Datenpflicht und Datenkür - VSA
Datenpflicht und Datenkür - VSA
Datenpflicht und Datenkür - VSA
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
<strong>Datenpflicht</strong> <strong>und</strong> <strong>Datenkür</strong><br />
W18<br />
Ziel des Vortrags<br />
• Die vielen Datenquellen <strong>und</strong> Datenflüsse auf ARA’s aufzeigen.<br />
• Die Wichtigkeit des Datenmanagement erkennen.<br />
• Die Daten mit ihrem maximalen Nutzungspotenzial in die Geschäftsprozesse einbringen.<br />
• Die Optimale Nutzung der Daten im laufenden Betrieb gewährleisten.<br />
• Anhand von vielen Praktischen Beispielen aufzeigen wie Daten im Alltag zur wertvollen<br />
Information werden können.<br />
• Die Daten als wertvolle Ressource erkennen !<br />
• Gr<strong>und</strong>satz: soviel wie nötig so wenig wie möglich<br />
Das heisst:<br />
Nur Daten erheben mit denen auch etwas gemacht wird, keine<br />
Datenfriedhöfe produzieren.<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Was heisst eigentlich Pflicht <strong>und</strong> Kür ???<br />
• Erst die Pflicht, <strong>und</strong> dann die Kür<br />
• Den gr<strong>und</strong>legenden Aufgaben Vorrang geben <strong>und</strong> erst dann<br />
die aufbauenden <strong>und</strong> spezielleren Aufgaben angehen.<br />
W18<br />
Einstiegsfrage:<br />
• Was versteht Ihr unter <strong>Datenpflicht</strong> ?<br />
• Was ist für euch die <strong>Datenkür</strong> ?<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Inhalt des Vortrags<br />
• Datenerhebung Warum <strong>und</strong> Wozu ?<br />
• Datenerhebung für Wen ?<br />
• Überblick der Daten in ARA’s.<br />
• Plausibilitätskontrollen von Daten.<br />
• viele Beispiele aus der Praxis.<br />
W18<br />
Datenerhebung Wozu ???<br />
• Nachweise gegenüber Behörden<br />
• Einhaltung der Einleitbedingungen, <strong>und</strong> gesetzlichen<br />
Grenzwerte in den Vorfluter (GschG, GSchV, Vollzugshilfe).<br />
• Damit wir auch in Zukunft<br />
Saubere Gewässer haben !!!<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenerhebung Wozu ???<br />
• Optimierungen<br />
• Energieoptimierungen, Elektrische Leistungsmessung vorher<br />
respektive nachher.<br />
(Differenz nachweisbar Wirtschaftlichkeit ???)<br />
• Prozessoptimierungen, Durchfluss/ Niveau/ Sonde.<br />
W18<br />
Datenerhebung Wozu ???<br />
• Betriebssicherheit auf lange Zeit sichern (Trends…)<br />
• Jederzeit die Anlagenreserven kennen (Entwicklung im<br />
Einzugsgebiet)<br />
• Ausserordentliche Betriebszustände rechtzeitig erkennen<br />
(Havarien, Ausfälle, Belastungsschwankungen)<br />
• Verhalten der Anlagen bei Revisionen (Ausserbetriebnahme<br />
Strassen/Becken etc.)<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenerhebung Wozu ???<br />
• Alarmierung<br />
• Ausserordentliche Betriebszustände signalisieren<br />
(Sensibilisieren für kritische Zustände).<br />
• Frühwarnung (Voralarm) bevor Schaden entsteht.<br />
• Pikett/Schadendienste aufbieten<br />
W18<br />
Datenerhebung Wozu ???<br />
• Erfolgskontrolle<br />
• Prozessoptimierungen nachweisbar<br />
• Energieoptimierungen messbar<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenqualität<br />
• Welche Datenqualität streben wir eigentlich an ?<br />
• Was haben wir für Erwartungen an die Datenqualität der<br />
Messkette ?<br />
• Phosphor-Zulauffracht pro Jahr, Genauigkeit in Prozent ?<br />
• Durchflussmessung (MID) Genauigkeit in Prozent ?<br />
• Strom-Leistungsmessung Genauigkeit in Prozent ?<br />
W18<br />
Datenerhebung für Wen ???<br />
Behörden<br />
• Übergeordnete Konzepte<br />
• Regionale Stoffflussanalysen<br />
• Benchmark-Studien<br />
• Forschungsprojekte<br />
