Auslegung und Optimierung von Generatoren für eine systemfähige Windkraftanlage kleiner Leistung

Die Entwicklung in der Windkrafttechnik ist aufgrund der Wirtschaftlichkeitserwartungen besonders auf große Anlagen im MW-Bereich ausgerichtet. Im unteren Leistungsbereich (5 bis 100kW) bilden Entwicklungen und Anlageninstallationen weitgehend Ausnahmen und erfüllen meist nicht die für Hybridanlagen notwendige Systemfähigkeit, was eine Einbindung in dezentrale Energiesysteme erschwert. Im Rahmen dieser Arbeit werden die elektrischen Komponenten für eine kostengünstige und systemfähige Windkraftanlage entwickelt, mit der die Nutzung erneuerbarer Energiequellen durch Einbindung der Windenergie in die modulare Energie-Systemtechnik erweitert und wesentlich verbessert wird. Dabei stellt der Generator als mechanisch-elektrischer Energiewandler die Schlüsselkomponente dar. Um den Teil- und Volllastbetrieb effektiv zu gestalten, wird bei der Auslegung und Optimierung des Generators nach dem Kennlinienverfahren möglichst großen Werten von Wirkungsgrad und Leistungsfaktor in einem weiten Spektrum der abgegebenen Leistung eine hohe Wichtigkeit beigemessen. Um hohe Energieerträge sowohl im Teil- als auch im Volllastbetrieb zu erzielen, wird der Generator polumschaltbar ausgeführt und im Betrieb entsprechend der aktuell eingespeisten Leistung zwischen zwei Drehzahlen geschaltet. Die durchgeführten Untersuchungen an mehrfach optimierten und speziell angefertigten Generatortypen sollen als Grundlage für die Gesamtkonzeption der Windenergieanlage dienen. Um die energetischen Auswirkungen und betriebstechnische Möglichkeiten der Auslegung zu ermitteln, werden im gesamten auftretenden Leistungsspektrum – Leerlauf bis 130% der Nennleistung – die mechanischen und elektrischen Verhaltensweisen in Abhängigkeit von der elektrisch abgegebenen Leistung bei unterschiedlichen Sättigungsgraden des Generators untersucht. Im Hinblick auf die Auslegung der mechanischen und elektrischen Komponenten wie z.B. des Getriebes und des Schleifringkörpers werden dynamische Zustandsänderungen wie verschiedene Kurzschlussvarianten und die Zuschaltung auf das Netz untersucht und dargestellt. Um den Anlagenbetrieb für nahezu alle Netze weltweit zu gewährleisten, wird eine polumschaltbare Einphasenmaschine für 240V / 60Hz ausgelegt. Der Generator kann mit Betriebskondensatorstufen im gesamten Leistungsbereich von Leerlauf bis Nennleistung ohne Laufgeräusche und Rüttelkräfte betrieben werden. Dabei soll der Einphasenasynchrongenerator nach dem gleichem Optimierungsverfahren wie beim Dreiphasigen Asynchrongenerator sowohl für die 4-polige als auch für die 6-polige Drehzahlstufe hohe Teillastwirkungsgrade erreichen. Um möglichst symmetrische Betriebsverhältnisse hinsichtlich Drehmomentschwankungen erreichen zu können, wird die Auslegung der Betriebskapazität an den Drehmomentschwankungen ausgerichtet und eine Optimierung der Betriebskapazität anhand minimaler Amplituden der Pendelmomente erreicht. Damit wird gezeigt, dass auch kleine Windkraftanlagen einen wertvollen Beitrag zur netzverträglichen und nachhaltigen Elektrizitätsversorgung leisten können.

