Die Validierung und Etablierung einer zuverlässigen Methode zur Erfassung der Narkosetiefe bleibt bis heute, speziell in der Kinderanästhesie, problematisch. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erstellung einer deskriptiven Verlaufsanalyse akustisch evozierter Potentiale mittlerer Latenz (MLAEP‘s) im Kindesalter. Unter Allgemeinanästhesie wurde mit Hilfe des AEPex-Monitors die Validität, Reagibilität und Korrelation der MLAEP‘s im Vergleich zu den beiden wichtigen hämodynamischen Parametern Herzfrequenz und mittlerer arterieller Blutdruck untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt hierbei lag auf der Untersuchung der Praktikabilität des eingesetzten AEP-Monitorings. Dazu wurden 56 Kinder, davon 29 unter total intravenöser Anästhesie und 27 unter balancierter Anästhesie in die Studie eingeschlossen. Die Steuerung der Narkosetiefe erfolgte nach rein klinischen Kriterien. Nachträglich wurden die zu analysierenden Patienten in 3 verschiedene Altersgruppen (2-<4, 4-<10 und 10-<17 Lebensjahr) unterteilt und auf Auffälligkeiten hin untersucht. Die Anwendung des AEPex-Monitors war unkompliziert und ohne größeren personellen oder zeitlichen Aufwand in den Anästhesiearbeitsplatz zu integrieren. Während unter inhalativer Anästhesie zum Teil eine Zunahme der Amplituden Na/Pa und Pa/Nb bei der visuellen Inspektion des Signals beobachtet wurde, waren die Ergebnisse unter total intravenöser Anästhesie denen Erwachsener vergleichbar. Sowohl die Veränderungen des Blutdruckes als auch des AEPex waren ein- bis eineinhalb Minuten nach Applikation eines Propofolbolus als zuverlässiges Korrelat für eine Veränderung im Sedierungslevel darstellbar. Zusätzlich konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass akustisch evozierte Potentiale mittlerer Latenz mit dem mittleren arteriellen Blutdruck, aber nicht mit der Herzfrequenz, unter intraoperativ hämodynamisch stabilen Bedingungen korrelieren (HI: rs(xy•z) = 0,583; p = 0,003). Jüngere Kinder (2-<4 LJ.) zeigten entweder tendenziell oder signifikant höhere Werte. Nach der Integration altersspezifischer Besonderheiten in der Weiterentwicklung prozessierter AEP-Parameter und der Überwindung gerätespezifischer Unzulänglichkeiten scheint auch im Kindesalter eine Hypnosetiefenbestimmung möglich.

Laut der Bundesregierung soll bis 2050 der Anteil umweltschädlicher Treibhausgase um bis zu 95 % verringert werden (BMWi 2010). Dies kann nur gelingen, wenn auf der einen Seite der Energieverbrauch reduziert wird, z. B. durch Verbesserung der Energieeffizienz technischer Anlagen und die energetische Gebäudesanierung, und auf der anderen Seite der Beitrag regenerativer Energien am Energieverbrauch gesteigert wird. Zur Umsetzung und Bewältigung der damit einhergehenden Herausforderungen kommt den Städten und Gemeinden eine Schlüsselrolle zu. Findet in diesen doch der Großteil des Energieverbrauchs und des umweltschädlichen anthropogenen Ausstoßes von Treibhausgasen statt (Pichler, P.