ARTEMIS ist ein Programm der NASA und ESA, mit dem Ziel, bemannte Missionen und Experimente
auf dem Mond durchzuführen. Eines der Experimente ist der Bioplastik Reaktor, mit dem untersucht
werden soll, wie Plastik und Carbonfasern während Weltraumexpeditionen hergestellt werden
können. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermodynamischen Stabilität dieses Systems,
welches eine Temperatur von 27 ± 1.5 °C über einer Missionsdauer von 170 Tagen einhalten muss.
Der Fokus dieser Arbeit liegt darin, die Umgebungsbedingungen auf dem Mond zu untersuchen und
drei thermische Kontroll-Systeme zu entwickeln. Um die Konzepte über die ganze Missionsdauer zu
validieren, wird eine Simulationssoftware verwendet, welches die Systeme thermisch abbildet. Es
wurden drei Ansätze gefunden, die verschiedene Materialien und Methoden verwenden, um die
Anforderung zu erfüllen. Die Konzepte sind thermisch von der Mondoberfläche entkoppelt und führen
die Wärme jeweils über einen Radiator ab. Es wurde der Ansatz verwendet, ein möglichst passives
System zu entwickeln, dass im Anschluss mit Heizelementen reguliert werden kann. Es wurde
ebenfalls festgestellt, dass Mondstaub ein grosser Risikofaktor darstellt, der das System
beeinträchtigt und dringend weiterverfolgt werden muss.
ARTEMIS is a NASA and ESA programme with the aim of carrying out manned missions and
experiments on the moon. One of the experiments is the bioplastic reactor, which is intended to
investigate how plastics and carbon fibres can be produced during space expeditions. This thesis
deals with the thermodynamic stability of the reactor, which must maintain a temperature of 27 ±
1.5°C over a mission duration of 170 days. The focus of this work is to investigate the environmental
conditions on the moon and to develop three thermal control systems. In order to validate the
system over the entire mission duration, simulation software is used to model the system thermally.
Three approaches were found that use different materials and methods that meet the temperature
requirement. The concepts are thermally decoupled from the lunar surface and dissipate the heat via
a radiator. The approach used was to develop a system that is as passive as possible and can then
be regulated with heating elements. It was also established that moon dust is a major risk factor that
impairs the system and urgently needs to be pursued further.
Diese Arbeit widmet sich der Herausforderung, wie Wärmebedarf von Fernwärmenetzen dekarbonisiert werden kann. Ziel der Konzeptstudie ist es, den durch Spitzenlast gedeckten Energiebedarf durch weniger kohlenstoffintensive Wärme des Grundlastsystems zu substituieren. Die grundlegende Forschungsfrage lautet daher: Wie kann die Integration von thermischen Energiespeichern zur Dekarbonisierung von Fernwärmenetzen beitragen? Zwei mögliche Bewältigungsstrategien – Peak-Shaving und Load-Shifting – werden dazu untersucht und verglichen.
Zunächst wird ein Dimensionierungstool vorgestellt, womit das Leistungsverhältnis so angepasst werden kann, dass die Grundlast einen bestimmten Anteil des Energiebedarfs deckt. Auf der Grundlage eines Energiebilanzmodells wird anschliessend das Substitutionspotential für verschiedene Kapazitäten des thermischen Energiespeichers berechnet. Bei einem angenommenen Energiesplit von 80 % Grundlast und 20 % Spitzenlast und einer moderaten Substitution von weniger als 5 % führt das vorgeschlagene Load-Shifting zu einer deutlich geringeren Grösse des thermischen Energiespeichers im Vergleich zum Peak-Shaving-Ansatz. Es wird angenommen, dass dies auf die höheren (Ent-)Ladezyklen im Frühjahr und Herbst zurückzuführen ist, wenn die Nachfrage um die Grundlast-Nennleistung schwankt und die «Täler» helfen, die nachfolgenden «Spitzen» zu decken.
