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With the large-scale expansion of decentralized power generation from renewable energy resources (RES) and reduction of fossil fuel-based power generation, this leads to fundamental structural changes in the power supply system. The transition is characterized by a shift from central to decentral, from directional to bi-directional. As the share of renewable power systems in the electricity grid increases, the inherent uncertainty of renewable energies poses challenges to the grid system’s stability.
To achieve increased efficiency, decarbonisation, decentralization, and digitisation in energy sector, a flexible and resilient energy system is required. Electrical energy data and non-electrical energy data are generated from various sources, including the supervisory control and data acquisition system (SCADA), geographic information system (GIS), and weather information system. Based on these data, different spatial and temporal models of energy systems and their databases are created and connected. This thesis contributes to the analysis of regional power performance. To this end, an efficient simplified grid-oriented network cluster is presented to account for the regional allocation of RES power systems. The model clustering includes the grid topology, temporal and spatial resolution, and the structure of electrical and non-electrical data. This approach contributes to methodological aspects of energy system modelling and analysis.
In addition, based on the proposed cluster model, this thesis presents the physical profile-based and data-driven methods to estimate the regional large-scale photovoltaic (PV) and wind power generations. In order to adapt to the spatial-temporal heterogeneity of the regional renewable power generations and to improve the local power utilization rate, this thesis conducts empirical analyses of the regional energy storage and combined PV and wind power systems using cable pooling with shared grid connection.
In summary, this thesis presents a flexible modelling approach that takes into account the regional allocation of renewable power systems and enables a more accurate estimation of regional power generation. The proposed model and analytical methods can help the efficiency and resiliency of the energy system and support the transition towards renewable energies.
Bored children begin to draw, do crafts, to fidget - or they do something bad. Others fall silent, withdraw, or become lethargic. Research on school-related boredom has focused primarily on the negative consequences of boredom, such as decreased cognitive performance, motivation or attentativeness, or disruptiveness. These negative aspects of boredom can be contrasted by the notion that boredom can promote creative performance. This paper reflects on boredom's creative and suppressive consequences as an interplay of personality traits and behavioral possibilities in school situations, on the one hand, and as an interplay of situational experiences with constituent developmental processes on the other. It is proposed that boredom is a gauge of the learner's resonance with school content, learning and/or developmental relationships. Boredom indicates a psychological need and its desideratum. Thus, both creative and suppressive potentials are inherent in boredom.
Result-based payments (RBPs) reward land users for conservation outcomes and are a promising alternative to standard payments, which are targeted at specific land use measures. A major barrier to the implementation of RBPs, particularly for the conservation of mobile species, is the substantial monitoring cost. Passive acoustic monitoring may offer promising opportunities for low-cost monitoring as an alternative to human observation. We develop a costing framework for comparing human observation and passive acoustic monitoring and apply it to a hypothetical RBP scheme for farmland bird conservation. We consider three different monitoring scenarios: daytime monitoring for the whinchat and the ortolan bunting, nighttime monitoring for the gray partridge and the common quail, and day-and-night monitoring for all four species. We also examine the effect of changes in relevant parameters (such as participating area, travel distance and required monitoring time) on the cost comparison. Our results show that passive acoustic monitoring is still more expensive than human observation for daytime monitoring. In contrast, passive acoustic monitoring has a cost advantage for nighttime as well as day-and-nighttime monitoring in all considered scenarios.
