Smart Cities/Smart Regions – Technische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Innovationen

Die Bereitstellung von offenen Daten bzw. sog. Open Data stellen einen essenziellen Bestandteil einer sich selbst optimierenden, intelligenten Stadt dar, auf dessen Grundlage sich bspw. eine effizientere Auslastung der vorhandenen Energieversorgung und Straßen-Infrastruktur erzielen lässt. Derzeitige digitale Plattformen und Services bieten jedoch keinen hinreichenden Schutz vor einer Deanonymisierung einzelner Individuen. In dieser Arbeit wird ein Blockchain-basiertes Konzept vorgestellt, welches es digitalen Plattform bzw. Services einer Smart City ermöglicht, offene Daten auf Grundlage von IoT-Geräten zu sammeln, ohne dabei die Privatsphäre eines Individuums zu verletzen.

Im Rahmen der fortschreitenden Urbanisierung gilt es, städtische Mobilitätsinitiativen anhand ihrer Nachhaltigkeitseigenschaften zu bewerten. In diesem Beitrag wird auf Basis einer systematischen Literaturanalyse ein Reifegradmodell und daraus folgend ein Indikatoren-Set zur Nachhaltigkeitsbewertung von Mobilitätsstrategien von Smart Cities entwickelt und evaluiert. Die Reifegrade des Modells werden durch die in einen Fragebogen überführten Indikatoren ermittelt und anhand öffentlich zugänglicher Daten evaluiert. Das Forschungsdesign folgt den Regeln der Design Science und richtet sich an Stadtverwaltungen und Praktiker aus dem Bereich Smart City Mobilität.

Pendelverkehr verursacht maßgeblich negative Auswirkungen für Mensch und Umwelt. Angesichts dessen, dass das Ausmaß von Pendelverkehren in naher Zukunft tendenziell eher zu- als abnehmen wird, sind entsprechende Lösungsansätze gefragt. Die Bildung von Fahrgemeinschaften kann dazu beitragen, ökonomische, soziale und ökologische Auswirkungen zu reduzieren. Aufgrund einer zumeist dünnen Besiedelung, steht die Bildung von Fahrgemeinschaften in ländlichen Räumen vor besonderen Herausforderungen. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) können eine wichtige Hilfestellung dazu leisten, Fahrgemeinschaften im Berufsverkehr zu organisieren. Die in diesem Beitrag vorgestellte App bietet aus Sicht der Autoren einen geeigneten Ansatz, Fahrgemeinschaften zu einem attraktiven Alternativangebot im Berufsverkehr zu entwickeln.

Obwohl die Bedeutung nachhaltiger Mobilität stark steigt, läuft die Verbreitung von emissionsfreier Elektromobilität schleppend. Maßnahmen zur Steigerung der Akzeptanz von Elektromobilität fokussieren sich vornehmlich auf Großstädte. Dabei kommt individueller Mobilität in ländlichen Regionen wegen längeren Strecken und einem schlechter ausgebauten öffentlichen Nahverkehr eine wesentlich höhere Bedeutung zu. Der vorliegende Beitrag untersucht daher die Eignung von E-Mobilität für den ländlichen Raum und identifiziert mit Hilfe einer Literaturrecherche und Experteninterviews Fördermaßnahmen, die schließlich mit einer Umfrage unter 103 Personen im ländlichen Raum evaluiert werden. Im Rahmen einer multimethodischen Analyse werden die Ergebnisse trianguliert und Handlungsempfehlungen zur Steigerung der Akzeptanz von Elektromobilität in ländlichen Regionen abgeleitet.

In diesem Beitrag werden Monetarisierungsstrategien für Mobilitätsplattformen abgeleitet, die anhand mehrerer Dimensionen charakterisiert werden. Zu diesen Dimensionen gehören sowohl verschiedene direkte Gebühren als auch spezielle Strategien wie die Subvention oder Absorption. Mit den Erkenntnissen über den Einfluss der Dimensionen wird eine geeignete Monetarisierungsstrategie für Mobilitätsplattformen geschaffen. Als Ergebnis entsteht ein Monetarisierungsmodell für eine Mobilitätsplattform aus Betreibersicht, das drei Seiten berücksichtigt: Endnutzer, Applikationsentwickler und Stadtverwaltungen. Die empfohlene Monetarisierungsstrategie basiert auf transaktionsbasierten und monatlichen festen Gebühren. Zu Beginn sollte der Betreiber eigene Applikationen entwickeln und damit erste Endnutzer gewinnen. Langfristig sollte der Betreiber die Seite der Endnutzer subventionieren und durch Gebühren für Applikationsentwickler und die Stadtverwaltungen monetarisieren.

Die Wasserwirtschaft steht vor neuen strategischen und operativen Herausforderungen, in denen Technologien wie Big Data, Sensoren, Artificial Intelligence und Smart Services informationelle Mehrwerte bieten können. Es zeigt sich jedoch, dass die Mehrheit der Unternehmen der Wasserwirtschaft diese Ansätze als nicht relevant betrachten. Aus diesem Grund gibt dieser Beitrag einen Überblick über mögliche Anwendungsfälle, in denen Technologie sowie die daraus entstehenden Datenquellen eingesetzt werden können. Durch eine systematische Mapping Studie sind Anwendungsfälle, Technologien und Datenquellen untersucht worden, die im Kontext Smart City von zentraler Bedeutung sind, um Rückschlüsse auf Lösungsansätze für Herausforderungen in der Wasserwirtschaft zu schließen.

Die elektronische Kopplung von LKW (Platooning) erlangt in Forschung und Praxis zunehmend Aufmerksamkeit. Pilotprojekte im realen Straßenverkehr finden in zahlreichen Ländern statt und wichtige Testkilometer werden gesammelt. Doch jenseits technisch motivierter Fragen existieren zahlreiche nahezu unangetastete Forschungsgebiete an den Schnittstellen zwischen Technologie, Ökonomie und Gesellschaft. Zahlreiche Publikationen weisen auf das bislang ungeklärte Problem der Platooning-Geschäftsmodelle hin. Das vorliegende Paper versucht eine mögliche Antwort auf diese Forschungslücke anzubieten. Wir entwickeln ein Vermittler-/Matchmaker-Geschäftsmodell für den Platooningmarkt namens XPlatoon. Das Incentivierungsproblem lösen wir durch ein Saving-Reward-System, welches sämtliche Platooning-Teilnehmer fair beteiligt. Mit Hilfe einer Monte-Carlo-Simulation und Sensitivitätsanalyse überprüfen wir das Potenzial unserer Idee und präsentieren einen interaktiven Prototyp.

Smart cities use sensor based environmental information systems (SEISs) to promote effective utilization of the available resources and better services to citizens. SEISs require continuous and long-term measurements of environmental parameters such as temperature, humidity, gases, etc. However, the increasing inevitable changes in stakeholder goals and requirements of systems during evolution affect the energy efficiency of SEISs. As a first step towards sustainable SEISs, this work proposes an architectural design to analyse energy and resource consumption of SEISs in order to detect parts of the system with higher consumption of energy and resources. So as an engineer will be able to use the information obtained from such analysis together with energy efficient techniques to improve the energy efficiency of SEISs. This work extends the ongoing research of designing a reference architecture for SEISs with sustainability perspective.

Electric vehicles have a limited driving range before another charge is required. The number of charging stations available in South Africa is low, meaning that the few stations that are available need to be managed effectively. The purpose of this paper is to determine criteria for selecting appropriate algorithms for scheduling the charging of Electric Vehicles (EVs) in photovoltaic (PV) microgrids. Research articles were rigorously reviewed on how scheduling has been applied in other domains, especially timetabling problems, due to the similarities between timetabling scheduling and scheduling of EV charging. The paper also reports on a review of the constraints involved in scheduling, particularly in scheduling the charging of EVs powered by PVs. From the proposed criteria, appropriate scheduling algorithms are recommended for scheduling the EV charging in smart microgrids that are PV powered.