-P. et al. 2017). Vielerorts wurden diesbezüglich erste Weichen gestellt und Maßnahmen zur Reduzierung des Energieverbrauchs aber auch zur Integration regenerativer Energien eingeleitet (Aretz, A. et al. 2009). So entstanden u. a. im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative (BMU) in den letzten Jahren eine Vielzahl an Energiekonzepten für Gemeinden und Quartiere, allen voran für die Metropolen und Großstädte. Doch neben den Großstädten und den Metropolen kommt gerade den Klein- und Mittelstädten aufgrund ihrer Anzahl und Verankerung in der Fläche eine zentrale Bedeutung bei der Umsetzung der Energiewende in der Breite zu. Aufgrund der vielfältigen Herausforderungen, denen sich Klein- und Mittelstädte gegenübersehen (z. B. Demografischer Wandel, Bevölkerungsabwanderung, Daseinsvorsorge, Klimaanpassung, Energiewende, usw.), bedürfen diese zukünftig einer steigenden Unterstützung bei der Transformation hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung. Voraussetzung hierfür ist neben finanziellen und personellen Ressourcen insbesondere auch die Bereitstellung von Informationen, die für eine Entwicklung von Maßnahmen hin zur Transformation notwendig sind, von besonderer Bedeutung. Während für Großstädte und Metropolen bereits eine Vielzahl an Daten und Informationen existieren und immer neue hinzukommen, fehlt es in Klein- und Mittelstädten bzw. in der Fläche an relevanten Informations- und Datenquellen für die Erarbeitung von Energiekonzepten. Infolgedessen werden bei der Erstellung von Konzepten für Kleinund Mittelstädte, insbesondere ländlich geprägten Regionen, häufig regionale oder auch nationale Datenquellen und Durchschnittswerte herangezogen. Die hierbei verwendeten Verfahren und Softwarelösungen liefern eine breite Spanne unterschiedlicher Ergebnisse, wodurch ein Vergleich zwischen Konzepten und Ergebnissen aber auch zwischen den Gemeinden nur bedingt möglich ist. Trotz des fluktuierenden Charakters der Mehrheit der regenerativen Energieformen werden in den Konzepten nur vereinzelt die zeitlichen Verläufe von Energienachfrage und Energieangebot berücksichtigt. Hierbei beeinflussen gerade diese das Potenzial einer Gemeinde große Teile der Energienachfrage mit regenerativen Energien zu versorgen und damit unabhängiger von Energieimporten zu werden. Im Rahmen der Arbeit wurde dahingehend ein Verfahren erarbeitet, mit dessen Hilfe das regenerative Energiepotenzial für die Energieversorgung der Wohnbebauung ermittelt werden kann. Exemplarisch wurden hierfür die Solarenergie und die in organischen Restund Abfallstoffen gespeicherte Energie ausgewählt. Dem Angebot solarer und in Biomasse gespeicherter Energie (Kapitel 5) wird der Energiebedarf der Privaten Haushalte für Strom, Warmwasser und Raumwärme gegenübergestellt (Kapitel 4). Gegenüber derzeit gängigen Untersuchungen auf kommunaler Ebene werden hierbei insbesondere die zeitlichen Unterschiede in der Energienachfrage und dem regenerativen Energieangebot durch Last- und Bereitstellungsprofile berücksichtigt. Grundlage der Berechnungen von Energiebedarf und regenerativem Energieangebot bildet das Siedlungsmodell (Kapitel 3), welches den Wohngebäudebestand und die damit verbundene Flächennutzung u. a. aufBasis von amtlichen Statistiken und frei zugänglichen Daten beschreibt. Anhand eines Fallbeispiels wird der Ansatz demonstriert (Kapitel 6) und mittels Sensitivitätsstudien der Einfluss sowie Wirkungszusammenhänge ausgewählter Parameter näher beleuchtet. Abschließend werden im Kapitel 7 die Ergebnisse ausgewertet, interpretiert sowie ein Fazit gezogen. Aus den gewonnenen Erkenntnissen zeigt sich, dass