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Prof. Dr. Andreas Möller

Smart Home Basics

Die Technik ist so weit fortgeschritten, dass man heute Computer in Alltagsgegenstände einbauen kann, etwa in LED-Leuchten, Thermostatventilen; Lichtschalter werden ersetzt durch "Panels" und Smartphone-Apps. Das Smart Home kann man aber auch selbst aufbauen oder um eigene Komponenten erweitern. Es ist möglich, sehr einfach einen winzigen Microcomputer um Sensoren (Temperatur, Bewegung, Energieverbrauch etc.) auszustatten, Aktoren wie Leuchtdioden oder Relais (z.b. als Schalter zu Ein- und Ausschalten von 240V-Leitungen) zu ergänzen und zu programmieren. Dazu besteht die Hardware (hoffentlich Raspberry Pi Pico) aus einem USB-Anschluss zum Anschluss an ein Laptop (benötigt man für das Programmieren), einem Anschluss für Spannungsversorgung und vor allem vielen Input- und Outputanschlüsse für die Sensoren und Aktoren. NICHT vorausgesetzt werden Hard- und Softwarekenntnisse, es ist auch nicht notwendig zu wissen, wie man Hardware aufbaut ("löten"). Im Vordergrund stehen kreative computerbasierte Lösungen für das Smart Home. Das fängt an bei einfachen Blicklichtern, Energieverbrauchsmessungen, Temperaturmessungen, CO2-und VOC-Messungen, Feinstaubmessungen... Im Internet finden sich zahlreiche Beispiele, was man alles mit diesen kleinen Microcomputern machen kann. In einer letzten Phase des Seminars werden Fragen der Zukunft der Gesellschaft und Nachhaltigkeit behandelt (Open Source und Open Hardware, Maker-Communities in der Gesellschaft, Green IT, Technik-Trends wie Matter usw.).

Ziel: Im Vordergrund steht der kreative Umgang mit moderner Technik. Das Anwendungsfeld "Smart Home" dient uns als Orientierung. Gleichwohl werden, nebenläufig, eine Reihe wichtiger Erfahrungen gemacht: anfassbare Hardware, deren Aufbau man nachvollziehen kann, Grundkenntnisse auf dem Gebiet der Elektronik (Anschluss einer Leuchtdiode), Entwickeln kleiner Programme in Python, die dann auf der Hardware laufen. Der erste Teil der Veranstaltung dient dazu, die StudentInnen in die Lage zu versetzen, die zur Verfügung gestellte Hardware um einfache Sensoren und Aktoren zu erweitern und in einfachen Programmen zu nutzen. Dazu sollen so genannte Starter-Kits zur Verfügung gestellt werden, die alles Notwendige dafür enthalten (Steckbrett, Kabel, Widerstände, LEDs usw.). Der zweite Teil dient dann der Realisierung studentischer Projekte. Diese können sein: Energiesparen, Heimautomatisierung, innovative Anzeigen (z.B. CO2- oder VOC-Ampeln)...

Komplexe Systeme transformieren I - Cradle to Cradle and Life Cycle Assessment

Fortsetzung des Seminars im Wintersemester zum Thema C2C & LCA, Beginn mit der Projektarbeit in größeren Gruppen, d.h. auch Integration verschiedener Aspekte in Projekte.Die inhaltliche Ausgestaltung ist maßgeblich davon abhängig, dass sich die Student:innen einbringen und die Projekte aktiv mitgestalten.

Ziel: Einstieg in die Projektarbeit, Erstellung von Zwischenberichten als Meilensteine. Die Projektarbeit wird dann mit neuen Schwerpunkten im Wintersemester fortgesetzt.

Komplexe Systeme transformieren II - Cradle to Cradle and Life Cycle Assessment

Siehe Komplexe Systeme transformieren I - Cradle to Cradle and Life Cycle Assessment

Ziel: Siehe Komplexe Systeme transformieren I - Cradle to Cradle and Life Cycle Assessment

Life Cycle Assessment (LCA) & Material Flow Analysis (MFA)

NOT INTENDED FOR STUDENTS OF THE PSYCHOLOGY AND SUSTAINABILITY M.SC. Material Flow Analysis (MFA) and Life Cycle Assessment serve as frameworks that integrate different modeling and simulation approaches (calculation methods). The main challenge of calculation procedures in the field of MFA (and other tools for environmental modeling) is to solve equations numerically.

The modeling and simulation approaches comprise two steps or tasks: (1) the specification of a system of equations and (2) the calculation of solutions. Software tools provide support for both tasks. They provide an appropriate user interface (e.g. direct manipulation of objects and properties instead of equations) and a calculation engine (solvers).

Different strategies to specify and to solve equations are required: (1) Systems of linear algebraic equations (efficiency analyses like cost accounting or life cycle assessment), (2) System of non-linear algebraic equations (steady state in material and energy flow systems), (3) Systems of ordinary differential equations (dynamics of stocks).

So, core topics of the seminar are:

+ Application of solution methods for linear equations,

+ Approaches to solving sets of nonlinear equations,

+ MFA & LCA as accounting systems for material and energy flows and stock

+ Assessment of environmental impacts of products, services and decisions

Ziel: "A model is an abstraction of reality" (Wainwright, Mulligan 2003). We are interested in future-oriented immaterial formal models (cf. the "need to look into the future" (Wainwright, Mulligan 2003) in sustainability sciences). In these models, observation or data collection must be replaced by specification and calculation. The purpose of the seminar is to introduce the basic ideas behind those approaches.

Life Cycle Assessment & Material Flow Analysis can be considered as application domains for different strategies: calculation of carbon footprints, assessment of global environmental impacts of products and services, flow rates (material and energy flows per period), stocks and stock dynamics,...

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