Die vorliegende Arbeit hat die Untersuchung des Einlaufverhaltens beim Tiefziehen von Papier und Karton zum Ziel. Genauer wird das Materialversagen, welches durch Risse der Ziehteilzarge definiert ist, während der Umformung untersucht und quantifiziert. Das auftretende Verhalten des Materialversagens wird anhand einer gezielten Analyse der Systemdaten rekonstruiert und nachvollzogen. Dabei erweist sich die Reibarbeit, welche beim Transport des Ziehteiles durch die Ziehbüchse verrichtet werden muss, als signifikante Kenngröße zur Beschreibung des Materialversagens. Basierend auf dieser Ersatzkenngröße wird ein Modellentwurf zur Erkennung von fehlerhaften Ziehteilen durch Analyse der Systemdaten entwickelt. Zudem werden Versuchsreihen zur Ermittlung der Spezifikation der beim Umformen von Papier und Karton relevanten Materialeigenschaften durchgeführt, welche Anhaltspunkte bei Beschreibung der Versagensursachen geben. Weiterhin erfolgt die Untersuchung der auf den Ziehprozess einflussnehmenden Eigenschaften der Materialfeuchte und -temperatur. Des Weiteren wird ein Modell zur Quantifizierung von Ziehteileigenschaften entwickelt, anhand dessen qualitätsmindernde Eigenschaften reproduzierbar beschrieben werden können. Der Scherpunkt liegt dabei in der Untergliederung von maßgeblichen Eigenschaften in Formhaltigkeit und Faltenbild. / This thesis aims the investigation of the infeed behaviour of card board material during board pressing process. In addition, the material failure, which is defined as the breaking of the architrave of a pressing, will be examined and quantified in detail. The occurrence of material failure is reconstructed and simulated by using analysis system data. The work of friction, which must be executed during the transport of pressing through the implement, is a significant characteristic to describe that process. Based on that specification, an abstract model to detect defectives by monitoring the system data, is developed. Another focus of investigation is the process of an experimental series, developing the specification of the beard material, which is used as foundation to describe the causation of the material breakdown. Furthermore, a model of quantifying pressing qualities is developed focusing subdivision in dimensional accuracy and the quality of the crinkles.

Die Dissertation besteht aus Textteil (1) und Bildteil (2).:0. EINLEITUNG S. 1 1. DIE GEOMETRIE UND KINEMATIK DES KREISKOLBENMOTORS IM VERGLEICH ZUR GEOMETRIE UND KINEMATIK DAS HUBKOLBENMOTORS S. 3 2. DER EFFEKTIVE SPEZIFISCHE KRAFTSTOFFVERBRAUCH DES KREIAKOLBENMOTORS IM VERGLEICH ZU DEM DES HUBKOLBENMOTORS S. 30 3. DIE GEMISCHBILDUNG UND FÜLLUNG BEIM KKM 550 UE IM VERGLEICH ZU DEN VERHÄLTNIASEN BEIM HKM S. 35 4. DIE WÄRMEBILANZ DES KKM 550 UE IM VERGLEICH MIT DURCHSCHNITTSWERTEN VON HUBKOLBENMOTOREN S. 55 5. VERGLEICH DES WIRKUNGSGRADVERLUSTES DURCH WÄRMEÜBERGANG S. 64 6. VERGLEICH DER MECHANISCHEN VERLUSTE VON HUB- UND KREISKOLBENMOTOREN S. 84 7. VERGLEICH DES KREISKOLBENMOTORS MIT DEM HUBKOLBENMOTOR AUF DER GRUNDLAGE VON MODELLGRÖßEN S. 102 8. VERGLEICH DES KREISKOLBENMOTORS MIT DEM HUBKOLBENMOTOR IN BEZUG AUF DIE UNGLEICHFÖRMIGKEIT DER DREHBEWEGUNG S. 116 9. ZUSAMMENFASSUNG S. 123 Literaturverzeichnis S. 126 Verzeichnis der wichtigsten Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes S. 138

Hydrogen is considered to become a main energy vector in sustainable energy systems to store large amounts of intermittent wind and solar power. In this work, exergy efficiency and cost analyses are conducted to compare pathways of hydrogen generation (PEM, alkaline or solid oxide electrolysis), storage (compression, liquefaction or methanation), transportation (trailer or pipeline) and utilization (PEMFC, SOFC or combined cycle gas turbine). All processes are simulated with respect to their full and part-load efficiencies and resulting costs. Furthermore, load profiles are estimated to simulate a whole year of operation at varying loads. The results show power-to-power exergy efficiencies varying between about 17.5 and 43 %. The main losses occur at utilization and generation. Methanation features both lower efficiency and higher costs than compressed hydrogen pathways. While gas turbines show very high efficiency