Berechnungen zum regenerativen Energiepotenzial auf Jahresbasis nur eine vergleichsweise geringe Aussagekraft bezüglich des Beitrags zur Energieversorgung zulassen. Demgegenüber weisen Modellierungen auf stündlicher Basis darauf hin, in welchen Zeiträumen, die hier betrachteten, regenerativen Energiequellen (Solarenergie, organische Rest- und Abfallstoffe) einen Beitrag zur Energieversorgung leisten können. Weiterhin zeigt sich, dass das bilanzierte regenerative Energiepotenzial für ein Jahr etwa um den Faktor 3 über dem modellierten Potenzial auf stündlicher Basis liegt.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Kurzfassung Abstract 1 Einleitung 1.1 Forschungsfrage und Zielstellung 1.2 Forschungskonzept und Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Definitionen 2.1 100 %-Erneuerbare Eigenversorgung 2.2 Nutzenergie, Endenergie, Verbrauch und Bedarf 2.2.1 Nutz- und Endenergie 2.2.2 Energieverbrauch und Energiebedarf 2.3 Lastgang der Energienachfrage und Volatilität regenerativer Energien 2.4 Wirkungszusammenhänge zwischen Siedlungsstruktur und Energie 2.4.1 Struktur und Morphologie von Siedlungen 2.4.2 Siedlungsstrukturen im Kontext von Energieverbrauch und Energieeffizienz 2.4.3 Siedlungsstrukturen und Energiebereitstellung 3 Das Siedlungsmodell 3.1 Der Strukturtypenansatz 3.1.1 Die Strukturtypen 3.1.2 Merkmale und Merkmalsausprägungen der Strukturtypen 3.1.3 Herleitung der Strukturtypen 3.2 Gebäudevertreter 3.2.1 Systematik der Gebäudevertreter 3.2.2 Merkmale und Merkmalsausprägungen der Gebäudevertreter 3.2.3 Herleitung der Gebäudevertreter 4 Energiebedarfsmodell 4.1 Heizwärmebedarf privater Haushalte 4.1.1 Verfahren zur Berechnung des Heizwärmebedarfs auf städtischer bzw. teilstädtischer Ebene 4.1.2 Energiekennwerte 4.1.3 Modelle zur Modellierung von Heizlastprofilen 4.1.4 Berechnung des Heizwärmebedarfs und Modellierung der Wärmelast im Modell 4.2 Energieaufwand für die Bereitstellung von Warmwasser in privaten Haushalten 4.2.1 Einflussfaktoren des häuslichen Warmwasserkonsums und dem damit verbundenen Energieverbrauch 4.2.2 Methode zur Berechnung des Energiebedarfs für Warmwasser 4.2.3 Lastprofil des Warmwasserbedarfs 4.2.4 Berechnung und Modellierung des Warmwasserbedarfs im Modell 4.3 Stromverbrauch privater Haushalte 4.3.1 Einflussfaktoren 4.3.2 Methoden zur Ermittlung des Strombedarfs privater Haushalte 4.3.3 Ansätze und Konzepte zur Modellierung von Lastprofilen privater Haushalte 4.3.4 Berechnung und Modellierung des Stromverbrauchs privater Haushalte im Modell 5 Potenziale regenerativer Energien und Energiespeicher 5.1 Aktive Nutzung direkter solarer Strahlungsenergie 5.1.1 Berechnung der solaren Strahlungsenergie 5.1.2 Energetische Nutzung direkter Solarstrahlung mittels Photovoltaik 5.1.3 Energetische Wärmenutzung direkter Solarstrahlung 5.1.4 Flächen für eine aktive solare Strom- und Wärmebereitstellung 5.1.5 Berechnung des PV- und Solarthermiepotenzial im Modell 5.2 Energetische Nutzung organischer Abfälle aus dem Siedlungsbereich 5.2.1 Aufkommen organischer Siedlungsabfälle privater Haushalte 5.2.2 Berechnung des Aufkommens organischer Siedlungsabfälle im Modell 5.2.3 Energiebereitstellung aus organischen Siedlungsabfällen privater Haushalte 5.2.4 Berechnung des energetischen Potenzials im Modell 5.3 Energiespeicher 5.3.1 