In dieser Arbeit wird die Lock-In-Thermografie (LIT) als In-Situ-Methode zur Charakterisierung von Kathoden (mittels nass-chemischer Verfahren hergestellte LiMn2O4- und LiMn1.5Ni0.5O4-Spinelle) und Graphit-Kompositanoden in Pouch-Zellen beschrieben. Durch die Kombination mit Raster-Elektronen-Mikroskopie und Raman-Spektroskopie gelang es Rückschlüsse bezüglich Alterung als auch Inhomogenitäten der untersuchten Elektroden zu gewinnen. Der Untersuchung mittels LIT war hierbei eine elektrochemische Charakterisierung der Kathoden vorangegangen. Diese umfasste zyklische Voltammetrie, elektrochemische Impedanzspektroskopie sowie die Zyklisierung bei verschiedenen Lade-/Entladeströmen. Mit Hilfe eines angepassten Zelldesigns und geeignet gewählter Parameter war es möglich, Inhomogenitäten in der Zellzusammensetzung der Anoden zu identifizieren. Diese zeigen außerdem im gealterten Zustand ein Ringmuster, welches auf einen inhomogenen Anpressdruck in der Zelle zurückgeführt wird. <dt.>
In this work lock-in thermography (LIT) is used as an in-situ method for the characterization of cathodes (wet-chemically prepared LiMn2O4 and LiMn1.5Ni0.5O4 spinels) and graphite composite anodes in pouch cells. In combination with scanning electron microscopy and Raman spectroscopy it was possible to obtain informations on aging as well as inhomogeneities of the examined electrodes. Electrochemical characterization of the cathodes preceded the investigation by LIT. This included cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and cycling at different charging / discharging currents. With the help of an adapted cell design and suitably chosen parameters, it was possible to identify inhomogeneities in the cell composition of the graphite composite anodes. In the aged state, these also show a typical ring pattern, which is attributed to an inhomogeneous contact pressure in the cell. <engl.>
Diese Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Kugelanemometers zur Messung der Windgeschwindigkeit und -richtung unter den komplexen Bedingungen von Windenergie- und Meteorologieanwendungen. Es wurde in mehreren Entwicklungsschritten hinsichtlich seiner 2D Kalibrierung und seiner Zeitauflösung optimiert. Der Einfluss der eingesetzten Materialien und Kugeloberflächen wurde dabei systematisch untersucht und mündete in einer finalen Entwicklungsstufe des Kugelanemometers. Windkanaluntersuchungen bestätigten, dass dieser Prototyp in Bezug auf Zeitauflösung und Messgenauigkeit mit kommerziellen Anemometern wettbewerbsfähig ist. Vergleichende Messungen mit dem Kugelanemometer und zwei kommerziellen Anemometern werden in turbulenten Strömungen im Labor und Freifeld durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit des neu entwickelten Kugelanemometers zu beurteilen. <dt.>
This thesis deals with the development of a sphere anemometer for the measurements of wind speed and direction in the complex conditions of wind energy and meteorology applications. It was optimized in several development stages regarding its 2D calibration and temporal resolution. Systematic investigations on the impact of tube material and sphere surface properties on the 2D calibration function resulted in a final development stage of the anemometer. The assessment in wind tunnel experiments confirmed this prototype to be competitive with commercial anemometers regarding the measurement accuracy, precision and temporal resolution. Comparative measurements of the sphere anemometer and two commercial anemometers were performed in turbulent flows in the wind tunnel and in a field campaign in order to assess the performance of the newly developed sphere anemometer. <engl.>
Kürzestfristvorhersagen der solaren Einstrahlung bis zu 30 Minuten im Voraus mittels bodengebundener Wolkenkameras stellen eine neue Methode der Prognose der solaren Energieerzeugung dar. Diese Arbeit stellt ein neues, für verschiedene Anwendungen entwickeltes Wolkenkamera-basiertes Vorhersagemodell vor. Die Kernmodule des Modells sind die Wolkenerkennung, die Analyse der Wolkenbewegung, die Projektion der Wolkenschatten und die Strahlungsmodellierung. Das Modell nutzt Aufnahmen der Kamera, lokale Strahlungsmessungen und Abschätzungen der Wolkenbasishähe um eine Verteilung der kurzfristigen bodennahen Einstrahlung zu prognostizieren. Umfangreiche Datensätze von Kamerabildern, Strahlungsmessungen und teilweise Wolkenhöheninformationen und PV Leistungsmessungen bilden die Basis für eine tiefgehende Analyse der Vorhersagequalität. Zur Ermittlung der Vorhersagegüte werden die Modellprognosen hierbei mit Persistenzprognosen verglichen. <dt.>
Very short-term solar forecasts based on sky images of ground-based cameras introduce a new forecasting methodology for solar energy applications which covers forecast horizons up to 30 minutes. In this thesis, a newly developed image-based forecasting model for the usage in different applications is presented. The core components of the model are cloud detection, cloud motion tracking, cloud shadow projection and irradiance modelling. The model takes raw camera images, local solar irradiance measurements and cloud base height estimations as input data and provides estimations of near-future surface solar irradiance distribution. Large data sets comprising sky images, pyranometer measurements and in some cases cloud base height and PV power measurements are the basis for an in-depth analysis of its forecast performance. Model forecasts are compared with persistence forecasts to evaluate its skill. <engl.>