leistungen für die Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt der Stadt Hamburg erbracht, die im Gebiet der Vier- und Marschlande mehrere Windpumpen betreibt, die zur Regulierung des Wasserstandes eingesetzt werden. Erarbeitet wurden Vorschläge zur Optimierung einer Windpumpe mit Kolbenpumpe und von Windpumpen mit Schneckenpumpe sowie ein Systemvergleich von Solarund Windpumpe. 32 Ingenieurwissenschaften I e 33

18 Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner Neue Kooperationen Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt (BSU), Hamburg Vertrag über den Entwurf einer windgetriebenen Kreiselpumpe (gemeinsames Forschungsvorhaben, vgl. S. 33) Prof. Dr.-Ing. Joachim Twele Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner Technische Universität Berlin Leitung und Untersuchung zu Niedertemperatur-Kreislaufprozessen und Verlustanalysen im»alternative Abwärmenutzungskonzepte bei Schiffs- und Bahnbetrieben und BHKW«(vgl. S. 15) Prof. Dr.-Ing. Petra Bittrich unbefristet ab Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner ErockIT GmbH Entwicklungsmessungen am Powerboard des Elektromotorrades ErockIT (gemeinsames Forschungsvorhaben, vgl. S. 25) Prof. Dr. Norbert Klaes Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner ErockIT GmbH Entwicklung einer Prototypsteuerung für das Elektromotorrad ErockIT (gemeinsames Forschungsvorhaben, vgl. S. 25) Prof. Dr. Norbert Klaes Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner etalon GmbH Rahmenvertrag zur Zusammenarbeit in den Bereichen Heizung, Klima, Beleuchtung, Druckluft in Industrieunternehmen; Energiemanagement, Energieeffizienz in Gebäuden u.a.m. Prof. Dr. Friedrich Sick unbefristet ab Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner Ingenieur- und Vermessungsbüro Krause Vertrag über die Zusammenarbeit im»digitales 3D Untergrundmodell mit Georadar und GPS«Prof. Dr. Gerwin Kantelberg unbefristet ab Kooperationspartner Gegenstand der Kooperation Ansprechpartner Technischer Jugendbildungsverein in der Praxis e.v. Unterstützung bei der Entwicklung und Durchführung von - und Arbeitsinhalten in der naturwissenschaftlichtechnischen Kinder- und Jugendbildung. Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick Ingenieurwissenschaften I Neue Kooperationen 35

19 Veröffentlichungen Bittrich, Petra et al. (Autorenkollektiv): Abwärmenutzung bei Schiffs- und Bahnantrieben und Blockheizkraftwerken. Technische Universität Berlin, Berlin 2007, ISBN Bittrich, Petra: Abwärmenutzung mit Absorptionskreisprozessen. In: Beiträge und Positionen 2007: Energie und Umwelt, S , FHTW Berlin 2007, ISBN Brösicke, Wolfgang: Energie und Umwelt Report eines Zeitzeugen und bekennenden Täters. In: Beiträge und Positionen 2007: Energie und Umwelt, S. 6 11, FHTW Berlin 2007, ISBN Brösicke, Wolfgang: Langzeitspeicherung solarer Energie für individuelle Gebäudeeinheiten. In: Beiträge und Positionen 2007: Energie und Umwelt, S , FHTW Berlin 2007, ISBN Brösicke, Wolfgang: Sonnenanb(i)eter in Berlin. In: Sonnenenergie, 2007, Nr. 9/10 S , Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, 2007, ISSN Cycon, Hans L.; Froese R.G.; Kirsch, W.; Simon, B.: Schrödinger Operators with Applications to Quantum Mechanics and Global Geometry. 2. Aufl., Texts and Monographs in Physics, Springer, Berlin 2007, ISBN Cycon, Hans L.; Schmidt, Thomas C.; Wählisch, Matthias; Palkow, Mark: P2P Mobile Multimedia Group Conferencing: Combining SIP, SSM and Scalable Adaptive Coding for Heterogeneous Networks. LNCS 4487, S , Springer, Berlin 2007, ISBN Cycon, Hans L.; Schmidt, Thomas C.; Marpe, Detlev; Wählisch, Matthias; Palkow, Mark; Hege, Gabriel: Peer-to-Peer Videoconferencing with H.264 Software Codec for Mobiles. In: World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks, WoWMoM International Sym posium. Library of Congress : Catalog Number: CFP08 WOW-CDR, IEEE Publications, Newport Beach, CA, USA, 2008, ISBN Cycon, Hans L.; Schmidt, Thomas C., Wählisch, Matthias; Palkow, Mark; Regensburg, Henrik: Mobile Multimedia Group Conferencing based Source Specific Multicast and its Application to e-learning Scenarios. In: M. Auer et al.: Proceedings International Conference on Interactive Mobile and Computer Aided Learning IMCL 2007, Amman 2007, ISBN Cycon, Hans L., Schmidt, Thomas C., Wählisch, Matthias; Palkow, Mark: A Hybrid Network Architecture for Mobile Multimedia Group Conferencing Based on SIP Initiated SSM. IEEE: IEEE Catalog Number 07EX1693, IEEE Publications, Shanghai 2007, ISBN Cycon, Hans L., Wagner, Anja C.; Topfstedt, Fabian; Regensburg, Henrik: Distribution & Communication Tools for Video based m-learning. In: International Journal of Mobile Learning and Organisation, Vol. 2, Issue 4, S , 2008, ISSN X Dersch, Jürgen; Hennecke, Klaus; Quaschning, Volker: Greenius A simulation tool for renewable energy utilization. In: Tagungsband Eurosun 2008, S. 5, Lissabon 2008, ISBN Feustel, Helmut E.: Berechnungsansätze nach DIN V und deren Bewertung. In: Energieeffizienz + Bestand, S ,OTTI Ostbayerisches Technolgie-Transfer-Institut e.v., Regensburg 2007, ISBN Cycon, Hans L.; Schmidt, Thomas C.; Hege, Gabriel; Wählisch, Matthias; Palkow, Mark: An optimized H.264-based Video Conferencing Software for Mobile Devices. In: IEEE International Symposium on Consumer Electronics: IEEE Catalog, IEEE Catalog Number: CFP08461-CDR, Library of Congress: , ISBN Feustel, Helmut E.: EnEV 2007 Freund oder Feind des Planers? In: Energieeffizienz + Bestand, S , OTTI Ostbayerisches Technologie-Transfer-Institut, Regensburg 2008, ISBN Ingenieurwissenschaften I Veröffentlichungen 37

