The research goal of this thesis is to support the development of energy information systems for energy-aware industrial manufacturers in the form of reusable artifacts.

Power and cooling costs are some of the highest costs in data centers today, which make improvement in energy efficiency crucial. Energy efficiency is also a major design point for chips that power whole ranges of computing devices. One important goal in this area is energy proportionality, arguing that the system's power consumption should be proportional to its performance. Currently, a major trend among server processors, which stems from the design of chips for mobile devices, is the inclusion of advanced power management techniques, such as dynamic voltage-frequency scaling, clock gating, and turbo modes. A lot of recent work on energy efficiency of database management systems is focused on coarse-grained power management at the granularity of multiple machines and whole queries. These techniques, however, cannot efficiently adapt to the frequently fluctuating behavior of contemporary workloads. In this paper, we argue that databases should employ a fine-grained approach by dynamically scheduling tasks using precise hardware models. These models can be produced by calibrating operators under different combinations of scheduling policies, parallelism, and memory access strategies. The models can be employed at run-time for dynamic scheduling and power management in order to improve the overall energy efficiency. We experimentally show that energy efficiency can be improved by up to 4x for fundamental memory-intensive database operations, such as scans.

In the international context, this research analyzes the state of the art of scientific discussion, the action exerted by national and local governments through regulations, and the opinion of professionals in the field of construction of buildings in relation to the implementation of energy efficiency measures in buildings. In general, the interest in the different areas has been driven primarily by: 1) the worldwide increased energy consumption in buildings, emphasizes by an increasingly urbanized world and the resource scarcity for power generation, primarily fossil fuels; 2) the increase in greenhouse gas emissions related to the buildings' construction and operation; and 3) the thermal behaviour of the building's envelope, which determines the energy demand for thermal conditioning; mainly for heating in winter and cooling in summer. The foregoing has resulted in the implementation of different types of energy efficiency measures in the building sector around the world. On the one hand, through mandatory measures, driven by national and local governments through building codes; mandatory measures require that when building a new building or refurbishing an existing one, the architects, private developers, or builders must comply with building standards that govern the thermal performance of the different elements of the buildings' thermal envelope. On the other hand, by implementing voluntary measures, such as international certification systems, established by non-governmental institutions, aimed at legitimizing the efforts of building owners, design teams, and builders to design, build, and operate buildings in an environmentally friendly way. The latter has triggered an international trend and an increasing demand for certification of the so-called "green buildings". Such independent certification systems seek to reduce the environmental impact of activities in the construction sector. In the Chilean context, this research analyzes the relationship between two main pillars of the Chilean economy, the energy sector and the private housing sector. Particularly, this research focuses on the implementation of energy efficiency measures in the private housing market in Santiago, the Chilean capital. From the energy perspective, the high vulnerability for power generation by the dependence on the provision of gas from neighbouring countries and periods of drought affecting hydroelectric power generation, has led to the Chilean government intervention. Government intervention is centred on two main lines of action: 1) the diversification of the country's energy matrix, through the implementation of alternative systems for power generation based on non-conventional renewable energy sources; and 2) the implementation of energy efficiency measures. In the construction sector, the latter is expressed by the entry into force of the New Thermal Regulations for new residential buildings in three stages in the building code since 2000. With the implementation of new regulations in the construction sector in the Chilean context and the growing demand for green building in the international context, private real estate companies and construction companies, which are the backbone of the construction sector in Chile, have reacted by offering energy efficient real estate products in Santiago de Chile. Based on the foregoing, arises the main question leading this doctoral thesis: How do real estate developers apply energy efficiency in their housing offer in Santiago de Chile? The main research question is further refined by three sub questions: 1) who are the real estate developers that are adopting energy efficiency and why? This is a compound question, first it seeks to identify real estate companies adopting energy efficiency measures in Santiago de Chile’s private housing market; then it looks into the motivations for doing so; 2) what types of energy efficiency measures are real estate companies adopting? This sub-research question seeks to identify