Themen Abschlussarbeiten

Aktuelle Themen für Abschlussarbeiten

Themen für Masterarbeiten

  1. Optimierung der Lebensmitteldistribution kleiner, regionaler Erzeuger
  2. Beschreibung: Regionale Erzeugerverbände unterstützen kleine, regionale Lebensmittelerzeuger bei der Vermarktung ihrer Produkte. Die Distribution wird überwiegend von den Erzeugern selbst übernommen. Jedoch würde eine gebündelte Distribution der Produkte den Aufwand reduzieren. Daher möchten einige Verbände die Lebensmitteldistribution der Erzeuger übernehmen. Anhand geeigneter Szenarien sollen die Transportkosten einer gebündelten Auslieferung mit einer individuellen Auslieferung der Erzeuger verglichen werden. Zu diesem Zweck wird ein Vehicle Routing Modell mit der Programmiersprache Python und der Software Gurobi implementiert, verschiedene Szenarien gelöst und die Ergebnisse ausgewertet.
    Betreuer: Scharpenberg

  3. Auswirkungen des Klimawandels auf Prognosen zum öffentlichen und landwirtschaftlichen Wasserbedarf
  4. Beschreibung: Mithilfe einer strukturierten Literaturanalyse sollen in dieser Arbeit zunächst mögliche Modellierungsmöglichkeiten zur Erstellung von Wasserbedarfsprognosen ermittelt werden. Hierbei soll der Fokus insbesondere auf die Art der verwendeten Modelle und die benötigten Einflussgrößen gelegt werden. Ebenso ist zu klären wie Unsicherheiten durch Klimawandel und demographische sowie ökonomische Veränderungen bei der Konzeption von Wasserinfrastrukturen mit Betriebsdauern von mehreren Jahrzehnten berücksichtigt werden. Die Erkenntnisse sollen anhand einer Fallstudie im mittleren Osten aufbereitet werden.
    Betreuer: Schär

  5. Exploring the sustainability of the German electricity sector by applying the planetary boundary concept
  6. Beschreibung: The German government has set ambitious targets for emission reductions in line with the Paris agreement. Strategies are in place and affect all sectors. For example, the electricity sector aims a secure, affordable and environmentally compatible electricity supply. Furthermore, experts need indicators for environmental compatibility (BWMi 2019). At the same time, Life cycle assessment (LCA) is a methodology that evaluates environmental impacts and provides indicators, which address several environmental concerns. However, LCA could lead to misjudging processes as the best environmental alternative because it lacks external references (Vargas-Gonzalez 2018). That is why absolute sustainability assessment frameworks have been gaining interest, for instance, the combination of planetary boundaries (PB) and LCA (Ryberg, Andersen et al. 2020) or PB-LCA. The PB concept incorporates an external reference to compare environmental alternatives, and external references are quantitative boundaries that describe the ecological limits of earth system processes. They define a desirable state in which Earth´s system must operate to sustain human development (Rockström, Steffen et al. 2009). Although PB and LCA address similar concerns, such as climate change, their Life cycle impact assessment (LCIA) have different preservation targets, meaning that the metrics are not the same. Hence, a way to combine PB and LCA is by creating a new LCIA and defining impact categories according to planetary boundaries. This method is still immature and requires more characterization factors (Ryberg, Owsianiak et al. 2018). Besides, PB-LCA gives information about the share of the safe operational space (SOS) that processes occupy but omits how to distribute the SOS. Consequently, PB requires sharing principles, a controversial step because, so far, there are no agreements about selection criteria. Therefore, this study proposes: i) to improve the existing methodology PB-LCIA and ii) to investigate the effects of sharing principles on the outcomes focusing on electricity mixes for Germany. To this end, the study investigates elementary flows of the existing PB-LCIA method and compares differences and similarities with conventional LCIA as ReCiPe. The study evaluates scenarios with different sharing principles when examining the PB-LCA of the electricity mix in Germany. This work contributes to enhancing the existing methodology for assessing the sustainability of the electricity sector. Research questions What are the main differences between the conventional LCIA method and PB-LCIA? What are the advantages and disadvantages of PB-LCA vs LCA? What is the impact of the selection of sharing principles on the PB-LCA for German electricity mixes? How much is the variation of the outcomes? Objective •To investigate the addition of elementary flows for the PB Life cycle impact assessment •To examine the effects sharing principles for downscaling planetary boundaries •To define consistent scenarios for the application of sharing principles •To assess the sustainability of future electricity mixes for Germany in 2030, 2040 and 2050.
    Betreuer: Benitez

