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In diesem Artikel wird ein neu entwickeltes Werkzeug zur Dimensionierung von Bonddrähten im ASIC-Entwurf vorgestellt. Die Berücksichtigung aller Einflussfaktoren erlaubt eine gegenüber Handrechnungen optimierte Auslegung der Bondanordnung. Dies ermöglicht zum einen die Absicherung gegen Degradationseffekte bis hin zum Durchbrennen und garantiert so die Zuverlässigkeit über die gesamte Lebensdauer. Zum anderen wird eine aus Zuverlässigkeitserwägungen resultierende Überdimensionierung vermieden.
Das Werkzeug erlaubt die Kalkulation aller für die Auslegung von Bonddrähten relevanten Parameter. Je nach Kontext der Aufgabenstellung lassen sich die Stromtragfähigkeit für Dauerstrom oder Pulsstrombelastung, kritische Temperaturen oder die maximale Bonddrahtlänge als Ausgabegrößen berechnen. Durch diese Flexibilität und die benutzerfreundliche Integration in eine industrielle Entwicklungsumgebung ist der „Bond-Rechner“ im gesamten Entwurfsverlauf einsetzbar und leistet wertvolle Hilfestellung von ersten Abschätzungen in frühen Entwurfsphasen bis hin zur abschließenden Verifikation.
Dieses Handbuch vermittelt die notwendigen EMV-Maßnahmen - von der Planungsphase bis zur Fertigstellung und CE-Kennzeichnung, vom Gerät bis zur großflächigen ortsfesten Anlage. Der Schwerpunkt des Buches liegt in der Berücksichtigung technischer und gesetzlicher Anforderungen und deren wirtschaftlicher Umsetzung zur Sicherstellung der EMV. Es ist als praxisorientierte Hilfestellung in der täglichen Arbeit gedacht unter Berücksichtigung des aktuellen Standes der Normung.
Einführend werden die Grundlagen der EMV behandelt. Es folgen EMV-Grundmaßnahmen wie Massung, Erdung, Potentialausgleich, Filterung, Schirmung und Verkabelung. Mit der EMV-Planung wird eine Methodik zur Sicherstellung der EMV vorgestellt. Aufgezeigt werden besonders die EMV Maßnahmen in Gebäuden und Anlagen.
Den Übergang zu Gesetzgebung und zur Normung für die CE-Kennzeichnung stellen die normativen Anforderungen an Geräte dar. Anwendungsbeispiele zu drehzahlveränderlichen Antrieben, zu Bahnfahrzeugen und zu anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlagen vertiefen die EMV-Maßnahmen. Die Thematik "EMV & Funktionale Sicherheit" rundet das Werk ab.
Eine neue Methode zur Berechnung von Temperaturen in Bonddrähten umgeben von einem endlichen Mold wird vorgestellt. Sie ist schneller als die übliche Finite Elemente-Methode (FEM), während sie vergleichbare Resultate produziert. Für manche Parameter funktioniert unsere Methode, während die FEM-Methode versagt. Der Algorithmus ist im sogenannten Bondrechner implementiert, der eine leicht zu benutzende Oberfläche für Designer von mikroelektronischen Systemen bereitstellt. Seine Anwendung hat das Potential, die Zuverlässigkeit von Bonddrähten zu verbessern. Ein nichtidealer Parameter für den Wärmetransfer vom Bonddraht zum Mold-Package wurde ebenfalls berücksichtigt. Dieser Parameter ändert sich wahrscheinlich unter Alterseinflüssen und ist daher sehr wichtig für Zuverlässigkeits-Schätzungen. In unserer Methode wird die Wechselwirkung von Nachbardrähten ebenfalls berücksichtigt. Diese wird immer wichtiger, weil der Durchmesser und der wechselseitige Abstand der Bonddrähte sich verringert, wegen der fortschreitenden Miniaturisierung der Chip-Verpackungen. Unser Programm kann ebenfalls Temperaturen für transiente Ströme berechnen und den Strom berechnen, der zu einer gegebenen Maximaltemperatur gehört.