the adopted residential energy efficiency strategies; and 3) which barriers to further implementation of energy efficiency exist? It seeks to identify the setbacks found by energy efficiency adopters in the implementation process, in order to understand local issues in the adoption process. The Case Study and Selection of Sub-Cases for the Analysis The research focuses on the voluntary implementation of residential energy efficiency measures in the private housing market; moreover, it analyzes the case of Santiago de Chile. Therefore, the focus is set on real estate companies that offer energy efficient housing in their offer for real estate products in the metropolitan region. The selection of embedded sub-cases for the analysis, or sub-cases, was made by applying a criterion sampling strategy known as purposive sampling. For this, a thorough review of 568 private real estate companies' websites, offering different real estate products in the Metropolitan Region of Santiago de Chile between June and July 2011, was performed. Out of this group, a set of 45 companies that offering energy efficient homes mentioned were selected. Later on, personal interviews mainly with general managers of real estate development companies and other actors considered key informants because of their knowledge in the field, such as scholars, representatives from public institutions, other public and private research centres, and practitioners, were conducted between April and May 2012. Main Methods and Data Analysis Research is conducted under a qualitative approach, as it focuses primarily on the opinion of real estate companies’ CEOs and other key informants considered information rich when helping answering the research questions. The main tool for data analysis was the thematic content analysis. Main Findings The main results of this research are structured on the basis of the answering the secondary research questions or sub-questions. Who are the real estate developers that are adopting energy efficiency and why? As it was mentioned above, the first part of this compound sub-question seeks to identify the real estate companies that are implementing residential energy efficiency measures in their offer in the housing market in Santiago de Chile. A set of 45 real estate companies were identified because they mentioned to be applying some sort of energy efficiency measures. This was a rather small group since, at that time, 568 real estate companies were offering housing products. Based on the empirical findings, a categorization of real estate companies following the Roger’s model was conducted. Thus, real estate companies were categorized depending on when they began adopting residential energy efficiency measures in their housing offer. The three stages of the New Thermal Regulation issued for the housing sector in Chile were selected as time-milestones for defining the adopter categories. Accordingly, three main categories emerged following Roger’s model. 1) Innovators, includes real estate companies who adopted energy efficiency measures for the first time before the entry into force of the first stage of the NRT in 2000; 2) Early Adopters, groups real estate companies who adopted residential energy efficiency measures for the first time between the first and second stage of the New Thermal Regulation, that is to say between 2001 and 2007; and 3) Early Majority, includes real estate companies who began to apply residential energy efficiency measures starting in 2008, meaning after the second stage of New Thermal Regulation came into force. The empirical evidence suggests that the adoption process of energy efficiency measures has started following the normal development described by Rogers' innovation curve. Therefore, it is expected that the rest of the real estate developers operating in the private housing market in Santiago de Chile will eventually follow the Innovators, Early Adopters, and Early Majority categories. This is mainly due to the recent introduction of thermal regulation by the government and because the housing market is a highly competitive market, in which none of the players can risk to be left behind. The second part of the sub-research question, and probably the most important one, seeks to understand the motivations for real estate companies to offer and implement energy-efficient real estate products in Santiago de Chile’s private housing market. This research identifies the motivations of real estate development companies in the opinion of their managers collected in personal semi-structured interviews conducted during fieldwork. Based on the thematic analysis of the abovementioned interviews, four categories of motivations for offering and applying energy efficiency were identified based on the company managers’ opinion. These categories, in order of preference are: 1) Market Differentiation Strategies (Competitiveness and Trending); 2) Company Policies (Client-Oriented Policies, Innovation Policies, and Environmentally-friendly Policies); 3) Resource efficiency (Reduction of Household\'s Expenses and Concerns for Energy Scarcity); and 4) Government Incentive Schemes (Subsidies to the Use of Renewable Energy). Briefly, the main motivations for adopting energy efficiency measures in the private housing offer are related to marketing strategies. In general, real estate companies operating in Santiago de Chile are looking to distinguish themselves from their competitors by offering energy-efficient housing products. This is mainly because real estate companies are following a trend that is driven by several factors such as: local energy shortage periods, the