at full load, their efficiency drops significantly during load-following operation , while fuel cells (especially solid oxide) can maintain their efficiency and exceed the combined cycle gas turbine full-load efficiency. Overall specific costs between 245 €/MWh and 646 €/MWh are resulting from the simulation. Lower costs are commonly reached in chains with higher overall efficiencies. Installation costs are identified as predominant because of the low amount of full-load hours. To decrease the energy storage overall costs of the process chains, the options to use revenue generated by by-products such as oxygen and heat as well as changing the system application scenario are investigated. While the effect of the oxygen sale is negligible, the revenue generated by heat can significantly decrease overall costs. An increase of full-load by accounting for an electrolysis base-load to provide hydrogen for vehicles also shows a significant decreases in costs per stored energy down to 151 €/MWh at 2337 h/a full-load hours. The optimization of the exergy efficiency is performed by analysing physical and heat exergy recovery options such as expansion machines in the gas grid, the use of additional thermodynamic cycles (both Joule and Clausius-Rankine), as well as providing heat for steam electrolysis from compression inter-cooling, methanation or stored heat from a solid oxide fuel cell. The analysis shows that at full-load, process chains using solid oxide electrolysis, compressed hydrogen and a combined cycle gas turbine or a solid oxide fuel cells with a heat exergy recovery cycle can reach exergy efficiencies of 47 % and 45.5 %, respectively. A reversible solid oxide cell systems with metal-hydride heat and hydrogen storage can also reach 46.5 % exergy efficiency. The energy storage costs for these processes can be as low as 35 to 40 €/MWh at full-load. At load-following operation the efficiency of the fuel cell systems is expected to increase.:1 Introduction 22 2 Objective and Structure 24 3 Hydrogen as an Energy Vector 25 3.1 Mobile application focus 25 3.2 Stationary application focus 28 3.3 Studies on energy systems 32 3.4 Conclusion 36 4 Hydrogen Technology Overview 37 4.1 Hydrogen production 37 4.1.1 Electro-chemical hydrogen production 37 4.1.2 Thermo-chemical hydrogen production 42 4.1.3 Biological hydrogen production 46 4.1.4 Other hydrogen production processes 46 4.1.5 Gas cleaning 47 4.2 Hydrogen storage 49 4.2.1 Chemical compounds 49 4.2.2 Metal hydride 50 4.2.3 Physical storage 52 4.3 Hydrogen transport 54 4.3.1 Gas grid 54 4.3.2 Trailer 56 4.4 Hydrogen utilization 56 4.4.1 Thermochemical utilization 56 4.4.2 Electrochemical utilization 59 4.5 Investigated energy conversion processes 69 5 Model Description 72 5.1 Components 72 5.1.1 Electrochemical cells 72 5.1.2 Rectifier and inverter 77 5.1.3 Metal hydride storage 78 5.1.4 Liquid hydrogen storage 78 5.1.5 Chemical reactors 78 5.1.6 Catalytic burner 81 5.1.7 Blower 81 5.1.8 Compressor 82 5.1.9 Turbine 82 5.1.10 Electrical engine and generator 82 5.1.11 Heat exchanger 83 5.1.12 Mixer and splitter 84 5.1.13 Sources and sinks 85 5.2 Combined cycle gas turbine 85 5.3 Electricity grid 85 5.4 The exergy method 85 5.5 Property data 88 5.6 Cost model 88 5.7 Load profiles 90 6 Process Analysis 92 6.1 Production 92 6.1.1 Alkaline electrolysis 92 6.1.2 Proton exchange membrane electrolysis 95 6.1.3 Solid oxide electrolysis 96 6.2 Storage 100 6.2.1 Methanation 100 6.2.2 Compression 101 6.2.3 Liquefaction 101 6.3 Transport 101 6.3.1 Gas grid 101 6.3.2 Trailer 101 6.4 Utilization 102 6.4.1 Combined cycle gas turbine 102 6.4.2 Proton exchange membrane fuel cell 104 6.4.3 Solid oxide fuel cell 109 7 Process Chain Analysis 118 7.1 Exergy Efficiency 118 7.1.1 Exergy analysis for full load operation 120 7.1.2 Exergy analysis for load following operation 124 7.2 Overall Costs 125 7.2.1 Cost analysis for full load operation 125 7.2.2 Cost analysis for load following operation 129 8 Waste exergy recovery overview 135 8.1 Waste heat exergy recovery 136 8.1.1 Solid oxide electrolysis 136 8.1.2 Clausius Rankine Cycles 137 8.1.3 Joule Cycles 138 8.1.4 Combination of Joule and Clausius Rankine cycles 139 8.2 Physical exergy recovery 140 8.3 Cryo-exergy recovery 140 9 