Dezentrale Stromerzeugungsanlagen, Energiespeicher und Steuerungseinrichtungen für Erzeuger und Verbraucher sind die Grundbausteine eines virtuellen Kraftwerks, welches im Stromnetz der Zukunft, dem Smart Grid, eine wichtige Rolle spielt. Im Rahmen des Demonstrationsprojekts Virtuelles Kraftwerk Neckar-Alb soll an der Hochschule Reutlingen eine Demonstrationsanlage aufgebaut werden, die diese Grundbausteine vernetzt und funktional integriert. Damit entsteht eine flexible Testumgebung für Forschung und Lehre, in der sich das Zusammenspiel der Komponenten untersuchen lässt. Zudem wird eine Besichtigungsmöglichkeit für interessierte Unternehmen geschaffen. Damit sollen Akzeptanz und Verständnis für die Thematik gefördert werden.
Die aktuellen Umbrüche in der Energiewirtschaft, hauptsächlich ausgelöst durch die zunehmende Dezentralisierung der Stromerzeugung, stellen die Energieversorgungsunternehmen (EVU) vor große Herausforderungen. Gleichzeitig steigt die Wettbewerbsintensität durch den digitalisierungsbedingten Einstieg branchenfremder Unternehmen stark an. Die technologischen, gesellschaftlichen, politischen und wirtschaftlichen Trends und Entwicklungen deuten darüber hinaus darauf hin, dass sich Tempo und Ausmaß dieses Umbruchs in Zukunft noch verstärken werden. EVU sehen sich demnach wachsenden Anforderungen hinsichtlich Energieeffizienz, Integration von erneuerbaren Energien und Kundenbedürfnissen gegenüber, die teilweise disruptive Anpassungen in Strategie und Geschäftsmodellen erforderlich machen. Die zu beantwortende Frage hierbei ist: Wie können innovative Geschäftsmodelle entwickelt und umgesetzt werden?
Durch den Anstieg volatiler Stromerzeugung aus Wind und Sonne benötigt die deutsche Energiewirtschaft in zunehmendem Ausmaß flexibel verfügbare Leistung und Arbeit. Diese Flexibiliät können bspw. Batteriespeicher bereitstellen. In welchem Ausmaß jene diese Rolle übernehmen können und somit der Markt wachsen wird, hängt von der Professionalität der Marktakteure und den Umfeldparametern ab. Wenn diese stimmen, steigen Akteure in die Entwicklung von Geschäftsmodellen ein. Gleichzeitig streben sie an, die Weiterentwicklung dieser Umfeldparameter im eigenen Interesse zu beeinflussen, womit ein weiteres Marktpotenzial entsteht.Im Folgenden werden erkennbare Geschäftsmodelle aufgezeigt und in den Kontext der Ergebnisse aktueller Potenzialanalysen gestellt. Dabei entwickeln sich die zwei Teilmärkte für Batteriespeicher - Heimspeicher und Großspeicher - unter unterschiedlichen Rahmenbedingungen.
Mit der Energiewende hat die Bundesregierung den Umbau der Energieversorgung begonnen. Da das Gelingen der Energiewende für die Zukunfts- und Wettbewerbsfähigkeit des Wirtschaftsstandorts Deutschland essenziell ist, wurden seitens des Bundesverbandes der deutschen Industrie (BDI) bereits 2013 Impulse für eine smarte Energiewende veröffentlicht, in denen fünf Prinzipien abgeleitet werden, die einen Rahmen für den Diskurs über die zu ergreifenden Maßnahmen setzen. Erneuerbare Energien werden in dem kommenden Jahren die dominierende Stromquelle darstellen. Daraus entstehen neue Herausforderungen. Zu deren Bewältigung hat das Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) kürzlich eine 10-Punkte-Agenda (ZPA) für die zentralen Vorhaben der Energiewende vorgelegt. Zu diskutieren ist, inwieweit sie im Einklang mit den fünf Prinzipien des BDI steht und an welchen Stellen Anpassungen notwendig werden, damit der Umbau des Energiesystems erfolgreich gelingen kann.
Die Bereitstellung von Wärme ist für ungefähr die Hälfte des Endenergieverbruchs in Deutschland verantwortlich und, angesichts eines Anteils erneuerbarer Energien an der Wärmebereitstellung von heute 14%, auch für einen bedeutenden Anteil der Treibhausgasemissionen. Die Bundesregierung strebt an, bis 2050 die Wärmeversorgung klimaneutral zu gestalten, sodass drei Ziele den zukünftigen Wärmemarkt und seine Innovationserfordernisse prägen: Reduktion des Wärmebedarfs, Steigerung des Anteils erneuerbarer Energien, Ausbau der Nah- und Fernwärmenetze. Für attraktive Geschäftsmodelle nicht minder wichtig sind jedoch die Kundenbedürfnisse, die sich auch aufgrund technologischer Entwicklungen stetig wandeln. Dementsprechend eröffnen sich neue Optionen für Geschäftsmodelle im Wärmesektor, z.B. erneuerbare Wärme mit Flatrate oder partizipative Wärme mit Energiesparanreizen.