international influence of green buildings in the real estate market, and the growing demand for international certifications in the Chilean context. What types of energy efficiency measures are real estate companies adopting? As mentioned earlier, this research identifies real estate companies offering energy-efficient housing in the private real estate market of Santiago de Chile who implemented a diversity of energy efficiency strategies in their housing supply, as the empirical evidence shows. Although the motivations for implementing energy efficiency measures are diverse (as described previously), energy efficiency measures are mainly implemented in order to reach a comfort temperature inside the dwelling, making all possible efforts to ensure that energy is used efficiently. In the case of the residential buildings, this means looking for the optimal use of energy for space heating or cooling, lighting, hot sanitary water, and ventilation. In general, depending on whether there is the need to make an additional energy effort in order to achieve optimum indoor comfort conditions, the energy efficiency measures implemented in the private housing sector in Santiago de Chile can be grouped into two main categories of energy efficiency strategies: passive design strategies and active design strategies. On the one hand, passive design strategies refer to what real estate developers are doing to reduce the energy consumption of their housing buildings. Such strategies include: 1) improving the overall thermal performance of the building envelope; 2) the use of renewable energy, mainly solar thermal and photovoltaic technology, for hot sanitary water and energy conversion respectively; and 3) bioclimatic design and construction principles. As it was mentioned in Section 6.1, a basic characteristic of passive design strategies, distinguishing them from active design strategies, is that in order to operate they rely on the building site and the inherited thermal properties of the building materials used in the different housing building typologies. On the other hand, active design strategies refer to the technological innovations implemented in order to maintain an optimal indoor thermal conditioning and to reduce the energy used in the different buildings’ systems; namely, 1) illumination systems; 2) heating systems; 3) centralized control systems; and 4) air conditioning systems. In general, real estate developers adopted active design strategies as a complement to the use of passive design strategies. Not surprisingly, real estate developers have mentioned the improvement of the thermal envelope as the most commonly used residential energy efficiency strategy. This results from the fact that internationally and in Chile, regulations in the housing sector were implemented in order to improve the thermal behaviour of dwellings, and therefore, their energy efficiency. Finally, a third type of energy efficiency strategy adopted by real estate developers in Santiago de Chile is the result of a public-private partnership between the Chilean Government and the Chilectra, the local electricity utility. The initiative is called “Chilectra – Full Electric Buildings” and it offers an optional electrical energy tariff for residential consumers. This strategy is further explained in Section 6.3. Which barriers to further implementation of energy efficiency exist? Based on the opinion of the various key stakeholder involved in this research, this research shows that most barriers to energy efficiency in the private housing sector in Santiago de Chile interact and strengthen each other. The classification of barriers to further implementation of energy efficiency is not straightforward. Nonetheless, in the opinion of real estate companies’ managers, the barriers to adopting energy efficiency measures in the private housing market in Santiago de Chile revolve around the specific characteristics of the local social system. These barriers are: 1) market barriers; 2) organizational barriers; 3) institutional barriers; and 4) behavioural barriers. In relation to the categorization of energy efficiency adopters identified in the first sub-question, the empirical evidence seems to indicate that, not all the barriers play the same role for all adopter categories. In general, market barriers are most relevant to the innovators group. Although most of the real estate developers mentioned that even today the local market and the local construction industry are not ready to provide adequate support (both in the availability of products and services) for further development of the market for energy efficient construction, the deficiency was greater 20 years ago, when the innovators first started to implement residential energy efficiency measures in the private housing sector. Moreover, the other barriers encountered (namely organizational and institutional barriers) are transversal to the adopter categories. This seems to drawn from the organizational and institutional characteristics of the context in which private real estate companies operate. The context remains constant over time and their internal relationships are also maintained, homogeneously affecting all adopter categories. Finally, barriers related to end users and/or clients’ behaviour are mainly listed by early majority adopters, which comprises developers who implement residential energy efficiency measures recently (after 2000). Apparently, this results mainly from the fact that end user are lacking information about the benefits (general and local) to be gained from implementing residential energy efficiency measures.

