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Laufende Promotionen

Partner: eew Energy from Waste GmbH, Helmstadt
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Gemäß den Klimaschutzplänen des Bundesumweltministeriums zur Decarbonisierung der Sektoren Wärme, Strom und Kraftstoff kön­nen Abfallverbrennungsanlagen einen wichtigen Beitrag durch die Herstellung von weitgehend klimaneutraler Elektrizität und Wärme leisten. Trotz moderner Regel-, Automatisierungs- und Messtechnik ist der effiziente und optimale Betrieb einer Abfallverbrennungsanlage unter Einhaltung der An­for­de­run­gen wie Verbrennungstemperaturen, Verweilzeiten und Emissionsgrenzwerte gemäß 17. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchV) aufgrund der Inhomogenität der Abfallzusammensetzung immer noch eine verfahrenstechnische Her­aus­for­de­rung. In dieser Forschungs­arbeit wird ein KI-Modell einer Abfallverbrennungsanlage auf Basis moderner KI-Al­go­rith­men wie Ma­schi­nel­les Ler­nen und Neuronale Netze ent­wickelt, welches die Prozesse einer Abfallverbrennungsanlage lernt und neue Zu­sam­men­hän­ge zwischen den Zielgrößen Verbrennung, Verschmutzung, Durchsatz, Emissionen und Wirkungsgrad liefert. Anschließend wer­den die wis­sen­schaft­lich validierten Erkennt­nisse mit Hilfe eines eigen entwickelten Standardverfahrens in den konventionellen regelungs- und steuerungstechnischen Prozess der Anlage integriert, um eine Vektoroptimierung zu lösen. Das KI-Modell wird mit Hilfe der Programmiersprache Python ent­wickelt. Durch die Art der Überwachung der Daten kann Ma­schi­nel­les Ler­nen in vier große Bereiche eingeteilt wer­den: Überwachtes Ler­nen, unüberwachtes Ler­nen, halbüberwachtes Ler­nen und Reinforcement Learn­ing. Die oben genannten Lernarten wer­den im Zu­sam­men­hang mit dem Forschungsziel unter­sucht. Dabei wer­den die Stärken und Schwächen einzelner Al­go­rith­men nach be­stimm­ten Qualitätskriterien er­ar­bei­tet, sodass das validierte KI-Modell eine Kombination aus allen KI-Al­go­rith­men darstellt.

Partner: REMONDIS Assets & Services GmbH & Co. KG, Lünen
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Um das Ziel einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft zu erreichen, müs­sen derzeitige Recyclingverfahren so optimiert wer­den, dass weniger Abfälle beseitigt und mehr verwertet wer­den kön­nen. Dazu sind mehr In­for­ma­ti­onen über das aktuell verarbeitete Material er­for­der­lich. Ein Hauptproblem stellt dabei die Schüttdichte dar, die aufgrund der Un­sicher­heit der der­zeit eingesetzten elektrischen Bandwaagen, nur mit unzureichender Genauigkeit auf Förderbändern gemessen wer­den kann. In seiner For­schung be­schäf­tigt sich der Doktorand da­her mit der Ent­wick­lung einer neu­ar­ti­gen optischen Bandwaage, die bessere Ei­gen­schaf­ten und eine höhere Genauigkeit als das elektrische Gegenstück verspricht. Die Idee ist die Ver­wen­dung von Glasfasern, in die ein Bragg-Gitter eingeschrieben wurde. Mit Hilfe der Reflexionseigenschaften des Gitters kann die Schüttdichte des Fördergutes präzise und schnell gemessen wer­den. Vor allem die Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Stö­run­gen, schwächere Alterungseffekte und geringere Kos­ten ma­chen eine optische Bandwaage zu einer attraktiven Alternative zu dem der­zeit ver­wen­de­ten elektrischen Ver­fah­ren.

