04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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2-Methoxyestradiol damages DNA in glioblastoma cells by regulating nNOS and heat shock proteins
(2022) Bastian, Paulina Emilia; Daca, Agnieszka; Płoska, Agata; Kuban-Jankowska, Alicja; Kalinowski, Leszek; Gorska-Ponikowska, Magdalena
Gliomas are the most prevalent primary tumors of the central nervous system (CNS), accounting for over fifty percent of all primary intracranial neoplasms. Glioblastoma (GBM) is the most prevalent form of malignant glioma and is often incurable. The main distinguishing trait of GBM is the presence of hypoxic regions accompanied by enhanced angiogenesis. 2-Methoxyestradiol (2-ME) is a well-established antiangiogenic and antiproliferative drug. In current clinical studies, 2-ME, known as Panzem, was examined for breast, ovarian, prostate, and multiple myeloma. The SW1088 grade III glioma cell line was treated with pharmacological and physiological doses of 2-ME. The induction of apoptosis and necrosis, oxidative stress, cell cycle arrest, and mitochondrial membrane potential were established by flow cytometry. Confocal microscopy was used to detect DNA damage. The Western blot technique determined the level of nitric oxide synthase and heat shock proteins. Here, for the first time, 2-ME is shown to induce nitro-oxidative stress with the concomitant modulation of heat shock proteins (HSPs) in the SW1088 grade III glioma cell line. Crucial therapeutic strategies for GMB should address both cell proliferation and angiogenesis, and due to the above, 2-ME seems to be a perfect candidate for GBM therapy.
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20000 Jahre Klimawandel und Kulturgeschichte – von der Eiszeit in die Gegenwart
(2002) Blümel, Wolf Dieter
Verunsichert durch Meldungen über zunehmende Sturmtätigkeit, Hochwasserbedrohung oder Dürre bangt die Menschheit einer ,Klimakatastrophe‘ entgegen. Der Geist ist aus der Flasche, und er ist so schnell nicht wieder hineinzuzwingen: Gemeint sind die noch nicht zu bestimmenden Ausmaße und Folgen eines eskalierenden Einsatzes fossiler Kohlenwasserstoffe (= über lange Zeiträume gespeicherte Sonnenenergie) und eines radikalen Landschaftsverbrauchs in geologisch kürzesten Zeiträumen. Damit verbunden ist eine mögliche Temperaturerhöhung, die in ihrer synergetischen Wirkung auf das globale Klimasystem und seine Dynamik nur schwer zu fassen ist.
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(+)-4-Carboxymethyl-2,4-dimethylbut-2-en-4-olide as dead-end metabolite of 2,4-dimethylphenoxyacetic acid or 2,4-dimethylphenol by alcaligenes eutrophus JMP 134
(1990) Pieper, Dietmar H.; Engesser, Karl-Heinrich; Knackmuss, Hans-Joachim
2,4-Dimethylphenoxyacetic acid and 2,4-dimethylphenol are not growth substrates for Alcaligenes eutrophus JMP 134 although being cooxidized by 2,4-dichlorophenoxyacetate grown cells. None of the relevant catabolic pathways were induced by the dimethylphenoxyacetate, 3,5-Dimethylcatechol is not subject to metacleavage. The alternative ortho-eleavage is also unproductive and gives rise to (+)-4-carboxymethyl-2,4-dimethylbut-2-en-4-olide as a dead-end metabolite. High yields of this metabolite were obtained with the mutant Alcaligenes eutrophys JMP 134-1 which constitutively expresses the genes of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid metabolism.
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6-Hydroxydopamine lesion of the rat prefrontal cortex impairs motor initiation but not motor execution
(1994) Hauber, Wolfgang; Bubser, Michael; Schmidt, Werner J.
We examined the effects of bilateral 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesions of the medial prefrontal cortex (PFC) in rats on motor initiation and execution in a simple reaction time task. Reaction times (RT) and movement times (MT) were measured in trained rats on four preand postoperative days. Animals with 6-OHDA lesions were selectively impaired on motor initiation as measured by a significant increase in RT on each postoperative day. Motor execution was intact postoperatively, since MT was not altered. Neurochemical analysis revealed a significant depletion of prefrontal dopamine (DA) and noradrenaline (NA) in lesioned animals. It was concluded that DA and, to a lesser extent, NA in the rat PFC were involved in monitoring RT performance.