As the issue of pollutant emissions from aviation propulsion escalates, research into alternative powertrains is gaining momentum. Two promising technologies are the Hybrid Electric Propulsion System (HEPS) and Pressure Gain Combustion (PGC). HEPS is expected to reduce pollutant emissions by decreasing fuel consumption, whereas PGC uses detonation in the combustor to increase the thermal efficiency of engines by elevating the total pressure during combustion. This study extensively explores the integration of these two emerging technologies, thoroughly assessing the advantages that arise from their combination. First, the renowned turboprop engine PW127 is benchmarked and modeled using Gasturb software. The model is integrated into Simulink using the T-MATS tool, with HEPS and pressure gain components added to analyze the thermodynamics of various configurations under different pressure gain values and HEPS parameters. The analysis, conducted up to the cruise phase of the baseline aircraft, reveals that applying pressure gain combustion through Rotating Detonation Combustion (RDC) results in a more significant increase in efficiency and decrease in fuel consumption compared to HEPS with conventional gas turbines. However, HEPS helps maintain a more uniform combustor inlet condition and reduces the Turbine Inlet Temperature (TIT) at the takeoff phase, where the highest TIT otherwise occurs. The results suggest that integrating HEPS with PGC can be beneficial in maintaining optimal combustor conditions and mitigating turbine efficiency degradation.
The role of AJB35136 and fdtA genes in biofilm formation by avian pathogenic Escherichia coli
(2023)
Background Infections caused by avian pathogenic Escherichia coli (APEC) result in significant economic losses in poultry industry. APEC strains are known to form biofilms in various conditions allowing them to thrive even under harsh and nutrient-deficient conditions on different surfaces, and this ability enables them to evade chemical and biological eradication methods. Despite knowing the whole genome sequences of various APEC isolates, little has been reported regarding their biofilm-associated genes. A random transposon mutant library of the wild-type APEC IMT 5155 comprising 1,300 mutants was analyzed for biofilm formation under nutrient deprived conditions using Videoscan technology coupled with fluorescence microscopy. Seven transposon mutants were found to have reproducibly and significantly altered biofilm formation and their mutated genes were identified by arbitrary PCR and DNA sequencing. The intact genes were acquired from the wild-type strain, cloned in pACYC177 plasmid and transformed into the respective altered biofilm forming transposon mutants, and the biofilm formation was checked in comparison to the wild type and mutant strains under the same conditions.
Results In this study, we report seven genes i.e., nhaA, fdeC, yjhB, lysU, ecpR, AJB35136 and fdtA of APEC with significant contribution to biofilm formation. Reintroduction of AJB35136 and fdtA, reversed the altered phenotype proving that a significant role being played by these two O-antigen related genes in APEC biofilm formation. Presence of these seven genes across nonpathogenic E. coli and APEC genomes was also analyzed showing that they are more prevalent in the latter.
1. Erste Änderungssatzung zur Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen (M. Eng.) mit fachhochschulischem Studienprofil vom 24. August 2023
2. Lesefassung: Fachspezifische Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen (M. Eng.) mit fachhochschulischem Studienprofil vom 22. Oktober 2018 i. d .F. der Ersten Änderungssatzung zur Fachspezifischen Prüfungs- und Studienordnung für den Master-Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen (M. Eng.) mit fachhochschulischem Studienprofil vom 24. August 2023
Anwendbare Materialgesetze im Rahmen der phänomenologischen Kontinuumsmechanik sind durch die berücksichtigten Deformationsmechanismen geprägt und sind in der Regel für einen anzugebenden Gültigkeitsbereich einsatzfähig. Die verwendeten mathematischen Werkzeuge geben einen ausreichenden Anpassungsspielraum experimenteller Daten, beziehen jedoch die Physikalität des Materialgesetzes bedingt ein, da der thermodynamische Prozess der Deformation als näherungsweise isotherm behandelt wird. In dieser Arbeit wird der Deformationsvorgang unter mechanischer Last als vollständiger thermodynamischer Prozess verstanden, der eine Temperaturentwicklung im Werkstoff einbezieht und die kalorischen Zustandsgrößen auswertet. Die Konzepte der Kontinuumsthermomechanik werden in der Beschreibung für thermodynamisch konsistente Materialgesetze genutzt. Die zugehörigen, mikrostrukturell motivierten Entwicklungsgrößen beschreiben das nichtlineare Verhalten für eine große Bandbreite von Materialklassen und in komplexen Belastungspfaden. Um dies für die Ermittlung geeigneter Materialgesetze nutzbar zu machen wird die Infrarotthermografie für die Ermittlung der Oberflächentemperatur in den Messablauf integriert. Hauptaugenmerk liegt auf dem technisch relevanten Anwendungsbereich der kleinen Deformationsgradienten bei Raumtemperatur. Anhand charakteristischer Belastungspfade für metallische Konstruktionswerkstoffe wird gezeigt, dass die Dynamik der Deformationsmechanismen sich in der Spannungs-Dehnungs-Charakteristik, in der Temperaturentwicklung und bei den kalorischen Zustandsgrößen signifikant widerspiegeln. Dies trifft insbesondere auch dann zu, wenn die Versuchsanforderungen minimiert werden und die gemessenen Temperaturänderungen klein sind. Die Ergebnisse der Arbeit weisen mit der Erweiterung des veränderlichen Temperaturfeldes einen Zugewinn in der Physikalität der thermodynamisch konsistenten Materialgesetze nach.
