In elektrischen Netzen mit hohem Windenergieanteil verursachen die hohen Schwankungen der Leistungsabgabe von Windenergieanlagen Probleme für die konventionelle Kraftwerkseinsatzplanung der Energieversorger. In der Dissertation wird ein Modell für eine 48-Stunden-Vorhersage entwickelt, das die Vorhersageergebnisse der allgemeinen Wettervorhersage räumlich verfeinert und auf die Standortgegebenheiten an der jeweiligen Windenergieanlage anpaßt. Es findet eine Anwendung des Modells statt, die Ergebnisse werden anhand von Messungen an insgesamt ca. 30 Windenergieanlagen-Standorten in Nord- und Mitteldeutschland verifiziert, diskutiert und bewertet. Eine Untersuchung der Unsicherheiten der Vorhersage zeigt die Möglichkeiten und Grenzen des Vorhersageverfahrens auf. Des weiteren werden die räumlichen Ausgleichseffekte eingehend untersucht, die entstehen, wenn Einzelvorhersagen räumlich zusammengefaßt werden. <dt.>
In electrical grids with a high penetration of wind energy the high fluctuations of the wind turbines power output cause problems for the conventional power plant scheduling of the energy suppliers. In the PhD thesis a model for a 48-hour-forecast is developed, which allows a spatial refinement of the general weather forecast and fits these results to the sites of the single wind turbines. The model is used and a verification of the results with measurements at about 30 wind turbine sites in north and middle Germany is done. The results are discussed and valued. An investigation of the uncertainties of the forecast shows possibilities and borders of the forecast model. Furtheron, spatial smoothing effects that arise by spatial summation are regarded in detail. <engl.>
HochschulschriftGoldSilberBinäres festes SystemOberflächendiffusionErste NebengruppeVier-d-ElementEdelmetallFünf-d-ElementDiffusionBinäres System
In einem binären Diffusionssystem führen unterschiedliche Diffusionskoeffizienten auf der die langsamer diffundierende Komponente enthaltenden Probenseite zu einem Nettomassenüberschuß. Eine Modellvorstellung, nach der dieser Nettomassenüberschuß in einem oberflächennahen Bereich zu einer isotropen Volumenexpansion führt, wird bestätigt und die Dicke dieses Bereichs für verschiedene Diffusionszeiten bestimmt. Aufwendige Präparations- und Auswerteverfahren wurden entwickelt, die die Messung von Kirkendallverschiebungen und von diffusionsinduzierten 'Wulstquerschnittsflächen' an 50 bis 3500 Mikrometer dicken quaderförmigen Diffusionsproben des Systems Au/Ag ermöglichten. Weiterhin wird ein Verfahren zur Simulation von Wulstquerschnitten vorgestellt und der zeitliche Gültigkeitsbereich des linearen Wulstwachstumsgesetzes abgeschätzt. Erstmals wurden einzelne Kristallite auf Ober- und Unterseite einer Probe identifiziert und Korrelationen zwischen den beobachteten Oberflächenstrukturen festgestellt. <dt.>
In binary diffusion systems different intrinsic diffusion coefficients lead to an excess mass flow towards the slower diffusing component's side of the couple. In surface near regions the resulting local excess mass concentrations are thought to give rise to isotropic volume expansions. This model could be confirmed and the thickness of the pertinent surface layer had been determined for different annaeling times. Extensive preparation and evaluation techniques have been developed that allowed the measurements of Kirkendall shifts and of the cross sectional areas of diffusion induced surface deformations (bulges) at rectangular Au/Ag diffusion couples with thicknesses between 50 and 3500 micrometers. Furthermore, a simulation method has been presented that allows to predict the time dependent bulge cross sections and to estimate the validity range of their linear growth law. <engl.>
Die Rasterwärmemikroskopie (RThM) ermöglicht die simultane Abbildung einer Probentopographie und -temperatur mit nm-Auflösung, wobei ein nadelförmiger Temperatursensor in geringem Abstand über die Probenoberfläche gerastert wird. Im Rahmen meiner Arbeit habe ich ein RThM auf der Basis eines Ultra-Hochvakuum-Rastertunnelmikroskops (UHV-RTM) aufgebaut und einen geeigneten und einfach herstellbaren Temperatursensor entwickelt. Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Mechanismus des Wärmeübertrags zwischen Probe und Sensor bei sehr kleinen Abständen. Ich konnte zeigen, daß unter UHV-Bedingungen evaneszente Methoden der Wärmestrahlung den Wärmeübertrag dominieren. Der Wärmestrom nimmt exponentiell mit dem Abstand Probe-Sensor ab; die Abklinglänge liegt im Bereich von 10 nm. Aufgrund dieses Nahfeldeffektes des Wärmeübertrags liegt die räumliche Auflösung für die thermische Abbildung mit dem UHV-RThM im Bereich der Abklinglänge von 10 nm. Die thermische Auflösung liegt bei etwa 40 mK. Für die Interpretation der thermischen Abbildung wurde der Einfluß der Probentopographie auf den Wärmeübertrag untersucht. Bei der Abbildung stromdurchflossener Diodenstrukturen konnten anhand der gemessenen Temperaturverteilung die Probenbereiche mit erhöhter Dissipation an ausgezeichneten Stellen des Schottky-Kontakts der Diode identifiziert werden. <dt.>