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β-galactosidase activity in transfected Ltk- cells is differentially regulated in monolayer and in spheroid cultures
(1993) Klünder, Irene; Hülser, Dieter F.
We have investigated whether three-dimensional cultivation of cells to multicell spheroids influences the expression of a transfected gene. Ltk- cells (mouse fibroblasts. thymidine kinase negative) have been transfected with a bacterial lacZ gene which was coupled to a β-actin promoter. The transfected cells synthesize β-galactosidase, a cytoplasmic enzyme which can easily be stained for histology with 5-bromo-4-chloro-3-indoxyl β-D-galactoside and for cytometry with fluorescein di(β-D-galactopyranoside). As we have shown with monolayer cells, β-galactosidase is produced independently of cell density, medium condition, and cell cycle. In multicell spheroids, however, the portion of producing cells was reduced from ~98% to ~2% within a week. This reduction is also independent of cell density, medium condition, and cell cycle. Nonproducing multicell spheroid cells, however, regained their ability to synthesize β-galactosidase within a few days when the cells were recultivated as monolayers. Since the lacZ gene was not lost, its expression might have been regulated by its β-actin promoter. We, therefore, investigated whether the endogenous synthesis of β-actin was similarly regulated. A correlation between the distinct reduction in β-galactosidase-producing cells and filamentous or total actin concentration was not unequivocally observed.
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β-galactosidase production in two- and threedimensionally cultivated cell cultures
(1991) Klünder, Irene; Hülser, Dieter F.
In these studies, we demonstrate that the threedimensional arrangement of the cells in spheroids influences the β-galactosidase activity of transfected ltk--cells. In contrast to cells grown in monolayer culture cells growing as spheroids lost their β-galactosidase activity within few days. The reduction of β-galactosidase activity in cells grown as spheroids was not caused by a lost of the lacZ-gene as can be seen from the recovery of the β-galactosidase production when cells were retransferred in monolayer culture. As we showed in cells cultivated as monolayer, β-galactosidase activity seems to be not impaired by gradients of nutrient supply or cell cycle. These measurements are confirmed by histological sections, where the highest β-galactosidase activity was found in the viable center of the spheroids.
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A systematic selection process of machine learning cloud services for manufacturing SMEs
(2022) Kaymakci, Can; Wenninger, Simon; Pelger, Philipp; Sauer, Alexander
Small and medium-sized enterprises (SMEs) in manufacturing are increasingly facing challenges of digital transformation and a shift towards cloud-based solutions to leveraging artificial intelligence (AI) or, more specifically, machine learning (ML) services. Although literature covers a variety of frameworks related to the adaptation of cloud solutions, cloud-based ML solutions in SMEs are not yet widespread, and an end-to-end process for ML cloud service selection is lacking. The purpose of this paper is to present a systematic selection process of ML cloud services for manufacturing SMEs. Following a design science research approach, including a literature review and qualitative expert interviews, as well as a case study of a German manufacturing SME, this paper presents a four-step process to select ML cloud services for SMEs based on an analytic hierarchy process. We identified 24 evaluation criteria for ML cloud services relevant for SMEs by merging knowledge from manufacturing, cloud computing, and ML with practical aspects. The paper provides an interdisciplinary, hands-on, and easy-to-understand decision support system that lowers the barriers to the adoption of ML cloud services and supports digital transformation in manufacturing SMEs. The application in other practical use cases to support SMEs and simultaneously further development is advocated.
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Der Abbau von Modellstrukturen der Kohle: Stoffwechselweg des Dibenzofuran- und Fluorenabbaus
(1991) Engesser, Karl-Heinrich; Strubel, Volker; Trenz, Stefan Peter; Rothe, Bernd; Schmid, Andreas; Knackmuss, Hans-Joachim
Several microorganisms have been isolated degrading structural elements of coal like dibenzofuran. fluorene and biphenyl. Extensive investigation of the degradation pathways revealed a common mechanism of initial attack. Although catalyzed by different enzymes, all three substrates are converted to 3-phenyl-substituted catechols, which, after meta-cleavage are transformed to simple aromatic structures like salicylate, phthalate and benzoate. This ring cleaving enzymes have been cloned and are further analyzed after subcloning. Two different initial dioxygenases seem to be present in some strains cataIyzing ether cleavage of dibenzofuran and oxygenation of biphenyl respectively. Attempts are presently made to clone the first enzyme in order to produce higher yields of its optically active products. Some of these compounds have been characterized and may be of commercial value as fine chemicals.