Smart cities are integrating smart technologies to increase efficiency, safety and confidence in urban life. Gathering, analysing and finding pattern in data are the key building blocks of the smart city concept. In smart cities, sensors can be installed in everywhere from public places to people’s living room. In such a setup, privacy would raise as a major concern. Some technologies were built to maintain the anonymity of the gathered data. However, the requirement and laws that enforce regulations related to privacy are constantly evolving. In such a dynamic ecosystem, keeping track of the latest evolution, as well as consolidating the application of the needed security and privacy requirements would be a quest in public and in private sectors. Hence, those requirements should be well communicated between both aforementioned sectors. This paper presents an approach to manage and facilitate communications between public and private sectors, using a security guidance framework. This Framework can also help to keep a track of the changes in security and privacy requirements.

The increasing convergence of ICT and power system has enabled the development of new functionalities to enhance the system’s performance. However, from the security perspective, digitalization has also extended the surface for possible cyber-attacks that could threaten the system’s reliability. Therefore, it is necessary to define a strategy to increase the resilience of the system to be prepared for, cope with and recover from any cyber-perturbation. The present paper describes the methodology of the vulnerability assessment (VA) used to identify the critical points that make the system vulnerable to cyber-attacks. Further, based on the VA results, a strategy to increase the system’s resilience is described. The VA showed that conditions such as lack of security awareness or lack of effective implementation of security standards have increased the system vulnerability. The derived resilience strategies contain measures not only to withstand known perturbation, but also unforeseeable ones.

The street lighting network is currently used only for illumination. Future electricity demands at the low voltage (LV) network, for example, e-mobility, suggests using the existing network in a managed way for multiple applications. This management relies on detailed knowledge of the network topology, which is not always known due to untracked changes. Intelligent lighting poles capable of measuring and managing loads allow for topology identification. In this work, an automatic method for identification of LV networks topology is presented. The topology is detected by connecting test loads, while the measured voltage values are clustered via Jenks Natural Breaks method, and the topology is reconstructed with the algorithm. The procedure is evaluated with a PowerFactory model and showed to be a robust method. The method proves to identify the topology and suitable as input for energy management systems, enabling lighting networks to become a platform for smart city applications.

Diese Arbeit zeigt auf, wie Ziele der Agenda 2030 durch den Einsatz von Big Data erreicht werden können: Die Nachhaltigkeitsziele der Agenda 2030 tragen die Philosophie, dass niemand zurückgelassen werden soll und sind somit für die gesamte Bevölkerung geltend. Die Datenbasis, die dabei zugrunde liegt, zeigt, dass es sich um große Datenmengen handelt, die von Vielfalt und ständigem Wandel geprägt sind. Diese Eigenschaften erinnern an den Charakter von Big Data. Bei näherer Betrachtung der Zielformulierungen der Agenda 2030 fällt es dem Anwender schwer, konkrete Ansatzpunkte zu finden, um diesen gerecht zu werden. Nun stellt sich die Frage, wie der Einsatz von Big Data helfen kann, die Nachhaltigkeitsziele so zu konkretisieren, dass für diese eine handhabbarere Formulierung und Anwendung und klare Ansatzpunkte gefunden werden können. Welche Herausforderungen des Umfeldes zu lösen sind und wie relevante Entscheidungsinformationen gewonnen werden können, um die Ziele der Agenda 2030 zu erreichen, wird thematisiert.

In den vergangenen Jahren zeichnet sich eine massive Zunahme des motorisierten Individualverkehrs mit nachteiligen Folgen für Umwelt- und Lebensqualität in Städten ab. Alternative Verkehrsmittel wie das Fahrrad, weisen jedoch ein hohes Potenzial zur Stärkung nachhaltiger Mobilität auf und können diesem Trend entgegenwirken. Smart Cities werden auch als Städte der Zukunft angesehen. Akteure innerhalb dieser großen sensorgesteuerten Quartiere müssen jedoch einen hohen Grad an Vernetzung aufweisen. Obwohl der Radverkehr über die angesprochenen Potenziale verfügt, weisen Anwendungen von Sensortechnologien an Fahrrädern noch begrenzte Verbreitung auf. Durch das Bike2X-Konzept wird eine verknüpfende Kommunikation mit Infrastrukturen, anderen Verkehrsteilnehmern sowie Anbietern von Smart Services und Produkten mit dem Fahrrad betrachtet.

Die gegenwärtige Diskussion zum autonomen Fahren und die damit verbundenen Möglichkeiten zur Realisierung von Mobilität-als-Dienstleistung-Anwendungen konzentriert sich bisher auf automotive Szenarien. In eine ganzheitliche Lösungsstrategie für urbane Räume sollten aber auch Rufsysteme für Mikro- und Mini-Transportplattformen Eingang finden, da damit eine ökologische und ökonomische Ergänzung zum PkW-gestützen Individualverkehr geschaffen wird. Dieser Beitrag beschreibt die Vorteile eines Fahrradrufsystems auf der Basis von partiell autonom wirkenden Entitäten, diskutiert die technischen Herausforderungen und fasst den Stand der Technik zusammen.

Time is a dimension on which life exists and curbs a number of lively events. To help people save such precious time in travelling, a system can be designed. In this paper, we strategize the development of a system which instead of finding the shortest path by length, will find the shortest path by time. It is observed in realism that when all the environmental aspects are considered, the shortest-length-path may not be the shortest-time-path. To implement such a structure, the trending Internet of Things (IoT) with the integration of Cloud and Fog computing deliver a vibrant global platform. Here, the IoT sensors perceive the speed which each vehicle achieves in a definite pathway, transmit those data to the cloud through fog layers, store and analyze the data by shortest-path algorithm, and provide desired feedback to the smart devices of citizens in the smart city. This system is expected to offer valuable facilities chiefly when time matters the most, like in emergency services.

Das Fahrrad wird einen wichtigen Baustein der Nahmobilität in der Smart City der Zukunft bilden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden geeignete Innovationen zur Stärkung des Radverkehrs benötigt. Als erster wichtiger Schritt sind bestehende Ansätze zur Erfassung von Daten im Radverkehr auszuweiten und zu spezifizieren. Die zu entwickelnden Sensortechnologien tragen darüber hinaus zu einer besseren Vernetzung des Fahrrades mit seiner Umwelt und damit zur Erhöhung der Verkehrssicherheit bei. Im Zuge der Realisierung des autonomen Fahrens sind eine Verbesserung von Fahrassistenzsystemen, ein effizienteres Fahrraddesign sowie die Entwicklung neuer datenbasierter Services für das Fahrrad anzustreben. Damit das Fahrrad künftig besser als bisher als integraler Bestandteil städtischer Verkehrskonzepte berücksichtigt werden kann, soll in diesem Beitrag unter Betrachtung möglicher struktureller Hindernisse eine konkrete Strategie zur Realisierung der Vision 2045 aufgezeigt werden.

Das NEMo-Projekt zielt auf die Entwicklung einer nachhaltigen Mobilitätsplattform ab, um die nachhaltige Erfüllung der Mobilitätsbedürfnisse in ländlichen Gebieten zu erleichtern. Um die Kernziele von NEMo zu erreichen, muss die geplante Mobilitätsplattform selbst nachhaltig sein, indem sie Flexibilität bei der Koevolution mit sich ändernden und neuen Mobilitätsbedürfnissen, Dienstleistungen und Geschäftsmodellen bietet. Der SENSEI-Ansatz schlägt ein modellgetriebenes, serviceorientiertes und komponentenbasiertes Mittel vor, um Mobilitätsdienste in Form von technologieunabhängigen Diensten und deren Funktionalitäten zu definieren, die automatisch auf geeignete, wiederverwendbare Softwarekomponenten abgebildet werden. Diese Arbeit beschreibt die Anwendung von SENSEI auf die NEMo-Mobilitätsplattform und erläutert die Vorteile im Hinblick auf Nachhaltigkeit durch eine flexible und anpassungsfähige Software-Entwicklungsarchitektur.