Der flächendeckende Einsatz digitaler Zähler wird eine bislang ungekannte Menge an Kundendaten mit sich bringen. Wie können die deutschen Energieversorger hieraus ein besseres Kundenverständnis entwickeln? Die systematische Datenauslese unter Zuhilfenahme modellgestützter Zukunftsprognosen - sog. Predictive Analytics - scheint hier ein vielversprechendes Instrument zu sein. Aufbauend auf einer mit Unterstützung des Verbandes kommunaler Unternehmen durchgeführten Untersuchung lassen sich vier Handlungsempfehlungen ableiten, wie man die Digitalisierung im Vertrieb nutzen kann. Demnach sind die Festlegung von klaren Zielen und Strategien, die systematische Erschließung von Datenquellen, der Aufbau von Inhouse-Kompetenz sowie ein "Joint effort" von Marketing, Vertrieb und IT zu forcieren.
Es wird gezeigt, wie bei Fernspeisung die Vorhersage der Erwärmung mit entsprechender Modellierung verbessert werden kann und wie der Einfluss von Material und Form des Kabelkanals die Erwärmung und das das Temperaturprofil des Bündels beeinflusst. Es wird auch vorgestellt, dass die erhöhte Erwärmung von Metallkabelkanälen auf die geringere Emissivität zurückzuführen ist und wie das verbessert werden kann.
Ein wesentliches Ziel der unter dem Schlagwort Industrie 4.0 gebündelten neuen Entwicklungen ist die Vernetzung intelligenter Komponenten in industriellen Anlagen, um Prozesse transparenter und effizienter zu gestalten. Ein weiteres Ziel ist das Condition Monitoring, d.h. die Überwachung des Zustands der Komponenten während der Laufzeit und die Abschätzung der Restlebensdauer, damit die gesamte Lebensdauer der Komponente ausgenutzt und Wartungsintervalle besser geplant werden können. Die Bewertung des Komponentenzustands erfolgt anhand von Messgrößen, die entweder durch zusätzlich in den Prozess eingebrachte Sensoren erfasst werden oder durch Prozessdaten, die in den Regel- und Steuereinrichtungen verfügbar sind. Diese Messdaten werden ausgewertet und das Ergebnis wird dem Anwender angezeigt.
Der vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick über verwendete Messgrößen sowie verwendete Auswerteverfahren. Darüber hinaus wird ein Verfahren erläutert, das die Schwierigkeiten bei der Beurteilung der üblicherweise verwendeten Frequenzspektren vermeidet.
Wenn es um innovative energiewirtschaftliche Produkte und Dienstleistungen geht, steht das eigene Energieversorungsunternehmen (EVU) hoch im Kurs. Die Ergebnisse einer Umfrage mit über 7.000 ausgewerteten Fragebögen zeigen auch: für Eigen- und Communitystrom, Smart Home, E-Mobilität und Bündelangebote gibt es spezifische Zielgruppen. Mehr Kunden interessieren sich für zeitvariable Tarife als für Flatrates. Am liebsten kontaktiert man sein EVU über das Kundencenter oder das Online-Kundenportal. Zielgruppenspezifische und (regional) differenzierte Marktstrategien zahlen sich aus, wozu Produktentwicklung und Vertrieb weiter professionalisiert werden müssen.
Einpaarige Verkabelungssysteme gewinnen aufgrund des Internets der Dinge und aufgrund deren Einsatz im Automobil- bzw. Industriebereich zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen dieser Arbeit wird gezeigt, wie bei der Übertragung über ein einpaariges Kabel die Bitrate bei gleichbleibender Übertragungsbandbreite durch Nutzung des Phantomkreises erhöht werden kann. Als Übertragungsverfahren kommt jeweils eine 16-stufige Pulsamplitudenmodulation zum Einsatz. Die Ergebnisse werden durch Augendiagramme qualitativ und durch die Messung der Symbolfehler bzw. der Bitfehler quantitativ untersucht.