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Das Abbauverhalten des PHB-Granulumkomplexes aus Ralstonia eutropha : Charakterisierung mit Hilfe neu entwickelter Methoden
(2009) Gebauer, Birgit; Jendrossek, Dieter (Prof. Dr.)
Eine Reihe von Mikroorganismen ist in der Lage, Kohlenstoff zu speichern, wenn aus Mangel an anderen essentiellen Substraten kein Wachstum möglich ist. Dies geschieht intrazellulär über amorphe Polyester wie Poly(3-hydroxybutyrat), PHB, die in Form von Granula eingelagert werden. Ist die Nährstoffversorgung für Wachstum und Vermehrung wieder im Gleichgewicht, kann der Kohlenstoffspeicher mit Hilfe von intrazellulären Depolymerasen (PhaZ) abgebaut und genutzt werden. Für den Modellorganismus Ralstonia eutropha H16 wurden bisher sieben intrazelluläre Depolymerasen und zwei Oligomerhydrolasen postuliert. Nur zwei der Depolymerasen konnten jedoch auf der Oberfläche der Granula nachgewiesen werden: PhaZa1 und PhaZd. Zusammen mit den Granula-gebundenen Phasin-Proteinen (PhaP), der PHB-Synthase (PhaC) und anderen Proteinen bilden sie ein komplexes System, das man durchaus als Organell bezeichnen kann (Jendrossek 2009). Diese Arbeit charakterisiert erstmalig die Depolymerase-Aktivität des gesamten Granulumkomplexes, indem bekannte Techniken und neue Methoden kombiniert wurden.
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Abgaswärmenutzung in der Stahlerzeugung mittels calciumbasierter thermochemischer Hochtemperaturenergiespeicherung
(2022) Hartfuß, Georg; Scheffknecht, Günter (Univ.-Prof. Dr. techn.)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzeptes für die Abgaswärmenutzung für die Elektrostahlerzeugung. Die Abgaswärmerückgewinnung in Elektrostahlwerken ist derzeit nicht der etablierte Stand der Technik in der Bundesrepublik Deutschland und so gehen bis zu 30 % des Energieeinsatzes des Lichtbogenofens verloren. Die korrosiven und erosiven Eigenschaften des Abgases erschweren den Einsatz von Abgaswärmeübertragern. Die batchweise Produktion erfordert zudem die Integration eines Wärmespeichers. Es ist aus diesen Gründen kein System zur wirtschaftlichen Rückverstromung der Abgaswärme verfügbar. In dieser Arbeit wird daher ein neuartiges Konzept zur Abgaswärmeauskopplung und -speicherung erarbeitet. Zur Vermeidung des Einsatzes von Abgaswärmeübertragern wird die thermochemische Dehydrierung von Ca(OH)2-Partikeln im Flugstrom genutzt. Die Dehydrierung von Ca(OH)2 erfolgt endotherm, wobei Kalk und Wasserdampf gebildet werden. Die Auskopplung der Abgaswärme soll über das Einbringen des Ca(OH)2 in die Nachbrennkammer des Lichtbogenofens erfolgen. Das bestehende Abgassystem wird als Reaktionsstrecke für die Dehydrierung im Flugstrom genutzt. Die anschließende Abscheidung der heißen Kalkpartikel soll mit einem Zyklonabscheider realisiert werden. Ein Schüttgutbehälter dient zur Wärmespeicherung und dem Ausgleich von Schwankungen im Abgaswärmestrom. Zur exothermen Kalkhydrierung und Erzeugung von überhitztem Dampf zum Antrieb einer Entnahmekondensationsturbine wird eine blasenbildende Wirbelschicht verwendet. Die neugebildeten Ca(OH)2-Partikel werden anschließend gespeichert, bevor ein erneutes Einbringen in die Nachbrennkammer erfolgt. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Auslegung der Anlagen des Flugstromkonzeptes und deren Integration in das Referenzstahlwerk. Die thermochemische Zersetzung von Ca(OH)2 im Flugstrom ist bisher noch nicht untersucht worden, weshalb Versuche zur Bestimmung der Umsatzraten durchgeführt und mit anderen Arbeiten verglichen worden sind. Zum Vergleich des Flugstromkonzeptes mit anderen Konzepten zur Abgaswärmenutzung in der Elektrostahlherstellung und der Beurteilung des ökonomischen Potentials wird eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt. Es wird bei einer Förderung der Anlage mit einer Amortisationszeit von 6,1 Jahren gerechnet. Jedoch sind noch viele Forschungsfragen bis zur Marktreife des Prozesses unbeantwortet, welche in weiteren Projekten untersucht werden müssen.
