Forschung für die Zukunft

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1 Forschung für die Zukunft Projekte und Ergebnisse der angewandten Forschung und Entwicklung 2009/2010

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3 Forschung für die Zukunft Projekte und Ergebnisse der angewandten Forschung und Entwicklung 2009/2010

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5 Inhaltsverzeichnis 8 Forschungsaktivitäten 2009 und Forschergruppen Forschung in den Fachbereichen 17 Fachbereich Ingenieurwissenschaften I (FB 1) 18 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 37 Neue Kooperationen 39 Veröffentlichungen 51 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 76 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 87 Labore 89 Fachbereich Ingenieurwissenschaften II () 96 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 125 Neue Kooperationen 128 Veröffentlichungen 152 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 167 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 177 Labore 179 Fachbereich Wirtschaftswissenschaften I () 180 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 203 Neue Kooperationen 204 Veröffentlichungen 240 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 272 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 283 Labore 285 Fachbereich Wirtschaftswissenschaften II () 286 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 326 Neue Kooperationen 328 Veröffentlichungen 352 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 381 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 393 Labore Inhaltsverzeichnis 3

6 395 Fachbereich Gestaltung () 396 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 430 Neue Kooperationen 434 Veröffentlichungen 440 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 463 Hochschullehrer/innen mit Forschungsgebieten 469 Studios und Labore 471 Fachbereichsunabhängige und -übergreifende Forschung 472 Projekte aus Forschung und Weiterbildung 486 Neue Kooperationen 488 Veröffentlichungen 489 Wissenschaftliche Vorträge und Veranstaltungen 490 KONTAKT Kooperationszentrum Wissenschaft Praxis 492 Die HTW Berlin auf einen Blick Impressum Herausgeber Redaktion Layout und Satz Fotos Redaktionsschluss Finanzierung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin, Vizepräsident für Forschung, Prof. Dr. Matthias Knaut Andreas Wüthrich, Gisela Hüttinger Gregor Strutz, Axel Völcker und Gregor Strutz August 2011 connecticum Karriere und Recruiting, Bundesallee 86,12161 Berlin, 4 Forschung für die Zukunft 2009/2010

7 Stärken stärken und Profil gewinnen: Forschung an der HTW Berlin Prof. Dr. Matthias Knaut, Vizepräsident für Forschung Forschung und Entwicklung zählen zu den Kernaufgaben nicht nur an Universitäten, sondern auch an Fachhochschulen. Denn zum einen darf die Lehre nicht stagnieren; zum anderen sollen die Studierenden eine wissenschaftlich fundierte und an der beruflichen Praxis orientierte Ausbildung erhalten. Die HTW Berlin kooperiert im Bereich Forschung und Entwicklung vornehmlich mit Unternehmen in der Region Berlin- Brandenburg. Darüber hinaus engagieren sich die Professoren/-innen der Hochschule national wie international in zahlreichen Netzwerken von Universitäten, Forschungsinstituten und Firmen sowie in Forschungsprojekten jeglicher Art. All dies geschieht mit zunehmender Intensität trotz nach wie vor hoher Lehrverpflichtung von Fachhochschul-Professoren/ -innen und fehlendem wissenschaftlichem Mittelbau. In den Jahren 2009 und 2010 konnten die Drittmittelumsätze an der HTW Berlin erneut deutlich gesteigert werden. Sie liegen nunmehr bei ca. 7 Millionen Euro pro Jahr. Sie auf diesem Niveau zu stabilisieren, wird eine Herausforderung, denn die erhebliche Förderung durch die Europäische Gemeinschaft wird in den nächsten Jahren nicht mehr in gleichem Umfang verfügbar sein, und Einmaleffekte wie in der Vergangenheit sind nicht erneut zu erwarten. Geradezu als Glücksfall für die Forschung an der HTW Berlin erwiesen sich Fertigstellung und Bezug des neuen Campus Wilhelminenhof. Zum Sommersemester 2009 haben die beiden ingenieurwissenschaftlichen Fachbereiche und in der Folge auch die Informatikstudiengänge des Fachbereichs Wirtschaftswissenschaften II die umgebauten ehemaligen Liegenschaften der AEG bzw. KWO sowie Teile des Peter-Behrens- Hauses in Oberschöneweide bezogen. Dort stehen nun komplett neu ausgestattete Labore und Studios für die Lehre und Forschung zur Verfügung. Eine großzügige Bibliothek und eine luftige Mensa in bester Lage an der Spree bilden den kommunikativen Mittelpunkt des gemeinsamen akademischen Lernens und Forschens auf dem Campus. Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin 5

8 Einen zusätzlichen Schub erhielt die Forschung durch das bis Juni 2012 laufende Projekt IMPACT Investive Maßnahmen für Projekte und Aktivitäten der Forschung = Chancen für KMU durch Technologietransfer. Die Förderung erfolgt aus dem Budget der HTW selbst und aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE). Eine moderne High End -Ausstattung der Labore sowie personelle Unterstützung für die Forscher/-innen sind einer der Schlüssel für eine erfolgreiche Forschung und Kooperation mit Unternehmen. Dank IMPACT kann sich die HTW Berlin dem Wettbewerb um Mittel und Zuschüsse gestärkt stellen. Die interne Forschungsförderung hat mehr als 15 interdisziplinäre Kompetenzfelder auf den Weg gebracht, deren Startphase finanziell unterstützt wurde. Beispielgebend hat sich ein erster Forschungsschwerpunkt für Kultur und Informatik aus einer Kooperation mehrerer Kompetenzfelder entwickelt. Das überwiegend drittmittelfinanzierte Forschungszentrum Kultur und Informatik FKI wird ab 2011 auf dem Campus Wilhelminenhof gebaut. Es weist den Weg zur weiteren Profilierung der HTW Berlin in der Berliner Hochschullandschaft und darüber hinaus. Zur weiteren Qualifizierung des wissenschaftlichen Nachwuchses finanziert die HTW Berlin Promotionsstipendien und nutzt den Berliner Chancengleichheitsfonds für die Förderung von Promotionsvorhaben von Frauen. In diesem Prozess wirkt die Abhängigkeit der Hochschule von den Universitäten wegen des fehlenden eigenen Promotionsrechts bisweilen hinderlich und kontraproduktiv. Mit Kooperationsverträgen z.b. mit der Universität der Künste und bald auch mit der TU Berlin sollen noch vorhandene Hindernisse zum beiderseitigen Nutzen abgebaut und überwunden werden. An gemeinsamen Forschungsthemen ausgerichtete Graduiertenschulen sind das nächste mittelfristige Ziel. Die Forschungsschwerpunkte der HTW Berlin bilden den geeigneten Rahmen für eine solche systematische Kooperation zwischen Fachhochschulen und Universitäten. Angewandte Forschung und Entwicklung in Kooperation mit der Wirtschaft ist das erklärte Ziel der HTW Berlin. Im Fokus stehen dabei besonders die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) der Metropolregion Berlin Brandenburg. Neben Auftragsforschung und gemeinsamen Entwicklungsprojekten sind zwei Fördermaßnahmen beispielgebende Motoren dieser Entwicklung: 6 Forschung für die Zukunft 2009/2010

