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In der vorliegenden Diplomarbeit wird ein Konzept zur hochverfügbaren Anbindung von Computernetzwerken an externe Private-Cloud-Rechenzentren erarbeitet und getestet. Dafür wurde im Vorfeld eine Anforderungsanalyse zur Ermittlung der Anforderungen an diese hochverfügbaren Anbindungen durchgeführt. Im Folgenden wurden Technologien zur Erfüllung der Anforderungen ermittelt, kombiniert und auf Nutzwerte verglichen. Die Kombination der Technologien mit dem höchsten Nutzwert wurde in einem Prototyp umgesetzt und in einer Testumgebung auf die Erfüllung der Anforderungen getestet. Ziel dieser Arbeit war es dabei ein herstellerneutrales, infrastrukturunabhängiges und in verschiedenen Anwendungsfällen nutzbares Konzept zu entwickeln. Diese Unabhängigkeit und Offenheit soll es ermöglichen, dieses Konzept in verschiedenen Szenarien, welche eine Anbindung von Computernetzwerken an externe Private-Cloud-Rechenzentren erfordern, einsetzen zu können. Dadurch soll die Zeit zur Konzeption einer Lösung in der Praxis erheblich gesenkt werden.
Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Vorgehensweise und Durchführung einer Systemanalyse bezüglich der bei der Stadtentwässerung Dresden GmbH vorhandenen Prozesse zur Probendaten-Bereitstellung sowie der Verwendung dieser Daten durch das Personal der Fachbereiche. Bei den Probendaten handelt es sich um Messergebnisse des unternehmenseigenen Betriebslabors aus analytischen Messverfahren und von digitalen Messgeräten. Ziel der Arbeit ist es, den Ist-Stand der Prozesse zu erfassen und Schwachstellen zu ermitteln. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse soll ein neues System zur Verarbeitung dieser Daten gefunden und ein damit einhergehend verbesserter Prozess entworfen werden. Hierbei sind zum einen die Anforderungen der Datenbereitstellenden und derjenigen, welche die Daten im Unternehmen nutzen, zu berücksichtigen und zu erfassen.
Einleitend wird auf die theoretischen Grundlagen einer Systemanalyse und den aktuellen Stand der Technik im Bereich der Informationsversorgung eingegangen. Es werden weiterhin relevante Techniken und Systeme vorgestellt, welche sich für einen neuen Soll-Prozess eignen könnten. Zudem werden Möglichkeiten der Prozessmodellierung diskutiert.
Im praktischen Teil der Arbeit werden die Erkenntnisse genutzt, um den Ist-Stand für die Probendaten-Bereitstellung zu erfassen. Daraufhin folgend wird mittels einer Nutzwertanalyse und unter Auswertung von Experteninterviews eine für die Stadtentwässerung Dresden GmbH geeignete Lösung entworfen und in einem Soll-Prozess modelliert.
Abschließend werden die Ergebnisse in einem Prototyp als Testimplementierung umgesetzt. Es folgt eine Auswertung, inwiefern die Aufgabenstellung und definierte Probleme gelöst sowie Zielstellungen erreicht worden sind.
Die folgende Ausarbeitung mit dem Titel „Projektplanung für die Umstrukturierung betrieblicher Prozessabläufe einer deutschen Halbleiterfertigung mit der Zielsetzung einer Emissionsreduzierung“ bildet die abschließende Diplomarbeit, welche im Rahmen des berufsbegleitenden
Studienganges „Umwelttechnik und Recycling“ an der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) erstellt wird.
Zunächst beschreibt der folgend Gliederungspunkt den Anlass dieses Planungskonzeptes und konkretisiert die zugrundeliegende Aufgabenstellung dieser Ausarbeitung. Im Anschluss wird kurz das Unternehmen vorgestellt, auf welches sich die Betrachtung bezieht. Theoretische Grundlagen wichtiger Regelwerke sind aufgeführt, um das nötige Verständnis für die Relevanz sowie die Zielsetzung zu vermitteln.
Folgend werden organisatorische Projektstrukturen geplant und aufgezeigt. Eine konkret definierte Zielstellung gibt das Mindestmaß der erwarteten Emissionsreduzierung vor. Weiterhin ist eine Phasenplanung der Durchführungsschrittfolge aufgezeigt sowie die Aufstellung des Projektteams inkl. des Kommunikationsverhaltes. Ergebnisse aus Beziehungsanalysen beteiligter Interessengruppen sind enthalten sowie Diskussionen über das Eintreten von Risiken.