Dieses Paper präsentiert die IDEATE Architektur, eine auf den Sozialwissenschaften basierende Architektur zur Abbildung von Entscheidungsfindung und Verhalten von intelligenten Agenten. Besonderer Fokus der Architektur liegt auf der unmittelbaren Berücksichtigung von persönlichen und gesellschaftlichen Überzeugungen und Meinungen bei Entscheidungsfindung und der damit verbundenen Wechselwirkung von Agent und Umwelt. Darüber hinaus schlägt dieses Paper ein geeignetes Verfahren zur Formalisierung der Überzeugungen und Meinungen zur Anwendung der IDEATE Architektur in einem späteren Simulationssystem vor.

Die Abfallproblematik in Nahrungsketten ist ein weltweit wichtiges Thema, worüber in vielen Medien häufig berichtet wird. Dieser Beitrag diskutiert die Verwendung der Informations- und Kommunikationstechnologien zum Lösen der Abfallproblematik im Lebensmitteleinzelhandel. Zuerst präsentieren wir existierende methodische Lösungsansätze zur Abfallreduktion im Lebensmitteleinzelhandel. Anschließend zeigen wir, dass die Informations- und Kommunikationstechnologien sowohl bei diesen Lösungsansätzen als auch bei vielen anderen methodisch ähnlichen Vorgehensmodellen eine wichtige Rolle spielen.

At first glance there might not be a strong connection between technical innovations and social and or ecological sustainability. But taking a closer look, especially advances in information and communication technology (ICT) can lead to innovations solving societal problems. These technology-based sustainability innovations appear in various areas, e.g., health, education, and mobility and can be based on different technical approaches, e.g., software, mobile apps, blogs, or games. One major challenge for our society today is the care and cure of an increasing number of age related diseases. Dementia for example is a growing issue associated with memory and language loss and less cognitive abilities. In the developed world the life expectancy raises and scholars estimate that the numbers of dementia patients will also expand dramatically. Thus, the aim of this paper is to connect this certain issue with the potential that ICT shows for solving it. While ICT solutions are said to have great potential to generate societal impact, little is known about recently developed ICT related innovations solving dementia related problems. Our paper provides a structured overview of how ICT can be used and delivers exemplary cases currently appearing in research and practice.

Onlinebasierte Social Entrepreneurship Konzepte sind sozialunternehmerische Ansätze, die sowohl ein Gründungspotenzial als auch einen gemeinwohlorientierten Ansatz beinhalten. Was können onlinebasierte Social Entrepreneurship Konzepte sein und welche Ziele verfolgen sie? Zu Social Entrepreneurship Konzepten gehören unterschiedliche Faktoren, die den Grad der sozialunternehmerischen Aktivität ausmachen. Wie können sozialunternehmerische Aktivitäten mit dem Einsatz von Informations- sowie Kommunikationstechnologien unterstützt werden und was macht diese Ansätze erfolgreich. In der Einleitung wird ein Definitionsversuch von Social Entrepreneurship Konzepte gewagt und in unterschiedliche Formen unterteilt. Zudem werden unterschiedliche Faktoren ausgearbeitet, die ein onlinebasiertes Unternehmen beeinflussen können und welche Kriterien dazu führen, dass das Erfolgspotenzial gesteigert wird. Darauf basierend wird ein potenzielles onlinebasiertes Social Entrepreneurship Konzept ausgearbeitet. Bei dem Beispiel soll ein onlinebasiertes Tool entwickelt werden, mit dessen Hilfe Unternehmen drauf zugreifen können, um den eigenen Energiebedarf zu senken. Anhand des ausgearbeiteten Beispiels werden praxisrelevante Inhalte des Social Entrepreneurships verdeutlicht.

Service Learning verkörpert eine innovative Lehr-Lern-Form, die gesellschaftliches Engagement mit akademischer Wissensvermittlung und Kompetenzaufbau verbindet und damit gleichermaßen fachliche wie überfachliche Lernprozesse anstößt. Von dieser Art der Unterrichtsgestaltung profitiert besonders die Republik Südafrika, die auch 25 Jahre nach der Apartheid noch immer durch einen Mangel an bürgerschaftlichem Engagement, Zugang zu Bildung und Ausbildung und Lösungen zur Bekämpfung sozialer und ökonomischer Ungleichheit geprägt ist. Die Projekte TANKS und ARTOMBO zeigen auf, wie sozial benachteiligten Schüler*innen im Rahmen eines Kunstprojektes durch Studierende der Informatik erste Programmierkenntnisse vermittelt werden können. Dadurch finden auf allen Seiten Lernprozesse statt, die Kompetenzen aufbauen und gleichzeitig ein wichtiges gesellschaftliches Anliegen adressieren.

The City of Cape Town is affected by a critical water shortage. The most recent water restriction limited residents’ water consumption to 50 litres per person per day. Despite this measure, residents have not been able to reduce their consumption as much as required. Consequently, the demand for water from municipal pipelines is higher than the supply. In this context, we contend that the potential of rainwater harvesting is not fully exploited, although it has the potential to be an alternative solution by reducing the demand for water from municipal pipelines. This paper presents the concept and initial design of an integrated Internet of Things-based rainwater harvesting system. The system includes sensors to measure the inflow and outflow quantities of water into collection tanks, as well as water quality indicators, and integrates rain forecasts to allow users to estimate their potential rainwater harvesting gains. A mobile application is the main way users could interact with the system.

Der vorliegende Beitrag beschreibt die Konzeptionierung und die Umsetzung einer mobilen Anwendung, welche betriebsspezifische Informationen zu Gefahrstoffen dezentral verfügbar macht und es ermöglicht relevante Eingangsdaten der Gefährdungsbeurteilung direkt am Arbeitsplatz zu erfassen. Das Ziel des Projektes ist ein Gefahrstoffmanagementsystem durch die Bereitstellung mobiler Lösungen zu ergänzen und somit Optimierungspotenziale bei der Verarbeitung von Gefahrstoffinformationen aufzuzeigen. Dazu wurde ergänzend eine REST-Schnittstelle entwickelt, mit deren Hilfe die mobile Anwendung in eine bestehende Desktop- bzw. Webanwendung integriert werden kann.

Durch die Entwicklung automatisierter Fahrzeuge und durch die Zunahme von bedarfsorientierten Mobilitätskonzepten wird die Steuerung und Wartung von Fahrzeugflotten komplexer. Im Zuge dieser Entwicklung ist es notwendig, autonom reagierende Systeme zur Steuerung und Optimierung der Betriebsbereitschaft der Fahrzeugflotten zu entwickeln. Dieser Beitrag beschreibt ein Agentensystem, das zur Steuerung von Wartungsprozessen eingesetzt werden kann. Das System wurde mit dem Fokus auf dem Tankprozess entwickelt. Dafür wurden vier Anwendungsfälle definiert, die in geteilten Mobilitätsdiensten auftreten und vom System autonom behandelt werden. Eine prototypische Umsetzung wurde unter Verwendung des Open Source Frameworks Huginn vorgenommen. Abschließend wurde das Agentensystem durch eine Simulation evaluiert und bewertet.

Die zunehmende Dezentralisierung der Energieerzeugung, angetrieben durch die steigende Anzahl von Prosumenten und gleichzeitig sinkende Anzahl reiner Verbraucher führt dazu, dass das aktuelle Marktmodell einer Überarbeitung bedarf. Immer häufiger werden intelligente Stromzähler in Haushalten installiert. Diese zeichnen Verbrauchsdaten in Echtzeit auf und ermöglichen somit das Aufstellen genauerer Verbrauchs- und Produktionsprognosen. Diese stellen die Grundlage für das entworfene dezentrale, prognosebasierte Energiehandelsmodell dar, welches eine Zuordnung dezentraler Produzenten und Konsumenten unter Betrachtung von Regionalität und Transparenz bietet. Dieses Energiehandelsmodell vereint in sich unter anderem sowohl Ansätze des maschinellen Lernens als auch einen neu entwickelten Zuordnungsalgorithmus für Angebot und Nachfrage und bietet einen Lösungsansatz für Probleme des derzeitigen Energiemarktes, wie zum Beispiel hohe Kosten durch Umspannung bzw. benötigten Ausgangsstrom.

