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In this part of the MEGADESIGN project, aeroelastic effects are introduced into the aerodynamic analysis of aircrafts by coupling DLR’s flow solvers TAU and FLOWer to a Timoshenko-beam solver. The emerging aeroelastic solvers and a method for the automatic identification of Timoshenko-beam models for wing-box structures were integrated into a simulation environment enabling the combined optimisation of aerodynamic wing shape and structure.
Unravelling the factors determining the allocation of carbon to various plant organs is one of the great challenges of modern plant biology. Studying allocation under close to natural conditions requires non-invasive methods, which are now becoming available for measuring plants on a par with those developed for humans. By combining magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET), we investigated three contrasting root/shoot systems growing in sand or soil, with respect to their structures, transport routes and the translocation dynamics of recently fixed photoassimilates labelled with the short-lived radioactive carbon isotope 11C. Storage organs of sugar beet (Beta vulgaris) and radish plants (Raphanus sativus) were assessed using MRI, providing images of the internal structures of the organs with high spatial resolution, and while species-specific transport sectoralities, properties of assimilate allocation and unloading characteristics were measured using PET. Growth and carbon allocation within complex root systems were monitored in maize plants (Zea mays), and the results may be used to identify factors affecting root growth in natural substrates or in competition with roots of other plants. MRI–PET co-registration opens the door for non-invasive analysis of plant structures and transport processes that may change in response to genomic, developmental or environmental challenges. It is our aim to make the methods applicable for quantitative analyses of plant traits in phenotyping as well as in understanding the dynamics of key processes that are essential to plant performance.
Chicks off speed
(2009)
[Paper of the X International Symposium on Lightning Protection 9th - 13th November, 2009 - Curitiba, Brazil. 6 pages] The international standard IEC 62305-3, published in 2006, requires as an integral part of the lightning protection system (LPS) the consideration of a separation distance between the conductors of the LPS and metal and electrical installations inside the structure to be protected. IEC 62305-3 gives two different methods for this calculation: a standard, simplified approach and a more detailed approach, which differ especially regarding the treatment of the current sharing effect on the LPS conductors. Hence, different results for the separation distance are possible, leading to some discrepancies in the use of the standard. The standard approach defined in the main part (Clause 6.3) and in Annex C of the standard in some cases may lead to a severe oversizing of the required separation distance. The detailed approach described in Annex E naturally gives more correct results. However, a calculation of the current sharing amongst all parts of the air-termination and downconductor network is necessary, in many cases requiring the use of network analysis programs. In this paper simplified methods for the assessment of the current sharing are presented, which are easy to use as well as sufficiently adequate.
Blended Shopping
(2009)
In diesem Artikel werden zunächst einleitend der Gasmarkt Deutschland und der sich daraus ergebende Speicherbedarf skizziert. Folgend wird auf verschiedene Speichernutzen aus betriebswirtschaftlicher Perspektive eingegangen und die in diesem Artikel vorgestellten Bewertungsverfahren einleitend beschrieben. In diesem Artikel werden stochastische Optimierungsmethoden aufgegriffen, die sowohl eine Bewertung der Speicher gegenüber einem Spotpreis, als auch gegenüber einer gesamten Forwardcurve ermöglichen. Hierzu werden zunächst Modelle zur Beschreibung der Marktpreise vorgestellt und anhand empirischer Daten kalibriert. Dann wird eine beispielhafte Speicherscheibe zunächst auf Basis der LeastSquareMonteCarloTechnik gegenüber dem stochastischen mehrfaktoriellen Spotpreismodell bewertet. Hieran schließt sich die Vorstellung der Bewertung sowie des Hedgings gegenüber der Forwardcurve an. Abschließend erfolgt eine vergleichende Gegenüberstellung beider Verfahren.