  7. Ein systematischer Literatur-Review und Meta-LCA zur ökologischen Bewertung der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke für die Zementindustrie
  8. Beschreibung: In Deutschland werden in Müllverbrennungsanlagen ca. 26 Mio. t Abfälle zur Energiegewinnung und Volumenreduzierung thermisch behandelt. Aus der Verwertung fallen ca. 5 Mio. t Schlacke aus der Verbrennung an, die vorwiegend im Deponie- und Straßenbau eingesetzt werden. Allerdings sind in der Schlacke wertvolle Metalle und Mineralien enthalten die mir neuartigen Methoden als hochwertige Sekundärrohstoffe zur Verfügung gestellt werden sollen. Die zurückgewonnenen Mineralien aus der Fertigschlacke ersetzen primäre Rohstoffe der Zementindustrie, die ca. 7 % der weltweiten Treibhausgase emittiert. In der Masterarbeit soll der aktuelle Stand der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke für die Zementindustrie zusammengefasst und beurteilt werden. Insbesondere die Anwendung der Methode der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment) soll anhand erarbeiteter Kriterien analysiert und bewertet werden. Aufbauend auf den harmonisierten Ergebnissen des Reviews soll eine Meta-Studie durchgeführt werden, die einen direkten Vergleich der untersuchten Studien ermöglicht. Zur Umsetzung der Meta-LCA wird in der Masterarbeit die Python-basierte Software Brightway2 verwendet.
    Betreuer: Zacharopoulos

  9. Quantifizierung der Zielkonflikte zwischen den Wirkungsabschätzungskategorien am Beispiel einer dynamischen Ökobilanz der Deutschen Stromerzeugung
  10. Beschreibung: Ein steigender Anteil der fluktuierenden erneuerbaren Energieträger an der Stromerzeugung in Deutschland für zu einer wachsenden Dynamisierung der Umweltwirkungen der bereitgestellten elektrischen Energie. In der Masterarbeit soll eine ganzheitliche Ökobilanz der deutschen Stromerzeugung erstellt werden. Hierbei sollen mit einer stündlichen Auflösung des Modells die dynamischen Effekte abgebildet werden. Das Ziel der Masterarbeit ist es anhand der Ergebnisse der dynamischen Ökobilanz eine Methode zu entwickeln, mit der die Zielkonflikte bei der Minimierung der Umweltwirkungen der der Stromerzeugung quantifiziert werden können. Zur Umsetzung der dynamischen LCA wird in der Masterarbeit die Python-basierte Software Brightway2 verwendet.
    Betreuer: Zacharopoulos

  11. Ein systematischer Literatur-Review zur ökologischen Bewertung und Meta-LCA von CO2-Minderungsmaßnahmen in der Zementindustrie
  12. Beschreibung: Mit einem Ausstoß von ca. 2,2 Gt CO2-Äquivalenten pro Jahr, können der Zementindustrie ca. 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen zugerechnet werden. Da bei der thermischen Umwandlung von Kalkstein zu Calciumoxid (Zementklinker) nicht vermeidbare CO2-Emissionen freigesetzt werden, steht die Zementindustrie mit dem Ziel der Klimaneutralität vor großen Herausforderungen. In der Masterarbeit soll die wissenschaftliche Literatur zu CO2-Minderungsmaßnahmen in der Zementindustrie zusammengefasst und beurteilt werden. Insbesondere die Anwendung der Methode der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment) soll anhand erarbeiteter Kriterien analysiert und bewertet werden. Aufbauend auf den harmonisierten Ergebnissen des Reviews soll eine Meta-Studie durchgeführt werden, die einen direkten Vergleich der untersuchten Studien ermöglicht. Zur Umsetzung der Meta-LCA wird in der Masterarbeit die Python-basierte Software Brightway2 verwendet.
    Betreuer: Zacharopoulos

  13. Literaturüberblick zum „Green Port“-Konzept in Containerterminals
  14. Beschreibung: Aufgrund der direkten Lage an Küsten oder Flüssen ist die Hafenwirtschaft unmittelbar durch den Klimawandel und seine Folgen in Form von ansteigendem Meeresspiegel, Stürmen oder Überflutungen bedroht. Die in dem sogenannten „Green Port“-Konzept festgehaltenen Maßnahmen sollen die Umweltwirkung von Häfen reduzieren. Das Konzept wurde bereits im Jahre 2009 von der United Nations Climate Change Conference COP 15 in Kopenhagen vorgestellt und wurde seitdem vielfach in der Forschungsliteratur aufgegriffen und umgesetzt. In dieser Abschlussarbeit soll ein Literaturüberblick über den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Veröffentlichungen im Kontext des „Green Port“ erarbeitet werden. Der Fokus liegt hierbei auf Containerterminals im europäischen Raum.
    Betreuer: Pohl