9 Das von der Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen mit Mitteln des Europäischen Sozialfonds (ESF) geförderte Projekt Forschungsassistenten hat durch Kooperationen zwischen Firmen und der HTW Berlin mehr als 40 von der Arbeitslosigkeit bedrohte hochqualifizierte Hochschulabsolventen in dauerhafte Beschäftigungsverhältnisse geführt. Den zweiten Eckpfeiler bildet die Gründung des Instituts für angewandte Forschung IFAF im Januar 2009 unter der Regie der vier großen staatlichen Fachhochschulen Berlins, ausgestattet mit einer Projektanschubfinanzierung bis Ende 2011 aus den Mitteln der Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung. Aufgabe sind Verbundprojekte zwischen jeweils mindestens zwei der beteiligten Hoch schulen und einem oder mehreren regionalen Unternehmen. Hiermit wird die Forschungs- und Transferfähigkeit der Fachhochschulen und der beteiligten Partner gestärkt und als Best Practice auch für andere Interessenten attraktiv. Dieses erfolgreiche Modell der Verbundforschung von Fachhochschulen des Landes mit der regionalen Wirtschaft bedarf noch der Anschlussfinanzierung durch den Berliner Senat für die Jahre 2012 und 2013, um fort gesetzt und ausgebaut zu werden. Die Mitwirkung an Projekten der Technologie Stiftung Berlin (TSB) sowie in diversen Unternehmer- und Wirtschaftskreisen generiert neue Kontakte und die Ausweitung der Netzwerke der HTW Berlin. Ein erstes Ergebnis dieser Mitwirkung ist die Hemmnisstudie (Atzorn/ Clemens-Ziegler, 2010), die zutage fördert, wieviel Potenzial in den Kooperationsmöglichkeiten zwischen Unternehmen und der HTW Berlin schlummert. Der Schlüssel dafür ist das gegenseitige Kennenlernen und Interesse, den gemeinsamen Nutzen mit Hilfe von Innovationen, Forschungsaktivitäten und Entwicklungsprojekten zu mehren. Über die regionalen Bezüge hinaus geht das Hochschulbündnis HAWtech. Die HTW Berlin stärkt Lehre und Forschung mit diesem 2009 gegründeten Netzwerk aus hervorragenden technisch orientierten Hochschulen in Aachen, Darmstadt, Dresden, Esslingen und Karlsruhe. In der Lehre werden gemeinsame von allen sechs Hochschulen anerkannte Studienangebote entwickelt; im Bereich Forschung wollen wir übergreifende Themenfelder identifizieren, die von allen Beteiligten gemeinsam als Netzwerkprojekte betrieben werden. Forschung für die Zukunft an der HTW Berlin 7

10 Leistungsentwicklung in der Forschung 2009 und 2010 Bärbel Sulzbacher, Kooperationszentrum Wissenschaft-Praxis 2009 und 2010 waren für die HTW Berlin mit Blick auf die Forschungs- und Drittmittelleistung sehr erfolgreiche Jahre. Der seit 2005 zu beobachtende rasante Aufwärtstrend bei den Drittmitteln verstärkte sich weiter mit einem sprunghaften Anstieg zwischen 2009 und So beliefen sich die Drittmittelaus gaben im Jahr 2009 auf 4,8 Mio Euro, von denen rund 3,5 Mio Euro (73%) durch die Forschenden an den Fachbereichen selbst akquiriert wurden. Im Jahr 2010 stiegen die Drittmittelausgaben auf 7,7 Mio Euro, von denen 52% direkt durch die Forschenden der Fachbereiche eingeworben wurden. Weitere 48% entfielen auf zentrale Projekte, die im Auftrag der Hochschulleitung von zentralen Einrichtungen wie der Forschungsservicestelle KONTAKT, dem Career Service oder dem International Office beantragt und von diesen überwiegend auch koordiniert wurden. Diese positive Gesamtleistung lässt sich einerseits auf eine Reihe zentral initiierter großvolumiger Drittmittelprojekte zurückführen. Gleichzeitig ist sie auch der allgemein erhöhten Forschungsbeteiligung und dem anhaltenden Leistungsanstieg der Fachbereiche in den letzten beiden Jahren zu verdanken. Die vermehrte Beteiligung von Einzelforschenden und Forscherteams an den wettbewerbsgeprägten nationalen Förderprogrammen spiegelt sich quantitativ im Anstieg der Bundesmittel von 1 Mio auf 1,5 Mio Euro innerhalb eines Jahres wider. Abb. 1: Entwicklung der Drittmittelausgaben von 2005 bis 2010 DM-Ausgaben gesamt DM-Ausgaben ohne zentrale Drittmittel Forschung für die Zukunft 2009/2010