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Abluftoxidation in Monolith-Katalysatoren mit periodischem Wechsel der Strömungsrichtung
(1988) Eigenberger, Gerhart; Nieken, Ulrich
Mit steigenden gesetzlichen Anforderungen zur Reduzierung des Schadstoffgehalts gewinnen Verfahren zur oxidativen Umwandlung von Schadstoffen in Abluft zunehmend an Bedeutung. Typische Aufgaben der Abluftreinigung sind gekennzeichnet durch hohe Luftdurchsätze und niedrige Schadstoffkonzentrationen; die adiabate Temperaturerhöhung der Totaloxidation beträgt häufig weniger als 100°C. Das bedeutet, daß der Druckverlust in der Reinigungsanlage niedrig und der Warmerücktausch zwischen Zu- und Ablauf hoch sein muß, um die Betriebskosten niedrig zu halten. Im folgenden wird eine neuartige Betriebsweise der katalytischen Oxidation untersucht, die sich durch effektiven Warmerücktausch, niedrigen Druckverlust und geringes Bauvolumen auszeichnet. Sie beruht auf der Benutzung von Monolith-Katalysatoren in Verbindung mit der von Macros und Mitarb. entwickelten Prozeßführung mit periodischem Wechsel der Strömungsrichtung. Dabei wirkt jeweils der vordere und der hintere Teil des Katalysatorbettes als Regenerator-Wärmeaustauscher.
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About the flameless combustion of pulverized coal at the pilot scale : experiment and simulation
(2018) Weidmann, Max; Scheffknecht, Günter (Prof. Dr. techn.)
Die flammlose Verbrennung hat in der Vergangenheit ihr großes Potential zur Vermeidung von Stickoxiden (NOx ) und zur Homogenisierung der Reaktionszone und des Temperaturfeldes bewiesen. NOx ist einer der Hauptschadstoffe, der von Feuerungsanlagen ausgestoßen wird. Eine Senkung der NOx-Konzentrationen am Feuerraumende reduziert den Aufwand bei der anschließenden Rauchgasreinigung, der sonst durch die in Zukunft zu erwartenden strengeren Grenzwerte stiege. Verschiedene bekannte Methoden zur Charakterisierung der flammlosen Verbrennung sind in dieser Arbeit zusammengefasst. Die flammlose Verbrennung ist durch eine hohe interne Rezirkulation heißer Rauchgase und einer dadurch hervorgerufenen starken Verdünnung der neu eintretenden Reaktanden Verbrennungsluft und Kohlenstaub charakterisiert. Eine homogene Reaktionszone und ein entsprechend vergleichmäßigtes Temperaturfeld sind neben der Senkung des lokalen Sauerstoffgehalts die Garanten für die Senkung der NOx-Konzentration. Des Weiteren erlaubt ein homogenes Temperaturfeld ein höheres Rauchgastemperaturniveau, da bei der Brennkammerauslegung geringere Sicherheiten gegen Temperaturspitzen berücksichtigt werden können, als dies aufgrund der größeren Temperaturschwankungen bei konventionellen Brennern notwendig ist. Somit kann ein besserer Ausbrand aufgrund besserer Brennstoffkonversion durch ein erhöhtes Temperaturniveau erwartet werden. Diese Arbeit untersucht experimentell und simulativ die flammlose Verbrennung einer hochflüchtigen Steinkohle im Pilotmaßstab. Es wird aufgezeigt, wie unterschiedliche Brennerdesigns und verschiedene Kohle-Traggastypen die flammlose Verbrennung von Kohlenstaub beeinflussen. Dafür werden zwei verschiedene Brennerprototypen untersucht: der erste Brenner hat einen zentralen Ringspalt für das Kohle-Traggasgemisch sowie zwei exzentrische, einander gegenüberliegende Verbrennungsluftdüsen, beim zweiten Brenner sind auch die Ringspaltdüsen für das Kohle-Traggasgemisch exzentrisch angeordnet. Beide Brennerprototypen sind darauf ausgelegt, eine ausreichend hohe interne Rauchgasrezirkulation zu gewährleisten. Detaillierte experimentelle Daten stehen zum Strömungsfeld durch Laser-Doppler-Anemometrie (LDV), zur Reaktionszone mit ihrer Topologie und der vorherrschenden Reaktionsintensität