Verfügbarkeit und Leistung – Synthese zweier Kennwerte für die anforderungsgerechte Planung intralogistischer Systeme

Hohe Leistungsfähigkeit bei niedrigen Kosten sowie hoher Servicegrad und Flexibilität bilden die maßgeblichen Zielkriterien für intralogistische Systeme. Die daraus resultierende Anforderung der Systembetreiber nach einer adäquaten Leistungserbringung ist im Wesentlichen als mengen- und zeitgerechte Bewältigung der in das System eingegebenen Last zu verstehen. Bei der Erfüllung dieser dynamischen Anforderungen sind insbesondere drei Faktoren zu berücksichtigen, die einen Einfluss auf die Leistungserbringung besitzen. Hierbei handelt es sich um die technische Verfügbarkeit, die maximale Leistungsfähigkeit (Grenzleistung) sowie die Steuerungsstrategie auf operativer bzw. dispositiver Ebene. Die Untersuchung des Zusammenwirkens dieser Faktoren und die Zusammenführung dieser zu einem integrativen Berechnungsmodell sind Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Förder- und Lagerwesen. Ziel hierbei ist es, bereits im Rahmen der Systemplanung die zu erwartende, tatsächlich nutzbare Systemleistung zu ermitteln und bei der Systemgestaltung zu berücksichtigen, ohne hierfür aufwändige Simulationsstudien durchführen zu müssen. Der folgende Beitrag fasst die im Rahmen des Sonderforschungsbereich 696 der Deutschen Forschungsgemeinschaft erarbeiteten Ergebnisse aus dem Bereich der technischen Verfügbarkeit zusammen und gibt einen Ausblick auf weitere Arbeiten, die zur Entwicklung des integrierten Berechnungsmodells der Leistungsverfügbarkeit notwendig sind.

Finale Fixationen, sportmotorische Leistung und eine Inhibitionshypothese. Mechanismen des "Quiet Eye"

Vielfach konnte in den letzten Jahren die Bedeutung einer langen letzten Fixation vor Bewegungsbeginn – des sogenannten "Quiet Eye" – für die sportmotorische Leistung aufgezeigt werden. Obgleich dieses Phänomens breit untersucht wurde, mangelt es bislang an einer zufriedenstellenden Erklärung. In diesem Beitrag werden daher aktuelle Erklärungsversuche diskutiert. Es zeigt sich, dass vorliegende Beiträge aus der Kognitions- und der ökologischen Psychologie konzeptuelle oder methodische Mängel aufweisen. Aus diesen Gründen wird – zunächst für Aufgaben mit hohen Präzisionsanforderungen – ein Inhibitionsmechanismus zur Erklärung des Quiet-Eye-Phänomens vorgeschlagen mit der zentralen Aussage, dass die Verarbeitung leistungsrelevanter Hinweisreize durch ein "ruhiges Auge" von Störungen abgeschirmt wird. Abschließend kann gezeigt werden, dass sich der vorgeschlagene Mechanismus mit der bestehenden Befundlage als kompatibel erweist und er die Ableitung weitergehender Vorhersagen erlaubt.

Der mittelfristige Einfluss von Feedback auf die Leistung von Mastery oder Performance motivierten Personen

In vielen Situationen bekommen Personen beim Lernen neuer Aufgaben in einer ersten Phase Feedback, doch in einer zweiten Phase arbeiten sie ohne Feedback. Bislang gibt es einige Befunde zu der Auswirkung eines Feedbacks auf die unmittelbare Leistung, nicht jedoch auf die mittelfristige Leistung in einer Phase ohne Feedback. Es ist zu erwarten, dass die Form der Leistungsmotivation hier eine entscheidende Rolle spielt. Für Personen, die das Ziel haben, besser zu sein als andere, kann ein negatives Feedback eine Bedrohung des Selbstwertes darstellen und daher demotivieren. Mittelfristig sollte jedoch die Bedrohung des Selbstwertes abnehmen. Daher ist zu erwarten, dass Feedback mittelfristig die Leistung steigert. Für Personen, die das Ziel haben, ihre Kenntnisse zu verbessern, stellt ein negatives Feedback keine Bedrohung des Selbstwertes da. Daher sollte sich Feedback anfänglich positiv auf die Leistung auswirken. Diese Personen lieben jedoch das Gefühl, sich Kenntnisse selbst zu erarbeitet zu haben. Feedback verdirbt den Spass am selbstständigen Explorieren und Lösungen finden. Feedback sollte daher - nach einer anfänglichen Leistungssteigerung- mittelfristig zu einer Verringerung der Leistung führen. Wir zeigen in einer Studie in der Tangram Puzzles gelöst wurden, dass beide Prozesse stattfinden.