Stromspeicher 5.3.2 Wärmespeicher 5.3.3 Integration der Speicher im Modell 6 Anwendung des Verfahrens an einem Fallbeispiel 6.1 Das Fallbeispiel 6.1.1 Bestand und Struktur der Wohngebäude 6.1.2 Einwohner- und Haushaltsdaten 6.1.3 Eingangsdaten und Annahmen zu den Strukturtypen 6.1.4 Eingangsdaten regenerativer Energien 6.1.5 Ergebnisse des Siedlungsmodells 6.2 Energiebedarf im Fallbeispiel 6.2.1 Gesamtbilanz 6.2.2 Warmwasserbedarf 6.2.3 Strombedarf 6.2.4 Heizenergie 6.3 Potenzial regenerativer Energien im Fallbeispiel 6.3.1 Biomasse 6.3.2 Solarenergie (Photovoltaik) 6.3.3 Solarenergie (Solarthermie) 6.4 Bilanzierung der stündlichen Last und der Energiebereitstellung 6.4.1 Winter 6.4.2 Übergang 6.4.3 Sommer 6.5 Sensitivitätsanalysen 6.5.1 Extremer Winter und extremer Sommer 6.5.2 Bauliche Dichte 6.5.3 Thermische Verbesserung von Wohngebäuden 6.5.4 Speicherdimension 6.5.5 Zusammenfassung der Sensitivitätsanalysen 7 Auswertung und Interpretation 7.1 Beitrag regenerativer Energien zur Energieversorgung 7.2 Das Verfahren – Umsetzung, Grenzen und Übertragbarkeit 7.3 Zukünftige Aufgaben und weitere Forschungsfelder 8 Literatur 9 Anhang 9.1 Anhang Kapitel „Lastprofile privater Haushalte“ 9.2 Anhang Kapitel 7. - „Datengrundlage Fallbeispiel“

The parQ method, up to now only capable of calculating the density of states in the canonical ensemble, is extended to the grand canonical ensemble and compared to the Wang-Landau algorithm, a local-update flat-histogram method. Both algorithms have been implemented so that the performance and the respective benefits with increasing simulation time can be determined and compared.

Im Sommer 2012 führte das IÖR im Rahmen eines BMVBS/BBSR-Forschungsvorhabens eine bundesweite Umfrage zur Erhebung von Innenentwicklungspotenzialen (IEP) durch. Neben der Konzeption und Durchführung der Befragung und ergänzenden Experten-Interviews in ausgewählten Fallbeispielstädten beinhaltet das Projekt die Erarbeitung von Grundlagen und Konzepten für eine Verstetigung eines bundesweiten Monitorings von Innenentwicklungspotenzialen sowie die Berücksichtigung neuer Daten-Quellen und automatisierter Verfahren. Im vorliegenden Beitrag werden ausgewählte Ergebnisse aus der Befragung vorgestellt. Schwerpunkt bildet dabei die Ermittlung und Validierung der Quantitäten von Innenentwicklungspotenzialen in Deutschland. An der bundesweiten standardisierten Online-Befragung beteiligten sich rd. 4 % der deutschen Städte und Gemeinden aller Größenklassen in proportionaler geographischer Verteilung nach Regionstypen und Bundesländern. Große Städte verfügen über gute Kenntnisse über zu vorliegenden Potenzialen, Kleinstädte und Landgemeinden sind dagegen oft auf Schätzungen angewiesen. Etwa die Hälfte der beteiligten Kommunen sieht sich in der Lage, die Daten regelmäßig fortzuschreiben. Tendenziell unterschätzen die befragten Kommunen die Potenziale in ihrem Territorium. Die Analyse möglicher Ursachen hierfür erlaubt die Auslotung von Bandbreiten nach oben. Vorliegende Hochrechnungen weisen IEP in Höhe von mindestens 15 m² je Einwohner (oder 120 000 ha) auf Brachen und Baulücken aus. Diese Größenordnung entspricht ca. 5 % der Gebäude- und Freifläche. Unter Berücksichtigung von Korrekturschätzungen kann der Gesamtwert auf ca. 20 m² je Einwohner (165 000 ha) steigen.