Process Optimization 141 9.1 Physical exergy recovery 141 9.2 Waste heat exergy recovery 142 9.2.1 Solid oxide electrolysis 142 9.2.2 High Temperature PEM fuel cell 143 9.2.3 Solid oxide fuel cell 144 9.2.4 Reversible solid oxide cell system 149 10 Process Chain Optimization 154 10.1 Economic optimization 154 10.1.1 Costs for by-products 154 10.1.2 Application scenario 156 10.2 Comparison of optimized process designs in process chains 156 10.2.1 Physical exergy recovery 160 10.2.2 Heat exergy recovery 160 10.2.3 Combination of physical and heat exergy recovery 165 11 Conclusion 170 12 Outlook 174 / Wasserstoff wird als einer der wichtigsten Energieträger zur Speicherung von fluktuierender Wind- und Solarenergie in einem nachhaltigen Energiesystem betrachtet. In dieser Arbeit werden Exergieeffizienz und Kostenanalysen durchgeführt, um verschiedene Pfade von Wasserstoffherstellung (PEM, alkalische oder Festoxidelektrolyse), -speicherung (Verdichtung, Verflüssigung oder Methanisierung), -transport (Trailer oder Pipeline) und -rückverstromung (PEM-, Festoxidbrennstoffzellen oder Gas- und Dampfkraftwerke (GuD)) zu vergleichen. Alle Prozessketten werden für Voll- und Teillast simuliert und ihrWirkungsgrad sowie die Kosten berechnet. Weiterhin werden Lastprofile abgeschätzt, um ein gesamtes Betriebsjahr unter schwankender Last zu simulieren. Die Ergebnisse zeigen exergetische Strom-zu-Strom-Wirkungsgrade von etwa 17.5 % bis 43 %. Die größten Verluste treten bei der Rückverstromung und bei der Herstellung von Wasserstoff auf. Methanisierung zeigt sowohl niedrigere Wirkungsgrade als auch höhere Kosten als Pfade mit reinem Wasserstoff. Während GuD-Kraftwerke sehr hohe Wirkungsgrade bei Volllast aufweisen, zeigen Brennstoffzellen im Lastfolgebetrieb über ein Gesamtjahr höhere Wirkungsgrade. Spezifische Gesamtkosten zwischen 245 e/MWh und 646 e/MWh werden durch die Simulation berechnet. Niedrigere Prozesskettengesamtkosten sind gemeinhin mit einem hohem Wirkungsgrad verbunden. Installationskosten sind auf Grund der niedrigen Volllaststundenzahl der hauptsächliche Treiber der Gesamtkosten. Um die Energiespeicherkosten der Prozessketten zu verringern, werden die Kostenreduktion durch den Verkauf von Nebenprodukten wie Sauerstoff und Wärme, sowie die Erweiterung der Anwendung untersucht. Während der Effekt des Erlöses durch den Verkauf von Sauerstoff gering ist, kann der von Wärme die Gesamtkosten signifikant verringern. Eine Erhöhung der Volllaststudenzahl durch das Einbeziehen einer Elektrolyse-Grundlast für die Bereitstellung von Wasserstoff für die mobile Anwendung zeigt auch eine deutliche Verringerung der Gesamtkosten auf bis zu 151 €/MWh bei 2337 h/a Volllaststunden. Die Optimierung des Wirkungsgrades wird durch die Analyse von physischer sowie Wärmeexergierückgewinnung durchgeführt. Dafür wird die Nutzung von Expansionsmaschinen im Gasnetz, der Einsatz von zusätzlichen Joule- und Clausius-Rankine-Prozessen, wie auch die Bereitstellung von Wärme für die Dampfelektrolyse aus der Methanisierung, der Kühlung zwischen Verdichtungsstufen und der Speicherung von Wärme analysiert. Die Berechnung zeigt, dass bei Volllast Prozessketten, die Wasserstoff mit Hilfe von Festoxidelektrolyse herstellen und diesen dann in einem GuD-Kraftwerk oder einer Festoxidbrennstoffzelle mit Clausius-Rankine- Prozess rückverstromen, exergetischeWirkungsgrade von 47 % bzw. 45.5 % erreicht werden können. Eine reversible Festoxidbrennstoffzelle, die Wärme und Wasserstoff in einem Metallhydrid speichert, kann exergetische Wirkungsgrade von 46.5 % erreichen. Die Energiespeicherkosten für diese Systeme können bei Volllast 35 bis 40 €/MWh betragen. Es kann angenommen werden, dass über ein Betriebsjahr der Wirkungsgrad steigen wird.:1 Introduction 22 2 Objective and Structure 24 3 Hydrogen as an Energy Vector 25 3.1 Mobile application focus 25 3.2 Stationary application focus 28 3.3 Studies on energy systems 32 3.4 Conclusion 36 4 Hydrogen Technology Overview 37 4.1 Hydrogen production 37 4.1.1 Electro-chemical hydrogen production 37 4.1.2 Thermo-chemical hydrogen production 42 4.1.3 Biological hydrogen production 46 4.1.4 Other hydrogen production processes 46 4.1.5 Gas cleaning 47 4.2 Hydrogen storage 49 4.2.1 Chemical compounds 49 4.2.2 