Der Hauptteil beschäftigt sich mit der Planung und Darstellung potenzieller Umstrukturierung bestehender Prozessabläufe des zugrundeliegenden Betriebsstandortes. Hierbei wird zunächst die aktuelle CO2-Bilanzierung aufgezeigt, da diese die Grundlage der Maßnahmenplanung bildet. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Ausstoß von Treibhausgasen. Andere Emissionen wie beispielsweise Lärm, Licht, Vibrationen oder auch Funkwellen werden in dieser Projektplanung nicht mit betrachtet. Zu jedem der aufgezeigten Einzelvorhaben sind Angaben bezüglich Kostenumfang sowie der Umsetzungsdauer vermerkt. Nach der erfolgten Vorstellung werden konkrete Umsetzungsmodelle beschrieben, wie die gesetzte Zielstellung, unter Beachtung verschiedener Rahmenbedingungen, realisiert werden könnte. Der abschließenden Zusammenfassung nachgelagert wird ein Ausblick gegeben, wie mit den gewonnenen Erkenntnissen dieser Ausarbeitung umgegangen wird.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit werden die Möglichkeiten zur Reduzierung der Eiseneinträge und der damit verbundenen Verockerung des Elligastbaches betrachtet.
Ziel ist es, durch bauliche Maßnahmen die einströmenden Einträge so weit zu verringern, dass ein guter ökologischer und chemischer Zustand des Berichtsgewässers Elligastbach erreicht werden kann. Um die Rückkehr von Lebewesen und Pflanzen in ein Gewässer zu ermöglichen, ist ein guter Gewässerzustand von elementarer Wichtigkeit.
Alle erforderlichen Schritte, die zur Vorbereitung der Wiederherstellung des guten Zustandes notwendig sind, zu denen die baulichen Maßnahmen und Eingriffe in das Gewässer im Wesentlichen zählen, werden in der vorliegenden Arbeit erläutert. Neben der Historie des Standortes und den rechtlichen Grundlagen, werden die Schwerpunkte wie die Probenahme zur Erfassung der anfallenden Menge an Eiseneinträgen, sowie die möglichen Auswirkungen auf das Gewässer beschrieben und daraus resultierend eine Vorstellung verschiedener Varianten bzw. Ausführungen von Maßnahmen zur Ockerreduzierung dargestellt. Die nützliche Verwertung des anfallenden Ockerschlamms ist ein weiterer Punkt in der vorliegenden Arbeit.
Die vorliegende Arbeit schlüsselt die Komplexität einer Infrastrukturmaßnahme der Deutschen Bahn (DB) auf. Es werden die Entwicklungsschritte von der Idee bis zur Verwirklichung dargestellt. Konkret wird die Realisierung der Ausbaustrecke Gäubahn, Abschnitt Nord durch die DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH im Großraum Stuttgart – Böblingen behandelt. Fragen zur Notwendigkeit des Streckenneubaus innerhalb des Schienennetzes der DB, der Entwicklung und Festlegung des Streckenverlaufs, der DB-Regularien und Genehmigungsverfahren werden erörtert. Die einzelnen Planungsphasen werden zusammen mit möglichen Problemen beschrieben und Maßnahmen zur Problembewältigung bzw. Lösungsansätze erörtert.
Die Auswirkungen einer Infrastrukturmaßnahme auf das gesamte Umfeld werden beleuchtet. Programme zum Schutz der Ökologie, zur Minderung der Auswirkungen auf Mensch und Natur sowie Monitoringkonzepte zum Schutz von Boden, Wasser, Luft, Flora, Fauna und Bevölkerung werden aufgezählt.
Die Wahrnehmung des Projekts in der Öffentlichkeit, durch die Verortung im Raum Stuttgart und der direkten Nähe zum Projekt "Stuttgart 21" wird untersucht und Wege zur Verbesserung und Optimierung der Öffentlichkeitsarbeit werden dargestellt.
In dieser Arbeit wird dargestellt, wie durch eine Beeinflussung der Separation von Druckdaten durch ICC-Profile der Verbrauch an Farbmittel (Tinte) im industriellen Inkjetdruck reduziert werden kann.
Mittels geeigneter Software wurden ICC-Profile mit unterschiedlichen Separationseigenschaften erstellt, deren Potenzial zur Farbmittelreduzierung durch dafür erstellte Testformen ermittelt und in Zusammenhang zur farbmetrischen Qualität gesetzt. Dabei konnte in der betrachteten Produktionsumgebung eine Reduzierung der benötigten Farbmenge im zweistelligen Prozentbereich gegenüber der Herstellereinstellung erreicht werden ohne dabei die definierten Qualitätskriterien zu verletzen.
Die Ergebnisse wurden durch Druckversuche mit realen Kundenaufträgen verifiziert und auf einem baugleichen Drucksystem erfolgreich reproduziert.
Auswirkungen auf die Umwelt wurden aufgezeigt, konnten im Rahmen dieser Arbeit aber nicht quantifiziert werden. Hierzu sind nach Ansicht des Autors weitere Untersuchungen notwendig.