Partner:  HP Enterprises / Circular Econoby Research
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Partner: Kaiser Ingenieure 
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Dr. Matthias Kaiser

Partner: Umweltbundesamt
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Partner: Umweltbundesamt
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich
Titel: "Materielle Grenzen der Kreislaufwirtschaft – Status und Per­spek­tiven der Kreislaufwirtschaft unter Cha­rak­te­ri­sie­rung, Modellierung und Bewertung des Materialhaushalts mit besonderer Würdigung von Bestandsdynamiken im anthropogenen Lager Deutsch­lands"

Die Kreislaufwirtschaft wird in politischen Pro­gram­men zunehmend als konsistenter Lösungsentwurf einer nachhaltigen, ressourcenschonenden Wirtschaftsweise angesehen. Als zentrales Paradigma der Kreislaufwirtschaft gilt der Erhalt von Wert und Funktion von Gütern, Produkten und Ma­te­ri­alien im Wirtschaftsraum. Demzufolge müsste sich ein idealtypisches rohstoffnutzendes System im Steady-State weitgehend aus sich selbst heraus mit Sekundärrohstoffen versorgen und nahezu in Gänze auf Primärrohstoffe verzichten kön­nen. Reale Systeme wie Volkswirtschaften zeichnen sich allerdings durch eine komplexe, dynamische Materialverflechtung mit Verlusten und veritablen Rohstoffverbräuchen aus. Das Recycling unterliegt technologischen und wirtschaftlichen Schranken. Darüber hinaus erfahren diese Systeme nicht nur Sättigungseffekte, sondern auch erhebliche Wachstums- und Schrumpfungsdynamiken im anthropogenen Lager. Es herrscht ein großer zeitlicher Versatz zwischen Inverkehrbringen und Entsorgung relevanter Gütergruppen. Wo liegen vor diesem Hintergrund realistische materielle Zielkorridore in einer Kreislaufwirtschaft und wo die Grenzen? Welche Ma­te­ri­alien lassen sich überhaupt in Kreisläufen bewirtschaften und mit welchen Indikatoren lässt sich die Ent­wick­lung von Materiallebenszyklen verlässlich be­schrei­ben? In welchem Umfang wird die Ver­sor­gung mit Primärrohstoffen er­for­der­lich bleiben? Der Doktorand wid­met sich diesen zen­tra­len Fragen und un­ter­sucht dabei, welcher Grad der Zirkularität für ver­schie­de­ne Ma­te­ri­alien unter derzeitigen und zu­künf­tig zu erwartenden tech­nisch­en Rah­men­be­ding­ung­en mög­lich sein wird.

Partner: Berlin Institut für Bevölkerung und Ent­wick­lung, Berlin; Daimler Benz Stiftung
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Die zentrale Her­aus­for­de­rung für die früh entwickelten Industriestaaten wird in den nächsten Jahrzehnten sein, ih­re Gesellschaften und ihr Wirtschaftssystem auf einen nachhaltigen Pfad lenken. Die Hoffnung, dass technischer Fortschritt mit effizienteren Herstellungsverfahren zu weniger Umwelteinflüssen führt, hat sich bislang nicht erfüllt – trotz teilweiser Entkopplung von Rohstoffverbrauch und Wirtschaftswachstum. Eine Einheit BIP kann zwar heute mit weniger Umwelt- und Naturverbrauch generiert wer­den als zu früheren Zeiten, aber das Wirtschaftswachstum der ver­gang­enen Jahre hat absolut betrachtet zur mehr Rohstoffkonsum und Umweltschäden geführt. Doch in den Industrieländern zeichnet sich unabhängig von diesem Trend seit einigen Jahrzehnten eine Wachstumsverlangsamung ab. Einige Länder wie Japan erleben konjunkturbereinigt nahezu ein Nullwachstum. Eine Erklärung für diese Ent­wick­lung liefert die The­o­rie der säkularen Stagnation. Sie macht strukturelle und unumkehrbare Gründe wie den demografischen Wandel und abnehmende Produktivitätsfortschritte für ein schwindendes Wirtschaftswachstum verantwortlich. Sollte die The­o­rie der säkularen Stagnation zutreffen, wer­den immer mehr früh ent­wi­ckel­te Staaten ein rückläufiges oder gar kein wirtschaftliches Wachstum mehr erleben. Somit stellt sich die Fra­ge, ob die Gleichung „mehr Wirtschaftswachstum = mehr Umweltschäden“ auch mit umgekehrten Vorzeichen funk­ti­o­niert. Hier zeigt sich noch ein erheblicher Forschungsbedarf. Das Promotionsvorhaben „Säkulare Stagnation und ih­re ökologischen Folgen“ wid­met sich da­her denn folgenden Fragen: Welche ökologischen Folgen hätte ein dauerhaftes Ende des Wirtschaftswachstums in den früh entwickelten Ländern? Kann eine säkulare Stagnation die Industrieländer ihren Klimazielen nä­her­brin­gen und wenn ja, wie groß wäre die öko­lo­gi­sche Dividende, die sich daraus schöpfen ließe?