11 Die erfolgreiche Beteiligung an nationalen Ausschreibungen und begutachteten Fachprogrammen darf zugleich als Indiz für die gestiegene fachliche Qualität der Forschungsvorhaben gewertet werden. Abb. 1 veranschaulicht die Entwicklung der Drittmittelausgaben seit Abb. 2: Entwicklung der Drittmittelquote von 2005 bis 2010 durchschnittliche Drittmittelausgaben in Euro je Prof. der HTW, ohne IfaF-Mittel DMA je Prof ges DMA je Prof ohne zentrale Projekte Abb. 3: Durchschnittliche Drittmittelbeteiligung der Fachbereiche im Zeitraum % 17 % 41 % 26 % 29 % 26 % 26 % 16 % 48 % FB 1 Anteil der Forschungsaktivitäten an allen Prof des FB (in %) Anteil der Projektleiter mit eig. Projekten an allen Prof des FB (in %) 20 % Analog zu den Drittmittelausgaben entwickelte sich auch die Drittmittelquote, also die durchschnittlichen Drittmittelausgaben je Professor oder Professorin, sehr dynamisch. Entfielen im Jahr 2009 durchschnittlich rund 22 Tsd. Euro Drittmittelausgaben auf einen Professor oder eine Professorin der HTW, so stieg dieser Betrag im Jahr 2010 auf fast 35 Tsd. Euro. Im Leistungsvergleich der Berliner Hochschulen wirkte sich dies sehr positiv für die HTW Berlin aus. Die Entwicklung der Drittmittelquote seit 2005 ist Abbildung 2 zu entnehmen. Die allgemeine Beteiligung an der Drittmittelforschung ist zwischen mit der vermehrten Teilnahme an zentralen Projekten wie IMPACT und Forschungsassistenzen deutlich gestiegen. Im Schnitt engagierte sich ein Drittel der Hochschullehrenden projektleitend oder im Team in einem oder mehreren drittmittelgeförderten Projekten. 21 % der Professorinnen und Professoren beantragten und leiteten selbst erfolgreich Förderprojekte wurden 112 Drittmittelprojekte durchgeführt, im Folgejahr 129 Projekte*. Am Fachbereich 5 war fast die Hälfte aller Professoren im Zeitraum in einem Drittmittelprojekt aktiv, am über 40%. Die Fachbereiche 2 und 3 sind bei den selbst akquirierten Projekten besonders erfolgreich. Die Beteiligungsquoten der Fachbereiche sind Abbildung 3 zu entnehmen. Bei den Mittelgebern dominierten auch 2009 und 2010 die öffentlichen Fördergeber. Den EU-Strukturfonds kommt dabei eine absolut herausragende Bedeutung zu, da 45% aller * Die vom Berliner Institut für angewandte Forschung IfaF geförderten Projekte sind hier nicht mitgezählt. Forschungsaktivitäten 2009 und

12 Abb. 4: Mittelherkunft 2009 und ,6% Sonstige Bereiche 1,5% Stiftungen 4,2% Wirtschaft 1,8% Land 1,7% DFG 5,1% DAAD 20,9% Bund Abb. 5: Drittmittelprojekte nach Aktivitäten 2009 bis ,5% Internationale Mobilität 5,8% Auftragsforschung 9,5% Pilotprojekt Weiterbildung 45,1% EU-EFRE 15,1% EU-ESF 80,2% Forschung & Entwicklung Drittmittelausgaben dem Europäischen Fonds für Regionalentwicklung (EFRE) und weitere 15% dem Europäischen Sozialfonds (ESF) zuzuordnen sind. Hier fallen Großprojekte wie IMPACT mit 42 Forschenden aus 4 interdisziplinären Forschungsbereichen und Forschungsassistenzen III mit 15 Kooperationsprojekten mit regionalen Unternehmen besonders ins Gewicht. Ein positiver Trend zeichnet sich auch bei der nationalen Förderung ab, wo das Drittmittelvolumen von 1,1 Mio Euro im Jahr 2009 auf 1,5 Mio Euro im Jahr 2010 gestiegen ist. Neben dem großvolumigen Projekt INNOGEMA ist dies auf die gestiegene Beteiligung an den nationalen Fördermaßnahmen zurückzuführen. Bei den fast ausschließlich durch Auftragsforschungen erzielten privatwirtschaftlichen Drittmitteln konnte 2009 das Leistungsniveau des Vorjahres von 10% aller Drittmittelausgaben gehalten werden. Dieser Trend setzte sich 2010 nicht fort, so dass im Betrachtungszeitraum lediglich 4,2 % der Drittmittel privatwirtschaftlicher Herkunft sind. Ein Blick auf die unterschiedlichen Drittmittelaktivitäten veranschaulicht, dass Forschung und Entwicklung an der HTW Berlin der wichtigste Motor der Drittmitteleinwerbung sind. Im Zeitraum 2009 bis 2010 beliefen sich die Drittmittelausgaben auf ins gesamt 12,6 Mio Euro. Davon flossen 10,1 Mio Euro in die öffentlich geförderten Forschungsvorhaben. Auf die Pilotprojekte der Weiterbildung entfielen 1,2 Mio Euro, was fast 10% aller Drittmittelausgaben entspricht. Weitere 10% verteilen sich auf privat und öffentlich finanzierte Auftrags forschungen mit insgesamt 726 Tsd. Euro sowie Aktivitäten der internationalen Mobilität mit 570 Tsd. Euro. Die Drittmittelleistung der Fachbereiche und Studiengänge variierte stark im Zeitraum 2009 bis Außergewöhnliche Erfolge erzielte der Fachbereich 4, der im Berichtszeitraum fast die Hälfte aller den Fachbereichen zuzuordnenden 10 Forschung für die Zukunft 2009/2010