Der vorliegende Beitrag zeigte die Anwendung eines Extended Kalman Filters für die Beurteilung des Verschleißzustandes von Rollenketten. Anders als in den üblicherweise eingesetzten signalbasierten Verfahren wurde damit ein modellbasierter Ansatz gewählt. Der Einsatz des Extended Kalman Filters ermöglicht die Schätzung von Parametern eines reduzierten Kettenmodells, das die Dynamik der einzigen Messgröße, nämlich des Drehmoments des antreibenden Motors näherungsweise nachbildet. Im Beitrag wurde dieses Verfahren auf Messdaten aus vier Dauerversuchen an Rollenketten eingesetzt und gezeigt, dass mit steigendem Verschleiß eine Änderung ausgewählter Modellparameter erfolgt.
Diese Vorgehensweise ist ein erster Ansatz, der durch weitere Forschungsarbeiten noch verbessert werden muss. In zukünftigen Forschungsarbeiten wird zusätzlich zur Parameterschätzung eine Prädiktion durchgeführt, um einen Schätzwert für die Restlebensdauer zu erhalten. Hierzu gibt es Ansätze in der Literatur, die auf das konkrete Problem angepasst werden müssen. Zudem muss die Modellierungssystematik so erweitert werden, dass Wissen über das Prozessverhalten in die Modellierung mit eingebracht wird, um die Aussagekraft der Ergebnisse sowie die Robustheit des Verfahrens bezüglich Betriebsparametern, Umgebungsbedingungen und Exemplarstreuungen zu verbessern.
Um die ökologischen und ökonomischen Potenzaile der Elektromobilität zu nutzen, setzen kommunale Energieversorger heute auf das Betreiben öffentlicher Ladestationen, den Handel mit Ladestationen und das Bereitstellen spezieller Elektromobilitätstarife; ebenso auf elektrifiziertes Carsharing oder das Vermieten elektrifizierter Fahrzeuge und den Betrieb elektrifizierter Omnibusse im ÖPNV. Auch die Entwicklung und Planung individueller Elektromobilitätskonzepte, teils in Kombination mit Photovoltaikanlage, gehören in einigen Unternehmen zum Portfolio. Für die Zukunft sollten Stadtwerke ihre Aktivitäten im Bereich Elektromobilität an individuell definierten Zielen und Strategien ausrichten.
Was kann ein produzierender Mittelständler tun, damit die Möglichkeiten für einen effizienteren Umgang mit Energie in seinem Betrieb auch ausgeschöpft werden? Die Ergebnisse eines zweijährigen Forschungsprojektes in Baden-Württemberg: Energieeffizienz ist für die kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) ein grundsätzlich bedeutsames Thema, größtenteils gleichbedeutend mit anderen strategischen oder operativen Fragen. Je größer die Unternehmen, umso mehr trifft das zu ; die Unterschiede nach Energiebedarf sind hingegen gering. Erfolgsversprechende Maßnahmen sind: die Unternehmen müssen Energieeffizienz strategisch verankern und ihre Führung darauf ausrichten, sollten möglichst viele verschiedene Maßnahmen umsetzen und die Belegschaft sensibilisieren. Aber auch die gesellschaftliche Meinung "treibt" die Unternehmen zu mehr Energieeffizienz.
Mit der Überarbeitung der DIN EN 50173 (VDE 0800-173) Serie, wurden unter anderem die optischen Übertragungsstreckenklassen ersatzlos gestrichen. Um die so entstandene Lücke zu schließen, hat das deutsche Gremium DKE GUK 715.3 „Informationstechnische Verkabelung von Gebäudekomplexen“ neue Klassen erarbeitet, die in der DIN VDE 0800- 173-100 „Klassifizierung von Lichtwellenleiter-Übertragungsstrecken“ im Juni 2019 veröffentlicht wurden. Die Norm klassifiziert Lichtwellenleiter Übertragungsstrecken für anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen nach DIN EN 50173-1.
Sie dient Benutzern, eine breite Palette von Anwendungen zu ermöglichen, die Auswahl des Verkabelungssystems zu erleichtern, eine zukunftssichere Klassifizierung von LWL-Verkabelungen zu generieren und dazu, Systemanforderungen zu beschreiben.