Soziale Emotionsinduktion im Sport und deren Auswirkung auf die individuelle Leistung beim Lösen einer Gruppenaufgabe

In der Sportpsychologie gibt es bis anhin wenige Studien, welche sich mit dem Phänomen der sozialen Emotionsinduktion befassen (Reicherts & Horn, 2008). Die soziale Emotions-induktion ist ein Prozess, bei welchem der blosse emotionale Ausdruck einer Person ein emotionales Befinden bei einer anderen Person auslöst, welche diesen emotionalen Ausdruck wahrnimmt (McIntosh, Druckman & Zajonc, 1994). Von Apitzsch (2006) wird die soziale Emotionsinduktion in einem theoretischen Artikel als eine mögliche Ursache bezeichnet, warum es zu einem Kollaps von Teams im Sport kommen kann. Die vorliegende Arbeit untersucht die beiden Fragestellungen, ob es beim Lösen einer sportbezogenen Aufgabe unter Teammitgliedern überhaupt zu sozialer Emotionsinduktion kommt und welche Auswirkungen sich daraus für die individuelle Leistung der Teammitglieder ergeben. Zu diesem Zweck wur-den zwei experimentelle Studien mit unterschiedlicher Methodik durchgeführt: Im ersten Experiment mit Between-Subjects Design wurden die Versuchsperson (N = 81, ♀ = 38, M = 21.33 Jahre, SD = 1.45) zufällig einer der beiden experimentellen Bedingungen zugeordnet, wobei sie auf einen Konfidenten trafen, mit welchem sie ein gleichgeschlechtliches Ad Hoc Team bildeten. Als Team mussten sie eine Basketballaufgabe so schnell wie möglich lösen. Der Zwischensubjekt-Faktor des experimentellen Designs was der emotionale Ausdruck des Konfidenten mit positiver oder negativer Valenz und der Innersubjekt-Faktor, das emotionale Befinden der Versuchspersonen, welches prä- und postexperimentell mit der Positive and Negative Affect Schedule erfasst wurde (PANAS: Krohne, Egloff, Kohlmann & Tausch, 1996). Die Zweiergruppe wurde beim Lösen der Basketballaufgabe auf Video aufgenommen und die Anzahl der Frames, welche die Versuchspersonen zur Aufgabenlösung brauchten, wurde als individuelles Leistungsmass verwendet. Im zweiten Experiment wurden dem Konfidenten drei Versuchspersonen (N = 78, ♀ = 33, M = 20.88 Jahre, SD = 1.64) zugeordnet und als Gruppe durchliefen sie beide experimentellen Bedingungen, womit es sich also um ein Within-Subjects Design handelte. Das prä- und postexperimentelle Befinden der Versuchspersonen wurde mit dem Mehrdimensionalen Befindlichkeitsfragebogen erfasst (MDBF: Steyer, Schwenkmezger, Notz & Eid, 1997). Es zeigte sich in beiden Experimenten, dass das emotionale Befinden der Konfidenten von den Versuchspersonen sowie von Videoratern als unterschiedlich zwischen den Bedingungen wahrgenommen wurde (Manipulation-Check). Auch wenn sich eine Tendenz für eine soziale Emotionsinduktion teilweise zeigte, waren die durchgeführten, messwiederholten Varianzanalysen, welche die Auswirkungen der beiden experimentellen Bedingungen auf die Veränderung des emotionalen Befindens der Versuchspersonen prüfen sollten, nicht signifikant. Die durchgeführten t-Tests zeigten überdies, dass sich die Leistung der Versuchspersonen nicht zwischen den beiden experimentellen Bedingungen unterschied. Mit den beiden durchgeführten Experimenten konnten somit die Ergebnisse anderer experimenteller Studien zur sozialen Emotionsinduktion in Gruppen nicht repliziert werden (z.B. Barsade, 2002). Vor diesem Hintergrund wurden abschliessend methodische Änderungen diskutiert, welche eine Verbesserung der Vorgehensweise bei der Erfassung der sozialen Emotionsinduktion in Gruppen beim Lösen einer sportbezogenen Aufgabe zur Folge hätten.