Betriebliche Instandhaltung
(2009)
Bestimmung der metabolischen Aktivität von Mikroorganismen während des Biogasbildungsprozesses
(2009)
Auswirkungen des Forderungsverzichtes – Steuerliche Belastung und Beeinflussung der Steuerquote
(2009)
Zahlreiche Einflussfaktoren haben in den vergangenen Jahren das Gesicht der Elektrizitätsmärkte stark verändert. Hierzu zählen vor allem die Einführung der ökonomischen Gesetze des Wettbewerbsmarktes durch die Liberalisierung sowie die nun kostenpflichtige Berücksichtigung des bei der Stromerzeugung hervorgerufenen CO2-Ausstoßes durch die Einführung des europäischen Emissionshandelssystems (EUTS). Die Folgen dieses Veränderungsprozesses lassen sich auf Grund der langen Investitionszyklen im Kraftwerksbau bisher nur unvollständig überblicken. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Versorgungssicherheit als Teil des energiewirtschaftlichen Zieldreiecks des § 1 EnWG von großer Bedeutung. Dazu zählt insbesondere, ob die Versorgungssicherheit in Deutschland bei gegenwärtigem Marktdesign auch dauerhaft gewährleistet sein wird. Es stellt sich heraus, dass es im Bereich der Spitzenlastkraftwerke zu Investitionen in gesamtwirtschaftlich zu geringen Umfang kommen kann. Dieses Investitionsdilemma beruht auf einem externen Effekt, der durch die aktuelle Ausgestaltung des deutschen Schadenersatzrechtes entsteht. Hierdurch ist die sichere Stromversorgung in Zeiten hoher Last potenziell gefährdet. Um die Wirkungen des Investitionsdilemmas abzumildern oder ganz zu beseitigen sind verschiedene Investitionsanreize durch entsprechende Ausgestaltung des EUTS denkbar. Diese werden im Einzelnen analysiert.
Nach der Bundestagswahl am 27. September 2009 steht der Atomausstieg in Deutschland wieder ganz oben auf der politischen Agenda. Eine aktuelle Bestandsaufnahme aller ma\geblichen Argumente erscheint somit zwingend notwendig. Dabei sollte der Blickwinkel nicht national beschränkt bleiben, sondern vor allem der Einfluss der europäischen Dimension dieser Thematik miteinbezogen werden. Auf europäischer Ebene zeigt sich eine Position zu Gunsten der Kernenergie. Unter den 27 EU-Staaten findet gerade eine Renaissance der Atomkraft statt. Die drei europäischen Organe befürworten den umfangreichen Einsatz der Kernenergie als langfristigen Bestandteil des Energieträgermix. Deutschland gehört mit seinem Beschluss zum Atomausstieg einer Minderheit an. Als Teil eines immer stärker zusammen wachsenden und letztendlich vollständig integrierten europäischen Strommarktes wird Deutschland langfristig stets mit Atomstrom versorgt werden. Dies gilt losgelöst von dem Einsatz von Kernkraftwerken im Inland. Eine Abschaltung der Anlagen führt damit nicht zur Zielerreichung der Atomkraftgegner, sondern lediglich zu zusätzlichen energietechnischen Herausforderungen bei der Sicherstellung der deutschen Stromversorgung. Der deutsche Atomausstieg sollte aus diesem Grund von der neuen Bundesregierung zurück genommen werden.
Molke als Nebenprodukt der Käseherstellung wurde lange Zeit als Abfall betrachtet. Bedingt durch ihren hohen BOD (biological oxygen demand) war die direkte Einleitung in Gewässer, aber auch der mikrobielle Abbau in Kläranlagen bedenklich. Falls eine Weiterverarbeitung der Molke stattfand, so geschah dies meist zu Molkepulver oder Proteinkonzentrat. Als Untersuchungen der Molkeproteine jedoch unter pharmazeutischen Gesichtspunkten interessante Eigenschaften nahelegten, stieg das Interesse am Bioprodukt Molke und ihren Proteinen an. So stehen beispielsweise für die Molkeproteine a-Lactalbumin (ala) und b-Lactoglobulin (blg) antibakterielle, anticancerogene und diverse andere physiologische Effekte in der Diskussion. Gegenwärtig finden meist Membranverfahren zur Aufreinigung von Molkeproteinen Anwendung. Als alternatives Verfahren wurde am Institut für Bioverfahrenstechnik in Kaiserslautern ein chromatographisches Verfahren entwickelt, bei dem natürliche Tonminerale zum Einsatz kamen. Nach chemischer und physikalischer Modifikation des Ausgangsmaterials durch den Hersteller Süd-Chemie wurden drei der Adsorber für nähere Untersuchungen zur Auftrennung von Molkeproteinen aus Molkekonzentrat herangezogen. Nach einer Cross-Flow-Filtration des Molkekonzentrats erfolgte die Aufreinigung der Molkeproteine in einem FPLC-System.
Prolonged operations close to small solar system bodies require a sophisticated control logic to minimize propellant mass and maximize operational efficiency. A control logic based on Discrete Mechanics and Optimal Control (DMOC) is proposed and applied to both conventionally propelled and solar sail spacecraft operating at an arbitrarily shaped asteroid in the class of Itokawa. As an example, stand-off inertial hovering is considered, recently identified as a challenging part of the Marco Polo mission. The approach is easily extended to stand-off orbits. We show that DMOC is applicable to spacecraft control at small objects, in particular with regard to the fact that the changes in gravity are exploited by the algorithm to optimally control the spacecraft position. Furthermore, we provide some remarks on promising developments.
Mit Palmöl beladene Bleicherde wurde auf die Anwendbarkeit als Rohstoff zur Bildung von Aceton, Ethanol und Butanol (ABE) untersucht. Nach der Abtrennung des entfärbten bzw. gebleichten Öls bestehen 20–40 % (w/w) des Bleicherderückstands aus adsorbiertem Öl. Somit stellt das Mineral einen wertvollen Rohstoff dar. Zur Produktion der Lösungsmittel wurde das gebundene Öl hydrolysiert. Das freigesetzte Glycerin diente als Substrat einer nachfolgenden anaeroben Fermentation zu den ABE-Lösungsmitteln. Die Fermentationen wurden mit verschiedenen Clostridien-Stämmen durchgeführt, von denen einige lipolytische Aktivität aufweisen. Der Ölgehalt der Bleicherde betrug 28 % der Adsorbermasse. Für die Hydrolyse wurden drei Ansätze untersucht:
1. die direkte Fermentation des Adsorbers mit lipolytisch aktiven Clostridien,
2. der Einsatz von Lipasen und die Fermentation des resultierenden Überstands und
3. die Kofermentation mit einer lipolytisch aktiven Hefe.
Jeder der drei Ansätze führte zu einerHydrolyse des Öls und Wachstum der Mikroorganismen. Der Einsatz von Lipasen resultierte in einer vollständigen und der schnellsten Hydrolyse des Öls. Eine Glycerinkonzentration von 13,4 g/L konnte erreicht werden. Die anaerobe Fermentation der verschiedenen Clostridien auf Minimalmedien verlief erfolgreich. Der Vergleich der Fermentationen der Bleicherdehydrolysate zeigte, dass das Hydrolysat wachstumsinhibierende Substanzen enthält. Unter diesen Bedingungen konnte eine Ausbeute von Y P/S = 0,11 erzielt werden. Der Einsatz eines Ionenaustauschers zur Reinigung des Hydrolysats vor der Fermentation resultierte in einer Verbesserung des Wachstums
The ANM’09 multi-disciplinary scientific program includes topics in the fields of "Nanotechnology and Microelectronics" ranging from "Bio/Micro/Nano Materials and Interfacing" aspects, "Chemical and Bio-Sensors", "Magnetic and Superconducting Devices", "MEMS and Microfluidics" over "Theoretical Aspects, Methods and Modelling" up to the important bridging "Academics meet Industry".
Abfallwirtschaft
(2009)
The simultaneous assessment of glottal dynamics and larynx position can be beneficial for the diagnosis of disordered voice or speech production and swallowing. Up to now, methods either concentrate on assessment of the glottis opening using optical, acoustical or electrical (electroglottography, EGG) methods, or on visualisation of the larynx position using ultrasound, computer tomography or magnetic resonance imaging techniques.
The method presented here makes use of a time-multiplex measurement approach of space-resolved transfer impedances through the larynx. The fast sequence of measurements allows a quasi simultaneous assessment of both larynx position and EGG signal using up to 32 transmit–receive signal paths. The system assesses the dynamic opening status of the glottis as well as the vertical and back/forward motion of the larynx.
Two electrode-arrays are used for the measurement of the electrical transfer impedance through the neck in different directions. From the acquired data the global and individual conductivity is calculated as well as a 2D point spatial representation of the minimum impedance.
The position information is shown together with classical EGG signals allowing a synchronous visual assessment of glottal area and larynx position. A first application to singing voice analysis is presented that indicate a high potential of the method for use as a non-invasive tool in the diagnosis of voice, speech, and swallowing disorders.
An immunochromatographic lateral flow dipstick assay for the fast detection of microcystin-LR was developed. Colloid gold particles with diameters of 40 nm were used as red-colored antibody labels for the visual detection of the antigen. The new dipstick sensor is capable of detecting down to 5 µg·l−1 (ppb; total inversion of the color signal) or 1 ppb (observation of color grading) of microcystin-LR. The course of the labeling reaction was observed via spectrometric wave shifts caused by the change of particle size during the binding of antibodies. Different stabilizing reagents showed that especially bovine serum albumin (BSA) and casein increase the assays sensitivity and the conjugate stability. Performance of the dipsticks was quantified by pattern processing of capture zone CCD images. Storage stability of dipsticks and conjugate suspensions over 115 days under different conditions were monitored. The ready-to-use dipsticks were successfully tested with microcystin-LR-spiked samples of outdoor drinking- and salt water and applied to the tissue of microcystin-fed mussels.
In order for traditional masonry to stay a competitive building material in seismically active regions there is an urgent demand for modern, deformation-based verification procedures which exploit the nonlinear load bearing reserves. The Capacity Spectrum Method (CSM) is a widely accepted design approach in the field of reinforced concrete and steel construction. It compares the seismic action with the load-bearing capacity of the building considering nonlinear material behavior with its post-peak capacity. The bearing capacity of the building is calculated iteratively using single wall capacity curves. This paper presents a new approach for the bilinear approximation of single wall capacity curves in the style of EC6/EC8 respectively FEMA 306/FEMA 356 based on recent shear wall test results of the European Collective-Research Project “ESECMaSE”. The application of the CSM to masonry structures by using bilinear approximations of capacity curves as input is demonstrated on the example of a typical German residential home.
A new solar desalination system with heat recovery for decentralised drinking water production
(2009)
A melting probe equipped with autofluorescence-based detection system combined with a light scattering unit, and, optionally, with a microarray chip would be ideally suited to probe icy environments like Europa’s ice layer as well as the polar ice layers of Earth and Mars for recent and extinct live.
The readout of gamma detectors is considerably simplified when the event intensity is encoded as a pulse width (Pulse Width Modulation, PWM). Time-to-Digital-Converters (TDC) replace the conventional ADCs and multiple TDCs can be realized easily in one PLD chip (Programmable Logic Device). The output of a PWM stage is only one digital signal per channel which is well suited for transport so that further processing can be performed apart from the detector. This is particularly interesting for large systems with high channel density (e.g. high resolution scanners). In this work we present a circuit with a linear transfer function that requires a minimum of components by performing the PWM already in the preamp stage. This allows a very compact and also cost-efficient implementation of the front-end electronics.
3D-Imaging
(2009)