Der Freistaat Sachsen verfügt über große Potenziale hinsichtlich der Elektrizitätserzeugung aus Windkraft, Photovoltaik, sowie Biogas aus landwirtschaftlicher Biomasse. Im Rahmen dieser großteilig auf geographischen Informationssystemen (GIS) basierenden Analyse wird für die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials bei Windenergie und Photovoltaik jeweils die EEG-Vergütung nach dem EEG 2012 bei Inbetriebnahme der Anlagen im Jahr 2013 herangezogen. Bei voller Ausschöpfung aller Flächen beträgt das Potenzial etwa 43% des Bruttostrombedarfes in Sachsen. Neben dem Potenzial zur Stromerzeugung entspricht das technische Potenzial an Biogas von Überschussflächen nach Abzug des Bedarfes an Biomasse zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion ca. 20,5% des Erdgasverbrauches im Freistaat. Bei selben Annahmen können in einem alternativen Nutzungspfad ca. 4,5 TWh an Biokraftstoffen hergestellt werden. Im Einzelnen können durch die Nutzung von Windenergie zwischen 4,3 und 9,9 TWh ohne Berücksichtigung von Waldflächen an Elektrizität pro Jahr bereitgestellt werden. Wird eine Turbine einer höheren Leistungsklasse unterstellt, wie dies für die nächsten Jahre projiziert wird, liegt das wirtschaftliche Potenzial sogar bei 22,6 TWh. Das wirtschaftliche Potenzial zur Stromerzeugung durch Photovoltaik auf Dachflächen liegt bei 3,5 TWh. Im Gegensatz zum wirtschaftlichen Potenzial bei der Windenergie und der Photovoltaik, handelt es sich bei der Biomasse um das technische Potenzial.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Technische Potenziale und Ableitung Kostenpotenzialkurven 3 Berechnung von Stromgestehungskosten 4 Windenergie 4.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 4.2 Energiewandlung 4.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 4.4 Ergebnisse 4.5 Sensitivierung der Ergebnisse 5 Photovoltaik 5.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 5.2 Energiewandlung 5.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 5.4 Ergebnisse 6 Landwirtschaftliche Biomasse 6.1 Theoretisches und technisches Potenzial an Biogas im Freistaat Sachsen 6.2 Theoretisches und technisches Potenzial an Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen 6.3 Ergebnisse: Technisches Potenzial an Biogas und Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen (Zusammenfassende Darstellung) 6.4 Gestehungskosten von elektrischem Strom aus BHKW’s mit Biogasverbrennung 7 Schlussfolgerungen und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

Der Freistaat Sachsen verfügt über große Potenziale hinsichtlich der Elektrizitätserzeugung aus Windkraft, Photovoltaik, sowie Biogas aus landwirtschaftlicher Biomasse. Im Rahmen dieser großteilig auf geographischen Informationssystemen (GIS) basierenden Analyse wird für die Ermittlung des wirtschaftlichen Potenzials bei Windenergie und Photovoltaik jeweils die EEG-Vergütung nach dem EEG 2012 bei Inbetriebnahme der Anlagen im Jahr 2013 herangezogen. Bei voller Ausschöpfung aller Flächen beträgt das Potenzial etwa 43% des Bruttostrombedarfes in Sachsen. Neben dem Potenzial zur Stromerzeugung entspricht das technische Potenzial an Biogas von Überschussflächen nach Abzug des Bedarfes an Biomasse zur Nahrungs- und Futtermittelproduktion ca. 20,5% des Erdgasverbrauches im Freistaat. Bei selben Annahmen können in einem alternativen Nutzungspfad ca. 4,5 TWh an Biokraftstoffen hergestellt werden. Im Einzelnen können durch die Nutzung von Windenergie zwischen 4,3 und 9,9 TWh ohne Berücksichtigung von Waldflächen an Elektrizität pro Jahr bereitgestellt werden. Wird eine Turbine einer höheren Leistungsklasse unterstellt, wie dies für die nächsten Jahre projiziert wird, liegt das wirtschaftliche Potenzial sogar bei 22,6 TWh. Das wirtschaftliche Potenzial zur Stromerzeugung durch Photovoltaik auf Dachflächen liegt bei 3,5 TWh. Im Gegensatz zum wirtschaftlichen Potenzial bei der Windenergie und der Photovoltaik, handelt es sich bei der Biomasse um das technische Potenzial.