Die in der Norm definierten Klassen beschreiben die Anforderungen an die Übertragungsstrecken und basieren auf einer maximal zulässigen Einfügedämpfung in dB für maximale Übertragungsstreckenlängen, wobei zusätzlich das Bandbreitenlängenprodukt berücksichtigt wird.
Der Beitrag liefert einen Überblick über die Norm und zeigt Anwendungsbeispiele auf.
Die anwendungsneutrale und vorsorgliche Verkabelung gibt es bereits seit über 25 Jahren. Die Materie ist zunehmend komplexer geworden. Das ursprünglich für die informationstechnische Vernetzung von Büros vorgesehene Konzept hat sich mit den Jahren auf weitere Anwendungsbereiche, z. B. in Rechenzentren und in industriell oder privat genutzten Bereichen ausgeweitet. Dabei hat jeder Anwendungsbereich neben einem allgemeinen Anforderungsprofil auch ein eigenes, spezifisches Regelwerk. Aufgrund der fortschreitenden Digitalisierung ist zudem eine ständige technologische Anpassung und Weiterentwicklung des Leistungsvermögens vonnöten. Vor diesem Hintergrund wird es zunehmend schwierig, die umfangreichen Normenwerke zu lesen, im Zusammenspiel zu begreifen und optimal anzuwenden.
Und genau hier setzt das Buch an! In dem vorliegenden Buch wird die Kommunikationskabelanlage von der Idee über die Planung, die Spezifizierung, Realisierung, Inbetriebnahme bis hin zur Wartung anschaulich und im Zusammenhang erläutert. Kernstück ist die Vorstellung und Beschreibung der aktuellen Normenreihen DIN EN 50173 (VDE 0800-173) und DIN EN 50174 (VDE 0800-174). Nachdem zunächst auf die Standortvoraussetzungen eingegangen wird, folgen die allgemeinen und spezifischen Anforderungen an informationstechnische Verkabelungen und die verwendeten Komponenten, Kabel bzw. Steckverbinder und zu guter Letzt die Planung, Spezifizierung, Umsetzung und messtechnische Bewertung der Installation. Den Autoren ist es dabei ein Anliegen, nicht nur das Grundverständnis zu den relevanten Anforderungsprofilen zu vermitteln, sondern auch den Blick für den Gesamtzusammenhang, beispielsweise zur Zukunftssicherheit und zum Einfluss unterschiedlicher Umweltbedingungen auf die Auslegung der Verkabelungskomponenten, zu behalten.
Der Anspruch an Energieversorger wird wachsen: in Zukunft gewinnen vor allem Aufgaben wie die Entwicklung digitalisierter Produkte/Dienstleistungen sowie ökologische Aktivitäten an Relevanz. Dies zeigt die Hochschule Reutlingen in ihrer aktuellen Untersuchung unter Aufsichtsräten, Geschäftsführern und Führungskräften. Trotz der erwarteten Veränderungen: die Aufsichtsräte sind sich zwar ihrem Druck zu mehr Professionalisierung bewusst, scheinen aktuell aber nur mäßig für die künftigen Herausforderungen des Unternehmens gerüstet. Besonders relevant dabei: die Professionalisierung der Gremienarbeit in kommunalen EVU ermöglicht einen höheren wahrgenommenen Unternehmenserfolg. So die Studie des Reutlinger Energiezentrums and der Hochschule Reutlingen im Auftrag von fünf Unternehmen der Branche.
Industrielle Produktionseinrichtungen haben mit rund 40% einen signifikanten Anteil am Gesamtenergiebedarf in Deutschland. Daher wurden und werden sie sowohl technologisch als auch energetisch optimiert. Häufig geht die technologischwirtschaftliche Optimierung auch mit der Reduzierung des Energie und Materialverbrauchs einher. Zudem macht der Ausbau der regenerativen Energiequellen die Energieerzeugung zunehmend volatiler, sodass nicht nur die Senkung des absoluten Energieverbrauchs, sondern auch eine höhere Flexibilität (Steuerung der Leistung über der Zeit) zunehmend interessanter wird. Dadurch ändert sich oft die installierte Leistung sowie die Gestaltung der Verlustleistungsabfuhr, was die Dimensionierung von Anlagen, zum Beispiel von spanenden Werkzeugmaschinen, beeinflusst.