In dieser Arbeit wird ein Modell für die Simulation des Verbraucherverhaltens in Haushalten entwickelt. Das Ziel ist die Erstellung von Lastprofilen für den Strom- und Wasserverbrauch. Das Modell wird in einem Programm implementiert. Die Ergebnisse werden anschließend validiert und verschiedene Kenngrößen mit Literaturwerten verglichen. Abschließend wird eine Parameterstudie durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Faktoren wie z.B. das Arbeitszeitmodell oder die Feiertagsmodellierung auf Lastprofile zu quantifizieren. Das Modell basiert auf einem Bedürfnismodell aus der Psychologie und ermöglicht den Verzicht auf die Errechnung von Aktivitäts-Wahrscheinlichkeitsverteilungen. / In this thesis a model for the simulation of the behaviour of people in residential households is introduced. The goal is to generate load profiles for residential electricity and water consumption. The model is implemented as a Windows program. The results are validated and various metrics are compared with literature values. A parameter study is performed to quantify the influence of various factors such as the working hours or the influence of holidays on the load profile. The model is based on a desire model from the field of psychology and makes it possible to avoid calculating any probabilty distributions.

In dieser Arbeit wird ein Modell für die Simulation des Verbraucherverhaltens in Haushalten entwickelt. Das Ziel ist die Erstellung von Lastprofilen für den Strom- und Wasserverbrauch. Das Modell wird in einem Programm implementiert. Die Ergebnisse werden anschließend validiert und verschiedene Kenngrößen mit Literaturwerten verglichen. Abschließend wird eine Parameterstudie durchgeführt, um den Einfluss verschiedener Faktoren wie z.B. das Arbeitszeitmodell oder die Feiertagsmodellierung auf Lastprofile zu quantifizieren. Das Modell basiert auf einem Bedürfnismodell aus der Psychologie und ermöglicht den Verzicht auf die Errechnung von Aktivitäts-Wahrscheinlichkeitsverteilungen.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Ziel der Arbeit 2 Einordnung 3 Wissensstand 3.1 Lastprofile 3.1.1 VDEW-Standard-Lastprofile 3.1.2 Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen (VDI 4655) 3.1.3 BDEW-Standardlastprofile Gas 3.1.4 IEA Annex 42 Lastkurven 3.2 Lastprofilgeneratoren 3.2.1 Methoden 3.2.2 Auswahl der Beispiele 3.2.3 Lastprofilgenerator nach Stokes 3.2.4 Lastprofilgenerator nach IEA Annex 42 3.2.5 Lastprofilgenerator nach Jordan 3.2.6 Lastprofilgenerator nach NREL 3.2.7 Lastprofilgenerator nach Walker und Pokoski 3.2.8 Lastprofilgenerator nach Capasso 3.2.9 Lastprofilgenerator nach Widen et al. 3.2.10 Lastprofilgenerator nach Richardson 3.2.11 Lastprofilgenerator nach Metz 3.2.12 Lastprofilgenerator nach Fischer 3.2.13 Zusammenfassung der Lastprofilgeneratoren 3.3 Verhaltenssimulation 3.3.1 Rational Choice Model 3.3.2 Verhaltensmodell nach D. Dörner 3.4 Hausinfrastrukturmodelle 3.4.1 Heizung und Kühlung 3.4.2 Modellierung in TRNSYS 4 Das Modell des bLPG 4.1 Bedürfnismodell 4.2 Modellierung eines einzelnen Haushalts 4.2.1 Desires 4.2.2 Person 4.2.3 Load Types 4.2.4 Devices 4.2.5 Time Profile 4.2.6 Time Limits 4.2.7 Affordances 4.2.8 Berechnungsbeispiel Aktivitätenauswahl 4.2.9 Zusammenfassung der Modellierung eines Haushalts 4.3 Verbesserung der Modellqualität 4.3.1 Locations 4.3.2 Holidays 4.3.3 Geographic Locations 4.3.4 Subaffordances 4.3.5 Temperature Profiles und Date Based Profiles 4.3.6 Vacations 4.3.7 Autonome Geräte 4.4 Houses und Settlements 4.4.1 House Types 4.5 Abstraktion der Geräte 4.6 Abstraktion Haushaltsdefinition 4.7 Elemente für Auswertungen 4.8 Zusammenfassung des Modells des bLPG 5 Implementierung 5.1 Allgemeines 5.2 Historie 5.3 Features 5.4 Struktur 5.5 User Interface 5.6 Database 5.7 CalcController 5.8 Calculation 5.8.1 Aktivitätswahl 5.8.2 Protokollierung 5.8.3 House Infrastructure 5.9 ChartCreator 5.10 SimulationEngine.Exe 5.11 Verwendete Bibliotheken 5.12 Zusammenfassung der Implementierung 6 Modellierung der vordefinierten Haushalte 6.1 Datenbasis und Modellierung 6.2 Vordefininierte Elemente 6.3 Namensschema 6.4 Erfahrungen bei der Erstellung der vordefinierten Haushalte 6.5 Zusammenfassung 7 Validierung 7.1 Einzelner Haushalt 7.1.1 Aktivitäten - Rasterdiagramme 7.1.2 Aktivitäten - Zeit pro Affordanz 7.1.3 Summe des Stromverbrauchs 7.1.4 Verlauf des Lastprofils 7.1.5 Wasserverbrauch 7.1.6 Integration von Photovoltaik 7.1.7 Lichtbedarf 7.1.8 Zusammenfassung CHR03 7.2 Vordefinierte Haushalte 7.2.1 Stromverbrauch 7.2.2 Verhaltensgesteuerter Anteil am Stromverbrauch 7.2.3 Zeitverbrauch der Aktivitäten 7.2.4 Eigenverbrauchsquote mit einer Photovoltaik-Anlage 7.2.5 Jahresdauerlinien 7.3 Validierung einer Siedlung 7.3.1 Gleichzeitigkeitsfaktor des Stromverbrauchs 7.3.2 Vergleich einer Siedlung mit dem H0-Profil 7.4 Fazit 8 Anwendungsmöglichkeiten und Ergebnisse 8.1 Integration von Photovoltaik und Batterien 8.2 Parameterstudie 8.2.1 Vergleichskriterien 8.2.2 Einfluss von Brückentagen 8.2.3 Einfluss von Urlaubsreisen 8.2.4 Einfluss des Rentneranteils 8.2.5 Einfluss von Schichtarbeitern 8.2.6 Einfluss von Arbeitslosigkeit 8.2.7 Einfluss der Energieintensitätseinstellung 8.2.8 Einflussgröße Beleuchtung 8.3 Zusammenfassung der Parameterstudie 9 Ausblick 9.1 Verbesserungspotenziale der Implementierung 9.2 Verbesserungspotenziale der Datenbasis 9.3 Zusammenfassung des Ausblicks 10 Zusammenfassung Anhänge Anhang A Website Anhang B LoadProfileGenerator Manual Literaturverzeichnis / In this thesis a model for the simulation of the behaviour of people in residential households is introduced. The goal is to generate load profiles for residential electricity and water consumption. The model is implemented as a Windows program. The results are validated and various metrics are compared with literature values. A parameter study is performed to quantify the influence of various factors such as the working hours or the influence of holidays on the load profile. The model is based on a desire model from the field of psychology and makes it possible to avoid calculating any probabilty distributions.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Ziel der Arbeit 2 Einordnung 3 Wissensstand 3.1 Lastprofile 3.1.1 VDEW-Standard-Lastprofile 3.1.2 Referenzlastprofile von Ein- und Mehrfamilienhäusern für den Einsatz von KWK-Anlagen (VDI 4655) 3.1.3 BDEW-Standardlastprofile Gas 3.1.4 IEA Annex 42 Lastkurven 3.2 Lastprofilgeneratoren 3.2.1 Methoden 3.2.2 Auswahl der Beispiele 3.2.3 Lastprofilgenerator nach Stokes 3.2.4 Lastprofilgenerator nach IEA Annex 42 3.2.5 Lastprofilgenerator nach Jordan 3.2.6 Lastprofilgenerator nach NREL 3.2.7 Lastprofilgenerator nach Walker und Pokoski 3.2.8 Lastprofilgenerator nach Capasso 3.2.9 Lastprofilgenerator nach Widen et al. 3.2.10 Lastprofilgenerator nach Richardson 3.2.11 Lastprofilgenerator nach Metz 3.2.12 Lastprofilgenerator nach Fischer 3.2.13 Zusammenfassung der Lastprofilgeneratoren 3.3 Verhaltenssimulation 3.3.1 Rational Choice Model 3.3.2 Verhaltensmodell nach D. Dörner 3.4 Hausinfrastrukturmodelle 3.4.1 Heizung und Kühlung 3.4.2 Modellierung in TRNSYS 4 Das Modell des bLPG 4.1 Bedürfnismodell 4.2 Modellierung eines einzelnen Haushalts 4.2.1 Desires 4.2.2 Person 4.2.3 Load Types 4.2.4 Devices 4.2.5 Time Profile 4.2.6 Time Limits 4.2.7 Affordances 4.2.8 Berechnungsbeispiel Aktivitätenauswahl 4.2.9 Zusammenfassung der Modellierung eines Haushalts 4.3 Verbesserung der Modellqualität 4.3.1 Locations 4.3.2 Holidays 4.3.3 Geographic Locations 4.3.4 Subaffordances 4.3.5 Temperature Profiles und Date Based Profiles 4.3.6 Vacations 4.3.7 Autonome Geräte 4.4 Houses und Settlements 4.4.1 House Types 4.5 Abstraktion der Geräte 4.6 Abstraktion Haushaltsdefinition 4.7 Elemente für Auswertungen 4.8 Zusammenfassung des Modells des bLPG 5 Implementierung 5.1 Allgemeines 5.2 Historie 5.3 Features 5.4 Struktur 5.5 User Interface 5.6 Database 5.7 CalcController 5.8 Calculation 5.8.1 Aktivitätswahl 5.8.2 Protokollierung 5.8.3 House Infrastructure 5.9 ChartCreator 5.10 SimulationEngine.Exe 5.11 Verwendete Bibliotheken 5.12 Zusammenfassung der Implementierung 6 Modellierung der vordefinierten Haushalte 6.1 Datenbasis und Modellierung 6.2 Vordefininierte Elemente 6.3 Namensschema 6.4 Erfahrungen bei der Erstellung der vordefinierten Haushalte 6.5 Zusammenfassung 7 Validierung 7.1 Einzelner Haushalt 7.1.1 Aktivitäten - Rasterdiagramme 7.1.2 Aktivitäten - Zeit pro Affordanz 7.1.3 Summe des Stromverbrauchs 7.1.4 Verlauf des Lastprofils 7.1.5 Wasserverbrauch 7.1.6 Integration von Photovoltaik 7.1.7 Lichtbedarf 7.1.8 Zusammenfassung CHR03 7.2 Vordefinierte Haushalte 7.2.1 Stromverbrauch 7.2.2 Verhaltensgesteuerter Anteil am Stromverbrauch 7.2.3 Zeitverbrauch der Aktivitäten 7.2.4 Eigenverbrauchsquote mit einer Photovoltaik-Anlage 7.2.5 Jahresdauerlinien 7.3 Validierung einer Siedlung 7.3.1 Gleichzeitigkeitsfaktor des Stromverbrauchs 7.3.2 Vergleich einer Siedlung mit dem H0-Profil 7.4 Fazit 8 Anwendungsmöglichkeiten und Ergebnisse 8.1 Integration von Photovoltaik und Batterien 8.2 Parameterstudie 8.2.1 Vergleichskriterien 8.2.2 Einfluss von Brückentagen 8.2.3 Einfluss von Urlaubsreisen 8.2.4 Einfluss des Rentneranteils 8.2.5 Einfluss von Schichtarbeitern 8.2.6 Einfluss von Arbeitslosigkeit 8.2.7 Einfluss der Energieintensitätseinstellung 8.2.8 Einflussgröße Beleuchtung 8.3 Zusammenfassung der Parameterstudie 9 Ausblick 9.1 Verbesserungspotenziale der Implementierung 9.2 Verbesserungspotenziale der Datenbasis 9.3 Zusammenfassung des Ausblicks 10 Zusammenfassung Anhänge Anhang A Website Anhang B LoadProfileGenerator Manual Literaturverzeichnis

Text in German, with summaries in German, English, Afrikaans, and isiZulu / Includes bibliographical references (leaves 111-117) / Das Themengebiet der Wirtschaftsethik bezieht sich auf eine gesellschaftlich höchst relevante Thematik, insofern das Denken in der modernen wirtschaftswissenschaftlichen Disziplin als auch die diesbezüglich tagtäglich im Wirtschaftsleben geübte Praxis teils sehr negative Konsequenzen für Mensch und Umwelt zeitigen. Vor diesem Hintergrund soll in dieser Arbeit das Verhaltensmodells der Standardökonomie, welches den durchschnittlichen wirtschaftlichen Akteur (homo oeconomicus) als rationalen Gewinn- und Nutzenmaximierer beschreibt, in Hinblick auf die zugrunde liegenden normativ-ethischen Grundlagen und den daraus abgeleiteten Umgang mit den beiden zentralen Produktionsfaktoren Arbeit und Kapital untersucht werden. Sodann wird das dahinterstehende Menschenbild und ethische Verhaltensmodell der biblisch-christlichen Anthropologie und Ethik gegenübergestellt und es werden die diesbezüglichen Gemeinsamkeiten und Differenzen herausgearbeitet. In der Beantwortung der Forschungsfrage wird auf ein spezifisch christlich-evangelikales Schrift- und Auslegungsverständnis zurückgegriffen. Die gegenständliche Arbeit zeigt, dass i) das christliche Menschen- und Gottesbild alle Lebensbereiche und somit auch den des Wirtschaftslebens umfasst und ii) sich Gemeinsamkeiten und Differenzen in den Menschenbildern und ethischen Verhaltensmodellen identifizieren lassen. Weiterführende Ansätze werden am Ende skizziert. / The topic of economic ethics refers to a highly relevant societal issue, as the analytical thinking in modern economic science as well as everyday business practice are in part responsible for substantial negative effects on human beings and the environment. Against this background, this research paper describes the behavioural model of standard economics (homo oeconomicus) in terms of the underlying ethical foundations. In the next step, the underlying anthropology and ethics of the homo oeconomicus model are contrasted with the biblical Christian view, and common features as well as fundamental differences are elaborated on. This research paper shows that i) Christian anthropology and ethics refer to all areas of life including the area of economic activity; and ii) common features as well as fundamental differences can be identified. The concluding section outlines some approaches to adapt the standard economic modelling on the basis of biblical principles. / Ekonomiese etiek is ’n hoogs tersaaklike samelewingsvraagstuk omdat analitiese denke in moderne ekonomiese wetenskap én in alledaagse sakepraktyke beduidende gevolge inhou wat ’n negatiewe invloed op mense en die omgewing het. In die lig hiervan beskryf hierdie navorsing die behavioristiese model van standaardekonomie (homo oeconomicus) in terme van die onderliggende etiese grondslag. In die volgende stap word die onderliggende antropologie en etiek van die homo oeconomicus-model en ’n bybelse, christelike standpunt teenoor mekaar gestel. Die kenmerke wat hierdie twee beskouings met mekaar gemeen het sowel as die verskille tussen hulle word in detail uiteengesit. Hierdie studie toon i) dat christelike antropologie en etiek van toepassing is op alle terreine van die lewe, insluitend ekonomiese aktiwiteite; en ii) dat gedeelde kenmerke én grondliggende verskille geïdentifiseer kan word. As deel van die gevolgtrekking word voorgestel hoe die standaard- ekonomiese model aan die hand van bybelse beginsels aangepas kan word. / Isihloko senkambiso elungileyo yezomnotho sibhekiswe odabeni oluphathelene nomphakathi olusemqoka futhi okungudaba olufanelekile kakhulu, njengoba ukucabanga-sakuhlaziya emkhakheni wesayensi yezomnotho wesimanje manje ngokunjalo nezinqubo-nkambiso zansukuzonke eziphathelene nebhizinisi ngandlelathile kunaso isandla kumthelela omubi kakhulu owenzekayo kubantu nakwimvelo. Ngokususela kulesi simo, leli phepha locwaningo lichaza imodeli yokuziphatha eqondiswe emkhakheni wezomnotho ojwayelekile (homo oeconomicus) ngokwezisekelo zenkambiso elungileyo eziqondene nalokhu. Esinyathelweni esilandelayo, isayensi yemvelaphi kanye nenhlalo yabantu (anthropology) kanye nenkambiso elungileyo yemodeli ye-homo oeconomicus eyisisekelo salokhu kuqhathaniswa nombono wobuKrestu wasebhayibhelini, futhi kuchazwa kabanzi ngezinto ezifanayo ezitholakala kulokhu kokubili kanjalo nezicibunjalo ezibalulekile ezenza lokhu kwehluke. Leli phepha locwaningo liyabonisa ukuthi i) imvelaphi nenhlalo yabantu ngokobuKrestu kanye nezinkambiso ezilungileyo zobuKrestu kuqondiswe kuyo yonke imikhakha yempilo kubandakanya nomkhakha wemisebenzi yezomnotho; futhi ii) zingahlonzeka izinto ezifanayo kanye nezinto ezibalulekile ezihlukile kulokhu okubili. Isigaba sokuphothula sibeka ngokucacile izindlela ezithile zokuhambelanisa amamodeli ezomnotho ajwayelekile nemigomo yebhayibheli. / Philosophy, Practical and Systematic Theology / M. Th. (Theological Ethics)

Kapazitive Sensoren, insbesondere kapazitive Näherungsschalter, werden aufgrund ihrer Fähigkeit nahezu beliebige Materialien detektieren zu können bereits seit vielen Jahrzehnten in unterschiedlichsten Applikationen der industriellen Messtechnik eingesetzt. Aufgrund ihrer kompakten Bauform, ihrer hohen Robustheit und ihres vergleichsweise günstigen Preises werden diese Sensoren auch heute noch in vielen Anwendungen eingesetzt. Wegen ihrer hohen Empfindlichkeit auf jegliche Änderung der elektrischen Eigenschaften in der Umgebung der Messelektrode werden kapazitive Näherungsschalter bei der berührungslosen Erkennung von Grenzständen eingesetzt, wobei der Sensor an der Außenseite eines nicht-leitenden Behälters angebracht ist. In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Sensorik immer weiter gestiegen. Statt einfacher Näherungsschalter, die ein binäres Schaltsignal ausgeben, werden heute zunehmend Sensoren