  15. Literaturüberblick zur Anwendung von Operations Research im Nachhaltigkeitsmanagement von Containerterminals
  16. Beschreibung: Methoden des Operations Research (OR) dienen der Entscheidungsunterstützung und der Optimierung beispielsweise im Bauwesen, in der Telekommunikation und in Steuerungssystemen, Produktion und insbesondere in der Logistik. Aufgrund der zunehmenden Komplexität der logistischen Abläufe und immer größerer Containerterminals ist der Einsatz von OR-Methoden zur Prozessoptimierung bereits etabliert (Voß et al. 2004). Insbesondere für den Kranbetrieb innerhalb von Terminals werden verschiedene Optimierungsmodelle und -algorithmen eingesetzt (Steenken et al. 1993, Steenken 2003). In dieser Abschlussarbeit soll ein Literaturüberblick über die neueren Anwendungen des Operations Research in Containerterminals erarbeitet werden. Hierbei soll der Fokus auf Methoden zur Verbesserung der Nachhaltigkeit gelegt werden.
    Betreuer: Pohl

  17. Entwicklung eines Modells zur ökonomischen Bewertung von großen Laufwasserkraftwerksprojekten.
  18. Beschreibung: Unter dem Gesichtspunkt des anthropogenen Klimawandels ist die Umgestaltung des Energiesystems und die Wettbewerbsfähigkeit von Stromerzeugung aus regenerativen Energieträgern verstärkt in den Fokus gerückt. In der Regel ist die Stromerzeugung aus regenerativen Energien im Vergleich zu konventionellen Anlagen kapitalintensiver bei vergleichsweise geringeren Betriebskosten. Laufwasserkraftswerksprojekte zeichnen sich zudem dadaurch aus, dass Investitionsausgaben stark abhängig von topographischen und geologischen Gegebenheiten sind. Dies erfordert effiziente Werkzeuge zur Kostenschätzung in frühen Stadien der Anlagenplanung. Ziel dieser Arbeit ist es ein Modell zur ökonomischen Bewertung von großen Laufwasserkraftwerken im Megawattbereich zu entwickeln, welches die resultierenden Stromgehungskosten eines Projektes zu einem frühen Planungsstadium auf Basis von Referenzprojekten berechnet, dies mittels der Programmiersprache Python softwareseitig zu implementieren und anhand einer beispielhaften Fallstudie zu präsentieren.
    Betreuer: Schär

Themen für Bachelorarbeiten

  1. Optimierung der Lebensmitteldistribution kleiner, regionaler Erzeuger
  2. Beschreibung: Regionale Erzeugerverbände unterstützen kleine, regionale Lebensmittelerzeuger bei der Vermarktung ihrer Produkte. Die Distribution wird überwiegend von den Erzeugern selbst übernommen. Jedoch würde eine gebündelte Distribution der Produkte den Aufwand reduzieren. Daher möchten einige Verbände die Lebensmitteldistribution der Erzeuger übernehmen. Anhand geeigneter Szenarien sollen die Transportkosten einer gebündelten Auslieferung mit einer individuellen Auslieferung der Erzeuger verglichen werden. Zu diesem Zweck werden verschiedene Szenarien mithilfe eines bestehenden Vehicle Routing Modells, das mit der Programmiersprache Python und der Software Gurobi implementiert wurde, durch gerechnet sowie ausgewertet.
    Betreuer: Scharpenberg

  3. Faire Kostenallokation einer kooperativen, regionalen Lebensmitteldistribution
  4. Beschreibung: Regionale Erzeugerverbände unterstützen kleine, regionale Lebensmittelerzeuger bei der Vermarktung ihrer Produkte. Die Distribution wird überwiegend von den Erzeugern selbst übernommen. Jedoch würde eine gebündelte Distribution der Produkte den Aufwand und die Transportemissionen reduzieren. Daher möchten einige Verbände die Lebensmitteldistribution der Erzeuger übernehmen. Ziel dieser Arbeit ist es, eine faire Kostenallokation für die Lebensmitteldistribution zu erarbeiten, sodass möglichst viele Erzeuger ein Interesse daran haben die Dienstleistung in Anspruch zu nehmen.
    Betreuer: Scharpenberg