Partner: Stadtreinigung Hamburg
Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich

Der Kli­ma­wan­del und die Verknappung der endlichen Ressource Erdöl, sind tragfähige Motive für die notwendigen Veränderungen der kommunalen Entsorgungswirtschaft. Lö­sungs­an­sät­ze dafür sind eine Effizienzsteigerung bestehender Technologien sowie die Ent­wick­lung neuer Antriebskonzepte. Gleichzeitig muss das Ziel sein, einen ganz­heit­lichen Ansatz in der Mo­bi­li­tät zu verfolgen. Die Nutzung regenerativer Energien wird hierbei eine ent­schei­den­de Rolle spielen. Im Fokus dieses Praxisprojektes steht der Ein­satz von Elek­tro­mo­bi­li­tät in der Entsorgungswirtschaft und zwar sowohl hinsichtlich der Fakten als auch der Wahr­neh­mung. Mit etablierten Herstellern von Arbeitsmaschinen, mit ihren aktuell auf dem Markt zur Ver­fü­gung stehenden elektrischen Arbeitsmaschinen, sollen in ei­nem Langzeitpraxisprojekt auf einer aus­ge­wähl­ten Betriebsstätte, in einer Arbeits­gruppe ver­schie­de­ne Parameter wis­sen­schaft­lich un­ter­sucht wer­den. Durch die Kooperationen von Anwender, Hersteller, Versorger und Politik, eröffnet sich die Chance, ver­schie­de­ne Elektrofahrzeuge und Elektroarbeitsmaschinen nachweislich mit Hilfe intelligenter Planungstools, von An­fang an nach­hal­tig, ökologisch und ökonomisch ein­zu­set­zen.

Partner: Trienekens Sdn. Malaysia / Swinburne TU Malaysia
Be­ra­tung und Be­treu­ung: folgt demnächst

Abgeschlossene Dissertationen

  • Dr.-Ing. Florian Ebrecht
    "Implementierung eines ganz­heit­lichen Nachhaltigkeitskonzeptes – 'Von der Unternehmensstrategie zur Operationalisierung auf Quartiersebene'"
    Partner: RWTH Aachen; Prof. Reicher; Prof. Dr. habil. Sigrid Schaefer
    Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich
     
  • Dr.-Ing Caroline Möller
    "Speicherbedarf und Systemkosten in der Strom­ver­sor­gung für energieautarke Regionen und Quartiere"
    Partner: Rainer Lemoine Institut, Berlin; Hoch­schu­le Osnabrück
    Be­ra­tung und Be­treu­ung: Prof. Dr. Martin Faulstich
     