13 Abb. 6: Drittmittelausgaben der Fachbereiche (in Euro) 2009 bis 2010 (ohne zentrale Mittel) FB Drittmittelausgaben 2009 (in Euro) Drittmittelausgaben 2010 (in Euro) Drittmittelausgaben (in Euro) Anteilig (in Prozent) Rang FB % 3 FB % 4 FB % 2 FB % 1 FB % 5 FB alle % Abb. 7: Entwicklung der Drittmittelausgaben der Fachbereiche (in Euro) von 2005 bis 2010 ohne zentrale Projekte Drittmittel einbrachte. Hier kam in erster Linie das Engagement einiger Forscher aus der Angewandten Informatik, der Internationalen Medieninformatik und dem Wirtschaftsingenieurwesen zum Tragen, die große Vorhaben mit EU- Strukturfondsförderung umsetzen konnten. Die Leistungsunterschiede zwischen den anderen vier Fachbereichen sind weniger ausgeprägt. Die größten Volumina sind den Forschungsvorhaben der Betriebswirtschaftslehre, der Umwelttechik, dem Bereich der regenerativen Energien, der Umweltinformatik sowie der Konservierung und Restaurierung zuzuordnen FB 1 Als erfreulich kann gewertet werden, dass alle Fachbereiche ihre Drittmittelleistung seit 2005 erheblich steigern konnten. Dies wird besonders deutlich bei den Fachbereichen 1, 2 und 4, die ihre Leistungen ver vieroder gar verfünffachen konnten. Abbildung 7 veranschaulicht die Entwicklung der Drittmittelausgaben der Fach bereiche seit Forschungsaktivitäten 2009 und

14 Ebenfalls positiv entwickelte sich die Publikationsleistung mit einem Anstieg der Publikationen mit ISBN/ISSN von 271 im Jahr 2009 auf 345 Publikationen im Folgejahr. Dies entspricht einem allgemeinen Anstieg um 27%. Ähnlich wie bei der Drittmitteleinwerbung sind die markanten Entwicklungserfolge sowohl auf die deutlich herausragenden Leistungen einzelner Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zurückzuführen als auch auf die allgemeine Zunahme der Publikationsaktivitäten. Während im Jahr 2009 ein Anteil von 37 % der Professorenschaft Veröffentlichungen hervorbrachte, belief sich diese Quote im Jahr 2010 auf 43%. Trotz der allgemein höheren Beteiligungsquote ergeben die Leistungen der Fachbereiche und Studiengänge ein heterogenes Bild. Abbildung 8 zeigt die Entwicklung der Publikationsquote seit Der Fachbereich 3 baute seine überragende Position mit knapp 3 Publikationen je Professorin bzw. Professor im Jahr 2010 weiter aus. Der Fachbereich 2 hielt sich im hochschulinternen Leistungsvergleich wie im Vorjahr auf dem zweiten Platz, gefolgt vom Fachbereich 4. Die größten Publikationserfolge sind den Studiengängen Betriebswirtschaftslehre, International and Development Economics, Betriebliche Umweltinformatik, Wirtschaftsrecht, Angewandte Informatik und Wirtschaftskommunikation zuzuordnen, die zwischen 50% und 60% aller Publikationen erzeugten. Abb. 8: Entwicklung der Publikationsquote (Publikationen je Prof. ) der HTW von 2005 bis ,5 2,0 1,5 1,0 FB 1 0, Forschung für die Zukunft 2009/2010

15 Forschergruppen An der HTW Berlin gibt es eine Reihe von interdisziplinären Kompetenzfeldern. Sie wurden etabliert, um Forschungs- und Entwicklungskapazitäten aus verschiedenen Fachbereichen und Studiengängen zu bündeln. Zu einem Kompetenzfeld können beliebig viele Hochschulmitglieder gehören. Kompetenzfelder verfügen in der Regel über Budgets, welche die Entwicklung gemeinsamer Projekte ermöglichen und die Voraussetzung darstellen, Drittmittel zu akquirieren. Über die Einrichtung eines Kompetenzfelds entscheidet die Kommission für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs (FNK) des Akademischen Senats. Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher 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 Competence Center Process Management Real Estate Prof. Dr.-Ing. Regina Zeitner gameslab Berlin Prof. Dr.-Ing. Carsten Busch Prof. Thomas Bremer Stefan Escher Prof. Dr. Klaus Jung Prof. Dr.-Ing. Thomas Jung Julia Sommer Informationsmanagement im Facility Management Prof. Dr.-Ing. Markus Krämer Frank Kiewert Prof. Dr. habil. Michael May Prof. Dr. Raimund Kosciolowicz Prof. Dr.-Ing. Regina Zeitner Forschungsaktivitäten 2009 und

16 Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Internationale Innovations- und Mittelstandsforschung Prof. Dr. habil. Wilhelm Schmeisser Prof. Dr. Karin Wagner Prof. Dr. Harald Zschiedrich Lufthygiene Prof. Frank Reichert Prof. Dr. Claudia Baldauf Prof. Dr. Jacqueline Franke Media, Netze und Mobile Computing Prof. Dr. Horst Schwetlick Prof. Dr. Hermann Heßling Prof. Dr. Jürgen Sieck Money, Trade, Finance and Development Prof. Dr. Sebastian Dullien Prof. Dr. Jan Priewe Prof. Dr. Claus Thomasberger 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 Dr.-Ing. Susanne Rexroth Prof. Dr.-Ing. Jochen Twele Regionale Industriekultur Prof. Dr. Dorothee Haffner Prof. Kerstin Bartels Prof. Katrin Hinz Prof. Ruth Keller Teaching and Learning Technology Prof. Dr. Gernold Frank Prof. Dr. Wladimir Bodrow Prof. Dr. Rüdiger Erbrecht Prof. Dr. Albrecht Fortenbacher Prof. Dr. Vesselin Iossifov Prof. Dr. Debora Weber-Wulff Umberto Competence Center Prof. Dr. Volker Wohlgemuth Manfred Zabel 14 Forschung für die Zukunft 2009/2010

