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Bürstenlose Generatorsysteme mit doppelt gespeisten Kaskadenmaschinen werden zurzeit für die regenerative Energieerzeugung z. B. mit Windkraftanlagen untersucht. Sie sind eine Alternative zu Generatorsystemen mit doppelt gespeisten Induktionsmaschinen. Kaskadenmaschinen arbeiten mit zwei Drehfeldern verschiedener Polpaarzahl. Im Stator befinden sich zwei Wicklungen für die beiden Polpaarzahlen oder eine Wicklung zur gleichzeitigen Erzeugung der beiden Drehfelder mit getrennten Anschlüssen für die beiden Drehfelder. Der Rotor trägt eine in sich kurzgeschlossene Wicklung, die gleichzeitig mit beiden Drehfeldern verkettet ist und deren Strom beide Drehfelder gleichzeitig erzeugt. Der vorliegende Beitrag beschreibt wie die elektromagnetischeWirkung unsymmetrischer Rotorwicklungen für Kaskadenmaschinen mit der Drehfeldanalyse behandelt werden kann. Die Rotorwicklungen dienen dazu, gleichzeitig beide Grundfelder der Kaskadenmaschine zu erzeugen. Dazu sind sie z. T. mit Wicklungszweigen aufgebaut, die in verschiedenen Knoten zusammen geschaltet sind. Aus Sicht der Statorwicklungen sind sie unsymmetrisch aufgebaut. Unsymmetrische Rotorwicklungen treten auch in Induktions- und Synchronmaschinen auf, z. B. bei Wicklungsfehlern, Stabbrüchen oder bei unsymmetrischen Anlaufkäfigen. Mit dem hier dargestellten Rechenverfahren wird die elektromagnetische Kopplung zwischen den Wicklungszweigen und zur Statorwicklung erfasst.
Bürstenlose Generatorsysteme mit doppelt gespeisten Kaskadenmaschinen werden zzt. für die regenerative Energieerzeugung z. B. mit Windkraftanlagen untersucht. Sie sind eine Alternative zu Generatorsystemen mit doppelt gespeisten Induktionsmaschinen. Kaskadenmaschinen arbeiten mit zwei Drehfeldern verschiedener Polpaarzahl. Im Stator befinden sich zwei Wicklungen für die beiden Polpaarzahlen oder eine Wicklung zur gleichzeitigen Erzeugung der beiden Drehfelder mit getrennten Anschlüssen für die beiden Drehfelder. Der Rotor trägt eine in sich kurzgeschlossene Wicklung, die gleichzeitig mit beiden Drehfeldern verkettet ist und deren Strom beide Drehfelder gleichzeitig erzeugt. Dieser Bericht behandelt die Flussdichte- und Durchflutungsverhältnisse der Wicklungen in Stator und Rotor für Kaskadenmaschinen. Dazu werden die Durchflutungen der Statorwicklungen und der Rotorwicklung für die beiden Polpaarzahlen bestimmt und die für die Wicklungsverluste wirksame Gesamtdurchflutung für verschiedene Polzahlkombinationen ermittelt. Die Ergebnisse werden mit Induktionsmaschinen für eine Polzahl verglichen.
Bürstenlose Generatorsysteme mit doppelt gespeisten Kaskadenmaschinen werden zzt. für die regenerative Energieerzeugung z. B. mit Windkraftanlagen untersucht. Sie sind eine Alternative zu Generatorsystemen mit doppelt gespeisten Induktionsmaschinen. Kaskadenmaschinen arbeiten mit zwei Drehfeldern verschiedener Polpaarzahl. Im Stator befinden sich zwei Wicklungen für die beiden Polpaarzahlen oder eine Wicklung zur gleichzeitigen Erzeugung der beiden Drehfelder mit getrennten Anschlüssen für die beiden Drehfelder. Der Rotor trägt eine in sich kurzgeschlossene Wicklung, die gleichzeitig mit beiden Drehfeldern verkettet ist und deren Strom beide Drehfelder gleichzeitig erzeugt. Dieser Bericht behandelt die sinnvollen Polpaarzahlen für Kaskadenmaschinen. Dazu werden die Polpaarzahlkombinationen hinsichtlich ihrer parasitären Effekte und Ausführungsmöglichkeiten qualitativ bewertet.