Das Internet der Dinge (IoT) und drahtlose Sensor-Netzwerke (WSNs) sind grundlegende Konzepte für die Vernetzung der heutigen globalen Informationsgesellschaft, die auf kleinen drahtlosen Geräten basiert. Wenn die Funktionalitäten oder Daten dieser Geräte manipuliert werden, kann der potenzielle Schaden erheblich sein. Daher ist die Sicherung der Datenübertragung zwischen diesen Geräten mithilfe von Kryptografie entscheidend. Die Sicherheit kryptografischer Algorithmen hängt jedoch von der Geheimhaltung der kryptografischen Schlüssel ab, die aufgrund der physischen Zugänglichkeit anfällig sein können. Side-Channel-Angriffe können diese Anfälligkeit ausnutzen, indem sie physikalische Parameter nutzen, die mit dem Betrieb kryptografischer Chips verbunden sind, wie z. B. die elektromagnetische Strahlung während kryptografischer Operationen.Als Antwort auf diese Herausforderung wurde in dieser Arbeit das "Leakage Source Cartography Tool" (LSC-Tool) entwickelt, um die Analyse der elektromagnetischen Strahlung in den elliptischen Kurvenkryptografie-Designs des IHP zu beschleunigen. Das LSC-Tool ermöglicht die automatisierte Auswertung von Sätzen von elektromagnetischen Traces, die aus verschiedenen Messpositionen über einen kryptografischen Chip gewonnen wurden. Die Analyse führt zu einer "Leakage Source Map" (LS-Map), die den Erfolg von elektromagnetischen Analyseangriffen an jeder Messposition darstellt. Dieses Tool bietet eine kostengünstige und schnelle Möglichkeit, die Widerstandsfähigkeit kryptografischer Designs gegen Angriffe zu bewerten, und bietet Designern Einblicke in die anfälligsten Bereiche des Chips sowie Informationen über den Leakage pro Taktzyklus.Durch den Einsatz des LSC-Tools wurde der Widerstand von zwei IHP ECC-Designs gegen horizontale differentielle elektromagnetische Analyseangriffe an 25 Messpositionen getestet. Die statistische Analyse von Traces kann mit drei Methoden durchgeführt werden: der Methode der kleinsten Quadrate, dem Difference-of-means-Test oder der Difference-of-the-mean-Methode. Die generierten LS-Maps zeigen, dass die Verwendung unterschiedlicher Methoden unterschiedliche Anzeichen für Leakagestellen liefert. Die Kombination dieser Karten erhöht die Erfolgsrate des Angriffs. Beachtenswert ist, dass im Laufe dieser Forschung klar wurde, dass das LSC-Tool angepasst werden kann, um LS-Maps für die funktionellen Blöcke von ECC-Designs zu erstellen und so die Analyse simulierter Power-Traces für das IHP ECC-Designs zu ermöglichen.