Das Projekt NEMo – Nachhaltige Erfüllung von Mobilitätsbedürfnissen im ländlichen Raum – konzipiert nachhaltige Mobilitätsdienste. Ihr Einsatz zielt darauf ab, die negativen Auswirkungen des Verkehrs zu verringern und die Lebensqualität der Menschen zu steigern. Dafür werden Informationen über die Projektregion und die Bewohner benötigt. In diesem Paper wird überprüft, ob sich das gängige Verfahren zur Anforderungserhebung auf gleiche Weise bei nachhaltigen Mobilitätsdiensten einsetzen lässt. Es wird von einer Taxonomie ausgegangen, die vier Ebenen unterscheidet: Geschäftsmodell, Geschäftsprozesse, IT-Services und Komponenten. Anhand dieser werden Fragestellungen abgeleitet, die als Leitlinien dienen. Diese werden mit dem gängigen Verfahren zur Erhebung von Anforderungen abgeglichen. Es wird deutlich, dass die Ebenen auf die Schritte im gängigen Verfahren übertragen werden können. Bei den nachhaltigen Mobilitätsdiensten ist jedoch eine Fokussierung auf das umgebende System vorhanden.

Die Digitalisierung ist in der Politik, Praxis und Wissenschaft aktuell in der Diskussion und wird vors. in den nächsten Jahren durch Treiber, wie z. B. dem Internet of Things (IoT), in der Gesellschaft einen erhöhten Einfluss haben. Die ersten Potenziale des IoT im Rahmen der Digitalisierung zeigen sich in Smart City Projekten, um die Möglichkeiten und Herausforderungen der Technologie für einen Veränderungsprozess anwendungsnah allen Stakeholdern zu zeigen, beispielsweise in Amsterdam oder in kleineren Städten wie Oldenburg. Die Projekte, begleitet bzw. initiiert durch die Wissenschaft, zeigen der Praxis das Potenzial von IoT auf, jedoch stellt sich die Frage, ob die Ergebnisse aus den Praxisprojekten wiederum den Weg in die Lehre zu den Studierenden finden? In diesem Beitrag soll mittels des Ansatzes der „User Storys“ aufgezeigt werden, wie eine zielgerichtete Vermittlung von Ideen an Studierenden erreicht und die Studierenden zur Weiterentwicklung der Ideen angeregt werden können.

The world’s consumption rate is rapidly increasing, and the current model of designing and disposing of products with no consideration of the triple bottom line (environmental, social and economic impact) is flawed and unsustainable. Several sustainable manufacturing approaches have been proposed and extended to an ideal circular economy where nothing is wasted in the manufacturing process. Whilst some studies have proposed ICT and intelligent methods for supporting sustainable manufacturing, there is a lack of studies that provide a comprehensive mapping of these methods to sustainable manufacturing practices. The purpose of this paper is to propose possible methods that can be adopted to support the various dimensions and applications of sustainable manufacturing. The methods fall within three classes of computational intelligence that can be considered for sustainable manufacturing, namely: artificial neural networks, evolutionary computation and swarm intelligence. The findings revealed five dimensions of sustainable manufacturing that can be addressed using computational intelligence in product design, robots in manufacturing, factory layout, process/workflow planning and smart safety. The paper fills the gap in literature regarding computational intelligence in sustainable manufacturing. Future research could extend the study to an empirical investigation where these techniques are implemented and evaluated in a real-world factory setting.

Die eIDAS-Verordnung (VO) der EU zu eID und zu Vertrauensdiensten ausgehend von eSignature eröffnet neue Möglichkeiten für gesicherte und interoperable Prozesselektronisierungen grenzüberschreitend. Es werden zunächst Chancen, Konzepte und Implementierungen zur Umsetzung von eID und eIDAS (EU) im elektronischen Hochschulmanagement sowie Transfermöglichkeiten u. a. vor dem Hintergrund des EU-Projektes TREATS zu eID/eIDAS vorgestellt. Weitere Anwendungen unter Integration von eIDAS/eSignature werden im EU-Projekt StudIES+ erarbeitet. Die Projekte TREATS (Trans-European AuThentication Services) bzw. StudIES+ (Student’s identificationand electronic signature services) werden im EU-CEF-Programm unter der Nr. 2015-DE-IA-0065 bzw. 2017-DE-IA-0022 gefördert, jeweils mit Ko-Finanzierungen des Landes Sachsen-Anhalt.

In dieser Arbeit wurde die Konzentration von Kohlenwasserstoffen (HC) in der Luft, welche durch die Entlüftung von Underground Storage Tanks (USTs) freigesetzt werden, experimentell in Tankstellen (GS) unter Verwendung einer indirekten Messmethode bestimmt. Die Variation der Sauerstoffkonzentration wird im entlüfteten Gas durch einen galvanischen Sensor überwacht (V/V), was die Berechnung der HC-Konzentration ermöglicht. Nach den früheren Arbeiten von Gustavo Servetti et al. [1], stellt die HC-Freisetzung während des Übergangsbetriebs von Kraftstoff zwischen Tanks aufgrund des Druckausgleichs des Systems die Hauptquelle der Luftverschmutzung in GS dar. Die experimentellen Werte sind den Werten von Servetti et al. [1] sehr ähnlich. Damit wurde die Vorhersagekraft des Modells zur Bestimmung der HC-Konzentration in der Gasatmosphäre, welche mit der Benzinspeicherung verbunden ist, verifiziert. Anhand dieses Modells kann die durch den Betrieb von USTs in GS entstehende HC-Emissionsrate geschätzt werden.

Enhancement of health data collection and presentation to support epidemic analysis can benefit many aspects of healthcare in terms of diseases control, decision making and action to be taken. The epidemic analysis is the science that studies the patterns, causes, and effects of health and diseases conditions in defined populations. In most hospitals, there is increasing demand to improve quality of data, the efficiency of collection and presentation. In this study, we aim at integrating new module in the existing Health Information System (HIS) in order to improve data collection and presentation. The module takes advantage of the emerging technologies of mobile application, satellite technology and Geographical Information System (GIS) to capture environmental data. As part of the module we have developed, the mobile app which is integrated with GIS and satellite technology for remote data collection and hence the module can play a vital role in enhancing epidemic analysis.

Themen der Nachhaltigkeit nehmen in der heutigen Gesellschaft eine elementare Rolle ein. Auch Unternehmen sind von diesen Entwicklungen betroffen und müssen sich zwangsläufig mit nachhaltiger Entwicklung auseinandersetzen. In diesem Beitrag wird ein Prototyp beschrieben, der Hilfestellung leisten kann, das Nachhaltigkeitsbewusstsein von Mitarbeitern innerhalb eines Unternehmens zu steigern. Hierzu wurden Sensor- und Verbrauchsdaten in Echtzeit und unter Verwendung der SAP HANA-Datenbank erfasst, bereitgestellt, verarbeitet und für den Nutzer visualisiert.

Der Beitrag beschäftigt sich mit der Implementierung einer hybriden plattformübergreifenden mobilen Anwendung für Android, iOS und Windows Phone mit Hilfe des Ionic Frameworks zur Unterstützung des Material Flow Cost Accounting Ansatzes. Die entwickelte Anwendung wird in eine Toolbox integriert und soll diese Tollbox um drei Anwendungen erweitern, nämlich den Kostenstrukturrechner, den Investitionsrechner und den Materialflusskostenrechner. Die Besonderheit von hybriden Anwendungen liegt darin, dass diese eine Kombination aus mobiler Web- und mobiler nativer Anwendung darstellen. Aus dieser Sicht ist es wichtig zu erwähnen, dass diese mit Webtechnologien wie HTML5, TypeScript und AngularJS entwickelt worden sind, aber dennoch den Zugriff auf die nativen Funktionen und Sensoren des Geräts geben. Außerdem bieten Hybridanwendungen den großen Vorteil der Plattformunabhängigkeit, eines minimierten Entwicklungsaufwandes sowie geringer Entwicklungskosten.