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Aufgrund von steigenden Energiekosten und einer sukzessive steigenden öffentlichen sowie politischen Forderung nach Umweltbewusstsein und Nachhaltigkeit, ist die Effizienzsteigerung von Gesamtsystemen einer der treibenden Kräfte für innovative, technologische Neuheiten geworden. Besonders bei der Entwicklung von verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen wurden z.B. durch die Hybridisierung von Antriebssträngen, die die Rekuperation von kinetischer Energie ermöglichen, Technologien zur Energieeinsparung etabliert. Da bei Verbrennungsmotoren ein hoher Anteil der im Kraftstoff gespeicherten Energie technologiebedingt als Abwärme im Abgas verloren geht, bietet die Wärmerekuperation ein weiteres hohes Potential für weitere Einsparungen. Diese ist z.B. mit Hilfe von thermoelektrischen Generatoren (TEG) möglich, die einen Wärmestrom direkt in elektrische Energie umwandeln. Zur effizienten TEG-Systemgestaltung ist ein hoher Temperaturgradient über dem thermoelektrisch aktivem Material notwendig, der wiederum zu kritischen thermomechanischen Spannungen im Bauteil führen kann. Diese werden zum einen durch die unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien und zum anderen durch die mechanische Anbindung auf der heißen und kalten Seite des TEG verursacht. Somit liegt ein Zielkonflikt zwischen dem thermoelektrischen Systemwirkungsgrad und der mechanischen Festigkeit des Bauteils vor. In dieser Arbeit wird mit Hilfe einer mehrkriteriellen Parameteroptimierung eines vollparametrisierten FE-Modells des TEG in ANSYS WORKBENCH eine Methode vorgestellt, den thermoelektrischen Wirkungsgrad bei gleichzeitiger Reduktion der thermomechanischen Spannungen zu optimieren. Zur Optimierung kommt dabei ein genetischer Algorithmus der MATLAB GLOBAL OPTIMIZATION TOOLBOX zum Einsatz. Der Modellaufbau wird in ANSYS WORKBENCH mit der Makro-Programmiersprache JSCRIPT realisiert. Als Ziel- und Bewertungsfunktionen wird die mechanische Belastung jedes Bauteils im TEG ausgewertet und dessen elektrische Leistungsdichte berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass mit Hilfe der vorgestellten Methodik eine paretooptimale Lösung gefunden werden kann, die den gestellten Anforderungen entspricht.

Das menschliche Gehirn funktioniert weitgehend zuverlässig – egal ob man im Schneegestöber nach einer schützenden Unterkunft sucht oder im Hochsommer einen Marathon läuft. Der Grund hierfür liegt im Erhalt einer nahezu konstanten Körpertemperatur, der für den menschlichen Organismus einen hohen Energieaufwand darstellt. Dadurch verliert die Temperaturabhängigkeit chemischer Prozesse auf mikroskopischer Ebene für den Menschen an Bedeutung – im Gegensatz zu allen wechselwarmen Lebewesen, deren Körpertemperatur sich der Umgebungstemperatur umgehend anpasst. Dass lebenswichtige Körper- und Gehirnfunktionen vieler Wechselwarmer dennoch über einen breiten Temperaturbereich funktionieren, legt nahe, dass sich diese Tiere Mechanismen zu Nutze machen, die die Temperaturabhängigkeit auf mikroskopischer Ebene ausgleichen. Die vorliegende Arbeit beschreibt Möglichkeiten der so genannten Temperaturkompensation am Beispiel des Hörsystems der Heuschrecke. Für einige Heuschreckenarten ermöglicht das Hörsystem die Lokalisierung und Identifizierung möglicher Partner anhand von Werbegesang, auch bei schlechten Sichtverhältnissen in hoher Vegetation. Insbesondere funktioniert die akustische Kommunikation über eine Temperaturspanne von bis zu 15°C. Diese Doktorarbeit erklärt zum einen, wie einzelne Nervenzellen mit temperaturabhängigen Ionenkanälen eine temperaturkompensierte Stimulusrepräsentation erzeugen können. Weiterhin wird gezeigt, dass der zugrundeliegende zell-intrinsische Kompensationsmechanismus nicht den neuronalen Energieverbrauch beeinträchtigen muss. Zum anderen