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis 1 Einleitung 2 Technische Potenziale und Ableitung Kostenpotenzialkurven 3 Berechnung von Stromgestehungskosten 4 Windenergie 4.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 4.2 Energiewandlung 4.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 4.4 Ergebnisse 4.5 Sensitivierung der Ergebnisse 5 Photovoltaik 5.1 GIS-gestützte Ermittlung und Analyse von Freiflächen 5.2 Energiewandlung 5.3 Technische und wirtschaftliche Parameter 5.4 Ergebnisse 6 Landwirtschaftliche Biomasse 6.1 Theoretisches und technisches Potenzial an Biogas im Freistaat Sachsen 6.2 Theoretisches und technisches Potenzial an Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen 6.3 Ergebnisse: Technisches Potenzial an Biogas und Biokraftstoffen im Freistaat Sachsen (Zusammenfassende Darstellung) 6.4 Gestehungskosten von elektrischem Strom aus BHKW’s mit Biogasverbrennung 7 Schlussfolgerungen und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

Die Validierung und Etablierung einer zuverlässigen Methode zur Erfassung der Narkosetiefe bleibt bis heute, speziell in der Kinderanästhesie, problematisch. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erstellung einer deskriptiven Verlaufsanalyse akustisch evozierter Potentiale mittlerer Latenz (MLAEP‘s) im Kindesalter. Unter Allgemeinanästhesie wurde mit Hilfe des AEPex-Monitors die Validität, Reagibilität und Korrelation der MLAEP‘s im Vergleich zu den beiden wichtigen hämodynamischen Parametern Herzfrequenz und mittlerer arterieller Blutdruck untersucht. Ein besonderer Schwerpunkt hierbei lag auf der Untersuchung der Praktikabilität des eingesetzten AEP-Monitorings. Dazu wurden 56 Kinder, davon 29 unter total intravenöser Anästhesie und 27 unter balancierter Anästhesie in die Studie eingeschlossen. Die Steuerung der Narkosetiefe erfolgte nach rein klinischen Kriterien. Nachträglich wurden die zu analysierenden Patienten in 3 verschiedene Altersgruppen (2-<4, 4-<10 und 10-<17 Lebensjahr) unterteilt und auf Auffälligkeiten hin untersucht. Die Anwendung des AEPex-Monitors war unkompliziert und ohne größeren personellen oder zeitlichen Aufwand in den Anästhesiearbeitsplatz zu integrieren. Während unter inhalativer Anästhesie zum Teil eine Zunahme der Amplituden Na/Pa und Pa/Nb bei der visuellen Inspektion des Signals beobachtet wurde, waren die Ergebnisse unter total intravenöser Anästhesie denen Erwachsener vergleichbar. Sowohl die Veränderungen des Blutdruckes als auch des AEPex waren ein- bis eineinhalb Minuten nach Applikation eines Propofolbolus als zuverlässiges Korrelat für eine Veränderung im Sedierungslevel darstellbar. Zusätzlich konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass akustisch evozierte Potentiale mittlerer Latenz mit dem mittleren arteriellen Blutdruck, aber nicht mit der Herzfrequenz, unter intraoperativ hämodynamisch stabilen Bedingungen korrelieren (HI: rs(xy•z) = 0,583; p = 0,003). Jüngere Kinder (2-<4 LJ.) zeigten entweder tendenziell oder signifikant höhere Werte. Nach der Integration altersspezifischer Besonderheiten in der Weiterentwicklung prozessierter AEP-Parameter und der Überwindung gerätespezifischer Unzulänglichkeiten scheint auch im Kindesalter eine Hypnosetiefenbestimmung möglich.