Sustainable development is seen as a development that enables meeting needs of current generation with consideration for future ones. It aims to balance between sustaining the environment, economy and society (i. e. the sustainability dimensions). One of the contributors that are being pushed to sustainability are stakeholders in the private sector (business companies), managers are challenged even in their daily decision-making to be sustainable. There are many tools to support sustainable decision-making like DSS (Decision Support Systems) and EMIS (Environmental Management Information Systems) by collecting and analyzing information about the sustainability performance. Recently, we’ve been working on a new Decision Evaluation System with such objectives in addition to tracking and evaluating decisions and investigating their cause-effect relationships with performance indicators.In this paper, a brief look into the DES is presented with a focus on its feature to recommend sustainable, context-related decisions to users using case-based reasoning.

Im Zuge der fortschreitenden Globalisierung und der damit einhergehenden rasanten Entwicklung von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) ist ein stetig steigender Ressourcenverbrauch zu verzeichnen. In diesem Zusammenhang ist auch das Smartphone anzusiedeln, dessen Herstellung und Nutzung weitreichende Einflüsse auf Umwelt und Gesellschaft verursacht. Derzeit bestehende Anreizsysteme entlang des Nutzungs- und Konsumprozesses von Smartphones sind ausschließlich auf technische Kennzahlen wie die Leistung und den Preis der Geräte ausgerichtet und blenden die Auswirkungen auf Umwelt und Gesellschaft im Rahmen der Konsumentscheidung grundsätzlich aus. An diesem Punkt setzt die vorliegende Arbeit an und verfolgt das Ziel ein Kennzahlensystem zu konzipieren, welches die Nachhaltigkeit des Konsums von Smartphones abbildet und dadurch ein positiveres Konsumverhalten fördert. Dazu wird im Rahmen eines Design Science Research Ansatzes zunächst die Zusammensetzung des Kennzahlensystems hergeleitet und im Anschluss mittels einer prototypischen Umsetzung demonstriert. Diese wird durch eine Evaluation der entwickelten Komponenten im Rahmen von Experteninterviews ausgewertet.

Diese Studie untersucht die Auswirkungen der Marktorientierung auf die ökologische Nachhaltigkeitsleistung eines Mobilfunkunternehmens in Ägypten. Der primäre Beitrag der Studie besteht darin, die Dynamik aufzudecken, mit der die Marktorientierung die ökologische Nachhaltigkeitsleistung des Unternehmens beeinflussen kann. Die Forscher gehen davon aus, dass ökologische Nachhaltigkeitsleistung mit der Marktintelligenz, der Abteilungskoordination und der Reaktion auf Markt- und Finanzkapazitäten einer Organisation verbunden ist. Die Studie verwendet eine Umfrage, die von 100 Mitarbeitern im Unternehmen erhoben wird. Ein vorgeschlagenes Modell wird mit Hilfe der Pearson-Korrelations- und Regressionsanalyse entwickelt und getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass zwei Dimensionen der Marktorientierung, nämlich Marktintelligenz und interfunktionale Koordination, die ökologische Nachhaltigkeitsleistung des untersuchten Unternehmens in unterschiedlicher Weise positiv beeinflussen. Zudem spielen finanzielle Ressourcen eine vermittelnde Rolle in der Beziehung zwischen Marktorientierung und ökologischer Nachhaltigkeitsleistung.

Die Saatgutkeimung, mikrobielle Aktivitäten und das Aufkommen von Bränden in Wäldern werden durch vorherrschende Bedingungen bestimmt. Aktuell gibt es einen Mangel an Informationen bezüglich der zeitlichen und räumlichen umweltbezogenen Bedingungen in Wäldern und ihrer Gesundheit. Bestehenden Überwachungssystemen fehlt es an der Sammlung von Echtzeitdaten in bewaldeten Ökosystemen. Diese Studie wurde in der Usambara-Reservation in Tansania durchgeführt, einer Gegend mit hoher Biodiversität. Wir schlagen die Entwicklung eines umfassenden Modells für eine Echtzeitüberwachung der Waldtemperatur und -feuchtigkeit durch die Nutzung eines kabellosen Netzwerksystems (WSN). Wir entwickeln ein Paketweiterleitungsprotokoll, einen Schlaf-Wach-Algorithmus und eine Datenbank zum Speichern von Daten. Datenwissenschaftstechnologien werden zur Datenanalyse verwendet. Das Modell befähigt den Einsatz von Entscheidungs- und Frühwarnsystemen für Waldbrände, Regenarationsprogramme, Biodiversitätsmanagement und Niederschlagswerten. Wir erwarten, dass das Projekt die laufenden Kosten dramatisch reduziert, bei gleichzeitiger Optimierung der Datenqualität und der operationalen Effizienz.

Risiken zeitnah zu erkennen und zu steuern ist essenziell für den Handel mit Finanzprodukten. Der Beitrag zeigt, dass eine Echtzeitberechnung von Risikomaßen für hochfrequente Marktvariablen technisch in einem Datenstrommanagementsystem möglich ist. Dazu wird der Value-at-Risk als Risikomaß ausgewählt und ein Value-at-Risk-Modell in das Datenstrommanagementframework Odysseus integriert. Die Evaluation mit Aktiendaten zeigt, dass die Echtzeitberechnung des Value-at-Risk bis zu einem 1-minütigen Zeithorizont möglich ist. Durch den Einsatz von Parallelisierung ist eine schnelle Verarbeitung mit Odysseus möglich. Es wird erläutert, warum die Echtzeitberechnung des Value-at-Risk auch für Energieunternehmen und für den Energiehandel interessant sein kann. Risikomanagementsysteme tragen dazu bei, negative Entwicklungen zu erkennen, um Gegenmaßnahmen ergreifen zu können. Unternehmen können dadurch nachhaltig und langfristig sich am Markt etablieren.

Smart City-Technologien erweisen sich als potenzielle Lösung zur Bewältigung gemeinsamer Probleme in großen Ballungszentren. Auf der anderen Seite wird das Internet der Dinge (IoT) in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt und gilt als einer der Schlüsselfaktoren für die Smart City Vision. Trotz der Standardisierungsbemühungen und der breiten Einführung von Webstandards und Cloud Computing-Technologien bleibt der Aufbau großer Smart City IoT-Plattformen in der Praxis jedoch eine Herausforderung. Die sich dynamisch verändernde IoT-Umgebung erfordert, dass diese Systeme skalierbar sind und sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln und neue Technologien und Anforderungen annehmen können. Als Reaktion auf die ähnlichen Herausforderungen beim Aufbau groß angelegter verteilter Anwendungen und Plattformen im Web hat sich der Stil der Mikroservice-Architektur herausgebildet und in den letzten Jahren in der Branche große Popularität erlangt. Der GranMicro-Ansatz ist ein Ansatz zur Extraktion von Microservices aus Webanwendungen. In dieser Arbeit gehen wir durch ein Beispiel für die Anwendung des GranMicro-Ansatzes. Dieses Papier zielt darauf ab, eine Lösung für Softwarearchitekten und Softwareprogrammierer anzubieten, indem es einem strukturierten Ansatz für die Gestaltung der Serviceebene folgt.