• Kantonal / B<strong>und</strong> AUE, BAFU, etc.<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenerhebung für Wen ???<br />
• Betreiber (Primär)<br />
• Prozesse steuern (Entwässerung, Verbrennung)<br />
• Prozesse analysieren (Trends PLS <strong>und</strong> Betriebsinformationssystem)<br />
• Wartung <strong>und</strong> Unterhalt<br />
• Optimierungen<br />
W18<br />
Datenerhebung für Wen ???<br />
• Planer, Ingenieure<br />
• Ausbau ARA<br />
• Umbau, Erneuerung ARA<br />
• Neue Prozessstufen planen<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenerhebung für Wen ???<br />
• Forschungsprojekte<br />
• Laborversuche<br />
• Masterarbeiten (Fachhochschulen)<br />
• Vierte Reinigungsstufe<br />
W18<br />
Datenquellen auf ARA’s<br />
Im Labor<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA’s<br />
Momentanwerte<br />
Prozessanalytik<br />
Labordaten<br />
Offlinewerte<br />
Maschinendaten<br />
-Energie<br />
-Laufzeit<br />
-Zustände<br />
PLS<br />
Gerechnete Werte<br />
BIS<br />
Handwerte<br />
Momentanwerte<br />
Abhängigkeiten<br />
Betriebszustände<br />
Alarmierung<br />
Verdichtete Daten<br />
Kennzahlen<br />
Plausibilitäten<br />
Frachten<br />
Grenzwerte<br />
Berichte<br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
Labordaten<br />
• Messprogramm<br />
• Probenahme<br />
• Probenaufbereitung<br />
• Analytik<br />
• AQS (Plausibilitäts-Checks)<br />
• Dateneingabe<br />
• Kommunikation<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
Maschinendaten<br />
• Wartung / Unterhalt<br />
• Laufzeiten<br />
• Energieeffizienz<br />
• Zustand<br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
Prozessdaten<br />
• Signalverarbeitung<br />
• Wartung/Unterhalt der Messsysteme<br />
• Kalibrierung<br />
• Ersatz<br />
• Test von neuen Systemen<br />
• Plausibilitätsprüfungen<br />
• History<br />
Datennutzung muss vorhanden sein!<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
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Datenfluss auf ARA<br />
• Prozessleitsystem<br />
• Gerechnete Werte aus Rohdaten<br />
Berechnetes kWh Signal<br />
aus Stromwert Softstarter<br />
Achtung Wert Überprüfen<br />
mit Leistungsmessgerät !<br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Prozessleitsystem<br />
• Gerechneter Mittelwert<br />
Prozessanalytik Uessabzug<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Überwachungskameras<br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Überwachungskameras<br />
• Zentrat-Überwachung Faulschlammentwässerung<br />
• Erkennen von Durchbrüchen<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Überwachungskameras<br />
• Bild Annahmestation, Vorplatzüberwachung<br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Überwachungskameras<br />
• Bild Einfahrtstor (Überwachung, Registratur)<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Datenfluss auf ARA<br />
• Handwerte Eingabe in BIS (Betriebsinformationssystem)<br />
W18<br />
Aus Daten werden Informationen<br />
PLS BIS Bericht<br />
Jahreswerte<br />
Tageswerte<br />
Sek<strong>und</strong>enwerte<br />
ca. 4000 Messpunkte (ARA Birs)<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Beispiele aus der Praxis<br />
Wichtig: Informationen gewinnen <strong>und</strong> Nutzen daraus ziehen<br />
• Relevanz der Prozessanalytik<br />
• Plausibilisierungen: Schlammbilanzen / Wärmebilanzen<br />
Stickstoffeliminationen / KP-Wert<br />
• Energiecontrolling / Strombilanzen (Vortrag Datenauswertung)<br />
• Plausibilitätsprüfungen Gasmessungen<br />
• Messen mit portablen Messgeräten<br />
• Energieoptimierungen<br />
W18<br />
Relevanz der Prozessanalytik<br />
Beispiel: … O2-Regelung aufgr<strong>und</strong> NH4-Konzentation<br />
O2 O2 O2<br />
NH<br />
NH<br />