Metal hydride 50 4.2.3 Physical storage 52 4.3 Hydrogen transport 54 4.3.1 Gas grid 54 4.3.2 Trailer 56 4.4 Hydrogen utilization 56 4.4.1 Thermochemical utilization 56 4.4.2 Electrochemical utilization 59 4.5 Investigated energy conversion processes 69 5 Model Description 72 5.1 Components 72 5.1.1 Electrochemical cells 72 5.1.2 Rectifier and inverter 77 5.1.3 Metal hydride storage 78 5.1.4 Liquid hydrogen storage 78 5.1.5 Chemical reactors 78 5.1.6 Catalytic burner 81 5.1.7 Blower 81 5.1.8 Compressor 82 5.1.9 Turbine 82 5.1.10 Electrical engine and generator 82 5.1.11 Heat exchanger 83 5.1.12 Mixer and splitter 84 5.1.13 Sources and sinks 85 5.2 Combined cycle gas turbine 85 5.3 Electricity grid 85 5.4 The exergy method 85 5.5 Property data 88 5.6 Cost model 88 5.7 Load profiles 90 6 Process Analysis 92 6.1 Production 92 6.1.1 Alkaline electrolysis 92 6.1.2 Proton exchange membrane electrolysis 95 6.1.3 Solid oxide electrolysis 96 6.2 Storage 100 6.2.1 Methanation 100 6.2.2 Compression 101 6.2.3 Liquefaction 101 6.3 Transport 101 6.3.1 Gas grid 101 6.3.2 Trailer 101 6.4 Utilization 102 6.4.1 Combined cycle gas turbine 102 6.4.2 Proton exchange membrane fuel cell 104 6.4.3 Solid oxide fuel cell 109 7 Process Chain Analysis 118 7.1 Exergy Efficiency 118 7.1.1 Exergy analysis for full load operation 120 7.1.2 Exergy analysis for load following operation 124 7.2 Overall Costs 125 7.2.1 Cost analysis for full load operation 125 7.2.2 Cost analysis for load following operation 129 8 Waste exergy recovery overview 135 8.1 Waste heat exergy recovery 136 8.1.1 Solid oxide electrolysis 136 8.1.2 Clausius Rankine Cycles 137 8.1.3 Joule Cycles 138 8.1.4 Combination of Joule and Clausius Rankine cycles 139 8.2 Physical exergy recovery 140 8.3 Cryo-exergy recovery 140 9 Process Optimization 141 9.1 Physical exergy recovery 141 9.2 Waste heat exergy recovery 142 9.2.1 Solid oxide electrolysis 142 9.2.2 High Temperature PEM fuel cell 143 9.2.3 Solid oxide fuel cell 144 9.2.4 Reversible solid oxide cell system 149 10 Process Chain Optimization 154 10.1 Economic optimization 154 10.1.1 Costs for by-products 154 10.1.2 Application scenario 156 10.2 Comparison of optimized process designs in process chains 156 10.2.1 Physical exergy recovery 160 10.2.2 Heat exergy recovery 160 10.2.3 Combination of physical and heat exergy recovery 165 11 Conclusion 170 12 Outlook 174

Die steigende Anzahl dezentraler wetterabhängiger Energiesysteme im Stromversorgungsnetz führt zu einer Wandlung der Energieversorgungsstruktur. Um die Netzstabilität zu gewährleisten sowie die Energie- und Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, können dezentrale Energiesysteme in die zentrale Energieversorgungsstruktur mithilfe eines virtuellen Kraftwerkes eingebunden werden. Für wirtschaftliche Entscheidungen bei virtuellen Kraftwerken muss die Bilanz des virtuellen Kraftwerkes vollständig betrachtet werden. Mit einer Optimierung der Fahrpläne der Energiesysteme mit Betrachtung der Restriktionen für Wärme können wirtschaftliche Fehlentscheidungen beim Betrieb und der Auslegung virtueller Kraftwerke vermieden werden. Die Bundesrepublik spricht bei KWK-Anlagen von einer Schlüsseltechnologie für die Einbindung von Energiesystemen mit stark schwankender Stromerzeugung, da die KWK-Anlagen sehr flexibel sind. Diese Flexibilität wird aber durch die Restriktionen der Wärmeabnahme begrenzt. Für die Betrachtung virtueller Kraftwerke ist eine gesamtwirtschaftliche Betrachtung für Wärme und Strom durchzuführen, wenn KWK-Anlagen an dem virtuellen Kraftwerk beteiligt sind. Die folgende Arbeit erstellt eine Simulation, die mit sechs über das Jahr verteilten Testfällen zeigt, dass eine vollständige Bilanz eines virtuellen Kraftwerkes die Restriktionen für Strom und für Wärme einbinden muss. Die wichtigsten Parameter der Simulation sind die Strom- und die Wärmelast, Preisstrukturen für Strom und Wärme sowie die Eigenschaften der beteiligten Energiesystemen, wie beispielsweise die minimale und maximale Leistung, die Laständerungsgeschwindigkeit und die Kapazität bei Speichern. Grundlage für die Testfälle sind reale Daten eines regionalen Energieversorgers zu den Lasten, Energiesystemen und Preisen. Die vorliegende Arbeit weist nach, dass eine Integration