wird belegt, dass die Schallverarbeitung auf höheren Verarbeitungsstufen selbst nicht temperaturkompensiert ist. Anhand mathematischer und computergestützter Modelle wird erläutert wie dennoch mit der gemessenen Temperaturabhängigkeit der neuronalen Verarbeitung temperaturkompensierte Gesangserkennung ermöglicht wird. Die vorgeschlagenen Mechanismen können auf alle wechselwarmen Organismen verallgemeinert werden. / The human brain largely remains functional regardless of whether one is searching for the shortest path to a warming shelter in a snowstorm or running a marathon on a summer’s day. This robustness of brain functionality can be attributed to the maintenance of a constant body temperature, which requires a large investment of energy. Due to homeothermy, the temperature dependence of all chemical reactions, including those inside the body, loses relevance as a constraint for humans. For poikilotherms, in contrast, a rise in ambient temperature translates to an increase in body temperature, which speeds up all chemical processes. Yet, many poikilotherms exhibit robustness of vital behaviors across a broad range of temperatures, which suggests the existence of mechanisms that compensate for temperature dependencies at the microscopic level. The present thesis proposes mechanisms for such temperature compensation, using the auditory system of the grasshopper as a model system. For various grasshopper species, the auditory system facilitates localization and recognition of conspecifics under conditions of low visibility. In particular, communication and recognition remain functional across a temperature range of up to 15 C. Here, we show on the one hand how single nerve cells with temperature-dependent ion channels can generate a temperature-compensated stimulus representation. Importantly, we reveal that the underlying cell-intrinsic compensation mechanism need not impair neuronal energy efficiency. On the other hand, we show that sound processing in higher-order neurons does not exhibit the degree of compensation that is found at the input level. Using a combination of mathematical modeling and simulations we show how temperature compensation of song recognition can be achieved at the network level, with temperature-dependent neural filters. In principle the proposed mechanisms are applicable to all poikilothermic species.

In der Studie wurden in der Intensivtierhaltung eingesetzte Abluftreinigungsanlagen einschließlich Lüftungssystem hinsichtlich ihres technischen Aufbaus, ihres Energieeinsatzes und ihrer Energieeffizienz untersucht. Auf dieser Basis wurden Vorschläge zur Steigerung der Energieeffizienz erarbeitet. Aus der Betrachtung von zwei sächsischen Schweinehaltungsbetrieben konnten Hinweise für die Anlagenbetreiber und für Neuanlagen abgeleitet werden.

Die vorliegende Arbeit untersucht wie rationale Entscheidungsfindungen in Transformationsländern katalysiert werden können, indem durch den Fokus auf die internationale Wertschöpfungskette Synergieeffekte zwischen den Unternehmen genutzt und in deren Folge die Transaktionskosten, für Investitionsentscheidungen in energieeffiziente Technologien und Prozesse zur Erfüllung der Emissionsreduktionen, gesenkt werden können. Es wird das Wirken der Marktmechanismen analysiert und der Fokus auf die Transformationstheorie sowie die Ingenieurwissenschaften gelegt. Das Supply Chain Management, als anwendungsorientierte Realwissenschaft mit expliziter Ausrichtung auf Wertschöpfungsprozesse, wird in Bezug auf strategische Investitionsentscheidungen im Allgemeinen und Investitionen in Energieeffizienzmaßnahmen im Speziellen, weiterentwickelt. Mit Hilfe einer empirisch basierten Fallstudie werden die abgeleiteten Erkenntnisse einer kritischen Prüfung unterzogen und beispielhaft dargestellt, wie das entwickelte Entscheidungsmodell eingesetzt werden kann.