The scanning thermal microscope (SThM) is an instrument to simultaneously probe the sample surface and its related temperature distribution. By scanning a needle-like temperature sensor in close proximity to the sample an nm-resolution is achieved. In this work I built a SThM on basis of an ultrahigh vacuum scanning tunneling microscope (UHV-SThM) and designed an appropriate temperature sensor which is also easy to manufacture. The objective of my work was to investigate the thermal heat transfer between a sensor tip and a sample at very close proximity. The dominant mechanism of heat transfer under UHV-conditions is shown to be the evanescent modes of the thermal radiation field. The heat transfer decreases exponentially with tip-sample distance on a typical length scale of 10 nm. Due to this proximity effect of heat transfer the lateral resolution of the UHV-SThM is in the order of 10 nm. The thermal resolution is about 40 mK. For an enhanced interpretation of the thermal image, the influence of the sample topography on the heat transfer has been investigated. Thermal scanning of diode structures under active operation discerns regions of elevated temperature due to an increased dissipation at localized areas of the schottky barrier of the diode. <engl.>
Kurven gleicher Pegellautstärke (Isophone) wurden weltweit in verschiedenen Laboren gemessen, um Daten für eine Standardisierung zu erhalten. Zahlreiche neuere Ergebnisse zeigen die einheitliche Tendenz, über den bisherigen Standardwerten, welche in der ISO 226 definiert sind, zu liegen. Zusätzlich gibt es große Unterschiede zwischen den Daten aus den verschiedenen Laboren. Ein Grund ist der Einfluss der verwendeten Messmethode zur Bestimmung des Gleichlaut-Wertes. In dieser Arbeit wird gezeigt, daß die Verwendung eines 'interleaved adaptive two-alternative forced-choice' (2-AFC) Verfahrens eine Reduzierung des Einflusses der psychoakustischen Messmethode auf die Ergebnisse ermöglicht. Eine Erhöhung der Komplexität bei der adaptiven Messung ermöglicht es, den Einfluss des Startpegels auf die gemessenen Werte zu minimieren. Es wird gezeigt, daß es ausreicht, eine Methode mit 4 interleaved tracks zu verwenden, um reproduzierbare und von den Parametern der verwendeten Messmethode unabhängige Ergebnisse zu erhalten. Zusätzlich können unter Berücksichtigung der individuellen Ruhehörschwelle interindividuelle Standardabweichungen reduziert werden. Die erhaltenen 'Isophone sensation level' können interindividuelle Unterschiede signifikant, zumindest bei niedrigen Isophonen, reduzieren. <dt.>
Equal-loudness level contours (ELLCs) are subject of repeated attempts to standardize the results of thorough measurements of several laboratories world-wide. However, numerous findings indicate considerable deviations from the 'old' contours in ISO 226. In addition there are considerable differences between data from different laboratories. One reason is the influence of the psychoacoustic procedure on the determination of the points of subjective equality (PSE) of sensation strength. In this work it is shown that the influence of the experimental set-up on the results can be reduced using an adaptive procedure. By enhancing the complexity of the adaptive strategy, it is possible to minimize the effects of starting level on the resulting PSE. It is demonstrated that a procedure of four interleaved tracks is sufficient to gain reproducible and parameter-independent results. Additionally, interindividual differences can be reduced significantly by taking into account the inter-individual threshold of hearing. The obtained equal-loudness sensation-level contours (ELSLC) can reduce significantly inter-individual difference observed at least for low-level ELLCs. <engl.>
Photovoltaische Pumpensysteme (PVP-Systeme) für die Trinkwasserversorgung und Bewässerung in ländlichen Regionen von Entwicklungsländern sind in letzter Zeit zunehmend in ihrer Aktzeptanz, Verläßlichkeit und Leistungsfähigkeit gestiegen. Sie sind heutzutage einer der bedeutendsten Anwendungsbereiche der Photovoltaik. Verschiedene PVP-Systeme werden mittlerweile auf dem Markt angeboten. Fragen bezüglich der Verbesserung des Wirkungsgrades, der Optimierung der Systemkomponenten und der Zuverlässigkeit der Systeme sind allerdings noch offen. In der vorliegenden Arbeit wird das Betriebsverhalten unterschiedlicher PVP-Systeme detailliert auf Grundlage von Computer-Simulationen untersucht. Für jedes System wurden mathematische Modelle entwickelt und in Simulationsberechnungen eingesetzt, deren Ergebnisse in Energieflussanalysen interpretiert wurden. Durch diese Analyse wurden die während des Betriebs der Systeme auftretenden Energieverluste bestimmt und quantifiziert, um damit ein genaues Verständnis des Betriebsverhaltens der Systeme zu erreichen, was wiederum zu einer Optimierung der Systeme führte. Eine neue Methode zur Evaluierung von PVP-Systemen wurden entwickelt und für die Analyse von PVP-Systemen angewendet, die zur Zeit in Brasilien eingesetzt werden. <dt.>