Im Industriedesign stellt das Konzept des System-Designs einen wesentlichen Fortschritt dar. Neben ökonomischen Vorteilen (höherer Investitionsschutz) bietet dieser Ansatz zweifellos auch ökologische Vorteile (längere Nutzungsdauer). Deshalb sind auch erfolgreiche IKT-Konzepte als offene, modulare Architekturen gestaltet worden. Auch im Hinblick auf die Nachhaltigkeit wird die Modularisierung von IKT als Vorteil gesehen, denn dadurch soll eine Verlängerung der Lebensdauer, ein Recycling bzw. eine Verwertung erreicht werden. Die Ergebnisse der Untersuchung von Smartphone-Konzepten wie dem iPhone (als allumfassenden, geschlossenen Ansatz) und dem Fairphone (als offenen, modularen Ansatz) zeigen, dass nicht zwangsläufig das offene, modulare Prinzip die bessere Nachhaltigkeitsstrategie für IKT ist. Auch stellt die mangelnde Offenheit der Hardware tendenziell nicht den begrenzenden Faktor dar, sondern häufig die scheinbar unendlich flexible Software (vor allem die Betriebssysteme).

Dumping of solid waste on landfills is one of the waste disposal options, mostly utilized in Ghana. Inappropriate siting of landfills poses risk and danger to the environment, residents and the economy. The Environmental Protection Agency (EPA) of Ghana and other international organizations have formulated guidelines for the selection of landfill site, albeit, it is hardly followed because of the copious requirements. Significant numbers of existing landfill sites in Greater Accra Metropolitan Area (GAMA) are eyesore. The factors used for appropriate landfill siting in this research are elevation of the site, slope, proximity to urban areas, peri-urban areas, towns, major roads, minor roads, lakes, lagoons, rivers, railway, forest reserve, airport and military bases, soil-type and rainfall pattern. With the help of Geographic Information System (GIS) and Multi-Criteria Decision Analysis (MCDA) tools, an appropriate landfill site was identified in the Adenta Municipality in GAMA.

Die Verwendung von Nebenprodukten einer Branche als Inputmaterial für eine andere ist nicht neu. Die globalen Bemühungen um eine effiziente Ressourcennutzung und nachhaltige Entwicklung bieten jedoch einen zusätzlichen Anreiz für den Austausch von Material und Energie zwischen den Industrien. Diese Studie dokumentiert das Potenzial für die Anwendung der Industriellen Ökologie (IE) in der Industrialisierungsstrategie Ghanas. Die Materialflüsse und der Austausch für das Unternehmen X wurden anhand von Interviews und Beobachtungen beschrieben. Anhand eines Flussdiagramms wird das bestehende Produktionsmodell dokumentiert. Nebenprodukte, die mit aktuellen Produktionsprozessen verbunden sind, werden weitgehend nicht integriert, um einen geschlossenen Kreislauf zu schaffen. Obwohl es im Produktionsprozess einen informellen Materialaustausch gibt, geschieht dies weitgehend ad-hoc. Die Integration ist nicht effizient und die Unternehmen sind nicht co-lokalisiert. Anschließend haben wir alle anderen potenziellen Börsenplätze in Unternehmen X durch ein konzeptionelles Diagramm (basierend auf dem Ankermietermodell) konzipiert. Es zeigte sich, dass ein zirkuläres Produktionsmodell möglich ist. Die Fallstudie von Unternehmen X ist anschaulich und zeigt die Notwendigkeit, die IE-Prinzipien nicht nur auf Unternehmen X anzuwenden, sondern auch als Modell für Ressourceneffizienz und nachhaltige Industrialisierung in Ghana. Wir betonen, dass die Anwendung der IE-Prinzipien im Rahmen der Industrialisierungspolitik des Landes „Ein-Distrikt-eine Fabrik“ das Instrument zur Erreichung der industriellen Nachhaltigkeit sein sollte.

One critical avenue for improving Ecosystem Stewardship is education. This paper provides information on the issues pertaining to aquatic ecosystems in a cluster of urban coastal communities in Ghana. Through focus group discussions and key informant interviews, major stakeholders proposed that ecosystem stewardship education should be structured to integrate indigenous knowledge systems of the local environment, practical approaches and sustainable solutions. Five integrated non-formal educational materials were designed following the proposed educational model. These were tested on selected groups of students and community members on a pilot basis. Evaluators and participants’ satisfaction was used to assess the effectiveness of the model through questionnaire surveys in descriptive studies. The assessment factors were scored on a Likert-type scale. These factors addressed the opinions of evaluators on the educational strategy, in terms of content fairness and accuracy, development, instructional soundness and usability of the model for enhancing ecosystem stewardship in urban communities. The results suggest that there is a high level of satisfaction with the use of the proposed educational approach to enhance ecosystem health and resilience.

Erste subventionsfreie Offshore-Windparks in Deutschland sind geplant. Die Realisierung dieser Projekte beruht auf der richtigen Einschätzung von Planungsunsicherheiten und Kosten im Projektlebenszyklus. Betrieb und Wartung erstrecken sich über einen beträchtlichen Zeitraum des Lebenszyklus und haben somit einen hohen Einfluss auf die Gesamtunsicherheiten. Aufgrund mangelnder Erfahrung in der Kostenplanung von Offshore-Windparks wurden bereits 1997 Simulationsmodelle für Betrieb und Wartung entwickelt. Seitdem sind sie zu einem der zentralen Themen bei der Bewertung von Planungsunsicherheiten in Windparkprojekten geworden. Ziel dieser Arbeit ist es, Theorien und Ansätze zur Simulation von Planungsunsicherheiten beim Betrieb und der Instandhaltung von Offshore-Windparks zu überprüfen. Eine strukturierte Literaturrecherche wurde durchgeführt, um einen Überblick über aktuelle Simulationsmodelle zu erhalten und mit Hilfe von Theorien und Ansätzen Planungsunsicherheiten in quantifizierbare Risiken umzuwandeln. Neununddreißig verschiedene Simulationsmodelle, die in einem Zeitraum von zwei Jahrzehnten entwickelt wurden, wurden bewertet und in funktionale Unsicherheitsmodule unterteilt. Die Ergebnisse zeigen eindrucksvoll, dass sich die bisherigen Arbeiten vor allem auf wenige Ansätze konzentriert haben. Darüber hinaus spiegeln sich Bewertungen und Entscheidungspräferenzen von Betriebs- und Wartungsfachleuten nur selten in diesen Tools wider. Es ist noch unklar, ob probabilistische Modelle von der Berücksichtigung von Bewertungen durch Betriebs- und Instandhaltungsfachleute profitieren würden, zukünftige Entwicklungen könnten von einem systemischen Ansatz zur Simulation von Projektunsicherheiten profitieren.

Für ein zuverlässiges Funktionieren eines zukünftigen Smart Grid in dem dezentral organisierte Energieerzeuger sich selbsttätig koordinieren, um verantwortlich auch die klassischen Steuerungs- und Regelungsaufgaben der Betriebsführung zu übernehmen, ist eine adäquate Modellierung der Flexibilitäten der partizipierenden Anlagen unerlässlich. Hierfür existieren bereits Ansätze. Neue Anwendungsfälle erfordern einen Vergleich dieser Flexibilitäten miteinander und hierfür werden geeignete Kennzahlen benötigt. Neben einem Review bekannter Kennzahlen für diesen Anwendungsfall wird eine neue Variante basierend auf dem Jaccard-Index für die Ähnlichkeit von Mengen vorgeschlagen. In der erweiterten Fassung werden hierfür Dekoder zum Einsatz gebracht, welche aus Flexibilitätsmodellen automatisiert abgeleitet werden können. Anhand einer Simulationsstudie werden die Einsetzbarkeit und die Genauigkeit der Bewertung mit dem neu vorgeschlagenen Ansatz im Vergleich mit etablierten Kennzahlen evaluiert.