17 Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecherin Weitere Mitglieder Kompetenzfeld Sprecher Weitere Mitglieder Visual Computing Prof. Dr. Kai-Uwe Barthel Prof. Dr. Klaus Jung Prof. Dr. Thomas Jung Welterbe Prävention Umweltanalyse Prof. Dr. (des.) Alexandra Jeberien Prof. Frank Reichert Prof. Dr. Christian Stadelmann Prof. Dr. Matthias Knaut Andreas Ohde start up - Kompetenzzentrum Existenzgründung und junges Unternehmertum Prof. Dr. Klaus Semlinger Dr. Angela Höhle Prof. Dr. Markus Thiermeier Prof. Dr. Joachim Fischer Forschergruppen 15

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19 Fachbereich Ingenieurwissenschaften I Studiengänge Angewandte Automation Computer Engineering Elektrotechnik Gebäudeenergie- und -informationstechnik Informationstechnik/Vernetzte Systeme Informations- und Kommunikationstechnik Mikrosystemtechnik Nachrichtentechnik Systems Engineering Umwelttechnik/Regenerative Energien 17

20 FB 1 Projekte aus Forschung und Weiterbildung Projekt Abwärmenutzung an großen Dieselmotoren Entwicklung eines speziellen Dampferzeugers Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Petra Bittrich Laufzeit Mittelgeber Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderprogramm FHProfUnd Projektträger AiF Partner Amovis GmbH Berlin Anwendung/ Zielgruppe Abwärmenutzung an Fahrzeugmotoren Entwicklung einer Abwärmenutzungsanlage für Fahrzeugmotoren auf Basis eines ORC-Prozesses. Untersuchungen zur optimalen Gestaltung des Dampferzeugers. Projekt Thermisches Verhalten von Solarzellen im Arbeitsbereich und Untersuchung des Durchbruchs Projektleitung Prof. Wolfgang Brösicke Laufzeit Projektträger Labor Regenerative Energieanlagen der (F)HTW Berlin Anwendung/ Zielgruppe Photovoltaik, Ausbildung Die Untersuchungen hatten drei Schwerpunkte: 1. Hardware-Simulation des Temperaturverhaltens von Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Füllfaktor und Charakterisierung in einer bestimmten vorgegebenen Zeit (maximal 2-4 h), so dass der Versuchsstand auch zu Ausbildungs- und Trainingszwecken verwendet werden kann. 2. Untersuchung und Charakterisierung/ Bewertung im Sperrbereich ohne Zerstörung der Zelle. 3. Ermittlung der Sperrschichtkapazität durch ein neuartiges Verfahren. Der Teil 1 wurde mit einem Bypass-Gleich-Hochstrom analog der Verfahrensweise bei elektrischen Kontakten erfolgreich realisiert. Für Teil 2 wurde ein Verfahren bei -5 bis -10V entwickelt, welches die (zerstörende) Durchbruchsuntersuchung signifikant spiegelt, ohne jedoch zu zerstören und somit Bewertungen gestattet. 18 Forschung für die Zukunft 2009/2010

21 Teil 3 wurde mit Hilfe eines neu entwickelten Verfahrens realisiert und wird zur Zeit noch vertraulich behandelt. FB 1 Projekt Dynamisches Verhalten photovoltaischer Module Projektleitung Prof. Wolfgang Brösicke Laufzeit Anwendung/ Zielgruppe Grundlagenuntersuchungen für 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. Projekt Optimized Dehumidification Control Loop (OpDeCoLo) Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Helmut Feustel Laufzeit Anwendung/ Zielgruppe Versorgungstechnik, Automatisierungstechnik 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 geringstmöglichen 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. Ingenieurwissenschaften I Projekte 19

22 FB 1 Projekt Feinstaubemission von Pelletkesseln Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Helmut Feustel Laufzeit Mittelgeber Kommission für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs (FNK) der HTW Berlin Anwendung/ Zielgruppe Entwickler von Kesseln und Komponentenhersteller Holzpellet-Feuerungsanlagen spielen eine zunehmend wichtige 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 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 Pelletanlagen lediglich einen Feinstaubzuwachs von weniger als 1 Prozent verursachen würde. Weiterhin ist die Schädlichkeit von Feinstaub aus Holzverbrennung wegen der chemischen Zusammensetzung um etwa 80% geringer als bei Dieselruß. Der größte Teil der Staubemission aus Holzfeuerungen stammt jedoch aus Bestandsanlagen und Kleinfeuerungsanlagen bis 15 kw. 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. Projekt Entwicklung einer modularen Systemlösung für sichere Kommunikation in rauer Systemumgebung Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Hartmut Fredrich Weitere Projektbeteiligte Dirk Schöttke Laufzeit Mittelgeber Kommission für Forschung und wissenschaftlichen Nachwuchs (FNK) der HTW Berlin Partner Converteam Die Themenstellung umfasst neben der eingehenden Marktanalyse die Definition und Charakteristik von Profilen des Datentransfers in rauen Systemumgebungen. Aus der Analyse des Umfeldes und der Sichtung von verfügbaren Möglichkeiten der Datenübertragung ergeben sich Bewertungskriterien, die in der Definition eines Funktionsmusters ihren Niederschlag finden. 20 Forschung für die Zukunft 2009/2010