durch die Abbildung der OH*-Chemilumineszenz und zu den Hauptreaktanden und den vorherrschenden Temperaturen durch Absaugsonden zur Verfügung und werden analysiert. Des Weiteren werden auch die Gesamt- und Strahlungswärmestromdichten analysiert. Zwei unterschiedliche flammlose Versuchsbedingungen werden für jeden Brennerprototypen evaluiert. Die Wahl des Kohle-Traggases, CO2 oder Luft, beeinflusst den Ausbrand und die NOx-Entstehung stark, wenn die Ringspaltdüse für das Kohle-Traggasgemisch zentral im Brenner angeordnet ist. Sobald der Kohlenstaub direkt in die heiße und sauerstoffarme Rauchgasrezirkulationszone eingeblasen wird, werden ähnliche Ergebnisse, unabhängig vom Kohle-Traggastyp, erreicht. Ein moderner Low-NOx-Flammenbrenner mit und ohne Luftstufung dient als Referenz. Dieser zeigt gute Ergebnisse hinsichtlich der gemessenen NOx -Konzentrationen, die ähnlich gut oder sogar niedriger sind als die der flammlosen Brennerprototypen, wenn Luftstufung genutzt wird. Daraus wird geschlossen, dass für geringere NOx-Konzentrationen eine weitere Absenkung der O2-Konzentration in der Reaktionszone der flammlosen Brennerprototypen erreicht werden muss, entweder durch Luftstufung oder durch Verstärkung der internen Rauchgasrezirkulation. Um eine stabile flammlose Verbrennung zu erreichen, wird für feste Brennstoffe ein Grenzwert der internen Rauchgasrezirkulation empfohlen, der über dem Grenzwert von 350 % für gasförmige Brennstoffe liegt. Die flammlose Verbrennung wird zweitens mit Hilfe der numerischen Strömungssimulation (CFD) untersucht. Hierfür wird das IFK-eigene Programm AIOLOS eingesetzt, das die reaktive Strömung auf Basis der Reynolds-gemittelten Navier-Stokes-Gleichungen beschreibt. Das CFD-Programm wird anhand der experimentellen Daten für die flammlose Verbrennung von Kohlenstaub validiert. Das Hauptaugenmerk liegt auf der Vermischung von eintretenden Reaktanden und rezirkliertem Rauchgas, sowie den in einer verdünnten Atmosphäre stattfindenden chemischen Reaktionen. Somit wird die Modellierung der Turbulenz, der Turbulenz-Chemie-Interaktion und der chemischen Reaktionen, einschließlich der NOx-Schadstoffreaktionen, untersucht. Drei k-ε Turbulenzmodelle werden mit den experimentellen Geschwindigkeitsdaten verglichen, wobei das RNG k-ε Modell die besten Übereinstimmungen liefert. Verschiedene Modellkonstanten des Eddy-Dissipation-Concept (EDC) Modells werden zur Beschreibung der Turbulenz-Chemie-Interaktion getestet, und ein Bestsatz identifiziert. Das globale Verbrennungsreaktionsmodell wird hinsichtlich der Anwendung eines detaillierten Pyrolysemodells evaluiert. Die Modellierung der NOx-Entstehung und -Reduktion erfolgt im sogenannten Post-Processing, auf Basis der konvergierten Verbrennungssimulation. Dafür wird ein globales Reaktionsmodell eingesetzt, das die Bildungspfade Brennstoff-NO und thermisches NO berücksichtigt. Wie bereits für das Verbrennungsreaktionsmodell wird der Einfluss eines detaillierten Pyrolyse-Pre-Processing untersucht, da die Aufteilung des Brennstoff-N in Koks-N, Teer-N und Flüchtigen-N zu Beginn des NOx-Post-Processings dessen Ergebnis signifikant beeinflussen kann. Dabei spielt die Freisetzung von Koks-N eine wichtige Rolle für die berechnete NOx-Konzentration am Brennkammerende. Die experimentellen Ergebnisse stellen die Notwendigkeit einer hoch verdünnten Atmosphäre bei gleichzeitig hohem Temperaturniveau oberhalb der Selbstentzündungstemperatur des Brennstoffs heraus, um eine gute NOx -Reduktion und Brennstoffkonversion zu erreichen. Die numerischen Ergebnisse heben die Wichtigkeit einer detaillierten Analyse der Pyrolyseprodukte hervor. Dies gilt sowohl für das Verbrennungs- als auch das NOx-Reaktionsmodell.