Das Forschungscluster Industrie 4.0 stellt in acht Beiträgen aktuelle Ergebnisse aus seinen vielfältigen Forschungsprojekten vor. Es werden virtuelle Techniken in der Produktentwicklung, Lehrkonzepte für Industrie 4.0, Energy Harvesting bei Antennen, Energiemanagement in Produktionsanlagen, firmenübergreifende IT-Security Anforderungen, dezentral gesteuerte Produktionsprozesse und Spracherkennung mit Mikrocontrollern behandelt.
Die folgende Studie befasst sich mit den Auswirkungen der Corona-Pandemie und deren Effekt – ein verminderter CO2-Ausstoß in Deutschland. Für einen übersichtlichen Vergleich wird im weiteren Verlauf in unterschiedlichen Szenarien darauf eingegangen, wie sich der CO2-Ausstoß im Vergleich zu 2020 ohne die Corona-Pandemie in Deutschland verändern könnte. Grundbasis für die Ermittlungen der folgenden Szenarien ist der CO2-Trend ohne die Corona-Pandemie im Jahr 2020, in dem Deutschland das Emissionsziel von -40 % gegenüber 1990 mit einer Reduktion von lediglich 37 % verfehlt hätte. Im zweiten Szenario wird dargestellt, wie sich die aktuelle Corona-Pandemie mit verschiedenen Lockdown-Phasen auf den CO2-Ausstoß auswirkt. Deutlich wird hierbei, dass trotz der aktuellen Maßnahmen eine längere Lockdown-Phase benötigt wird, um das Klimaziel von -40 % langfristig gesichert zu erreichen. In den Szenarien 3 und 4 liegt der Fokus auf möglichen Handlungs- und Verhaltensweisen nach der Pandemie. Das Szenario 3 betrachtet die Folgen von wirtschaftsfördernden Maßnahmen nach dem Lockdown und dem damit einhergehenden CO2-Anstieg. Wie viel CO2 zusätzlich aufgrund von nachhaltigem und klimaorientiertem Verhalten eingespart werden kann, erläutert das Szenario 4 „CO2 Entwicklung unter Berücksichtigung der Corona-Pandemie 2020 und möglicher positiver Umweltentwicklungen aus dem Lockdown“.
Faktoren, wie die wachsende Bevölkerung, sich verändernde Produktionsfaktoren oder Umwelteinflüsse wurden vernachlässigt. Die Studie zeigt, dass die Chancen, die durch die wirtschaftlichen Einschnitte und die Verhaltensänderungen, die durch die Corona-Pandemie bzw. deren Folgen hervorgerufen wurden, einen maßgeblichen Einfluss auf den CO2-Ausstoß der Bundesrepublik Deutschland haben können.
Das Forschungscluster Energie – Mobilität – Prozesse stellt in acht Beiträgen aktuelle Ergebnisse aus laufenden Forschungsprojekten vor. Es werden Aspekte der Urbanen Logistik, der Automatisierung von Energiemanagementsystemen, der Effizienz von neuen Kältemaschinen, der Entsäuerung von Kulturgütern, der Auslastung von Pedelec-Vermietsystemen und der Reichweite von Elektrofahrzeugen behandelt. Zusätzlich werden relevante Daten in Form von 17 Diagrammen kompakt zusammengestellt.