In diesem Jahr fand das erste Studentensymposium Informatik Chemnitz (TUCSIS StudSym 2012) statt. Wir freuen uns, Ihnen in diesem Tagungsband studentische Beiträge präsentieren zu können. Das Studentensymposium der Fakultät für Informatik der TU Chemnitz richtet sich an alle Studierende und Doktoranden der Informatik sowie angrenzender Disziplinen mit Schwerpunkt Informatik aus dem Raum Chemnitz. Das Symposium hat das Ziel, den Studierenden eine Plattform zu geben, ihre Projekte, Studienarbeiten und Forschungsvorhaben vorzustellen. Im Mittelpunkt des Symposiums stehen studentische Projekte aus Seminaren, Praktika, Abschlussarbeiten oder extracurricularen Aktivitäten. Das Symposium bietet die Möglichkeit, vor einem akademischen Publikum Ideen, Pläne und Ergebnisse zu präsentieren und zu diskutieren. Darüber hinaus sind Doktoranden eingeladen ihre Promotionsprojekte mit einem Poster zu präsentieren um dadurch Feedback von anderen jungen Wissenschaftlern und Professoren für ihre wissenschaftliche Arbeit zu erhalten.

Elektrisch-hydrostatische Kompaktantriebe (EKA) stellen ein innovatives, neuar-tiges Antriebskonzept dar, welches – ausgeführt als funktionsfertige Baugruppe – die Anwenderfreundlichkeit bei der Maschinenintegration, Inbetriebnahme und Wartung signifikant steigert. Elektrisch-hydrostatische Kompaktantriebe verbinden die inhärenten Vorteile hydraulischer Antriebstechnik wie beispiels-weise Robustheit, hohe Leistungsdichte und Überlastschutz mit Energieeffizi-enz, Ressourceneffizienz, Anwenderfreundlichkeit und geringem Bauraum. Auf-grund seines kompakten und kostengünstigen Aufbaus ist der Differentialzylin-der der mit Abstand am häufigsten eingesetzte Aktor bei hydraulischen Anwen-dungen. Die Herausforderung beim Einsatz eines Differentialzylinders im hyd-rostatischen Getriebe ist die Steuerung der asymmetrischen Volumenströme, die durch die einseitige Kolbenstange hervorgerufen werden. Die vorliegende Arbeit widmet sich der systematischen Entwicklung und Unter-suchung von Schaltungskonzepten, die sich für elektrisch-hydrostatische Kom-paktantriebe mit Differentialzylinder für die industrielle Anwendung eignen. Vor dem Hintergrund eines ressourcenschonenden und wirtschaftlichen Einsatzes der Antriebe werden Vorzugsvarianten ermittelt, die sowohl energie- als auch kosteneffizient sind. Das statische und dynamische Übertragungsverhalten so-wie die Energieeffizienz der ausgewählten Schaltungen werden auf der Grund-lage von praxisnahen Demonstratoren bestimmt. Die analytische und experi-mentelle Untersuchung der Vorzugsvarianten zeigt das Potential und die Gren-zen der Schaltungskonzepte für den industriellen Einsatz auf. Darüber hinaus wird der Vergleich mit elektromechanischen Kompaktantrieben im gleichen Leistungsbereich geführt, um die erzielten Ergebnisse in der Gegenüberstellung einordnen zu können. Um die Notwendigkeit einer aktiven Kühlung für potentielle Einsatzgebiete ohne aufwendige Experimente abschätzen zu können, werden zudem die Methoden der thermo-energetischen Netzwerksimulation auf elektrisch-hydrostatische Kompaktantriebe angewendet. Anhand eines Beispielantriebs wird ermittelt, mit welcher Genauigkeit das thermo-energetische Verhalten und die sich einstel-lende Beharrungstemperatur berechnet werden können.:1 Einleitung 1 2 