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Abschaltung von dezentralen Erzeugungsanlagen infolge von Unterspannungen im Kontext von LFSM-O
(2022) Schöll, Christian; Lehner, Joachim; Weidner, Johannes; Lens, Hendrik
Bei einer Überfrequenz jenseits von 50,2 Hz müssen sämtliche Erzeugungsanlagen ihre in das Netz eingespeiste Wirkleistung reduzieren. In den zumeist resistiv geprägten Verteilungsnetzen der Mittel- und Niederspannung führt diese überfrequenzbedingte Leistungsreduktion zu einer lokalen Absenkung des Spannungsprofils. Unterschreiten die Spannungen die Vorgaben aus den Netzanschlussbedingungen, unter denen dezentrale Erzeugungsanlagen die Verbindung zum Netz aufrechterhalten müssen, kann es zu unterspannungsbedingten Schutzabschaltungen kommen. Theoretisch könnten diese bei großflächigem Auftreten zu einer Umkehr des ursprünglichen Überfrequenzereignisses in ein Unterfrequenzereignis führen. Anhand von simulationsbasierten Untersuchungen wird in diesem Beitrag jedoch aufgezeigt, dass unter realitätsnahen Annahmen und unter Berücksichtigung der nationalen Richtlinien sowie der zugehörigen netzplanerischen Leitplanken kein besonderes Risiko hinsichtlich der Anregung der beschriebenen Wirkungskette vorliegt.
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Abschätzung der Höchstlast und der zur Verfügung stehenden Kapazitäten der Stromversorgung in Baden-Württemberg bis zum Jahr 2010
(1990) Fahl, Ulrich; Kaltschmitt, Martin; Voß, Alfred
Für die Kraftwerksausbauplanung der Elektrizitätsversorungsuntemehmen bzw. der verschiedenen Genehmigungsbehörden in den Regionen spielt die Frage nach der Entwicklung der Höchstlast die entscheidende Rolle. Diese Frage gewinnt dabei eine noch stärkere Bedeutung, wenn man die in der jüngeren Vergangenheit beobachteten starken Stromverbrauchszuwachsraten betrachtet. Nach internationaler Vereinbarung wird vom Bundesministerium für Wirtschaft stündlich für den 3. Mittwoch eines jeden Monats die Last in der öffentlichen Elektrizitätsversorgung in der Bundesrepublik Deutschland und den Bundesländern statistisch erfaßt und die monatliche Höchstlast in den jährlichen Berichten des Bundeswirtschaftsministeriums zur Elektrizitätswirtschaft in der Bundesrepublik Deutschland ausgewiesen. Für die Aufstellung von Leistungsbilanzen, die Planung des Kraftwerksausbaus, die Ermittlung der erforderlichen Reserveleistung und weitere elektrizitätswirtschaftliche Überlegungen, also auch für die hier zu untersuchende Fragestellung, ist es aber notwendig, die tatsächliche Höchstlast zu kennen.
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Abschätzung der technischen und wirtschaftlichen Kohlendioxid-Reduktionsmöglichkeiten durch eine verstärkte Nutzung kohlenstoffarmer Energieträger in der Bundesrepublik Deutschland : Studie A.3.2
(1990) Fahl, Ulrich; Voß, Alfred
Da die bei der Verbrennung freigesetzten spezifischen CO2-Emissionen für die verschiedenen fossilen Energieträger unterschiedlich sind, besteht folglich die Möglichkeit, durch eine Substitution unter den fossilen Energieträgern die Gesamtemission an CO2 zu verändern. Im Rahmen des Studienschwerpunktes A.3.2 des Studienprogramms der Enquete-Kommission Vorsorge zum Schutz der Erdatmosphäre sollen diese Möglichkeiten analysiert werden, indem die daraus resultierenden CO2-Minderungspotentiale, die bei der Substitution entstehenden Kosten und die Effizienz der Maßnahmen ermittelt werden. Die Blickrichtung der Analyse ist dahingehend formuliert, daß die Substitutionsmöglichkeiten - von Braunkohle durch Steinkohle, Mineralöle und Gas, - von Steinkohle durch Mineralöle und Gas, - von Mineralölen durch Gas untersucht werden sollen.