Im Jahr 2022 hat die Warema Renkhoff SE entschieden den Energieträger Wasserstoff (H2) als eine Erdgasalternative für die Beheizung der Pulverlacköfen im Rahmen von zwei Abschluss- arbeiten untersuchen zu lassen. Eine andere Arbeit befasste sich mit den unterschiedlichen Möglichkeiten der Versorgung mit H2. In der hier vorliegenden Arbeit wurden die unterschied- lichen Aspekte für den Einsatz des neuen Energieträgers in der Fertigung betrachtet.
Recherchen zu einem möglichen H2-System zeigten, dass alle Komponenten bereits heute verfügbar sind. Manche, wie z.B. ein 100%-H2 Brenner, befinden sich aber noch im Proto- typenstadium. Zurzeit existieren noch keine Regelwerke für die Installation und Betrieb von H2-Sytemen, die den Stand der Technik abbilden. Die Erarbeitung solcher Regelwerke wurde in 2023 begonnen und wird einige Zeit in Anspruch nehmen.
Um unterschiedliche Konfigurationen von H2-Systemen untereinander und mit dem existie- renden Erdgassystem vergleichen zu können, wurde in dieser Arbeit ein Tool entwickelt. Dieses Bewertungs- und Entscheidungstool erlaubt es das System zu konfigurieren und nach Kosten, Risiken und CO2-Emissionen zu bewerten. Die Bewertung erfolgt nach dem Prinzip einer um- gekehrten Nutzwertanalyse. Im Tool wurde beispielhaft die Pulverbeschichtungsanlage 1 am Standort Marktheidenfeld abgebildet.
Wasserstoff gilt aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften als besonders schwierig in der Handhabung und gefährlicher als z.B. Erdgas. Die Risikobewertung bildet auch deshalb den Hauptteil des Tools. Die Risikobewertung wurde so gestaltet, dass sie wissenschaftlich fundiert und dennoch einfach anzuwenden ist.
Im fertigen Tool wurden einige Konfigurationen miteinader verglichen. Es zeigt sich, dass das derzeitige Erdgassystem sowohl bei den Kosten als auch bei den Risiken von keinem H2- System erreicht werden kann. Ohne zusätzliche Sicherheitsvorrichtungen bzw. -maßnahmen beim H2-System ist das Risiko bei manchen Risikoszenarien zu hoch. Ein großes Risiko beim H2-System geht aber auch von der fehlenden Erfahrung und Komponenten, welche sich noch in Entwicklung befinden, aus.
Zum Abschluss wurde die Rentabilität eines H2-Systems betrachtet. Dazu wurden die im Tool ermittelten Investitionskosten für ein H2-System verwendet. Für unterschiedliche Erdgas- preise und Amortisationszeiträume wurde der H2 Preis berechnet, ab dem sich die Investition amortisiert. Zum Beispiel müsste der H2 Preis unter 5 €/kg liegen (heute ca. 10 €/kg), damit sich das System beim heutigen Erdgaspreis von 0,15 €/kWh nach 5 Jahren amortisieren kann.
Aus dieser Arbeit können direkte Handlungsempfehlungen für Warema abgeleitet werden. So scheint es aus mehreren Gründen sinnvoll mit der Installation eines H2-Systems noch 2–3 Jahre zu warten. In dieser Zeit werden z.B. die Normen für H2-Installationen fertiggestellt. Wenn ein H2-System installiert wird, sollte man zuerst nur einen Brenner auf H2 umstellen. So fallen die Anfangsinvestitionen deutlich niedriger aus und die Reduktion der CO2-Emissionen ist dennoch beträchtlich (bis zu 50%!). Gleichzeitig kann Erfahrung mit H2 im Unternehmen gesammelt werden.
Stetig steigende Energiepreise sowie die zunehmende Bedeutung erneuerbarer Energien fördern den Fokus der Unternehmen einen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Inhalt der vorliegenden Arbeit stellt dementsprechend die Entwicklung eines Konzeptes zur Nutzung von Photovoltaik zugunsten der elektrolytischen Metallabscheidungsprozesse innerhalb der Leiterplattenfertigung der Fa. KSG GmbH dar.
Zielkriterien sind dabei die Aufstellung der bisherigen Jahresverbrauchswerte für den betrachteten Maschinenpark sowie die Bewertung des potentiellen Einsparpotentials. Aufgrund unzureichender Statik der Produktionsgebäude sowie Platzmangel auch in näherer Umgebung sind die baulichen Voraussetzungen nicht optimal ausgelegt. Eine der größten Herausforderungen stellte demnach die Photovoltaik-Dimensionierung dar, um einen größtmöglichen Eigenverbrauch und somit maximale Wirtschaftlichkeit zu erzielen.