der Wärmeerzeugungskosten und -erlöse notwendig ist, um den wirtschaftlichen Betrieb eines virtuellen Kraftwerks vollständig darzustellen. Damit kann eine Entscheidungsgrundlage für einen Verbund von Energiesystemen für ein virtuelles Kraftwerk getroffen werden. Es können optimierte Fahrpläne generiert werden, um frühzeitig Energie am Markt zu handeln und somit den Gewinn des virtuellen Kraftwerkes unter Berücksichtigung aller Randbedingungen zu maximieren.:Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Symbolverzeichnis Einheitenverzeichnis Indizeverzeichnis 1 Einleitung 2 Problemdarstellung 2.1 Hintergrund und Problemdarstellung 2.2 Literaturrecherche – State of the Art 3 Wissenschaftstheoretische Grundpositionen, Forschungsziele und Forschungsmethode 3.1 Wissenschaftstheoretische Grundpositionen und Forschungsziele 3.2 Auswahl der Forschungsmethode 4 Beschreibung der Simulation und der Ergebnisse 4.1 Mathematische Grundlage der Optimierung 4.2 Allgemeiner Aufbau der Simulation 4.3 Eingabedaten 4.4 Erste Optimierungsstufe 4.5 Zweite Optimierungsstufe 4.6 Beschreibung von Testfällen 5 Diskussion der Ergebnisse und Zielerreichung 6 Fazit und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang

Das Verständnis über die Ausprägung der Lebensgemeinschaften von benthischen Invertebraten in aquatischen Ökosystemen in Abhängigkeit von abiotischen Faktoren ist von grundlegender wissenschaftlicher Bedeutung und eine Voraussetzung für die Bewertung, den Schutz und die Wiederherstellung der ökologischen Integrität in Fließgewässern. Für die Erarbeitung von Abhängigkeiten zwischen der benthischen Lebensgemeinschaft, der Hydromorphologie und der Saprobie standen insgesamt 409 Datensätze in Form von Taxalisten des Makrozoobenthos zur Verfügung. Diese wurden mit Strukturgütedaten verschnitten und anhand uni- und multivariater statistischer Methoden analysiert. Folgende Ergebnisse konnten dabei erzielt werden: (a) es können sieben Einzelparameter der Gewässerstruktur identifiziert werden, die einen signifikanten Einfluss auf die benthische Biozönose ausüben, (b) die Fließgewässertypen 5 und 5.1 unterscheiden sich auf Basis des vorliegenden Datensatzes weder in der taxonomischen noch in der funktionalen Zusammensetzung der Makrozoobenthoszönose und (c) bei einer erhöhten saprobiellen Belastung überlagert der Einfluss der organischen Belastung die strukturellen Gegebenheiten. Für die Entwicklung und Anpassung effizienter Strukturgüteverfahren und die daraus resultierenden Monitoring- und Maßnahmenprogramme für ein integriertes Fließgewässermanagement ist die Auswahl ökologisch relevanter Parameter von immenser Bedeutung. / The understanding about the development of benthic invertebrate communities as a function of abiotic influencing factors in aquatic ecosystems is of essential scientific relevance for the assessment of the ecological status of rivers and streams. For the development of interdependencies between benthic invertebrates, hydromorphology and saprobity, 409 species lists of the macroinvertebrates were provided. They were aggregated with morphological features and analysed with different uni- and multivariate statistical methods. On the basis of the used analyses, the following results were achieved: (a) seven ecological relevant morphological features with significant influence to benthic invertebrate community could be identified, (b) on the basis of the present database, the structural and functional composition of the benthic invertebrates can not be differ river type specific (type 5 and 5.1) and (c) if the saprobic pressure decrease, the organic pressure superpose the hydromorphology. The values of the biological attributes are low in spite of near natural morphological conditions. For an ecological efficiency stream habitat assessment, the identified relevant morphological parameters have to consider. The “morphological characteristic curves” are well describing the results of a local monitoring. This application-oriented instrument can be used for (a) the operationalisation of environmental objectives, (b) the development and adaption of monitoring strategies and (c) the derivation and prioritisation of ecological and economic efficiency measurements for an integrated river management.