Der Stromverbrauch als auch die CO2-Emissionen von den 50.000 deutschen Rechenzentren sind in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen. Projekte, mithilfe deren die Energieeffizienz von Rechenzentren bewertet werden können, stehen Unternehmen nicht mehr zur Verfügung. Es besteht somit ein Bedarf an Lösungen, die Rechenzentrumsbetreibern dabei unterstützen, die Energieeffizienz des Rechenzentrums bewerten und verbessern zu können. Ein Ansatz in Form eines evolutionären Prototyps, welcher in diesem Beitrag beschrieben wird, soll als Basis dafür dienen, eine Software zur Unterstützung von Unternehmen zu entwickeln.

Die Anwendung von decision-making support systems (DMSS) stellt sich als komplexe und dynamische Aufgabe dar, die verschiedenen ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Problemen unterliegt. In den letzten Jahrzehnten haben politische Entscheidungsträger eine kritische Klimapolitik auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene entwickelt. Der Großteil der vorliegenden Studien in diesem Bereich zeigt jedoch, dass die durch die Politik verursachten, langfristigen Auswirkungen auf die Produktivität der Anlagen für erneuerbare Energien nicht vorhergesagt werden können. Politik- und Entscheidungsträgern in den allgemeinen und privaten Energieunternehmen und staatlichen Energieinstitutionen fehlt es an attraktiven Instrumenten, die ihnen eine umfassende Überprüfung der unbekannten Auswirkungen dieser Politik auf erneuerbare Energieressourcen ermöglichen. In dieser komplexen und dynamischen Umgebung bieten Simulationssysteme starke Plattformen zur Verbesserung von Entscheidungsprozessen. Diese Arbeit zählt zu den ersten Arbeiten, die darauf abzielen eine Systemdynamikmethodik zur Verbesserung der Strategien für erneuerbare Energien zu übernehmen und die grundlegenden Schritte dieser Methodik zu identifizieren. In dieser Arbeit wird die Problemsituation analysiert, um Entscheidungshilfen für Systeme zur Unterstützung erneuerbarer Energien zu entwickeln.

The access of electricity in Mozambique is still a problem. This makes the teaching of Natural Sciences theoretical the example of Physics. In the socio-economic context, people do not have access to Information and Communication Technologies (ICT), and they have limitations to develop their economic and social businesses. Therefore, this research is carried out. Its basic activity consists of manufacture (home-made) two photovoltaic solar generators with materials of easy access for: a. realization of experiences in the discipline of Physics; and b. development of economic and social businesses in rural and peri-urban areas. With the laboratory research, two photovoltaic solar generators were manufactured successfully, whose capacities are 2.4 KWp for each. These are sustainable from a technical, educational, social, economic and ecological point of view. The generators were successfully tested by training 83 teachers on subjects of Physics, photovoltaic systems, ICT and entrepreneurship.

Der Zugang von Elektrizität in Mosambik ist immer noch ein Problem. Zudem haben die Menschen in Mosambik keinen Zugang zu Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), sowie Einschränkungen bei der Entwicklung ihrer wirtschaftlichen und sozialen Unternehmen. Die vorliegende Arbeit greift aus diesem Grund ein reales Problem auf und macht es zum naturwissenschaftlichen Unterrichtsgegenstand, indem zwei fotovoltaischen Solargeneratoren mit leicht zugänglichen Materialien hergestellt werden. Die Forschungsarbeit verfolgt dabei zwei übergeordnete Ziele: erstens sollen Erfahrungen im naturwissenschaftlichen Disziplin der Physik gesammelt werden; und zweitens soll die Entwicklung von wirtschaftlichen und sozialen Unternehmen in ländlichen und stadtnahen Gebieten gefördert werden. Mit der Laborforschung wurden zwei fotovoltaische Solargeneratoren erfolgreich hergestellt, deren Kapazitäten jeweils 2,4 KWp betragen. Diese sind in technischer, pädagogischer, sozialer, ökonomischer und ökologischer Hinsicht nachhaltig. Die Generatoren wurden erfolgreich getestet, indem 83 Lehrer zu den Themen Physik, Fotovoltaik, IKT und Unternehmertum geschult wurden.

Einer der wesentlichen Faktoren für das nachhaltige Wachstum von Cloud Computing ist die Power Consumption Rate. Da sich viele Forscher auf die Energieeffizienz der Server konzentrieren, ist der Energieverbrauch des Netzwerks immer noch ein Hauptanliegen. Für Server wurde eine Netzwerkvirtualisierungstechnik eingeführt: Software Defined Networking (SDN). SDN hilft bei der Maximierung der Hardware-Auslastungsrate und vereinfacht das Netzwerkmanagement auf flexible Weise. Diese Fähigkeiten können effektiv genutzt werden, um die Energieeffizienz in Netzwerken zu erhöhen: entweder durch die Verwaltung der Routing-Pfade oder durch das Abschalten einiger Geräte/Ports/Links entsprechend dem verwendeten Algorithmus. Es ist immer noch eine Herausforderung, das QoS-Niveau (Quality of Service) bei gleichzeitiger Senkung des Energieverbrauchs zu erhalten. In diesem Artikel wird ein Modell vorgestellt, das Fuzzy-Logic-Regeln in Cloud-SDN verwendet, um einen Pfad zwischen zwei Knoten auszuwählen. Die Pfadauswahl hängt vom Netzwerkzustand ab und erfüllt die QoS-Anforderungen des Kunden. Basierend auf dem Netzwerk-Energieprofil erhöht dieses Modell die globale Energieeffizienz, indem es einige Pfade vermeidet und einige Geräte/Ports deaktiviert oder die Pfade im Netzwerk verteilt, um die Verkehrslast zu reduzieren.

The rise of civic energy over the past decade is a key contributor to the transition to a renewables based energy economy that both challenges the carbon lock-in of the fossil economy and disrupts the incumbent energy regime. The transition presents a shift in the dominant techno-economic paradigm. This investigation aims to assist the uptake of civic energy initiatives by streamlining hitherto heterogeneous and apparently disparate civic energy processes as quality-assured continuous improvement processes and proposes a digitalization approach to enhance process management and provide a platform for further process optimization.

Süßwasserquellen machen nur etwa 2,5 % der weltweiten Wasserkörper aus, daher ist die Aufrechterhaltung und Überwachung ihrer Qualität von entscheidender Bedeutung. Weltweit sind mehrere Todesfälle zu verzeichnen, die auf kontaminiertes oder verschmutztes Wasser zurückzuführen sind. Die wichtige Lösung unter den verschiedenen Methoden zur Überwachung der Wasserqualität ist die Verwendung von drahtlosen Sensoren. Drahtlose Sensorknoten, wenn sie zur Flussüberwachung (RNMs) eingesetzt werden, können Netzwerke bilden, die in drei verschiedene Arten unterschieden werden: 1) vorinstalliert, 2) treibende Knoten 3) eine Kombination aus vorinstallierten und treibenden Knoten. Um die Netzwerklebensdauer zu verbessern, wird ein Algorithmus zur Lebensdauermaximierung mit einem einstellbaren Netzwerkübertragungsbereich vorgeschlagen. Der einstellbare Übertragungsbereich berücksichtigt auch kontinuierliche und diskrete Werte. In dieser Arbeit werden Lösungen für diese Probleme analysiert und modelliert, zudem werden Algorithmen zur Lösung dieser Probleme bereitgestellt und die Netzwerkleistung untersucht. Unsere Simulationsergebnisse zeigen eine Verbesserung des einstellbaren Übertragungsbereichsalgorithmus im Hinblick auf den Energieverbrauch während der Datenpaketübertragung.