Der von der Photovoltaik-Anlage generierte Gleichstrom wird in gleicher Form innerhalb der Anlage benötigt. Entsprechend muss berücksichtigt werden, dass die direkte Einspeisung von Photovoltaik-Strom in den Prozess der galvanischen Metallabscheidung auch den Wegfall von Gleich- und Wechselrichtern und somit eine zusätzliche Stromeinsparung bedeutet.
Das Konzept wurde an Hand monetärer Aspekte, Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit bewertet.
In der vorliegenden Arbeit wurde für die konkrete Umsetzung einer Photovoltaik Freiflächenanlage ein Quarzsandtagebau anhand der Oberösterreichischen Photovoltaik Strategie 2022 analysiert. Die Oberösterreichische Landesregierung hat in diesem Strategiepapier die Kriterien für eine erfolgreiche Umwidmung von landwirtschaftlichen Nutzflächen in die Nutzung für Freiflächenanlagen festgehalten. Rechtlich befindet sich diese Fläche noch in einem Bergbaugebiet, was die positive Umwidmung vereinfachen sollte.
Nach Abschluss des Bergbaus mittels eines Abschlussbetriebsplanes wird das Abbaugebiet nach der Rekultivierung wieder zu einer landwirtschaftlichen Fläche. Dabei spielt die Bodenfruchtbarkeit die entscheidende Rolle. Im Zuge dieser Diplomarbeit wurde aber festgestellt, dass es sich bei der betroffenen Fläche um ein geringwertiges Ackerland handelt, das somit für den Ackerbau nicht geeignet ist. Das härteste Kriterium für die Umwidmung wurde somit entkräftet. Diese Fläche steht somit nicht in Konkurrenz mit der Lebensmittelproduktion. Die Lage durch die Angrenzung an ein Wirtschaftsgebiet mit einem größeren Industriebetrieb, welcher im Drei-Schicht-Betrieb produziert, macht diesen Standortauch energiewirtschaftlich sehr interessant. Zudem ist ebenso die gesamte Infrastruktur am
Standort vorhanden. Wenn es die oberösterreichische Politik mit der Energiewende bis zum Jahr 2030 ernst meint, dann gibt es keine Zweifel daran, dass dieser Standort für die Errichtung einer Photovoltaikanlage beinahe perfekt geeignet ist. Erste Gespräche mit dem Bürgermeister und der Gemeinde hat es bereits gegeben. Die Gemeinde als erste Baubehörde steht diesem Projekt äußerst positiv gegenüber.
Ökologisch gesehen kann diese Fläche ebenfalls einen Nutzen für die Natur bringen, aktuell wirkt die Landschaft sehr ausgeräumt und ohne Struktur. Dem kann mit ökologischen Begleitmaßnahmen entgegengewirkt werden.
Nach Abschluss der Ausarbeitung dieser Machbarkeitsstudie wird dem Betreiber des Bergbaugebietes von der Grundeigentümerin der Auftrag erteilt, dieses Bergbaugebiet in einem Abschlussbetriebsplan zu schließen. Als Nachnutzung soll diese Fläche direkt in die Sonderwidmung „Photovoltaik-Freilandfläche“ überführt werden. Dieser gesamte Umwidmungsprozess wird etwa ein Jahr in Anspruch nehmen. Wird die behördliche Widmung erteilt, muss beim Netzbetreiber für die Netzkapazität angesucht werden, und die weitere Detailplanung kann begonnen werden. Die Inbetriebnahme der Anlage könnte somit Anfang 2025 gelingen.
Durch die stetig gestiegen Energiepreise wird heutzutage, bei der Abwasserreinigung, die Verwendung von Reinsauerstoff für die Belüftung in der zweiten Reinigungsstufe, wieder vermehrt betrachtet. Denn es lassen sich bis zu 40 % Energie im Gegensatz zur konventionellen Belüftung mit Druckluft einsparen. Wenn Reinsauerstoff heutzutage bereitgestellt wird, kommt diese entweder aus der zentralen Luftzerlegungsanlage oder wird dezentral mittels Druckwechseladsorption bereitgestellt. Eine weitere Methode der dezentralen Versorgung, in die viel Hoffnung gelegt wird, ist die Reinsauerstofferzeugung aus der Wasserstoffelektrolyse.
Alle drei Verfahren haben aus energetischer und ökonomischer Sicht, ihre Vor- und Nachteile, welche ausführlich beschrieben werden.
Es wird allerdings nicht ausreichend, bei der Energieeinsparung nur auf die Reinsauerstoffversorgung zu setzen. Nur mit einer ganzheitlichen Optimierung aller Bereiche, die Einflüsse auf Sauerstoffversorgung haben, wird sich die Umstellung auszahlen.
Um dies darzustellen, wurde für die Arbeit ein Entscheidungstool entwickelt, welche diese energetischen und ökonomischen Einflüsse darstellt.