In der vorliegenden Arbeit, deren erster und zweiter Teil in den vorangegangenen Heften dieser Zeitschrift veröffentlicht wurden, werden die Kosten der “Weichkäserei” am Beispiel der Herstellung von Camembert- und Brie-Käse modellhaft bestimmt. Damit werden die im Jahr 1970 in gleicher Zeitschrift (Heft 5, Band 22) veröffentlichten Analysen der Produktionskosten in Camembertkäsereien hinsichtlich der Funktionsinhalte ausgedehnt und dem neuesten Stand der Technik sowie heutigen Produktionsstrukturen im Weichkäsesektor angepaßt. Gleichzeitig sind die generell für alle Modellabteilungen geltenden methodischen Weiterentwicklungen (2) in den Kalkulationen berücksichtigt worden. In den sechs Unterabteilungen Vorstapelung, Bruchbereitung/Portionierung, Umhorden/Salzen, Reifung, Abpackung und Fertiglager werden aus der Produktgruppe Weichkäse die Sorten Camembert mit 30 und 60 % F.i.Tr. sowie Brie mit 45 % F.i.Tr. in unterschiedlichen Stückgrößen hergestellt und hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Zur Bestimmung der Modellkosten wurden vier Modelle gebildet, deren Kapazitäten in der Kesselmilchverarbeitung zwischen 8.000 und 30.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 und 100 % simuliert wurde, können so die Kosten für Käsemengen zwischen rd. 700-17.0001 Käse/Jahr bestimmt werden.Nach den vorgegebenen Kapazitäten sind die technischen Voraussetzungen der einzelnen Unterabteilungen modellspezifisch festgelegt worden, wobei die technische Auslegung an eine verringerte Auslastung bei 65 und 33%iger Beschäftigung angepaßt wurde. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion betragen 25,0 Mio DM im Modell 1 und 54,5 Mio DM im Modell 4. Bezogen auf die jeweilige Outputmenge an Käse ergeben sich hieraus spezifische Investitionen, die sich mit zunehmender Modellgröße von 5.125 auf 3.205 DM/t jährliche Käsemenge erheblich senken. Produktspezifische Investitionen und Faktormengenverbräuche führen zu den Einzelkosten der ausgewählten Weichkäseprodukte, die z.B. für den Camembert mit 60 % F.i.Tr. je nach Modellgrößeund Beschäftigungsgrad zwischen 500,7 Pf/kg und 620,2 Pf/kg Käse liegen. Die Gesamtkosten der Abteilung “Weichkäserei”, die sich aus den Einzelkosten der Produkte und den Einzelkosten der Abteilung zusammensetzen, betragen im größten Modell bei 100%iger Beschäftigung 522,1 Pf/kg Käse, die sich im kleinsten Modell bei nur 15%iger Beschäftigung auf 1.027,6 Pf/kg Käse erhöhen. Bei einem Beschäftigungsgrad von 65 %, dem die Produktionsmenge eines 2-Schichtbetriebes zugeordnet ist, entfallen von den Gesamtkosten der Abteilung je nach Modellgröße 62-72 % auf die Rohstoffkosten, 14-20 % auf die Anlagekosten und 4-7 % auf die Personalkosten, während die übrigen Kostenartengruppen nur von geringerer Bedeutung sind. Betrachtet man die Gesamtkosten (ohne Rohstoffkosten) hinsichtlich ihrer Entstehung in den Unterabteilungen, so ist festzustellen, daß die Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung sowie Abpackung die höchsten Kosten verursachen. Für einen Beschäftigungsgrad von 65 % betragen die Kosten in den Unterabteilungen Bruchbereitung/Portionierung im Modell 1 85,8 Pf/kg, die mit zunehmender Modellgröße auf 45,9 Pf/kg im Modell 4 zurückgehen. Die Kosten für die Abpackung liegen im Modell 1 bei 76,2 Pf/kg, während sie im Modell 4 nur noch 58,3 Pf/kg betragen. Die geringsten Kosten verursacht die Unterabteilung Fertiglager mit 2,6 Pf/kg im kleinsten und 1,5 Pf/kg im größten Modell bei 65%iger Beschäftigung. Die Ergebnisse der Modellabteilungsrechnung lassen erkennen, daß mit zunehmender Kapazitätsgröße und ansteigendem Beschäftigungsgrad erhebliche Stückkostendegressionen zu erreichen sind, die bei betriebsindividuellen oder branchenbedingten Entscheidungen genutzt werden sollten. So empfiehlt es sich, daß auf eine dem Markt angepaßte Produktion auch eine auf die geplante Tagesproduktionsmenge angepaßte Ausstattung der Abteilung folgt, da sich, wie in den Modellkostenkurven bei 65 und 33 % Beschäftigung dargestellt, die Kosten sprunghaft senken können. Kostendegressionseffekte werden auch erreicht, wenn durch Spezialisierung der Stückkäse-Produktion die Vielfalt der Formatgrößen eingeschränkt werden kann. Das höchste Kosteneinsparungspotential ist aber durch Strukturveränderungen im Weichkäsesektor zu erwarten, die, wie an zwei Beispielen erläutert, der Branche langfristige Kosteneinsparungen von rd.25 bzw. 95 Mio DM/Jahr ermöglichen können.