Im zweiten Teil der Arbeit wird die wirtschaftliche Analyse einer Systemkombination aus Biomasse zur Deckung der Grundlast und Erdgas für die Spitzenlast durchgeführt. Der Preisunterschied, der für die Substitution von 5 % des Energiebedarfs durch einen thermischen Pufferspeicher erforderlich ist, beträgt 0,07-0,10 EUR/kWh. Die Analyse der Kohlenstoffreduktion zeigt, dass diese Substitution einen Verstärkungsfaktor aufweist. Dieser drückt aus, wie viel mehr Kohlenstoff im Vergleich zur substituier-ten Energie eingespart wird. Der Verstärkungsfaktor hängt von den lokalen Standards ab und beträgt für die Schweiz 2,2 und für das Vereinigte Königreich 3,3.
In this dissertation, the challenge of how heating demand can be decarbonised is researched, focusing on district heating networks in particular. The aim of this concept design study is to substitute the energy demand met by peak load with the less carbon-intensive heat produced by base load systems. Thus, the fundamental research question is: How can the integration of thermal energy storage contribute to the decarbonisation of district heating networks? Two possible coping strategies – the peak shaving and the load shifting approach – are investigated and compared.
First, a sizing tool which helps to tailor the power ratio to meet a certain split of energy demand is introduced. Based on an energy balance model with fixed order control, the potential energy substitution for various capacities of the thermal energy storage is calculated. For an assumed energy split of 80% base load, 20% peak load, and for a moderate substitution below 5%, the proposed load shifting solution leads to a significantly smaller sized thermal energy storage compared to the peak shaving approach. This is assumed to originate from higher (dis)charging cycles during the spring and the autumn, when demand oscillates around the rated base load power and “valleys” help to cover subsequent “peaks”.
In the second part of this dissertation, the economic analysis of a system combination relying on biomass to cover base load and natural gas for peak load is carried out. The price difference needed for substitution of 5% of the energy demand using a tank thermal energy storage is found to amount to EUR 0.07–0.10/kWh (i.e., natural gas surpassing biomass). The carbon reduction analysis shows that this substitution results in an amplification factor which expresses how much more carbon is saved compared to energy substituted (both measured in percentages as compared to the original system). The amplification factor depends on local standards and was found to be 2.2 for Switzerland and 3.3 for the UK.
Ausgehend von der Analyse des Gebiets rund um den Perimeter und der Erkenntnis, dass es an
Verbindungen und intuitiven Räumen mangelt, beschäftige ich mich mit dem Thema der Bewegung
und der Aushandlung von privaten und kollektiven Räumen sowie von Wohn- und Arbeitsbereichen.
Im Laufe meiner kontinuierlichen Recherche und Auseinandersetzung mit der Thematik wird ein
immer klareres Bild erkennbar. Dabei untersuche ich die Voraussetzungen, Elemente und Qualitäten
der aneignungsfähigen Schwelle und des dynamischen Zwischenraums anhand der Theorien und
Herangehensweisen unterschiedlicher Architekten. Der Schwellenraum ist keine neutrale Fläche,
sondern soll schlussendlich zu einem Ort vielfältiger Möglichkeiten und Dynamiken werden.
Die Arbeit zielt darauf ab zu zeigen, wie der Bestandsau respektiert und gleichzeitig eine
Herangehensweise für die Zukunft entwickelt werden kann.
Urheberrechtshinweis
Andermatt Stefanie, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
Das vorliegende Thesisbuch verbindet das Thesisprojekt mit der theoretischen Annäherung an die
Thematik «Lugano -Città in Transizione». Im Zentrum steht dabei die Umnutzung und Weiterentwicklung
des ehemaligen BSI Gebäudes an der neu entstehenden Tramhaltestelle Cappuccine inmitten der
Innenstadt von Lugano. Ausgehend von der Analyse zum Gebiet rund um den Perimeter und der
Feststellung einer fehlenden Vernetzung und einem Mangel an öffentlichen Räumen für Diskussion,
Austausch und Aneignung steht der öffentliche Raum und seine Übergänge im Zentrum dieser Arbeit.