gefordert, die ähnlich kompakt sind und die Sensorkapazität als Prozesswert ausgeben. Dadurch können potenziell neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Insbesondere bei der Erkennung hoch-leitfähiger Medien sind Anhaftungen, die sich im Bereich der Messelektrode auf der Behälterinnenseite absetzen, problematisch. Die von den Sensoren gemessene Kapazität ist für das Vorhandensein einer leitfähigen Anhaftung und den tatsächlichen Vollzustand nahezu identisch, was zu Fehlauslösungen des Sensors führen kann. Es existieren bereits Ansätze leitfähige Anhaftungen auszublenden, wie beispielsweise die Verwendung kurzer Impulse als Anregungssignal. Allerdings sind die bei diesen Verfahren auftretenden großen Messfrequenzen ungünstig für das Sensorverhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Weiterhin können alternative Messprinzipien, wie beispielsweise Wirbelstromverfahren, verwendet werden. Bei diesen Verfahren ist jedoch die minimale Leitfähigkeit des Mediums, das detektiert werden kann, begrenzt. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Anhaftungserkennung bei kapazitiven Näherungsschaltern, das zusätzlich Informationen über das zu detektierende Medium liefert. Mit Hilfe der Impedanzspektroskopie gekoppelt mit analytischen und numerischen Modellierungsverfahren wird ein aus drei Parametern bestehendes vereinfachtes Modell entwickelt, das die zuverlässige Unterscheidung von Voll- Leer- und Anhaftungszustand ermöglicht. Einer dieser Parameter, der Gesamtwiderstand, erlaubt Rückschlüsse auf die Leitfähigkeit des zu detektierenden Mediums. Dieses neue Verfahren hat das Potenzial auch in komplexeren Applikationen Anwendung zu finden. / Capacitive sensors, especially capacitive proximity switches, are used in many applications because of their ability to detect almost any material. These sensors are still commonly used today due to their compact design, their high robustness and their comparatively low price. Because of their high sensitivity to changes of the electrical properties of materials in vicinity of the measurement electrode, capacitive proximity switches can be used for contactless limit level sensing. The sensor is often mounted on the outside of the liquid container. In recent years, requirements in regard to sensor performance have increased. Instead of just outputting a binary signal, capacitive proximity switches are expected to also output their measured capacitance, which could potentially open new fields of application. When detecting highly conductive fluids, soiling on the inside of the container in vicinity of the measurement electrode is problematic. The measured capacitance of a conductive film and the actual limit level are almost identical, which can cause false positive detection of a limit level. There are already various approaches to compensate for conductive soiling in vicinity of the measurement electrode, one of which includes the usage of short impulses for excitation. However, the high frequencies involved in these methods can cause problems with respect to electromagnetic compatibility. In addition, alternative measurement principles, like the eddy current principle, can be used. However, this principle imposes constraints on the minimum conductivity of the material to be detected. In this work, a technique to distinguish between conductive soiling and the actual fill level, which also allows to extract information about the material to be detected, is developed. Using impedance spectroscopy combined with analytical and numerical modelling, a model consisting of three parameters is developed. The model allows to reliably distinguish between actual limit level and conductive soiling. The overall resistance supplied by the model can be used as a measure for the conductivity of the material to be detected. The technique has the potential to be used in demanding applications.