Unter dem Druck der ökonomischen Rahmenbedingungen entstehen in der Landwirschaft immer grössere Betriebe. Familienbetriebe von 500 ha sind keine Seltenheit mehr. In Verbindung mit den ökonomischen Anforderungen hat sich die Anzahl der Arbeitskräfte ebenfalls reduziert. All diese Faktoren haben die Entwicklung von leistungsfähigen Maschinen beschleunigt. Auf dem Gebiet der Mädruschtechnik wurden Maschinen mit beträchtlichen Flächenleistungen entwickelt, die unterschiedliche Dreschsysteme besitzen. Das tangentiale Dreschwerk mit Wendtrommel wurde weiter entwickelt und besitzt gegenwärtig noch weitere rotierende Abscheideelemente. Es entstand das axiale Dreschsystem, das sich in Mitteleuropa auch durchgesetzt hat. Das Hybridsystem stellt eine Kombination von Tangential- und Axialdreschwerk dar. Durch die Optimierung der Arbeitselemente der einzelnen Systeme sind gegenwärtig kaum noch Leistungssteigerungen möglich. Leistungsreserven gibt es nach wie vor bei der Gestaltung des kontinuiertlichen Gutflusses, der Verringerung der Strohzerstörung und der Vergrößerung der Abscheidefläche. Ausgehend von diesen Zielstellungen werden zwei Dreschtrommeln mit Schlagleisten übereinander angeordnet. Dabei soll das Dreschgut möglichst tangential zugeführt werden. Durch die Anordnung der Dreschtrommeln werden große Umschlingungswinkel und große Abscheideflächen erreicht. Als Versuchparameter wurden der Zuführwinkel des Dreschgutes, die Korbabstände und der Durchsatz festgelegt. Gemessen wurden das Drehmoment an der ersten Dreschtrommel, die Kräfte am Dreschkorb, die Korn- und die Beimengungsabscheidung in 5 verschiedenen Klassen. Gleichzeitig erfolgte die Ermittlung des Körnerrestes nach dem Dreschwerk. Aus den Untersuchungen und komplexen Betrachtungen können folgende Ergebnisse formuliert werden: 1. Die Anordnung von zwei Dreschtrommeln hintereinander ermöglicht eine tangentiale Gutzuführung bei beiden Dreschtrommeln. 2. Durch eine zweckmäßige Anordnung ist keine Wende- oder Abweisertrommel notwendig. 3. Die tangentiale Gutzuführung bei beiden Trommeln bewirkt, dass die Strohzerkleinerung gering bleibt und der spezifische Energieverbrauch kann gesenkt werden. 4. Es wird durch die zwei Dreschtrommeln ohne großen technischen Aufwand ein Korbumschlingungswinkel von 270° erreicht. 5. Mit großem Korbumschlingungswinkel werden große Abscheideleistungen erreicht. Damit ist eine Leistungssteigerung möglich. 6. Durch den großen Korbumschlingungswinkel kann mit großen Korbabständen schonend gedroschen werden. Der Körnerbruch wird geringer. 7. Durch die geringere Strohzerkleinerung wird die NKB-Abscheidung kleiner und die Reinigungsbelastung geringer. 8. Die Kräfte am Dreschkorb lassen sich als eine Kraft zusammenfassen. Die Kraftrichtung schwankt um die horizontale Ebene im Bereich von – 5° bis +6°. 9. Weitere Untersuchungen, wie das Korn-NKB-Gemisch zur Reinigung des Mähdreschers transportiert wird, sind erforderlich. Aus den Untersuchungen kann geschlussfolgert werden, dass ein derartiges Dreschsystem zur weiteren Leistungssteigerung beitragen kann, wobei die Gesamtkonzeption der gegenwärtigen Mähdrescher zu verändern ist.