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Ein wichtiger Aspekt bei der Beurteilung und Gegenüberstellung von Fahrzeugantriebskonzepten sind Prognosen zu deren zukünftigen Entwicklung hinsichtlich gesellschaftlicher, ökonomischer und technischer Kriterien. Zukünftige technologische Potenziale von Fahrzeugantriebskonzepten und damit verbundene technologische Begleitaspekte nehmen hierbei eine wichtige Rolle im Rahmen der Antriebskonzipierung der frühen Konzeptphase ein. In dieser Arbeit wird eine in weiten Teilen simulationsbasierte Methodik für die Ermittlung und Analyse entsprechender Potenziale entwickelt. Die Methodik bildet dabei eine Kombination aus Expertenbefragungen und einer Metaanalyse für die Identifikation von Prognosen zu Antriebsstrangkomponenten sowie Verfahren der Modellierung und Simulation für die Ermittlung von Prognosen zu Fahrzeugantriebskonzepten. Die Praxistauglichkeit sowie der Nutzen der Methodik werden anhand von zwei exemplarischen Anwendungen präsentiert. Die erste Anwendung umfasst die Analyse eines beispielhaften PHEVs hinsichtlich der zukünftigen Potenziale im Bereich des Kraftstoffverbrauchs und der rein elektrischen Reichweite. Die zweite Analyse stellt ein exemplarisches BEV und ein FCHEV in Bezug auf die zukünftigen Potenziale hinsichtlich der Reichweite und der Antriebsstrangherstellkosten gegenüber. Darüber hinaus erfolgen in beiden Anwendungen Analysen zu Grenzpotenzialen, technologischen Ursachen, Fehlereinflüssen und weiteren technologischen Fragestellungen.:1 Einleitung 2 Forschungsumfeld, Handlungsbedarf und Vorgehensweise 3 Grundlagen, technischer Stand und Perspektiven der Fahrzeugantriebstechnologien 4 Methodisches Vorgehen und Methodikaufbau 5 Anforderungsspezifische Modellierung im Simulationsmodell 6 Prognosen zu Antriebsstrangkomponenten 7 Systematische Analyse der zukünftigen Potenziale von Antriebskonzepten 8 Anwendung und Ergebnisdiskussion 9 Zusammenfassung und Ausblick A Programmiertechnische Umsetzung B Bewertung von Antriebskonzepten C Datenbasis und Ergebnisse der Methodikanwendung / An important aspect in the assessment and comparison of vehicle powertrain concepts are forecasts with respect to the future development of these concepts regarding societal, economical as well as technological criteria. In this context, future technological potentials of vehicle powertrain concepts and related technological issues and effects play an important role, especially within the early powertrain conception phase. This work presents a mainly simulation-based methodology for the evaluation und analysis of respective technological potentials. The methodology comprises a combination of expert surveys and a meta-analysis for the identification of powertrain component forecasts and methods in the field of modelling and simulation for the evaluation of powertrain concept forecasts. Two exemplary applications are conducted to present the practicability and utility of the methodology. The first one comprises the analysis of an exemplary PHEV regarding its future potentials with respect to the fuel consumption and the purely electric range. Within the second one, an exemplary BEV and an exemplary FCHEV are compared with regard to future range and powertrain costs potentials. In addition to that, within both methodology applications, analyses with respect to technological limits, technological reasons, fault effects and further technological issues are conducted.:1 Einleitung 2 Forschungsumfeld, Handlungsbedarf und Vorgehensweise 3 Grundlagen, technischer Stand und Perspektiven der Fahrzeugantriebstechnologien 4 Methodisches Vorgehen und Methodikaufbau 5 Anforderungsspezifische Modellierung im Simulationsmodell 6 Prognosen zu Antriebsstrangkomponenten 7 Systematische Analyse der zukünftigen Potenziale von Antriebskonzepten 8 Anwendung und Ergebnisdiskussion 9 Zusammenfassung und Ausblick A Programmiertechnische Umsetzung B Bewertung von Antriebskonzepten C Datenbasis und Ergebnisse der Methodikanwendung