Die unternehmerische Bildung in den Entwicklungsländern steht vor zusätzlichen Herausforderungen für die entwickelten Länder, wie Armut, Arbeitslosigkeit und schlechte Bildung. Ziel dieses Beitrags ist es, Ansätze zur Förderung unternehmerischer Denkweisen bei Studenten vorzuschlagen, um sie für die Entwicklung erfolgreicher Unternehmer zu rüsten. Die handlungsorientierte Entrepreneurship Education (EE) ermöglicht es den Studenten, Entrepreneurship zu „tun“ und nicht nur aus theoretischer Sicht zu lernen. Die verwendeten Forschungsmethoden waren eine kritische Literaturrecherche, Inhaltsanalyse und Beobachtungen von Wirtschaftsprogrammen an Universitäten in Afrika. Die Ergebnisse zeigten, dass handlungsorientierte EE in traditionellen Lehrplänen in Südafrika nicht üblich ist. Eine Untersuchung von zwei afrikanischen Programmen (ein ostafrikanisches Programm und ein außerschulisches Programm in Südafrika) ergab jedoch, dass diese Programme erfolgreich waren und dass es Potenzial für die Umsetzung aktionsbasierter EE-Programme in afrikanischen Lehrplänen gibt.

Das bisher geltende Konzept der Kreislaufwirtschaft mit ihrem Fokus auf das Materialrecycling stößt immer häufiger an Grenzen, wenn konsequent alle Möglichkeiten der Produkt- und Materialweiternutzung bzw. – Verwertung berücksichtigt werden. Deshalb rückt vermehrt der Begriff der „ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft“ ins Blickfeld unterschiedlicher Akteure. Eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft zieht alle Möglichkeiten des „Reuse“ und „Recycling“ bei der Entscheidung über Produkt- und Materialrückführungen in Betracht. Aufbauend auf historischen Daten und Erkenntnissen aus den Marktstrukturen für Gebrauchtteile sowie für instandgesetzte Teile (Engl.: „remanufactured“) entwickelt die Forschergruppe Cascade Use ein IT-gestütztes Tool zur Entscheidungsfindung im Automobilbereich (PKW). Dadurch wird ein wichtiger Beitrag zur Wirtschaftlichkeit nachhaltiger Reuse- und Recyclingentscheidungen in der Fahrzeug-Altteilentnahme- und ggf. -Entsorgung geleistet.

Für nachhaltige Entwicklung im Bauwesen werden zunehmend Ansätze zu gesteigerter Ressourcenproduktivität und geschlossenen Stoffkreisläufen diskutiert. Wiederverwendung bezeichnet den erneuten Einsatz eines Produktes in seinem ursprünglichen Zweck. Die vorliegende Arbeit untersucht am Beispiel hochdämmender Fassadenelemente in sandwichähnlicher Bauweise, ob die Wiederverwendung der Betonschalen einen richtungsweisenden Ansatz der ökologisch nachhaltigen Entwicklung darstellt. Dabei wird der Einsatz von Carbonbeton dem von Stahlbeton gegenübergestellt. Die vergleichende Screening-Parameterstudie schätzt die Wirkung der Wiederverwendung anhand verschiedener Szenarien des Lebenszyklus mit dem Indikator des Kumulierten Energieaufwand (KEA) ab. Es werden Chancen der Wiederverwendung benannt, die den Strategiewechsel hin zur Wiederverwendung nahelegen. Die Untersuchungsmethode lässt sich auf andere Produkte übertragen.

Die Hydrothermale Carbonisierung (HTC) stellt ein Verfahren zur Umwandlung von feuchten Biomassen in HTC-Biokohle dar. In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, ob und wie das HTC-Verfahren neue Verwertungs-Alternativen für unterschiedliche Güllearten (Bullen-, Rinder- und Schweinemastgülle) eröffnet. Prinzipiell ließen sich alle drei Güllearten carbonisieren; der Kohlenstoff wurde in der HTC-Biokohle angereichert. Schweinemastgülle ließ sich am geringsten zu HTC-Biokohle umwandeln, vermutlich aufgrund hoher Ascheanteile. Eine Phosphoranreicherung fand bei allen Güllearten statt, bei der Schweinemastgülle am meisten. Durch unterschiedliche Verwertungskaskaden der HTC-Biokohle und HTC-Flüssigphase ergeben sich diverse Möglichkeiten zur Wertschöpfung aus Reststoff-Biomassen.

The concept of the circular economy is currently experiencing a new discussion in the environmental sciences about its potential for transitioning the society towards sustainable development. However, financial, structural, technological, and sociological challenges hamper the comprehensive introduction of the concept. In this research-in-progress paper we explore the potential of information systems in the digital age for a circular economy. In a systematic literature analysis, we analyze existing information system research and categorize it based on existing circular economy principles. While research on ‘smart energy’, ‘smart mobility’, and ‘smart organization’ solutions has established a solid knowledge base, ‘smart consumption’ solutions – and, thus, many circular economy principles – are ignored by information system scholars.

Die vorliegende Arbeit behandelt die Problemstellung, dass Endverbraucher trotz zahlreicher Möglichkeiten auf dem deutschen Markt ihre Smartphones nicht recyceln. In diesem Zusammenhang wird untersucht „in welcher Form fördert ein EcoIntermediär den nachhaltigen Konsum von Smartphones?“ Der EcoIntermediär ist ein nachhaltiger Zwischenkäufer und dient als Vermittler zwischen Endverbrauchern und „Recyclern“. Begonnen wird mit einer Literaturrecherche. Dabei werden die auf dem deutschen Markt existierenden Möglichkeiten vorgestellt. Dazu wurde ein Fragebogen entwickelt der Bereiche wie Verhalten zur Nachhaltigkeit, vorhandene Informationen zum Recyclingprozess, persönliche Präferenzen und Hindernisse des Recyclingprozesses erfragt. Zusätzlich bewerten die Probanden einen Prototyp des EcoIntermediärs, der für diese Arbeit entwickelt wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass Mobilfunkanbieter und Hersteller ihrer Verantwortung nicht nachgehen und Verbraucher Eigeninitiative ergreifen müssen.

Elektromotorisch unterstützte Fahrräder und Lastenräder stellen aufgrund ihrer geringeren Umwelteinwirkungen pro Fahrkilometer eine ökologisch sinnvolle Alternative für Individualmobilität und Wirtschaftsfahrten dar. Ziel dieses Beitrages ist es, Handlungsfelder und Maßnahmen für die Steigerung der Ressourceneffizienz von Pedelecs aufzuzeigen. Hierzu werden zunächst die Umwelteinwirkungen von Pedelecs im Vergleich zu konventionellen Fahrrädern und anderen Fahrzeugen dargelegt sowie die Heterogenität der Lebensdauer von Pedelec-Komponenten hervorgehoben. Es wird aufgezeigt, dass Lebens- und Nutzungsdauer des Gesamtsystems und einzelner Teilsysteme wesentlichen Einfluss auf die Ressourceneffizienz haben. Ausgehend von etablierten Ansätzen zur Verlängerung der Lebensdauer von Produkten durch Produktaufwertungen und Services werden exemplarische Handlungsfelder und Maßnahmen für die Steigerung der Ressourceneffizienz von Pedelecs und E-Lastenrädern formuliert. Diese sind Grundlage für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsarbeiten.

Im Rahmen der Energiewende ist ein Trend zur Dezentralisierung der Energieversorgung zu beobachten. Dies geht mit der Notwendigkeit einher, Anlagenverbünde zu bilden und gemeinsam zu steuern. Das hierbei entstehende komplexe Optimierungsproblem wird oft mit Heuristiken wie COHDA gelöst. Hier ist eine Vorhersage frühzeitiger Stagnation hilfreich, um einen Suchlauf ggf. neustarten zu können. In dieser Arbeit wird hierfür Klassifikationslernen angewendet. Trainiert werden verschiedene Klassifikatoren anhand von Datenreihen, die das Konvergenzverhalten erfolgreicher und nicht-erfolgreicher Suchläufe abbilden. Die Erfolgsquote der Klassifikation neuer Instanzen wird in Abhängigkeit von Länge und Vorverarbeitung der Daten untersucht. Dabei zeigt sich, dass die Länge der Datensätze im betrachteten Beispiel ohne Erfolgseinbußen auf 40 % der ursprünglichen Zeitschritte gekürzt werden kann. Eine Vorhersage der finalen Ergebnisqualität ist also bereits zu einem relativ frühen Zeitpunkt möglich.