20 Friedel, Rainer; Feustel, Helmut E.; Mahler, Hans-Detlev: Gas- und Ölheizung haben Tradition, Erdwärme-Wärmepumpensysteme haben Zukunft. In: BUS Systeme, Band 2, S. 6, Verlag Interpublic, 2007 Friedel, Rainer; Feustel, Helmut E.; Mahler, Hans-Detlev: Umweltschonende Technologie KNX/EIB übernimmt Steuerung und Regelung; Gas- und Ölheizungen haben Tradition, Erdwärme-Wärmepumpensysteme haben Zukunft. In: BUS Systeme, Band 2, S , Verlag Interpublic, 2007 Führer, Mirko; Feustel, Helmut E.: Einsparpotenzial eines intermittierenden Heizbetriebes mittels einer elektronischen Einzelraum-Temperatur-Regelung in Schulen. In: Energieeffizienz + Bestand, S , Ostbayerisches Technologie Transfer Institut, Regensburg 2008, ISBN Gasch, Robert; Twele, Joachim: Windkraftanlagen Grundlagen, Entwurf, Planung und Betrieb. 5. Aufl., Teubner Verlag, Wiesbaden 2007, ISBN Germer, Rudolf: Die Grenze der Bildqualität bei kurzen Belichtungszeiten. In: DPG: Verhandlungen der DPG, 3/2008, S. 1, Bad Honnef 2008, ISSN Iossifov, Vesselin; Georgiev, Stanislav; Tyanev, Dimitar: Review of low power architectures design methodologies. In:» «, -, Band V, Nr. 2/2008 S , Hochschulverlag TU Varna, Bulgarien, 2008, ISSN Iossifov, Vesselin: Experiences in VoIP telephone network security policy at the University of Applied Sciences (FHTW) Berlin. Invited Lecture, S. 35, Sofia 2007 Iossifov, Vesselin: Processor design as intellectual property. Invited Lecture, Bulgarian Academy of Sciences, S. 25, Sofia 2007 Iossifov, Vesselin: Experiences in VoIP telephone network security policy at the University of Applied Sciences (FHTW) Berlin. Invited Lecture. In: Universität Rousse: CompSysTech 07, S. 12, Universitätsverlag Rousse, Bulgarien 2007 Puhle, Ronald; Puhle, Gabriela: RAW-Entwicklung mit Camera Raw und Photoshop. Digital ProLine, Data Becker, Düsseldorf 2008, ISBN Puhle, Ronald: Der Mac im Netzwerk. MacPraxis, Data Becker, Düsseldorf 2008, ISBN Germer, Rudolf: Probleme hoher Ströme in Röntgenblitzröhren. In: DPG: Verhandlungen der DPG, S. 1, Bad Honnef 2007 Germer, Rudolf: Untersuchung von Lautsprechern mit farbigen LED-Blitzen. In: DPG: Verhandlungen der DPG, S. 1, Bad Honnef 2007 Quaschning, Volker: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. Carl Hanser, München 2008, ISBN Quaschning, Volker: Deutschland kann seine Klimaschutzziele erreichen. In: Beiträge und Positionen 2007: Energie und Umwelt, S , 2007, FHTW Berlin, ISBN Huhn, Alexander: Diversity, Equalisation and MIMO for Physical Layer. In: Elektronik WEKA Fachmedien GmbH: Wireless Congress 2008 Systems & Applications, München 2008 Iossifov, Vesselin; Kolev, Stanimir; Tyanev, Dimitar: Operational Structures without Controlling Automata. In: International Workshop on Network and Grid Infrastructures, S. 6, Bulgarian Academy of Sciences, Sofia 2007 Quaschning, Volker: Einfach SoDa Politik Quergedacht. In: Sonne Wind & Wärme, Nr. 7/2008 S , BVA Bielefelder Verlag, 2008, ISSN X Quaschning, Volker: Im Praxistest: Simulationsprogramme für Photovoltaikanlagen. In: Beiträge und Positionen 2007: Energie und Umwelt, S , FHTW Berlin 2007, ISBN Ingenieurwissenschaften I Veröffentlichungen 39

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