  • Dr.-Ing. Marlit Haber
    „Räumliche Gesamtplanung und Fachplanung beim Ausbau von Abfallverbrennungsanlagen in Deutsch­land und England – Bausteine er­folg­rei­cher Planungs- und Genehmigungsprozesse für tech­ni­sche Infrastrukturanlagen“
    Prof. Dr.-Ing. H.-P. Tietz, Prof. Dr.-Ing. Sabine Baumgart, 2017. (verfügbar unter:http://hdl.handle.net/2003/36171)
     
  • Dr.-Ing. Philip Timpe
    "Infrastrukturfolgekosten des demografischen Wandels bei der Wärmeversorgung privater Haushalte"
    Prof. Dr.-Ing. H.-P. Tietz, Prof. Dr.-Sabine Baumgart, 2015
     
  • Dr.-Ing. Schmidt Martin
    "Regional Governance und Infrastruktur"
    Prof. Dr.-Ing.Jochen Monstadt Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Tietz, 2013
     
  • Dr.-Ing. Liu Guang
    "A Study on Sustainnable Urban Water Management in Small and Medium-sized Cities in China"
    Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Tietz, Prof.Dr.-Ing. Dietwald Gruehn, 2012
     
  • Dr.-Ing. Julia Sigglow
    "Ressourcenbewirtschaftung im Siedlungsraum - Rah­men­be­ding­ung­en neuartiger Sanitärsysteme im urbanen Umfeld" 
    Prof. Dr.-Ing. H.-P. Tietz, Prof. Dr.-Ing. Manfred Voigt, 2010
     
  • Dr.-Ing. Hartwig Jun­ge
    "Projektstudium als Beitrag zur Steigerung der beruflichen Handlungskompetenz in der wis­sen­schaft­lichen Aus­bil­dung von Ingenieuren"
    Prof. Dr.-Ing. H.-P. Tietz, Prof. Dr. Dr. hc. Johannes Wildt, 2009
     
  • Dr.-Ing. Till Jenssen
    "Ein­satz­mög­lich­kei­ten der Bioenergie in Ab­hän­gig­keit von der Siedlungsstruktur – Wärmetechnologien zwischen technischer Mach­bar­keit, ökonomischer Tragfähigkeit, ökologischer Wirk­sam­keit und sozialer Akzeptanz"
    Prof. Dr.-Ing. H.-P. Tietz , Prof. Dr.-Ing. Stefan Siedentop, 2009
     
  • Dr.-Ing. Dong Qing Zhang:
    "Decentralized Wastewater Treatment"
    Prof. Dr.-Ing. Hans-PeterTietz; Prof. Dr.-Ing. Manfred Voigt, 2008
     
  • Dr.-Ing. Christiane Westphal
    "Dichte und Schrumpfung. Kriterien zur Bestimmung angemessener Dichten in Wohnquartieren schrumpfender Städte aus Sicht der stadttechnischen Infrastruktur." 2008
     
  • Dr.-Ing. Jörg Fromme
    „Räumliche Implikation von Regenerativ – Energieszenarien für die langfristige Ent­wick­lung des deut­schen Stromversorgungssystems“
    Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Tietz; Dr.-Ing. Eckhart Hahn, 2004
     
  • Dr.-Ing. Mathias Kaiser
    "Naturnahe Regenwasserbewirtschaftung als Baustein einer nachhaltigen Siedlungsentwicklung
    Dort­mund" 2004
     
  • Dr.-Ing. Elke Nickel 
    "Die Umweltverträglichkeitsprüfung in der Kreditvergabe. Praxis und Entwicklungstendenzen am Bei­spiel von Erdgas- und Erdölleitungen" 2003
     
  • Dr.-Ing. Martin Dehrendorf
    "Geo-Informationssysteme in der kommunalen Planungspraxis" 2003
     
  • Dr.-Ing. Manfred Voigt
    „Versorgungssysteme und Ressourcen – Eine systemtheoretische Erkundung zur dauerhaften In­te­gra­ti­on naturhaushaltlicher Pro­duk­tion in die Gesell­schaft am Bei­spiel Wasser“ 1996