In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse von Untersuchungen zur Denitrifikation in Grundwasserleitern vorgestellt. Dabei werden drei pleistozäne norddeutsche Grundwasser-leiter betrachtet. Grundlage der Untersuchungen im Labor bilden Sedimentproben, die aus Bohrungen mit einer maximalen Teufe von 60 m u GOK, gewonnen wurden. Der Gehalt an organischem Kohlenstoff und Sulfidschwefel erlaubt den Ablauf einer chemo-organotrophen und chemo-lithotrophen Denitrifikation. Die Laborversuche zeigen eine maximale Nitratelimi-nation von 0,2 mg∙kg-1∙d-1 N, hauptsächlich infolge chemo-lithotropher Denitrification. Für einige Sedimentproben wurde eine Sorption von Nitrat mit maximal 0,85 mg∙kg-1N nachge-wiesen. Im Feld wurde der Ablauf einer Denitrifikation anhand von N2- und Ar-Messungen nachgewiesen. Die Größenordnung der Denitrifikation im Aquifer wurde außerdem mit Ein-bohrloch-Tracerversuchen (Push&Pull-Tests) bestimmt. Diese Tracerversuche wurden in Teufen durchgeführt, aus denen Sedimentproben für Laboruntersuchungen gewonnen wor-den waren. Die Labor- und Tracerversuche lieferten vergleichbare Ergebnisse. Weiterhin wird ein Weg gezeigt, wie Punktinformationen zum N-Umsatz mittels stochastischer Simula-tion in die Fläche übertragen werden und somit in numerische Transportmodelle eingebun-den werden können. / This thesis shows results from investigations about denitrification, a possibility is shown in aquifers. The investigation areas are three pleistocene aquifers in northern Germany. The studies in laboratory are based on samples of drillings until a depth of 60 m. The content of organic carbon and sulphides allows both chemo-organotrophic and chem-lithotrophic deni-trification. The maximum of nitrate, that was eliminated, mainly by chemo-lithotrophic denitri-fication, was 0.2 mg N per kg sediment and day. In some samples a sorption of nitrate was detected at a maximum of 0.85 mg N per kg sediment. Denitrification in situ was detected by measurements of the gases N2 and Ar at some measurement wells. Denitrification in situ was also quantified by push&pull-tests (single-well-tracer tests). Push&pull-tests as well as labo-ratory studies were carried out with sediment samples of respective measurement-wells. Similar results were found for push&pull tests and batchtests. Further, a possibility is shown how point-data concerning nitrate-metabolism can be transferred into two dimensions by sto-chastic simulation. Thus one can implement point-data into numerical transport-models.

In vielen technischen Anwendungen werden Faserverbundwerkstoffe mit Hochleistungsfasern aus Carbon und AR-Glas eingesetzt, die aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften ein hohes Festigkeitspotential aufweisen. Damit eröffnen sich neue Anwendungsgebiete, z. B. als textile Bewehrungen für Betonbauteile. Die Garnmaterialien müssen hohe sicherheitstechnische Anforderungen erfüllen. Dazu gehören u. a. eine ausreichende Tragfähigkeit unter Dauerlastbeanspruchung und eine hohe Temperaturbeständigkeit im Brandfall. Zur Spezifizierung dieser Eigenschaften wurden experimentelle Untersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse nachfolgend vorgestellt werden. / Due to their strong mechanical and chemical properties, fiber composite materials composed of high performance carbon and AR-glass fibers lend themselves to many technical applications. Potentially new and innovative application fields should be considered, such as textile reinforcements for concrete components. The yarn materials must meet high technical and safety standards, specifically sufficient load-bearing capabilities under long-term conditions and acceptable strength at high temperatures should fire occur. Research was conducted to document these characteristics. The results are presented in this paper.