Photovoltaic pumping systems (PVP) for providing domestic, livestock and irrigation water supplies in remote areas have gained enormously in acceptance, reliability and performance and nowadays belong to the most significant applications of photovoltaic energy. Different PVP-system concepts are commercially available, however aspects concerning efficiency improvements, design optimization and system reliability continue to be open questions. In the present work, the operational behavior of different PVP-system concepts are investigated in great detail on the basis of computer simulation. For each system, mathematical models are developed and utilized in simulation calculations whose results are interpreted in energy flow analysis. Through such energetic analysis, the losses occurring during system operation are identified and quantified, thus promoting a precise understanding of the systems operational behavior, what leads consequently to system optimization. A method to evaluate PVP-systems in operation has been developed and applied in the analysis of PVP-plants installed in Brazil. <engl.>
Viele Anwendungsbereiche der Solarenergie und der Tageslichtnutzung in Gebäuden erfordern räumlich und zeitlich hochaufgelöste Einstrahlungsdaten. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Ableitung solch hochaufgelöster Einstrahlungsdaten aus Meteosat-Aufnahmen. Zu diesem Zweck wird die Heliosat-Methode verwendet, ein statistisches Verfahren zur Berechnung der Globalstrahlung aus Satellitendaten. Diese Methode wird um die Modellierung der Diffusstrahlung erweitert und darüberhinaus in zwei wesentlichen Bereichen verbessert: Zur Normierung des Satellitensignals wird das Rückstreusignal der Atmosphäre in Abhängigkeit von der Sonnen- und Satellitenposition erfasst. Zur Bestimmung der Globalstrahlung wird ein Clearsky-Modell eingesetzt, das die Trübung der Atmosphäre berücksichtigt. Die Untersuchung der Genauigkeit der vorgestellten Methode bildet den Schwerpunkt dieser Arbeit. <dt.>
Solar irradiance data with high temporal and spatial resolution are necessary for applications in solar energy and daylighting. The aim of this work is to derive appropriate irradiance data from Meteosat imagery. For this purpose the Heliosat method is applied. It is a statistical approach to calculate global irradiance values from satellite data. The method is extended to account for diffuse irradiance. Improvements are implemented in two main parts of the method: The normalization of the satellite signal accounts for the radiance scattered by the atmosphere towards the satellite, its magnitude is influenced by the positions of sun and satellite. For the determination of global irradiance a clearsky model which accounts for atmospheric turbidity is introduced. Special emphasis is on the analysis of the method's accuracy. <engl.>
In dieser Arbeit werden Transportprozesse in Quanten-Spin-Systemen untersucht. Zuerst wird der stationäre Zustand von Spin-Ketten zwischen 2 Wärmebädern unterschiedlicher Temperatur betrachtet. Für das XY Modell ergibt sich eine im Innern der Kette räumlich konstante Energie. Der Energiestrom ist für lange Ketten asymptotisch konstant, gehorcht also nicht dem Fourierschen Gesetz. Durch Addition von unabhängigen weißen Rausch-Prozessen zum Magnetfeld, das auf die einzelnen Spins wirkt, ergibt sich ein stochastisches XY Modell mit einer endlichen Wärmeleitfähigkeit und einem Energiegefälle vom warmen zum kalten Reservoir. Dann wird die Dynamik von unendlichen Spin-Systemen mit Hilfe der hydrodynamischen Skalierung untersucht. Für allgemeine Systeme dieser Art ergibt sich unter plausiblen Annahmen heuristisch ein mikroskopischer Ausdruck für die Wärmeleitfähigkeit (Green-Kubo-Formel). Für das stochastische XY Modell wird rigoros eine Diffusionsgleichung für die Magnetisierung hergeleitet. <dt.>
In this thesis, transport processes in quantum spin systems are investigated. First, the stationary states of spin chains between two heat baths at different temperatures are analysed. For the XY model, this yields a spatially constant energy distribution inside the chain. The energy current is asymptotically constant in the limit of long chains, which contradicts Fourier's law. By adding independent white noise processes to the magnetic field acting on the individual spins, a stochastic XY model is obtained which has a finite thermal conductivity and an energy distribution descending from the hot to the cold reservoir. Then, the dynamics of infinite spin systems is investigated with the aid of a hydrodynamical scaling. For general systems of this type, under plausible assumptions, a microscopic expression for the thermal conductivity (Green-Kubo formula) is derived on a heuristic level. For the stochastic XY model, a diffusion equation for the magnetization is derived rigorously. <engl.>
Jacobi, Moritz Hermann von 1801-1874; Parrot, Georg Friedrich 1767-1852; Lenz, Heinrich 1804-1865; Elektromagnetismus; Elektrotechnik; Physik; Physiker; Sankt Petersburg; Biografie; Hochschulschrift; Jacobi, Moritz Hermann von 1801-1874; Akademie der Wissenschaften; Geschichte
Schriften des Bundesinstituts für Ostdeutsche Kultur und Geschichte
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