23 Ziel des Vorhabens ist u.a. die Formulierung einer universellen Datenschnittstelle auf Basis der Analyse der deterministischen Feldbussysteme sowie die Aufbereitung eines Zugriffsmechanismus für die Bereitstellung der Prozessdaten. Dazu wird wie folgt vorgegangen: Teil 1: Es wird eine konfigurierbare Systemlösung entwickelt, mit der potentielle Anwender nicht zeitkritische Daten aus entfernten Systembereichen (Bsp. Handlingsysteme, Umschlagprozesse per WLAN, Powerline) in Bestandssysteme mit hoher Zeitanforderung überführen können. Derzeitige Lösungen sind überwiegend starr (herstellerspezifisch) und kostenintensiv. Das Ergebnis ist eine robuste Systemlösung mit einer für die Industrie vertretbaren Kostenstruktur. Teil 2: Es wird ein modularer Systemansatz gewählt, der auch für die Lösungen aus der Umgebung von Matlab/Simulink noch gültig ist. Bei notwendigen Verifikationen der Prozessumgebung, die zeitlich begrenzt und kostengünstig sein sollen, kann das Schnittstellenprofil weiterhin genutzt werden. Dies trifft auch für die Anbindung von redundanten Messumgebungen zu. FB 1 Projekt Quantenstruktur physikalischer Messungen Projektleitung Prof. Dr. Rudolf Germer Laufzeit Projektträger Institut für Technische Physik e.v., Berlin Partner Medical University, Morioka, Japan Anwendung/ Zielgruppe Messtechnik bei kleinen Signalen Die Genauigkeit physikalischer Messungen ist durch die Quanten eigenschaften begrenzt. Einzelheiten dieser Auswirkung werden untersucht mit dem Ziel zu klären, welche Rolle dabei der Zufall spielt. Erste Ergebnisse zur Frage, warum kleine Effekte in Dunkelfeld -Aufnahmen bei geringerer Beleuchtungsstärke als mit Hellfeld -Schlierentechnik erkannt werden können, liegen vor. Projekt Bilder und die darin enthaltene Information Projektleitung Prof. Dr. Rudolf Germer Laufzeit Projektträger Institut für Technische Physik e.v., Berlin Anwendung/ Zielgruppe Anwender von Bildern und Filmen Ingenieurwissenschaften I Projekte 21

24 FB 1 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 Projekts erfreuliche Erkenntnisse. Projekt Verminderung von Nebengeräuschen an Lautsprechern Projektleitung Prof. Dr. Rudolf Germer Laufzeit Projektträger Institut für Technische Physik e.v., Berlin Partner Technische Universität Berlin Anwendung/ Zielgruppe 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. 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 vollständig mit nebeneinander angeordneten Strohhalmen gefüllt sind. Damit gelingt es, das Rauschen zu unterdrücken oder zu mindern. 22 Forschung für die Zukunft 2009/2010

25 Projekt Monochromatische Röntgenblitze Projektleitung Prof. Dr. Rudolf Germer Laufzeit Projektträger Medical University Morioka, Japan Partner Institut für Technische Physik e.v., Berlin Technische Universität Berlin Anwendung/ Zielgruppe 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 z.b. bei Herzschlag. FB 1 Projekt Ambient Energy for Ambient Intelligence (MESEDA) Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Vesselin Iossifov Laufzeit Mittelgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Förderprogramm Netzwerkmanagement-Ost (NEMO) Projektträger Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik (GFaI) Anwendung/ Zielgruppe Telemedizin, Gebäude- bzw. Bauwerkstechnik, Transportwesen, Logistik, Viehwirtschaft, Umwelt-Monitoring Ambient Intelligence und Ubiquitous Computing sind aktuelle Begriffe, die andeuten sollen, dass unsere Umgebung in Beruf und Freizeit, auf Reisen, in einer Notsituation, im Krankenhaus oder bei der Rehabilitation von Computertechnik geradezu durchdrungen ist. Wir arbeiten beispielsweise im Büro am Computer. Unsere Kommunikation mit Kooperationspartnern erfolgt digital über ganze Ketten von Servern. Wichtige Informationen holen wir uns via Internet aus Server-Farmen in Colocation Centern. Ähnliches gilt für die Tätigkeit im Außeneinsatz, wobei dann zusätzlich noch Ortung über Satelliten ins Spiel kommen kann. Während wir bei unseren Tätigkeiten von einem globalen Netzwerk unterschiedlichster Computer unterstützt werden, ändert sich lokal das Wetter, Wolken verfinstern die Sonne, Wind kommt auf, Sensoren erkennen dies, das intelligente Gebäude reagiert: Jalousien werden automatisch hochgefahren. Ingenieurwissenschaften I Projekte 23

26 FB 1 Den Kern des Netzwerkes bilden insgesamt 11 kleine und mittlere Unternehmen, dazu kommen fünf assoziierte Forschungseinrichtungen. Siehe auch Projekt Entwicklung und Verwertung einer Regelung für den Parallelbetrieb von Frequenzumrichtern für die dezentrale Energieversorgung Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Laufzeit Förderprogramm Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Projektträger Projektträger Jülich Anwendung/ Zielgruppe Dezentrale Energieversorgung Ziel der Entwicklung ist der autarke Parallelbetrieb von Frequenzumrichtern mit Sinusfilter zur Speisung eines Inselnetzes. Dabei soll zielgemäß auf eine aufwändige schnelle Kommunikation zwischen den Umrichtern verzichtet werden. Die Leistung soll sich trotz fehlender Kommunikation weitestgehend gleichmäßig aufteilen. Die erzielten Simulationsergebnisse werden mit Hilfe eines Signalcontrollers TMS320F2812 umgesetzt. Projekt Steremat Leistungsmodul Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Laufzeit Mittelgeber Steremat Elektrowärme GmbH Anwendung/ Zielgruppe Hersteller von Schmelzöfen zur Kristallzüchtung Gegenstand des Forschungsprojektes war die Konzipierung und Optimierung eines mehrphasigen Stromrichters für induktive Schmelzöfen. 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 Projekt standen umfangreiche Modelle aus den Bereichen Magnetbauteile, Leistungselektronik und Elektrische Antriebstechnik zur Verfügung. Siehe auch 24 Forschung für die Zukunft 2009/2010