Die vorliegende Publikation präsentiert Ergebnisse von 55 Studierenden des Bachelorstudiengangs Städtebau und Stadtplanung aus dem Modul „Stadtmanagement 1, Vermittlung von Planung, Wohnungswirtschaft (SPB3)“, das im Wintersemester 2022/2023 am Fachgebiet Stadtmanagement der BTU Cottbus-Senftenberg stattgefunden hat.
Physiotherapy for patients with hip and knee osteoarthritis in Germany: a survey of current practice
(2023)
Osteoarthritis (OA) of the hip and the knee is common and leads to pain, stiffness and disability. Clinical practice guidelines (CPG) provide recommendations to assist healthcare professionals in clinical decision-making. Although evidence-based physiotherapy has been shown to be effective in the management OA, a gap between clinical practice and guideline recommendations exists. Little is known about OA management provided by physiotherapists in Germany and whether treatment aligns with CPGs. The objectives of this study were (1) to investigate the current physiotherapy practice in patients with hip and/or knee OA in Germany, (2) to evaluate physiotherapists’ adherence to guideline recommendations and (3) to explore barriers and facilitators to guideline use.
Titanium nitride (TiN) is a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) compatible material with large potential for the fabrication of plasmonic structures suited for device integration. However, the comparatively large optical losses can be detrimental for application. This work reports a CMOS compatible TiN nanohole array (NHA) on top of a multilayer stack for potential use in integrated refractive index sensing with high sensitivities at wavelengths between 800 and 1500 nm. The stack, consisting of the TiN NHA on a silicon dioxide (SiO2) layer with Si as substrate (TiN NHA/SiO2/Si), is prepared using an industrial CMOS compatible process. The TiN NHA/SiO2/Si shows Fano resonances in reflectance spectra under oblique excitation, which are well reproduced by simulation using both finite difference time domain (FDTD) and rigorous coupled-wave analysis (RCWA) methods. The sensitivities derived from spectroscopic characterizations increase with the increasing incident angle and match well with the simulated sensitivities. Our systematic simulation-based investigation of the sensitivity of the TiN NHA/SiO2/Si stack under varied conditions reveals that very large sensitivities up to 2305 nm per refractive index unit (nm RIU−1) are predicted when the refractive index of superstrate is similar to that of the SiO2 layer. We analyze in detail how the interplay between plasmonic and photonic resonances such as surface plasmon polaritons (SPPs), localized surface plasmon resonances (LSPRs), Rayleigh Anomalies (RAs), and photonic microcavity modes (Fabry-Pérot resonances) contributes to this result. This work not only reveals the tunability of TiN nanostructures for plasmonic applications but also paves the way to explore efficient devices for sensing in broad conditions.
Aufbauend auf den Erkenntnissen wurden 15 Thesen herausgearbeitet, die potenzielle Impulse darstellen, um den sozialen Zusammenhalt anzuregen beziehungsweise zu stärken. Der soziale Zusammenhalt kann beispielsweise gestärkt werden, indem Cittaslow das Bewusstsein dafür schafft, das Thema immer wieder im politischen Alltag thematisiert wird und eine Grundhaltung bei allen beteiligten Akteur:innen dafür erzeugt wird. Zudem vermittelt Cittaslow gemeinsame Werte wie Integration, Identifikation und Entschleunigung, die den sozialen Zusammenhalt anregen können. Darüber hinaus kann Cittaslow mithilfe der grundlegenden Struktur den sozialen Zusammenhalt anregen: durch den Austausch im Netzwerk und der Präsenz von sozialem Zusammenhalt im Kriterienkatalog sowie in der Positionierung von Cittaslow und durch Aktionen in der Stadt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Cittaslow als Impulsgeber:in agieren und sozialen Zusammenhalt anregen kann. Notwendig dafür ist jedoch ein starkes Engagement der Stadt sowie der jeweiligen Akteur:innen, insbesondere der Bürgermeister:innen.