Zielstellung der Arbeit 6 3 Stand der Forschung 8 3.1 Grundlagen 8 3.2 Hydrostatische Getriebe mit Gleichgangzylinder 10 3.2.1 Elektrisch-hydrostatische Aktuatoren (EHA) 11 3.3 Hydrostatische Getriebe mit Differentialzylinder 13 3.4 Thermo-energetische Analyse und Modellierung 24 4 Systematisierung der Schaltungsmöglichkeiten 27 4.1 Analyse typischer Anwendungen für EKA 27 4.2 Systematisierung der Lastfälle 27 4.3 Schaltungssystematik 29 4.4 Auswahl von Vorzugsvarianten 35 5 Einpumpenkonzept mit Ausgleichsventil 40 5.1 Aufbau und Funktionsweise 40 5.2 Demonstrator 43 5.3 Statisches Betriebsverhalten 46 5.4 Dynamisches Übertragungsverhalten 47 5.4.1 Dynamische Streckenkennwerte 47 5.4.2 Lastfallspezifisches dynamisches Verhalten 57 5.4.3 Dynamisches Verhalten bei dominanten Massekräften 60 5.5 Energieeffizienz 89 5.5.1 Elektrischer Antrieb 91 5.5.2 Hydrostatisches Getriebe 93 5.5.3 Gesamtantrieb 96 5.6 Fazit und Einsatzempfehlungen 97 6 Tandempumpenkonzept im offenen Kreis 99 6.1 Aufbau und Funktionsweise 99 6.2 Demonstrator 101 6.3 Statisches Übertragungsverhalten 102 6.4 Dynamisches Übertragungsverhalten 103 6.4.1 Dynamische Streckenkennwerte 103 6.4.2 Lastfallspezifisches dynamisches Verhalten 106 6.5 Energieeffizienz 109 6.5.1 Hydrostatisches Getriebe 109 6.5.2 Gesamtantrieb 111 6.6 Fazit und Einsatzempfehlungen 112 7 Untersuchung eines elektromechanischen Referenzantriebs 114 7.1 Bauarten, Eigenschaften und Einsatzgebiete elektromechanischer Linearantriebe 114 7.1.1 Übersetzung 117 7.1.2 Maximale Hubgeschwindigkeit 117 7.1.3 Maximale Hubkraft 117 7.1.4 Lebensdauer und Verschleiß 118 7.1.5 Wirkungsgrad 120 7.1.6 Steifigkeit 120 7.1.7 Fail-safe 121 7.2 Referenzantrieb 121 7.3 Statisches Übertragungsverhalten 122 7.4 Dynamisches Übertragungsverhalten 122 7.5 Energieeffizienz 123 7.5.1 Kugelgewindetrieb 123 7.5.2 Gesamtantrieb 124 8 Vergleich und Bewertung der Antriebssysteme 126 8.1 Statisches Übertragungsverhalten 126 8.2 Dynamisches Übertragungsverhalten 127 8.3 Energieeffizienz 128 8.4 Weiterführender Vergleich und Bewertung 129 9 Thermo-hydraulische Netzwerksimulation 134 9.1 Methodik 134 9.2 Grundlagen der Thermodynamik und Wärmeübertragung 135 9.2.1 Wärmeleitung 136 9.2.2 Konvektion 136 9.2.3 Wärmestrahlung 138 9.2.4 Wärmeübergang an Fugen zwischen Bauteilen 139 9.3 Analyse der Verlustleistungen 142 9.4 Analyse der Wärmeströme und thermischen Widerstände 145 9.4.1 Erzwungene Konvektion zwischen Öl und Innenfläche 146 9.4.2 Wärmeleitung in Festkörpern (Gehäuse) 147 9.4.3 Wärmeübergang an Fugen zwischen Bauteilen 147 9.4.4 Freie Konvektion an den Außenflächen 148 9.4.5 Wärmestrahlung an den Außenflächen 150 9.4.6 Zusammenfassung 151 9.5 Zulässige Öltemperatur des Antriebs 152 9.6 Thermo-hydraulisches Simulationsmodell des Demonstrators 152 9.7 Validierung 155 9.7.1 Vorbetrachtungen an einer Modellgeometrie 155 9.7.2 Prüfstandsaufbau und Versuchsparameter 157 9.7.3 Gegenüberstellung von Simulation und Messung 159 9.8 Sensitivitätsanalyse 162 9.8.1 Variation der Verlustleistung 163 9.8.2 Variation der Umgebungstemperatur 164 9.8.3 Variation des Korrekturfaktors für Umgebungsströmungen 165 9.9 Simulationsstudie zur Verbesserung des Wärmeabgabevermögens 166 9.10 Zusammenfassung 166 10 Zusammenfassung und Ausblick 168 11 Literaturverzeichnis 172 12 Anhang 194