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Abschätzung der technischen und wirtschaftlichen Minderungspotentiale energiebedingter CO2-Emissionen durch einen verstärkten Erdgaseinsatz in der Elektrizitätsversorgung Baden-Württembergs unter besonderer Berücksichtigung konkurrierender Nutzungsmöglichkeiten : Gutachten im Auftrag des Wirtschaftsministeriums Baden-Württemberg
(1992) Fahl, Ulrich; Fischedick, Manfred; Hanselmann, Martin; Kaltschmitt, Martin; Voß, Alfred
Das Ziel der vorliegenden Untersuchung ist es, die technischen Möglichkeiten zur Minderung der CO2-Emissionen der Elektrizitäts- und Femwärmeerzeugung in Baden-Württemberg durch einen verstärkten Erdgaseinsatz aufzuzeigen und sie hinsichtlich ihrer Minderungspotentiale, ihrer Kosten und sonstigen Auswirkungen zu quantifizieren. Die Möglichkeiten einer CO2-Verminderung durch eine verstärkte Erdgasnutzung in der Strom- und Fernwärmeerzeugung sind dabei auch zu vergleichen mit den anderen denkbaren Maßnahmen, die wie die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen und aus Kernenergie oder eine rationellere Stromanwendung zur Reduktion der auf die Strom- und Fernwärmebereitstellung zurückzuführenden Treibhausgasemissionen beitragen können. Des weiteren ist die Verwendung von Erdgas in der Strom- und Fernwärmebereitstellung alternativen Verwendungsmöglichkeiten zur CO2-Minderung in anderen energieverbrauchenden Bereichen gegenüberzustellen. Eine dem Auftrag gemäße Konzentrierung der Untersuchung auf die Möglichkeiten der CO2- Minderung durch Erdgas in der Strom- und Fernwärmeversorgung, kann natürlich nur Teilantworten auf die Frage nach einer effizienten Gesamtstrategie zur Minderung der energiebedingten Treibhausgasemissionen liefern. Eine Untersuchung des gesamten Energiesystems einschließlich des Verkehrssektors bleibt noch zu leisten, um ein tragfähiges Konzept zur Erreichung einer klimaverträglichen Energieversorgung zu entwickeln.
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Abschätzung der technischen und wirtschaftlichen Potentiale des Beitrags zur Energieversorgung und zur Minderung klimarelevanter Spurengase durch Kernenergie in der Bundesrepublik Deutschland : Studie A.4.2.a und A.4.2.b
(1990) Fahl, Ulrich; Kohler, Tobias; Liebscher, Peter; Schaumann, Peter; Voß, Alfred; Wagner, Hermann-Josef; Fröhling, Werner; Jobsky, Thomas; Martinsen, Dag; Patzak, Richard
In diesem Arbeitspaket A.4.2 werden die Möglichkeiten der Minderung von CO2-Emissionen durch den Einsatz der Kernenergie untersucht. Dabei werden sechs Einsatzbereiche betrachtet, in denen die Kernenergie eine CO2-Emissionsminderung durch Substitution fossiler Energieerzeugung bewirken kann. In Kapitel 2 werden mögliche CO2-Emissionsminderungen im Bereich der Stromerzeugung, in Kapitel 3 bei der Fern- bzw. Nahwärmeerzeugung diskutiert. In den Kapiteln 4 bis 7 werden die CO2-Minderungspotentiale durch die Nutzung der Kernenergie zur Veredelung fossiler Energieträger, zur Prozeßdampf- und Prozeßwärmeerzeugung, zur Wasserstofferzeugung über Elektrolyse und bei der tertiären Erdölförderung in der Bundesrepublik Deutschland untersucht.
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Abscheidung von CO2 aus Rauchgasen in einem Sprühwäscheprozess mit aminbasierten Absorptionsmitteln
(2023) Seyboth, Oliver; Scheffknecht, Günter (Prof. Dr. techn.)