anox bivalent bivalent aerob Überwachung<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Relevanz der Prozessanalytik<br />
Neue O2-Regelung<br />
W18<br />
Weitere Anwendungsfelder Prozessanalytik<br />
• Temporär für Zusatzversuche/Abklärungen (z.B. mit mobiler Messbox)<br />
• Bedarfsgerechter O2-Eintrag (z.B. O2-Regelung nach NH4)<br />
• Überwachung von Anlagen mit dominantem Industrieabwasser-<br />
Einfluss (z.B. Hemmung, ereignisgesteuerte Probenahme)<br />
• Erfolgskontrolle bei der MV-Entfernung (z.B. SAK, DOC)<br />
• Optimierung maschinelle Schlammbehandlung (z.B. mech. Voreindickung)<br />
• Optimierung P-Fällung (z.B. kontinuierliche PO4-Messung)<br />
• Einsatz bei der Stickstoff-Rückgewinnung/Entfernung<br />
• Überwachung kleiner ARA (< 1'000 EW) (z.B. Fernüberwachung)<br />
• "Reduktion" Laboranalytik<br />
• …<br />
Anzahl Messgeräte nimmt zu!<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Schlammbilanzierung im BIS:<br />
Plausibilität <strong>und</strong> Kennzahlen<br />
W18<br />
Wärmebilanzierung im BIS<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Stickstoffbilanzierung im BIS<br />
W18<br />
Phosphor / Fällmittel / KP-Wert im BIS<br />
(Kp= Verhältnis Zulaufphosphor zu Fällmittel, "Vereinfachter Beta-Wert")<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Beispiel aus der Praxis<br />
Zwei Gasmessungen BHKW in Serie geschaltet mit verschiednene Messverfahren<br />
(thermisch Nm3 resp. Flügelrad Bm3)<br />
Plausibilitätsprüfung im BIS<br />
Verhältnis<br />
Verhältnis<br />
• Vergleich beider Messungen im BIS<br />
• Widerspruch jederzeit bekannt<br />
• Wirkungsgradberechnung BHKW realistisch ?<br />
W18<br />
Beispiele aus der Praxis<br />
• Optimierung Erneuerung Brauchwasserpumpwerk<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Alter Zustand<br />
Probleme erkannt durch Datennutzung<br />
Ständiges ein <strong>und</strong><br />
Ausschalten der Pumpen<br />
generiert grosse<br />
Lastspitzen<br />
<strong>und</strong> Verschleiss<br />
Druckschwankungen im<br />
Leitungsnetz 6 – 9.5 bar<br />
W18<br />
Optimierung<br />
Grosse Pumpen neu geregelt<br />
mit FU Spitzenabdeckung<br />
Neue kleine Pumpe für Gr<strong>und</strong>last<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Erfolg kann nachgewiesen werden<br />
Energieeinsparung bis zu 30 % durch Betrieb<br />
im optimalen Wirkungsgrad der Pumpen<br />
kWh pro m3<br />
W18<br />
Beispiele aus der Praxis<br />
Mobile Mess-Box<br />
GSM Modem zur Übermittlung der<br />
Daten auf die Anlagen SPS / PLS<br />
Panel<br />
SPS mit Analogen <strong>und</strong> Digitalen Ein<br />
<strong>und</strong> Ausgängen<br />
Abgang zur<br />
Messung/Messumformer<br />
Stromversorgung Akku kann<br />
eingebaut werden<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Vorteile der Mess-Box<br />
•Flexibel einsetzbar auf diversen ARAs<br />
•Schnelle <strong>und</strong> einfache IBS<br />
•Schnittstelle zum PLS<br />
•Vergleich mit bestehenden Messungen im PLS<br />
W18<br />
Mobile Mess-Box im Einsatz<br />
Messbox <strong>und</strong> Messumformer<br />
Trübungssonde GUS Auslauf ARA Ergolz 1<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Mobile Mess-Box im Einsatz (Uni-Pass)<br />
Mobile Messbox<br />
übermittelt die<br />
Messwerte<br />
Wireless zur<br />
SPS/PLS ARA Birs<br />
Uni-Pass im Bypass zum Auslauf ARA Birs dient zum<br />
Sondenvergleich <strong>und</strong> Test<br />
W18<br />
Messwertdarstellung <strong>und</strong> Vergleich mit anderen<br />
Messungen im Trend PLS<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
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Beispiele aus der Praxis<br />
Portables Leistungsmessgerät im Hartschalenkoffer<br />
W18<br />
Mobiles Leistungsmessgerät<br />
Flexibel einsetzbar, Datenübermittlung direkt auf PLS Anlage<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Messwertdarstellung im PLS<br />
W18<br />
Beispiele aus der Praxis<br />
• Viele Pumpwerke <strong>und</strong> Hebewerke auf den ARA’s sind mittlerweile 20<br />
Jahre alt oder mehr.<br />
• Es muss ein Ersatz geplant werden um längerfristigen Betrieb zu<br />
gewährleisten<br />
• In diesem Zusammenhang wird das Pumpwerk nicht einfach eins zu eins<br />
ersetzt, sondern versucht möglichst Optimal auszulegen in Bezug auf ,<br />
Energiebedarf, Förderhöhe, Fördermenge anhand dieser Daten kann<br />
der Wirkungsgrad errechnet werden<br />
• Formel: Energie / (Förderhöhe * Fördermenge)<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
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Energie in ARA (Energiehandbuch)<br />
• Hebewerke <strong>und</strong> Pumpwerke<br />
• Bei Pump- <strong>und</strong> Hebewerken ist der Energiebedarf direkt abhängig von der zu pumpenden<br />
Menge sowie von der erforderlichen Druckhöhe (Höhendifferenz plus hydraulische Verluste)<br />
• Elektrizitätsverbrauch (Nutzenergie)<br />
• Pro 1m3 Fördermenge <strong>und</strong> 1m Förderhöhe 2.7 Wh/m3 m (100 % WG)<br />
• Elektrizitätsverbrauch (Endenergie)<br />
• Pro 1m3 Fördermenge <strong>und</strong> 1m Förderhöhe<br />
• Pumpenwirkungsgrad von 0.30 – 0.85<br />
• Motorenwirkungsgrad von 0.85 – 0.95 3 – 11 Wh/m3 m (85 % - 30 % WG)<br />
W18<br />
Pumpwerke im AIB (Jahreswerte)<br />
ca. 25 % WG<br />
ca. 70 % WG<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Durch die Messung mit portablen Messgeräten falls keine festinstallierten<br />
vorhanden sind kann der Wirkungsgrad des Pumpwerks genauer <strong>und</strong> über Tage<br />
oder St<strong>und</strong>en gemessen werden.<br />
Energie/Leistung kWh<br />
Menge m3<br />
W18<br />
Pumpwerk Filterstufe ARA Ergolz 1<br />
Berechnungsformel:<br />
Leistung (kWh) * 1000<br />
------------------------------<br />
Förderhöhe(m) * Fördermenge(m3)<br />
Entspricht 25 % Wirkungsgrad<br />
Idealwert Richtwert<br />
70 % Wirkungsgrad<br />
100 % Wirkungsgrad<br />
Wh/m3 m<br />
10.20<br />
9.70<br />
9.20<br />
8.70<br />
8.20<br />
7.70<br />
7.20<br />
6.70<br />
6.20<br />
5.70<br />
5.20<br />
4.70<br />
4.20<br />
3.70<br />
3.20<br />
2.70<br />
10.12.2012 11.12.2012 12.12.2012 13.12.2012<br />
W18<br />
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<strong>VSA</strong><br />
Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
W18<br />
Berechnungsformel:<br />
Dichte (1) * Fördermenge (m3/h) * Förderhöhe (m)<br />
-------------------------------------------------------<br />
3.67 * Leistung (kW)<br />
W18<br />
Summenhäufigkeit bilden<br />
Pumpen werden oftmals zu gross ausgelegt <strong>und</strong> laufen somit<br />
Nicht im optimalem Wirkungsgrad !!!<br />
90 % der Zeit bei 5 l/s<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Hebewerk Zulauf ARA Birs<br />
Viele Pumpwerke laufen bei Nacht oder Trockenwettermengen in einem<br />
schlechten Wirkungsgrad <strong>und</strong> brauche somit viel unnötige Energie, durch ein<br />
optimales Auslegen einer neuen Pumpe kann dem entgegengewirkt werden<br />
zahlt sich in vielen Fällen aus.<br />
Energieeinsparung - Graphik<br />
35’000<br />
kWh/a<br />
Es ist nicht genug zu wissen – man muss es auch anwenden.<br />
Johann Wolfgang von Goethe<br />
W18<br />
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Weiterbildungskurs: «Messtechnik: Eine Reise vom Messwert zur wertvollen Information»<br />
<strong>VSA</strong><br />
W18<br />
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit<br />
W18<br />
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