Im zweiten Teil dieser Arbeit bilden gemäß den allgemeinen technischen Prozeßbedingungen die maschinellen und baulichen Ausrüstungen der vier Modelle, deren Investitionsbeträge, Nutzungsdauer und Instandhaltungsquote unterabteilungsweise dargestellt sind, den Ausgangspunkt dieses Themenbereiches. Eine Anpassung der technischen Auslegung an eine verringerte Auslastung erfolgte bei einer 65%igen und 33%igen Beschäftigung. Die zu tätigenden Investitionen für die Grundversion (100 % Beschäftigung) betragen im Modell 1 25,0 Mio. DM und im Modell 4 54,5 Mio. DM. Die Mengenverbräuche der Produktionsfaktoren Rohstoff, Personal, Energie, Betriebs- und Hilfsstoffe sowie Reparaturen sind von den spezifischen Modellausstattungen abgeleitet. Es ergeben sich Faktoreinsatzmengen, die mengenproportional auftreten und den Produkten zugeordnet sind, sowie periodenabhängige fixe Verbrauche, die der Abteilung angelastet werden. Anhand einer ausgewählten Beschäftigungssituation, die einem 2-Schichtbetrieb bei 250 Produktionstagen entspricht, wird aufgezeigt, wie sich die auf Abteilungsebene aggregierten Faktoreinsatzmengen in Abhängigkeit von der Modellgröße gestalten. So ergibt sich z.B. im Bereich des Produktionsfaktors Personal, daß für das Modell 1 eine Beschäftigungszahl an Arbeitskräften von 25 und im Modell 4 von 40 vorgesehen ist.
In dem vorliegenden Teil 1 der Arbeit werden die Grundlagen und die Rohstoffmengenrechnung zur Ermittlung der Modellkosten in der Abteilung Weichkäserei dargestellt. In sechs Unterabteilungen - Vorstapelung, Bruchbereitung und Portionierung, Umhorden/Salzen, Reifung, Abpackung, Fertiglager - werden aus der Produktgruppe Weichkäse die Sorten Camembert 30 und 60 % F.i.Tr. sowie Brie 45 % F.i.Tr. mit unterschiedlichen Stückgewichten hergestellt und diese hinsichtlich ihrer Kostenverursachung untersucht. Zur Kalkulation der Modellkosten werden 4 Modelle gebildet, deren Verarbeitungskapazität an Kesselmilch zwischen 8.000 und 30.000 l/h liegen. In Abhängigkeit vom Beschäftigungsgrad, der für Werte zwischen 15 % und 100 % simuliert wurde, können so Kosten für Käsemengen zwischen rd. 700 und 17.0001 Käse/Jahr bestimmt werden. Da der Rohstoff Milch im kostenrechnerischen Ansatz als der wichtigste Kostenfaktor gilt, wird der verursachungsgerechten Rohstoffverbrauchsbestimmung in diesem Teil ein gesondertes Kapitel gewidmet. Die Arbeit wird mit dem Teil 2 ''Modellspezifischer Faktoreinsatz'' fortgesetzt, dem abschließend der Teil 3 "Ergebnisse und Interpretation der Modellkalkulation" folgt.