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Geschwindigkeit der Absorption von CO2 durch einzelne fallende Absorptionsmitteltropfen in einem eigens entwickelten Versuchsaufbau messtechnisch untersucht. Durch Variation der relevanten Prozessparameter wie CO2-Partialdruck, Beladung des Absorptionsmittels und Tropfengröße werden damit für verschiedene Absorptionsmittel Daten gewonnen, die eine überschlägige Dimensionierung eines Sprühwäschers für die großtechnische Anwendung ermöglichen. Gleichzeitig werden wichtige Erkenntnisse zum Einfluss der einzelnen Prozessparameter auf die Effizienz des Abscheideprozesses gewonnen.
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Abschlussbericht zum Projekt "Ressourcenschonende Mischschweißverbindungen für Hochleistungs-Leichtbauverbunde"
(Stuttgart : Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre (IMWF) der Universität Stuttgart, 2018) Panzer, Florian; Werz, Martin; Nguyen, Phuc Lanh; Schneider, Matthias; Weihe, Stefan; Liewald, Mathias
Im Rahmen des Projektes wurde das Rührreibschweißen als ressourceneffizientes und umweltfreundliches Fertigungsverfahren zur Herstellung von beanspruchungs- und gewichtsoptimierten Automobilbauteilen erforscht. Dabei galt es, Aluminium und Stahl in verschiedenen Dicken durch Rührreibschweißen zu fügen und durch anschließendes Umformen zum End- bzw. Zwischenprodukt umzuformen. Die auf die Festigkeiten der Werkstoffe angepassten Blechdicken führen zu einer optimalen Ausnutzung der Werkstoffe, da an jeder Stelle der Werkstoff verwendet werden kann, der die lokalen Anforderungen am besten erfüllt. Durch den Einsatz dieser sogenannten Tailor Welded Blanks sinkt der Werkstoffverbrauch insgesamt und es können auf Leichtbau optimierte Bauteile hergestellt werden. Im Rahmen des Projektes wurden verschiedene Aluminium- und Stahlgüten in unterschiedlichen Dicken durch Rührreibschweißen gefügt und die Festigkeits- sowie Umformeigenschaften ermittelt. Da die Einhaltung von engen Toleranzen mit hohen Kosten in der Fertigung einhergeht, wurden die für den Prozess notwendigen Toleranzen untersucht, Lösungen zum Umgang mit diesen Toleranzen erarbeitet und Anforderungen an Anlagen zur Produktion von Tailor Welded Blanks identifiziert. Zudem wurde das Umformen von Blechen mit unterschiedlichen Materialen und Blechdicken untersucht. Darüber hinaus wurde eine Reihe weiterer Themen wie das Verschweißen von Gusswerkstoffen und Wärmebehandlungsstrategien beleuchtet. Abschließend wurden Demonstratorbauteile in Form von Tailor Welded Blanks in Aluminium-Stahl- Mischbauweise durch Rührreibschweißen und anschließendes Umformen gefertigt.
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Acclimation to elevated CO2 affects the C/N balance by reducing de novo N‐assimilation
(2021) Krämer, Konrad; Kepp, Gabi; Brock, Judith; Stutz, Simon; Heyer, Arnd G.
Plants exposed to elevated atmospheric CO2 concentrations show an increased photosynthetic activity. However, after prolonged exposure, the activity declines. This acclimation to elevated CO2 is accompanied by a rise in the carbon‐to‐nitrogen ratio of the biomass. Hence, increased sugar accumulation and sequential downregulation of photosynthetic genes, as well as nitrogen depletion and reduced protein content, have been hypothesized as the cause of low photosynthetic performance. However, the reason for reduced nitrogen content in plants at high CO2 is unclear. Here, we show that reduced photorespiration at increased CO2‐to‐O2 ratio leads to reduced de novo assimilation of nitrate, thus shifting the C/N balance. Metabolic modeling of acclimated and non‐acclimated plants revealed the photorespiratory pathway to function as a sink for already assimilated nitrogen during the light period, providing carbon skeletons for de novo assimilation. At high CO2, low photorespiratory activity resulted in diminished nitrogen assimilation and eventually resulted in reduced carbon assimilation. For the hpr1‐1 mutant, defective in reduction of hydroxy‐pyruvate, metabolic simulations show that turnover of photorespiratory metabolites is expanded into the night. Comparison of simulations for hpr1‐1 with those for the wild type allowed investigating the effect of a perturbed photorespiration on N‐assimilation.