  5. Auswirkungen des Klimawandels auf Prognosen zum öffentlichen und landwirtschaftlichen Wasserbedarf
  6. Beschreibung: Mithilfe einer strukturierten Literaturanalyse sollen in dieser Arbeit zunächst mögliche Modellierungsmöglichkeiten zur Erstellung von Wasserbedarfsprognosen ermittelt werden. Hierbei soll der Fokus insbesondere auf die Art der verwendeten Modelle und die benötigten Einflussgrößen gelegt werden. Ebenso ist zu klären wie Unsicherheiten durch Klimawandel und demographische sowie ökonomische Veränderungen bei der Konzeption von Wasserinfrastrukturen mit Betriebsdauern von mehreren Jahrzehnten berücksichtigt werden. Die Erkenntnisse sollen anhand einer Fallstudie im mittleren Osten aufbereitet werden.
    Betreuer: Schär

  7. Ein systematischer Literatur-Review zur ökologischen Bewertung der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke für die Zementindustrie
  8. Beschreibung: In Deutschland werden in Müllverbrennungsanlagen ca. 26 Mio. t Abfälle zur Energiegewinnung und Volumenreduzierung thermisch behandelt. Aus der Verwertung fallen ca. 5 Mio. t Schlacke aus der Verbrennung an, die vorwiegend im Deponie- und Straßenbau eingesetzt werden. Allerdings sind in der Schlacke wertvolle Metalle und Mineralien enthalten die mir neuartigen Methoden als hochwertige Sekundärrohstoffe zur Verfügung gestellt werden sollen. Die zurückgewonnenen Mineralien aus der Fertigschlacke ersetzen primäre Rohstoffe der Zementindustrie, die ca. 7 % der weltweiten Treibhausgase emittiert. In der Bachelorarbeit soll der aktuelle Stand der Aufbereitung von Müllverbrennungsschlacke für die Zementindustrie zusammengefasst und beurteilt werden. Insbesondere die Anwendung der Methode der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment) soll anhand erarbeiteter Kriterien analysiert und bewertet werden.
    Betreuer: Zacharopoulos

  9. Ein systematischer Literatur-Review zur ökologischen Bewertung von CO2-Minderungsmaßnahmen in der Zementindustrie
  10. Beschreibung: Mit einem Ausstoß von ca. 2,2 Gt CO2-Äquivalenten pro Jahr, können der Zementindustrie ca. 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen zugerechnet werden. Da bei der thermischen Umwandlung von Kalkstein zu Calciumoxid (Zementklinker) nicht vermeidbare CO2-Emissionen freigesetzt werden, steht die Zementindustrie mit dem Ziel der Klimaneutralität vor großen Herausforderungen. In der Bachelorarbeit soll die wissenschaftliche Literatur zu CO2-Minderungsmaßnahmen in der Zementindustrie zusammengefasst und beurteilt werden. Insbesondere die Anwendung der Methode der Ökobilanzierung (engl. Life Cycle Assessment) soll anhand erarbeiteter Kriterien analysiert und bewertet werden.
    Betreuer: Zacharopoulos

  11. Eine vergleichende Ökobilanz verschiedener Szenarien der Zementherstellung
  12. Beschreibung: Mit einem Ausstoß von ca. 2,2 Gt CO2-Äquivalenten pro Jahr, können der Zementindustrie ca. 7 % der weltweiten Treibhausgasemissionen zugerechnet werden. Da bei der thermischen Umwandlung von Kalkstein zu Calciumoxid (Zementklinker) nicht vermeidbare CO2-Emissionen freigesetzt werden, steht die Zementindustrie mit dem Ziel der Klimaneutralität vor großen Herausforderungen. In der Bachelorarbeit sollen, basierend auf der wissenschaftlichen Literatur, ausgewählte Szenarien der Zementherstellung erstellt und ökologisch bewertet werden. Zur Umsetzung der LCA wird in der Bachelorarbeit die Python-basierte Software Brightway2 verwendet.
    Betreuer: Zacharopoulos