In dieser Arbeit wird eine einheitliche physikalische Beschreibung des Feuchtespeicherverhaltens poröser Materialien gegeben, und ein anwendungsorientiertes Modell daraus abgeleitet. Insbesondere wird die Hysteresis der Feuchtespeicherung berücksichtigt. Die thermodynamischen Grundlagen der Feuchtespeicherung werden vollständig abgeleitet. Die Energie des kondensierten Wassers wird durch die Energie der freien Flüssigphase zuzüglich einer Porenwechselwirkungsenergie dargestellt. Um das Kondensationsverhalten zu beschreiben, wird ein thermodynamisches Kondensationspotential eingeführt; dabei werden ein Ungleichgewicht zwischen Kondensatphase und Wasserdampf sowie mehrere unabhängige Wassergehalte im Porensystem zur Darstellung der Hysteresis berücksichtigt. Für verschiedene in der Literatur beschriebene Sorptionsprozesse wird mit einheitlichen Zustandsgrössen das Kondensationspotential berechnet. Die Hysteresis wird als verzögerte Bewegung des Systemzustandes in der Berg- und Tallandschaft des Kondensationspotentials interpretiert. Es wurden an 11 Materialien Sorptionsmessungen im hygroskopischen Luftfeuchtebereich (0-92% RH) durchgeführt: Eine Adsorptionskurve und mehrere Desorptionskurven, sowie eine Langzeitmessung der Feuchteaufnahme bei 92% RH. Aus dem Adsorptions-Desorptionsverhältnis entnimmt man, dass der Hysteresis-Effekt typischerweise etwa 20% ausmacht. Mit den Messungen werden für alle Materialien das Modell der unabhängigen Domänen, das hysteretische thermodynamische Kondensationspotential und das Sorptionskurvensystem parametrisiert. Die Feuchteaufnahme bei dem Langzeitexperiment lässt sich durch eine bimodale Exponentialfunktion beschreiben. Die Kurven von hygroskopischer Adsorption und Desorption werden durch analytische Funktionen angenähert. Die Steigungen der Zwischenkurven werden aus den Steigungen der Hauptkurven berechnet. In gleicher Weise wird auch der überhygroskopische Bereich dargestellt, unter Zuhilfenahme externer Messdaten. Schliesslich ergeben sich zwei getrennt parametrisierte, aneinander angrenzende Sorptionsschleifen für den hygroskopischen und den überhygroskopischen Bereich. Alle Parameter werden so angepasst, dass eine grösstmögliche Übereinstimmung mit dem Domänenmodell erzielt wird. / This work gives a unified physical description of moisture storage in very different porous materials and derives an application-oriented model, especially the hysteresis of moisture storage has been investigated extensively. A full derivation of the thermodynamics of moisture sorption is given. The energy of condensed water is described by the energy of the free liquid plus a pore interaction energy. To describe the condensation behaviour, a thermodynamic condensation potential is introduced. It takes into account a non-equilibrium between condensed water and water vapour as well as several independent moisture contents in the liquid phase to describe the hysteresis. For many different sorption processes described in literature the condensation potential is derived, using always the same state variables. Hysteresis is interpreted as a delayed movement of the system in the hill-and-valley-landscape of the condensation potential. Sorption measurements have been performed for 11 different materials in the hygroscopic region (0-92% RH). One adsorption curve and several desorption curves and also the time dependent moisture sorption at 92% RH in a long-time experiment have been measured. From the adsorption-desorption ratio it can be concluded that the influence of hygroscopic hysteresis is typically about 20%. From the measurement results, for all materials the model of independent domains, the hysteretic condensation potential and the sorption curve system are parameterised. The moisture uptake of the long-time experiment can be described by a bimodal exponential function. The curves of hygroscopic adsorption and desorption are approximated by analytical functions. The slopes of the intermediate curves are calculated from the slopes of the main curves. In the same way the overhygroscopic region is approximated, using external measurement results. Finally a model is presented with two neighbouring sorption loops, one for the hygroscopic, one for the overhygroscopic region. All parameters are fitted to the predictions of the domain model.