27 Projekt Entwicklung eines adaptiven Reglers für asynchrone Elektromotore Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Norbert Klaes Laufzeit Mittelgeber Deutsche Bundesstiftung Umwelt Projektträger MK-Regler GmbH Anwendung/Zielgruppe 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. FB 1 Die Entwicklung zielt auf die Vielzahl von Elektromotoren, die in der Industrie festfrequent direkt am Netz ohne Frequen z- umrichter 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 Software des Controllers wurde alternativ mittels automatischer Code-Generierung und vergleichend klassisch in C unter Benutzung einer umfangreichen Modulbibliothek von TI erstellt. Projekt Analyse und Bewertung von Algorithmen zur Rogowski- Spannungsmessung Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Hans-Rainer Langner Laufzeit Mittelgeber AREVA GmbH Partner Söral AG Anwendung/ Zielgruppe Messtechnik The current from rectifiers can be measured by using Rogowsky coils which are installed on each leg of the rectifier Ingenieurwissenschaften I Projekte 25

28 FB 1 giving the derivative of the current. Current signals (channels) are integrated and added to give the total current. The individual channels are checked for polarity to detect reverse current - a condition which will shut down the system. Measurement of current and reverse current detection using the signals from Rogowsky coils are replaced by a digital system using PLC devices by Comp. Beckhoff. The goal of the project was the accuracy and error analysis of the measurement system for all channels, using MATLAB and other simulation tools. The hardware details of the measurement and computational system are as follows: The signals from Rogowsky coils are pre-processed by a RC-filter which decreases the slope of the signal. Using a RCfilter reduces problems with aliasing and clipping in the A/D converter which accepts signal amplitudes from -10 to 10 volts (Beckhoff a/d limits). The sampling rate is increased by a parameter factor by using an interpolation algorithm developed by AREVA which takes into account the signal specific information about the shape of the Rogowsky pulses. The methods of Rogowski signal integration, e.g. numerical integration by a trapezoidal rule with step size T or other numerical integration methods, are the key problem of the project. After large simulations with MATLAB and other simulation tools the accuracy goal for the hard- and software project could be reached. Projekt Silizium-Germanium Chips für die Satellitenkommunikation Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Hans-Rainer Langner Laufzeit Mittelgeber IHP GmbH Partner ESA Agentur IHP GmbH Frankfurt/ Oder Anwendung/ Zielgruppe Europäische Weltraumagentur ESA sowie andere Nutzer der Chips Eine erfolgreiche Markteinführung der Chips für die Satellitenkommunikation erfordert im ersten Schritt, dass die zugrunde liegende Silizium-Germanium-Technologie entsprechend den Anforderungen der Raumfahrt qualifiziert wird. Dieser Step 1 ist vom IHP bereits umgesetzt worden. Für den Gesamtprozess der Zulassung der Chips für den Anwendungsbereich waren zwei weitere durch einen Forschungsassistenten zu bearbeitende Schritte erforderlich: 26 Forschung für die Zukunft 2009/2010

29 Tests nach ESCC und für den Step 2, durchgeführt an unverkappten Synthesizer Chips (Representive Integrated Circuits, RIC) und Test und Genehmigungsverfahren für eine Zulassung der kompletten Synthesizer-Komponente für das Anwendungsgebiet Satellitenkommunikation (Step 3). Ziel des Projektes war der Aufbau und Betrieb einer geeigneten Infrastruktur für funktionale Chiptests sowie der darauf basierende Testservice für interne und externe Kunden. Je nach Anforderungen musste die Infrastruktur in Bezug auf Hard- und Software angepasst und erweitert werden. Im Rahmen des Projektes wurden Chips getestet, die sowohl die Hochfrequenzeigenschaften der Chips nutzen als auch die Datenverarbeitung der CMOS-Komponenten. Es mussten sowohl Messungen an Prototypen neuer Designs als auch Tests zur Ausbeute und Prozessqualifizierung durchgeführt werden. FB 1 Projekt Aufbau einer Infrastruktur (Messtechnik) für Chips im Anwendungsbereich Satellitenkommunikation Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Hans-Rainer Langner Weitere Projektbeteiligte Teply, Florian Laufzeit Mittelgeber Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen Förderprogramm ESF Europäischer Sozialfonds Forschungsassistenzen III an der HTW Berlin Partner IHP GmbH Anwendung/ Zielgruppe Führungskräfte der Kommunikationsbranche, Industriepartner Innerhalb der Forschung und Entwicklung zu siliziumbasierten elektronischen Chips sowie zu Schaltungen und Technologien für die moderne Kommunikationstechnik soll die Anwendung von elektronischen Chips für Satellitenkommunikation in einem neuen Anwendungsfeld - der Raumfahrt entwickelt werden. Erste Entwicklungen sind bereits vorhanden, zusätzliche spezielle Messungen und Chiptests jedoch erforderlich, u.a. erweiterte Zuverlässigkeitstests und Untersuchungen zur Strahlungsfestigkeit. Ziel des Projektes ist es, eine geeignete Infrastruktur für funktionale Chiptests und einen darauf basierenden Testservice für interne und externe Kunden aufzubauen und zu betreiben. Ingenieurwissenschaften I Projekte 27

30 FB 1 Projekt Exploration of table based parasitic extraction methods Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Hans-Rainer Langner Laufzeit Mittelgeber IHP GmbH Partner ADVICO GmbH Anwendung/ Zielgruppe Schaltungsentwicklung, Electronic design Automation (EDA), Chipdesign The operating speeds of electronic devices, especially the clock rate of digital chips, are limited due to capacitances of different types. The capacitances on chip can be grouped in overlap capacitances, lateral capacitances and fringe capacitances. The goal of the project, together with ADVICO and IHP Microelectronics, was the in-depth analysis of capacitances of SG2 H1 design kit structures. The in-depth analysis is based on the widely used simulation programs Diva and Assura by Comp. CADENCE. The parasitic capacitances of 93 different structure types in three generic test cases where checked with CADENCE Diva against fieldsolver results. The total parasitic capacitances showed error plots with mean values in the range -20% up to +20%. The capacitances L1 to ground and L1 to Lx layer have error spans depending on parameter set and on chip structure types. The test case ARRAYs above GROUNDPLANE was tested using CADENCE Assura software compared to results using the SYNOPSYS fieldsolver Raphael. Parasitic capacitance simulation of arrays above a groundplane gives chip designers good results when using CADENCE Assura. Projekt Projektleitung Weitere Projektbeteiligte Entwicklung innovativer PV-Modultechnologien (neue Materialien und Produktionsverfahren) und Entwicklung von Testverfahren und Testständen zur Charakterisierung und Prüfung von PV-Modulen und PV-Zellen Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Carsten Kühler Oliver Suchaneck Laufzeit Mittelgeber Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen Förderprogramm ESF Europäischer Sozialfonds: Forschungsassistenzen III an der HTW Berlin Partner PI Photovoltaik-Institut Berlin AG Anwendung/ Zielgruppe Architekten, Bauingenieure, Facility-Management-Berater 28 Forschung für die Zukunft 2009/2010