  13. Literaturüberblick zum „Green Port“-Konzept in Containerterminals
  14. Beschreibung: Aufgrund der direkten Lage an Küsten oder Flüssen ist die Hafenwirtschaft unmittelbar durch den Klimawandel und seine Folgen in Form von ansteigendem Meeresspiegel, Stürmen oder Überflutungen bedroht. Die in dem sogenannten „Green Port“-Konzept festgehaltenen Maßnahmen sollen die Umweltwirkung von Häfen reduzieren. Das Konzept wurde bereits im Jahre 2009 von der United Nations Climate Change Conference COP 15 in Kopenhagen vorgestellt und wurde seitdem vielfach in der Forschungsliteratur aufgegriffen und umgesetzt. In dieser Abschlussarbeit soll ein Literaturüberblick über den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Veröffentlichungen im Kontext des „Green Port“ erarbeitet werden. Der Fokus liegt hierbei auf Containerterminals im europäischen Raum.
    Betreuer: Pohl

  15. Literaturüberblick zur Anwendung von Operations Research im Nachhaltigkeitsmanagement von Containerterminals
  16. Beschreibung: Methoden des Operations Research (OR) dienen der Entscheidungsunterstützung und der Optimierung beispielsweise im Bauwesen, in der Telekommunikation und in Steuerungssystemen, Produktion und insbesondere in der Logistik. Aufgrund der zunehmenden Komplexität der logistischen Abläufe und immer größerer Containerterminals ist der Einsatz von OR-Methoden zur Prozessoptimierung bereits etabliert (Voß et al. 2004). Insbesondere für den Kranbetrieb innerhalb von Terminals werden verschiedene Optimierungsmodelle und -algorithmen eingesetzt (Steenken et al. 1993, Steenken 2003). In dieser Abschlussarbeit soll ein Literaturüberblick über die neueren Anwendungen des Operations Research in Containerterminals erarbeitet werden. Hierbei soll der Fokus auf Methoden zur Verbesserung der Nachhaltigkeit gelegt werden.
    Betreuer: Pohl

  17. Entwicklung eines Modells zur ökonomischen Bewertung von großen Laufwasserkraftwerksprojekten.
  18. Beschreibung: Unter dem Gesichtspunkt des anthropogenen Klimawandels ist die Umgestaltung des Energiesystems und die Wettbewerbsfähigkeit von Stromerzeugung aus regenerativen Energieträgern verstärkt in den Fokus gerückt. In der Regel ist die Stromerzeugung aus regenerativen Energien im Vergleich zu konventionellen Anlagen kapitalintensiver bei vergleichsweise geringeren Betriebskosten. Laufwasserkraftswerksprojekte zeichnen sich zudem dadaurch aus, dass Investitionsausgaben stark abhängig von topographischen und geologischen Gegebenheiten sind. Dies erfordert effiziente Werkzeuge zur Kostenschätzung in frühen Stadien der Anlagenplanung. Ziel dieser Arbeit ist es ein Modell zur ökonomischen Bewertung von großen Laufwasserkraftwerken im Megawattbereich zu entwickeln, welches die resultierenden Stromgehungskosten eines Projektes zu einem frühen Planungsstadium auf Basis von Referenzprojekten berechnet und anhand einer beispielhaften Fallstudie zu präsentieren.
    Betreuer: Schär

  19. Einfluss unterschiedlicher Ladestrategien von Elektrofahrzeugen auf die Wirtschaftlichkeit von Heim-Fotovoltaikanlagen
  20. Beschreibung: Durch Elektrofahrzeuge und unterschiedliche Nutzungs- und Ladestrategien kann der Eigenverbrauch des durch eine Heim-Fotovoltaikanlage generierten Stroms beeinflusst werden. In dieser Arbeit soll dieser Zusammenhang mit Hilfe eines Optimierungsmodells untersucht werden.
    Betreuer: Dumeier

  21. Optimale Ladestrategien für Elektrofahrzeuge auf Langstreckenfahrten
  22. Beschreibung: Durch eine begrenzte Reichweite müssen Elektrofahrzeuge auf längeren Strecken zwischengeladen werden. Die Ladeleistung des Fahrzeugs ist abhängig vom aktuellen Ladestand des Fahrzeugs. Gleichzeitig wird der Verbrauch des Fahrzeugs durch dessen Fahrtgeschwindigkeit beeinflusst. In dieser Arbeit sollen die Zusammenhänge zwischen Ladeleistung eines Elektrofahrzeugs und Energieverbrauchs methodisch, z.B. unter Zuhilfenahme eines Optimierungsmodells untersucht werden.
    Betreuer: Dumeier