The need for economical, sustainable, safe, and secure shelter is an inherent global problem and numerous challenges remain in order to produce environmentally friendly construction products which are structurally safe and durable. The use of sisal, a natural fiber with enhanced mechanical performance, as reinforcement in a cement based matrix has shown to be a promising opportunity. This work addresses the development and advances of strain hardening cement composites using sisal fiber as reinforcement. Sisal fibers were used as a fabric to reinforce a multi-layer cementitious composite with a low content of Portland cement. Monotonic direct tensile tests were performed in the composites. The crack spacing during tension was measured by image analysis and correlated to strain. Local and global deformation was addressed. To demonstrate the high performance of the developed composite in long term applications, its resistance to tensile fatigue cycles was investigated. The composites were subjected to tensile fatigue load with maximum stresses ranging from 4 to 9.6 MPa at a frequency of 2 Hz. The composites did not fatigue below a maximum fatigue level of 6 MPa up to 106 cycles. Monotonic tensile testing was performed for composites that survived 106 cycles to determine its residual strength.

Die vorliegende Arbeit untersucht Struktur und Mn-Wertigkeit von La0,7Sr0,3MnO3 (LSMO)/SrTiO3 (STO)-Dünnschichten, die mit außeraxialer gepulster Laserdeposition auf STO(0 0 1)-Substrat abgeschieden wurden. Aufgrund der hohen Spinpolarisation der Ladungsträger und der hohen Curie-Temperatur von LSMO sowie der geringen Gitterfehlpassung zwischen LSMO und STO erscheinen solche Dünnschichtsysteme interessant für magnetoresistive elektronische Bauelemente wie LSMO/STO/LSMO-Tunnelkontakte. Da das mit steigender Temperatur rasch abnehmende Magnetwiderstandsverhältnis derartiger Tunnelkontakte vor allem auf die atomistische Struktur der LSMO/STO-Grenz?fläche und den damit gekoppelten Ladungszustand der Mn-Ionen zurückgeht, stellt diese Arbeit eine hoch ortsaufgelöste Charakterisierung von Kristallstruktur und Mn-Wertigkeit mit im TEM aufgezeichneten Abbildungen und Elektronen-Energieverlust-Ionisationskanten vor. Der hinsichtlich des Einfl?usses auf die Qualität der Messdaten durchgeführte Vergleich verschiedener TEM-Präparationsverfahren zeigt, dass die konventionell ionengedünnten Querschnitte geringere Verbiegungen aufweisen als die mit fokussiertem Ionenstrahl präparierten und daher besser für die hochau?flösende TEM geeignet sind. Zur Quantifizierung der Mn-Wertigkeit werden die O-K- und Mn-L2,3-Nahkantenfeinstrukturen herangezogen, die sich in charakteristischer Weise mit dem Sr-Gehalt x und damit der Mn-Valenz in La1-xSrxMnO3 ändern. Hierbei reagieren die Kantenenergieabstandsmaße am empfindlichsten auf die Mn-Wertigkeit und ermöglichen eine Valenzbestimmung mit einer Genauigkeit von bis zu ?0,08. Die für das Innere der untersuchten LSMO-Schichten ermittelte Mn-Wertigkeit stimmt mit dem nominalen Wert von 3,3 überein, wohingegen an manchen LSMO/STO-Grenz?flächen zwischen Substrat und Schicht sowie zwischen den Schichten von Multilagen eine Reduktion um 0,1...0,2 zu beobachten ist. Dies kann auf eine La0,7Sr0,3O/TiO2-terminierte Grenz?fläche zurückgeführt werden und deutet darauf hin, dass sich die abschließenden Atomlagen messbar auf die grenzfl?ächennahe Mn-Wertigkeit auswirken. Weiterhin äußert sich der Ein?fluss der Grenz?fläche in dem Auftreten einer Schulter an der Flanke geringeren Energieverlusts der Mn-L3-Kante. Hierfür werden mögliche Ursachen wie Gitterdeformationen und Sauerstoffleerstellen diskutiert. Die geometrische Phasenanalyse von HRTEM-Aufnahmen und TEM-Hellfeldaufnahmen belegen eine tetragonale Verzerrung des LSMO-Schichtkristalls, der aus nadelförmigen Zwillingsdomänen besteht. Aus hochaufgelösten Raster-TEM-Abbildungen mit den unter großem Winkel gestreuten Elektronen geht hervor, dass die LSMO/STO-Grenz?flächen eine kohärente, gelegentlich mit Elementarzellenstufen versehene Gitterstruktur aufweisen. Insbesondere vermitteln die Stufen (Einfach- und Mehrfachstufen) die wellige Struktur der LSMO/STO-Multilagen. Schließlich wird gezeigt, dass die mit konvergenter Beugung bestimmte Fehlorientierung zwischen LSMO-Schicht und STO-Substrat bei geringer durchstrahlter Dicke der TEM-Lamelle die erwartete Netzebenenneigung der Zwillinge übersteigt. Dafür wird eine nachträgliche Relaxation der LSMO-Schicht während der Ionendünnung verantwortlich gemacht.