Eisenhüttenstadt war als Planstadt ein Teil des politischen Projektes der DDR und unterlief mit den Wechseln in der Systemführung verschiedene Phasen der Begünstigung in der Stadtentwicklung. Im Zuge der Wiedervereinigung erfuhr die Stadtbevölkerung einen Verlust des zuvor gültigen Normen- und Wertesystems durch den Wegbruch des Eisenhüttenkombinats Ost (EKO) als Hauptarbeitgeber sowie als sozialer und kultureller Bezugspunkt. Seitdem ist die Stadtentwicklung von Abwanderungsprozessen geprägt, die in Teilen der Stadtbevölkerung maßgeblich zu der Entwicklung von ausgeprägten Ressentiments gegenüber den Werten und Normen der wiedervereinigten Bundesrepublik beigetragen haben. Ein in diesem Kontext angestoßener Leitbildentwicklungsprozess versucht Konflikt- und Innovationspotenziale der Stadtentwicklung zu erkennen und in Richtung einer langfristigen Zukunftsperspektive neu zu gestalten. Die Diskurse und Methoden dieser Leitbildentwicklung werden in dieser Arbeit anhand einer Narrationsanalyse untersucht. Ein besonderer Fokus wird dabei auf die Rolle der Jugendlichen als abwandernde Bevölkerungsschicht gelegt. Die Erstellung eines Leitbildes für die Stadt wird als Prozess verstanden, der darauf abzielt, neue Narrationen über die Stadtentwicklung in der Bevölkerung zu etablieren. Narrativisierungen verschiedener Deutungen über die Stadt werden dazu in die Prozessgestaltung der Leitbildfindung integriert. Anhand der ablehnenden Haltung der Stadtbevölkerung gegenüber dem Leitbild werden Prozessgestalt und Innovationskraft der Leitbildentwicklung kritisch hinterfragt sowie die Grenzen und Möglichkeiten von Leitbildentwicklungsprozessen aufgezeigt.
Christoph Dientzenhofer (1655–1722) is considered one of the most important Baroque master builders of Central Europe. From his extensive architectural oeuvre, a group of six church buildings with geometrically complex forms stands out, recognised by architectural historians as particularly innovative and influential. These churches, located in Bohemia (Czech Republic), and often collectively referred to as the ‘radical’, ‘dynamic’, ‘Guarinesque’, or simply ‘Bohemian’ group, are: St. Joseph in Obořiště (1702–11), the Castle Church in Smiřice (1702–11), St. Nicholas in the Lesser Town of Prague (1703–11), St. Clare in Cheb (1707–11), St. Margaret in Břevnov (1708–16), and the Church of the Holy Assumption in Nová Paka (1709–24). The brick vaults of these six buildings, sequences of oval domes and double-curved vault areas, are of particular interest for building research. In this study, the geometric design of the vaults of Dientzenhofer’s ‘radical’ churches is documented, analysed, and compared using 3D laser scans of the buildings as primary source. The 3D models generated from the scans enable a geometric analysis through the method of reverse geometric engineering, breaking down the vaults’ complex three-dimensional forms into their basic two-dimensional components: segments of circles with different radii and orientations, curved in one or two directions. These forms can be found in the architectural and stereotomic treatises that were widespread at the time. By comparing the vault geometry of the six churches with each other and with the geometric concepts discussed in the treatises, general statements can be made about the architect’s design choices. On the basis of this investigation, hypotheses are made about the design and underlying geometric ideas of the vaults of Dientzenhofer’s ‘radical group’, and the results are placed in context.