Unter Beizug der Theorien von Walter Benjamin, Richard Sennett, Jan Gehl und Herman Hertzberger
werden die Voraussetzungen, Qualitäten, Bedeutung für das Stadtleben und das soziale Potential des
öffentlichen Raumes untersucht. Der öffentliche und gemeinschaftliche Raum ist dabei keine «leere
Fläche», sondern kann zu einem Ort voller Möglichkeiten werden. Ein Ort, der die vielen vorhandenen
und über die Zeit gewachsenen Schichten, Zonen, Nutzungen und Bewohner*innen Luganos
miteinander verbindet, anstatt sie zu trennen. Die Arbeit soll aufzeigen, wie die Chancen des öffentlichen
Raumes, dem Platz zwischen den Häusern, zur vielschichtigen Vernetzung des Perimeters und seiner
Bewohner*innen genutzt werden können um weg von Stadtfragmenten und hin zu einem
zusammenhängenden Stadtgefüge und zu mehr Gemeinschaft zu führen.
This thesis book combines the thesis project with a theoretical approach to the topic "Lugano -Città in
Transizione". The focus is on the conversion and further development of the former BSI building at the
newly emerging Cappuccine train stop in the middle of downtown Lugano. Based on the analysis of the
area around the perimeter and the finding of a lack of networking and a lack of public spaces for
discussion, exchange and appropriation, the public space and its transitions are the focus of this work.
With reference to the theories of Walter Benjamin, Richard Sennett, Jan Gehl and Herman Hertzberger,
the prerequisites, qualities, significance for urban life and social potential of public space are examined.
In this context, public and community space is not an "empty space" but can become a place full of
possibilities. A place that connects rather than separates the many existing layers, zones, uses and
inhabitants of Lugano that have developed over time. The work will show how the opportunities of the
public space, the space between the houses, can be used for the multilayered networking of the
perimeter and its inhabitants to lead away from urban fragments and towards a coherent urban fabric
and more communal sense.
Im Zentrum der Thesisarbeit steht die Verdichtung des aus den 1950er Jahren stammenden Egghölzliquarters
in Bern. Das Quartier, dass auf einer lang gestreckten Parzelle zwischen der Muristrasse und der
Mülinenstrasse erbaut wurde, besteht aus neun fünfgeschossigen Wohnzeilen. Die mittlerweile 70-jährigen
Bauten sind zwar teilweise etwas nachlässig Unterhalten worden, bei genauer Untersuchung stellt sich der
baukulturelle Wert der Bestandsbauten und vor allem der ausgeprägten Grünraume in welchem sich das
Quartier befindet als sehr wertvoll heraus. Um diese hohen Wohnqualitäten durch eine
Verdichtungsmassnahme nicht zu verlieren, wird in der Arbeit ein Modell entwickelt, welches einerseits den
baukulturellen Wert der Überbauung respektiert und andererseits durch eine schonende Verdichtung ein
Gentrifizeriung im Quartier verhindert.
The thesis focuses on the densification of the 1950s Egghölzliquarter in Bern. The neighborhood, which was
built on a long stretch of land between Muristrasse and Mülinenstrasse, consists of nine five-story residential
rows. Although the buildings, which are now more than 70 years old, have been somewhat neglected in their
maintenance, a closer examination reveals that the existing buildings and, above all, the distinctive green
spaces in which the quarter is located are of great value in terms of architectural culture.
In order not to lose these high residential qualities through a densification measure, a model is developed in
the work, which on the one hand respects the architectural value of the development and on the other hand
prevents a gentrification in the neighborhood through a careful densification.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Streusiedlung Schoried, welche durch ihr unkontrolliertes Wachstum kein eigentliches Zentrum aufweist. Vom genossenschaftlich orientierten Eigentümer wird als nächster Entwicklungsschritt ein Bebauungsprojekt gewünscht. Dabei gilt es den erhöhten Anforderungen der Kernzone Rechnung zu tragen. Das Projekt soll die sensible ortsbauliche Situation stärken und in sich weiterentwickeln. Das Ziel ist es ländliche und städtische Qualitäten zu vereinen. Mit einer präzisen Setzung und Ausarbeitung der Volumen wird einerseits der öffentliche Raum im Ortsbild neu interpretiert und andererseits die Gemeinschaft des Zusammenlebens in Schoried verankert.
Urheberrechtshinweis
Alessandri Lukas, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur