Bedingt durch Liberalisierungen im Strom- und Gasmarkt und den zunehmenden Einsatz umweltfreundlicher und regenerativer Energiequellen wie beispielsweise Wind, Brennstoffzellen oder Photovoltaik, vollzieht sich ein Strukturwandel in der Energieversorgung. Die hierbei zunehmende Dezentralisierung der Strom- und Wärmeerzeugung stellt neue Anforderungen an die Energieversorgung und das Energiemanagement, um die Versorgungssicherheit und Versorgungsqualität sicher zu stellen. Das bisherige 'top down'-Konzept zur Steuerung und Versorgung muss im Hinblick auf eine 'bottom up'-Integration der Informations- und Kommunikations-'Inseln' in einem dezentralen Energiemarkt neu überdacht werden. Im Projekt 'Dezentrale Energiemanagementsysteme' (DEMS) wird an innovativen Ansätzen für das Management eines Stromnetzes mit zunehmender Dezentralisierung gearbeitet. In einem Konsortium niedersächsischer Hochschulen und Forschungseinrichtungen sowie der EWE Aktiengesellschaft und deren IT-Tochter BTC befasst sich OFFIS mit den Themen IT-Systemarchitektur, Datenmodellierung/Interoperabilität, Prozessmodellierung, Adaptive Verbraucher, Hochverfügbarkeit, Datenqualität und Kommunikationsinfrastruktur. Neben diesen TI-Themen werden in weiteren Teilprojekten Forschungsfragen des Netzmanagements und der Bezugsoptimierung bearbeitet. Dazu werden Ansätze gewählt, die deutliche Innovationspotentiale versprechen, wie der Einsatz von Ontologien, Modellgetriebene Entwicklung, formale Verifikation oder auch der Einsatz von Softwareagenten. Im Schwerpunktthema 'IT-Systemarchitektur' beispielsweise befasst sich OFFIS gemeinsam mit der BTC AG mit dem Aufbau einer Energie-Services Infrastruktur. Aufbauend auf den Konzepten einer serviceorientierten Architektur werden bestehende Altsysteme und neue Funktionalitäten für das dezentrale Energiemanagement als Komponenten gekapselt. Diese Komponenten stellen Services zum Aufruf der fachlichen Funktionen zur Verfügung. Über eine Integrationsplattform werden diese Energie-Services als Web Services angebunden und in Geschäftsprozessen für das Energiemanagement orchestriert. Die Services für das dezentrale Energiemanagement basieren hierbei auf dem im IEC Standard 61850 definierten Datenmodell CIM (Common Information Model). Dieses Datenmodell dient als Basis zur Gewährleistung der semantischen Interoperabilität der Services. Neben dem CIM wird der Einsatz weiterer internationaler Standards und Normen evaluiert, die zum Teil von OFFIS als so genannte 'Ontologien' definiert worden sind. Die Datenbasis für die operativen und strategischen Entscheidungen im Projekt muss von einer hohen Qualität sein. Ansonsten können fehlerhafte Eingangsdaten der Services die Ergebnisqualität des 'Gesamt-DEMS' stark vermindern.
In diesem Projekt soll die wichtige Thematik der Entfernung von NOM (Natural Organic Matter) aus Trinkwasser im Aufbereitungsprozess aus der grundlegenden Sicht der Kolloidwissenschaften untersucht werden. Dieses Thema ist eine zentrale Frage der menschlichen Gesundheit und bei Oberflächenwasser wird meist ein Polykation (cPE) zur Bindung und Präzipitation der negativ geladenen NOM Moleküle eingesetzt. Trotz der hohen Bedeutung dieser Fragestellung gibt es nur wenige fundamentale, kolloidchemische Arbeiten zu dieser Thematik. Dieser ist Ansatz dieses Projekts, in dem wir aufgereinigte Huminsäure (HA, Hauptbestandteil von NOM) als Modellsystem nehmen und seine Komplexierung mit unterschiedlich modifiziertem kationischen (quaternisierten) Chitosan (q-Chit) untersuchen wollen. Tests mit australischen Partnern haben bereits vielversprechende Resultate bei der NOM Abtrennung mit q-Chit gezeigt. Seine Hauptvorteile sind Biokompatibilität und Variabilität des molekularen Aufbaus aufgrund einfacher chemischer Modifikation. q-Chit wird hier maßgeschneidert synthetisiert, wobei Parameter wie Ladungsdichte, Mw und Hydrophobizität systematisch variiert werden. Das Phasenverhalten soll als Funktion des Mischungsverhältnisses untersucht werden, inklusive einer quantitativen Bestimmung der im Zweiphasengleichgewicht in Lösung verbleibenden Menge an HA. Dies wird ergänzt durch umfangreiche thermodynamische Untersuchungen (ITC) und der Bestimmung der mesoskopischen Struktur der gebildeten Komplexe mit Hilfe von Licht, Röntgen- und Neutronenstreuung. Wichtig ist auch die zeitliche Entwicklung der Systeme, die durch kinetische Strukturmessungen verfolgt wird. Diese umfassende thermodynamische, strukturelle und kinetische Charakterisierung soll systematische Korrelationen zwischen den cPEs und der Stärke ihrer Wechselwirkungen mit HA liefern. Hieraus soll abgeleitet werden welche molekularen Motive wichtig sind, um die Entfernung von HA aus Wasser zu optimieren. Diese Motive werden in einer optimierten Synthese entsprechend verwendet. q-Chit ist im Fokus, aber später soll auch quaternisiertes verzweigtes Polyethylenimin (PEI) eingesetzt werden, bei dem es sich um kompaktes globuläres Polykation mit hoher Ladungsdichte handelt. Sein Einfluss auf Phasenverhalten und Struktur in Mischungen mit HA soll untersucht werden, mit dem Fokus auf Mischungen in denen auch (lineares) q-Chit enthalten ist, da man einen ausgeprägten Synergismus bei der Wechselwirkung mit den sehr unterschiedlichen anionischen Molekülen der HA erwarten kann. Auf dieser Basis einer umfassenden physiko-chemischen Charakterisierung wollen wir ein solides grundlegendes Verständnis der in Mischungen aus cPE und HA vorliegenden Wechselwirkungen generieren. Dieses soll die Grundlage sein für systematische Verbesserungen bei der Entfernung von NOM aus Trinkwasser, einer der zentralen aktuellen technologischen Herausforderungen der Menschheit.
Im SPP 2451 werden Material- und Biotechnikingenieure zusammenarbeiten, um das Potenzial der synergistischen Integration von nicht-lebenden und lebenden Komponenten in neuen Materialien zu erschließen. Durch interdisziplinäre Zusammenarbeit wird diese multidisziplinäre Gemeinschaft dazu beitragen (i) das grundlegende Verständnis bezüglich der Anforderungen für eine funktionale Verbindung von nicht-lebenden Materialien mit lebenden Komponenten zu erlangen und (ii) das Potenzial adaptiver lebender Materialien zur Vereinigung von Technologie- und Nachhaltigkeitsanforderungen in zukünftigen materialbasierten Technologien in Laborprototypen zu demonstrieren. Das Koordinationsprojekt des SPP wird zur Vernetzung, Zusammenarbeit und Sichtbarkeit des SPP-Themas und der Wissenschaftsgemeinschaft beitragen, indem es SPP-Treffen und Konferenzen organisiert. Es wird auch zur Organisation spezialisierter Schulungen und zur beruflichen Entwicklung von 30 Nachwuchswissenschaftlern auf Promotions- und Postdoc-Ebene beitragen und ihr Netzwerk in der Wissenschafts Community stärken. Das Koordinationsprojekt wird sich auch mit drei ELM-spezifischen Themen von zentraler Bedeutung für die SPP-Gemeinschaft befassen: (i) die Ausarbeitung von Dokumentations-, Berichts- und Datenmanagementstandards, die die Bereitstellung von FAIR-Daten für die Entwicklung von ELMs im SPP erleichtern können; (ii) die Förderung der Diskussion über Umweltsicherheitsaspekte von ELMs; (iii) die Verbreitung von Informationen über ELMs, um Akzeptanz für sichere, auf ELMs basierende Technologien in der Industrie und der Gesellschaft zu gewinnen. Das SPP bietet eine Gelegenheit, diese Fragen bereits in dem sehr frühen Entwicklungsstadium der lebenden Materialien anzugehen. Diese vorteilhafte Position wird dem SPP erhebliche Sichtbarkeit verschaffen und seine Auswirkungen weltweit verstärken.
Wheat (Triticum aestivum L.) is grown worldwide and is one of the most important crops for human nutrition. Einkorn wheat (Triticum monococcum) is a diploid relative of bread wheat and both have the A genome in common. The timing of flowering is of major importance for plants to optimally adjust their life cycle to diverse environments. QTL mapping studies indicated that flowering time in cereals is a complex trait, which is controlled by three different pathways: vernalization, photoperiod and earliness per se. In wheat, high-resolution genome-wide association mapping is now possible, because of the availability of a high density molecular marker chip. The main goal of the proposed project is to investigate the regulation of flowering time in wheat using a genome-wide association mapping approach based on a novel high-density SNP array. In particular, the project aims to (1) investigate the phenotypic variation of flowering time of bread wheat and Einkorn wheat in response to environmental cues in multilocation field trials, (2) study the effects of Ppd alleles on flowering time in a candidate 3 gene approach, (3) determine the genetic architecture of flowering time in a high-density genome-wide association mapping, and (4) investigate the plasticity of the genetic architecture of flowering time in wheat by a comparison between bread wheat and Einkorn wheat.
Um die gesellschaftlichen Ziele im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung unserer Umwelt zu ereichen, wissen wir, dass die Energieeffizienz und Ökologie eines jeden Architekturprojektes heute ganz oben auf der Agenda aller Planenden stehen (müssen). Man könnte meinen, dass das Einbeziehen der Aspekte zur Ökologie und Energieperformance zu einer ganz neuen architektonischen Formensprache führen müsste. Dies ist aber bis heute kaum der Fall. Abgesehen von einigen wenigen Beispielen, entstehen in der Regel entweder die in der allgemeinen architektonischen Fachwelt eher verpönten Öko-Häuser' - meist Einfamilienhäuser mit einer zusammenhangsloser Zusammensetzung von Holzelementen, dicker Wärmedämmung, Sonnenkollektoren und einem aufgesetzten Wintergarten. Oder es wird behauptet, dass die Überlegungen zur Ökologie und Energieeffizienz im Entwurf so gut versteckt sind, dass man davon (architektonisch) nichts mehr merkt. Dieses Forschungsprojekt beschäftigt sich mit folgenden Fragestellungen; wie ausgeprägt ist die Beziehung zwischen der Form und der Energieperformance eines Gebäudes? Führt das Einbeziehen solcher Überlegungen zwangsläufig zu einer neuen Formensprache? Oder es ist denkbar, die Energieeffizienz und Nachhaltigkeit eines Gebäudes unabhängig von seiner Architekturstilrichtung und ohne Auswirkungen auf den gewollten architektonischen Eindruck so zu optimieren, dass die o.a. gesellschaftlichen Ziele trotzdem erreicht werden können?
Starke Grundwasserschwankungen scheinen die Fluide, die Habitate, die biogeochemischen Prozesse an den Fluid-Gesteinsgrenzflächen, sowie den Transport gelöster, kolloidaler und biotischer Partikel zu beeinflussen. Mit den Feldinstallationen und den neu entwickelten 'Sickerwasser-Kollektoren' wird das Kontinuum der mobilen Stoffe sowie die Architektur und Zusammensetzung der biogeochemischen Grenzflächen, die sich in der Aerationszone entwickelt haben, charakterisiert. In Laborexperimenten werden die typischen Bedingungen in der Aerationszone simuliert um die dort wirksamen Besiedelungs-, Alterations- und Verwitterungsprozesse mechanistisch verstehen zu können.
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