31 Der Kooperationspartner, das Photovoltaik-Institut Berlin, beschäftigt sich hauptsächlich mit Technologien zur Herstellung und Prüfung von Photovoltaikmodulen (PV-Modulen), wie Prüfung von Modulen, Consulting in Modultechnologie und Forschung und Entwicklung in Modultechnologie. Kern des Instituts ist das akkreditierte PV-Modul-Testlabor. Ziel ist die Bearbeitung von Forschungsaktivitäten im Bereich der Herstellung und Prüfung von Photovoltaikmodulen, um ständige Innovations- und Qualitätsverbesserungsprozesses erarbeiten und umsetzen zu können. Zusätzlich soll eine nachhaltige Organi sationsstruktur für die zukünftige Geschäftsentwicklung im Bereich Forschung auf- bzw. aus gebaut werden. FB 1 Projekt Solar Decathlon Europe Living Equia Energieoptimiertes Bauen: Deutsche Beteiligung am Solar Decathlon Europe 2010 Teilprojekt HTW Berlin (Bundesförderung) Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Weitere Projektbeteiligte Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick Dr.-Ing. Susanne Rexroth Anke Engel Laufzeit Mittelgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Förderprogramm Energieoptimiertes Bauen (EnOB) Partner Universität Wuppertal Fachhochschule Stuttgart Fachhochschule Rosenheim Anwendung/ Zielgruppe Firmen, Sponsoren aus dem Bereich des klima gerechten Bauens Erfolgreiche Wettbewerbsteilnahme eines (von weltweit insgesamt 18) studentischen Teams am SDE: Bau eines energieautarken Wohnhauses und Nachweis der Funktionsfähigkeit am Standort Madrid im Juni Förderung der vier deutschen Teams durch das Bundeswirtschaftsministerium. Projekt Solar Decathlon Europe Team Living Equia Madrid 2010 (Contest Madrid) Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Prof. Dr.-Ing. Friedrich Sick Weitere Projektbeteiligte Dr.-Ing. Susanne Rexroth Anke Engel Laufzeit Mittelgeber Universidad politécnica de Madrid (UPM) Förderprogramm SDEurope Anwendung/ Zielgruppe Firmen, Sponsoren aus dem Bereich des klimagerechten Bauens Ingenieurwissenschaften I Projekte 29

32 FB 1 Das studentische Berliner Team Living Equia hat an dem internationalen studentischen Wettbewerb Solar Decathlon Europe (Madrid) in der Zeit von Januar 2009 bis Juli 2010 und darüber hinaus mit großem persönlichem Einsatz teilgenommen und alle 10 geforderten Wettbewerbs-Disziplinen erfolgreich absolviert: Architektur, Konstruktion und Verarbeitung, Solare Systeme, Elektrische Energiebilanz, Wohnqualität, Haustechnik, Kommunikation & Information, Marktintegration, Innovation und Nachhaltigkeit. Die engagierte Teilnahme des Teams umfasste die Planung und Errichtung eines Plus-Energie-Hauses, erfolgreiches Bestehen als Team in den genannten fachlichen Disziplinen, engagierte Teilnahme am weltweiten Contest in Madrid Jun/ Jul. 2010, eigenständige Arbeitsweise des Teams in allen Bereichen: Organisation, Architektur, Energie und Technik, Public Relations, Finanzen. Projekt Dynamisch erweiterbare Simulationsumgebung für regenerative Energiesysteme (DESIRE) Projektleitung Prof. Dr.-Ing. Volker Quaschning Laufzeit Anwendung/ Zielgruppe 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. 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 30 Forschung für die Zukunft 2009/2010

33 lediglich einen Webbrowser und ein aktuelles JAVA-Plugin. Hier können Anwender spielerisch komplexe funktionale Zusammenhänge verinnerlichen. DESIRE ist ein internes Projekt der HTW Berlin. Die Simulationsumgebung wird inzwischen in der Lehre und in weiteren Drittmittelprojekten wie dem Solar Decathlon Europe (SDE) eingesetzt. FB 1 Projekt Projektleitung Weitere Projektbeteiligte Entwicklung eines Funkübertragungsverfahrens für erhöhte Datenraten und Störsicherheit durch Kanalentzerrung und MIMO-Mehrantennensysteme bei Parallel Sequence Spread Spectrum (PSSS)* Prof. Dr.-Ing. Horst Schwetlick Frantisek Kochaleck, Alexander Huhn Laufzeit Mittelgeber Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) Partner Swissbit Germany AG; DWA Wireless GmbH; DResearch Digital Media Systems GmbH; Danfoss GmbH Anwendung/ Zielgruppe Haus- und Gebäudeautomatisierung, Monitoring in unterschiedlichen Bereichen, das Internet der Dinge 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. Aufbauend auf den Forschungsergebnissen sind Produktentwicklungen geplant, die die internationale Wettbewerbsfähigkeit im Bereich drahtloser Kommunikation steigern. * Die Patente und Markenschutzrechte bezüglich der Technologie PSSS liegen bei der Dr. Wolf Wireless GmbH. Ingenieurwissenschaften I Projekte 31