Der vorliegende Review Artikel thematisiert die Rückführung von abgelagerten Ressourcen aus Deponien und es werden verschiedene Deponieklassen in Anlehnung an die deutsche Deponieverordnung erläutert. Deutschland dient als positives Beispiel für die Errichtung sicherer Deponien, welche je nach Ablagerungsmaterial in unterschiedliche Deponieklassen unterteilt werden. Trotz der fortschrittlichen Ablagerung im internationalen Vergleich ist der Unterhalt einer solchen Deponie als nicht nachhaltig einzustufen. Die Rückgewinnung von Ressourcen ist eine Möglichkeit, die Nachhaltigkeit zu erhöhen. Allerdings ist es umständlich, Deponien zurückzubauen und den Abfall zu sortieren sowie aufzubereiten. Durch verschiedene Aufbereitungsverfahren kann zwischen unterschiedlichen Abfallarten differenziert und so der Output an die gegebene Situation angepasst werden. Unter den verschiedenen Wertstofffraktionen versprechen insbesondere Metalle einen großen Erlös beim Weiterverkauf. Bei Nichtmetallen steht die energetische Nutzung im Vordergrund. Neben den betraglichen Erlösen sind Opportunitätskosten von großer Bedeutung. Neben vermiedenen Kosten für die Instandhaltung werden auch sozialen und ökologischen Folgen reduziert. So können Landflächen zurückgewonnen werden, die als Baugrund genutzt werden können. Die effektive Verwertung von Abfall führt zu einer Reduktion, wodurch die ökologischen Folgen von zu viel Abfall eingegrenzt werden. Deponiebergbau findet schon in vielen Regionen der Welt seine Anwendung. In Anbetracht der Tatsache, dass die Ressourcenknappheit und der steigende Bedarf eine Einschränkung im Konsum hervorrufen können, wird die weitere Erforschung und die technische Umsetzung des Deponiebergbaus zunehmend wichtig.
1. Memristor-Symposium 2023
(2023)
The 1.Memristor-Symposium was held from 27-28.02.2023 in Bamberg. Young scientists and PhD students presented their research and covered several topics regarding ongoing memristive research in Germany. Several talks on the topic of memristive devices, their testing, modeling and usage were presented and discussed, covering the whole vertical integration from material and divice up to application level.
To increase our understanding of bacterial intestinal colonization in animal populations lacking anthropogenic influence we devised the first objective and studied the diversity of E. coli in pristine wild animal population. Overall, E. coli in cormorants maintained a high diversity under minimal anthropogenic influences. E. coli were isolated from individual birds of two cormorant colonies located on small islands in lakes at least 100 km away from human settlements. Diversity of the isolates was studied using pulsed field gel electrophoresis (PFGE). 137 isolates of cormorant colony-1 and 75 isolates of cormorant colony-2 resulted in 60 and 33 PFGE types, respectively. Representative strains of each PFGE type were analysed in terms of phylogroups, extraintestinal virulence associated genes (exVAGs), adhesion to the chicken intestinal cell line and antimicrobials. Most isolates belonged to phylogroup B1 (68.3%) followed by B2 and E with B2 harbouring the highest total number of exVAGs per isolate. Surprisingly, a PFGE type with relatively few exVAGs displayed the highest isolation frequency, also showing a high adhesion rate. Comparative analysis of exVAGs to other E. coli populations of wildlife origin revealed that the secreted autotransporter toxin encoding sat gene was only present in cormorants.
The second objective was to characterize and identify factors contributing to the novel adhesion phenotype, known as Clumpy adhesion by the strain 4972 E. coli when incubated on human urinary bladder 5637 cell line. Transcriptome and proteome of adhered bacteria clustered together and diverged from bacteria in the supernatant. The clumpy structure was further explored in terms antibiotic stress where sessile structures could tolerate high antibiotic pressure of ampicillin up to 16 mg/ml and gentamicin up to 2 µg/ml. Data analysis unveiled differential expression of 623 genes between bacteria forming clumps and in supernatant. 148 genes were hypothetical and five hypothetical genes i.e., ffp, espX1, pilV, spnT and yggT along with four known genes i.e., dnaK, spy, flgH and fimH were targeted for deletion. Seven genes deletion mutants, three known (i.e., spy, flgH and fimH) and four hypothetical (ffp, pilV, spnT and yggT) genes were successfully generated and analysed for various parameters. ΔflgH showed loss of clumpy phenotype and adhesion ability up to 80% was regenerated by complementation. When antibiotic stress by ampicillin was applied after clump formation, Δffp depicted no effect of high concentration of ampicillin. In case of ΔpilV, adhesion significantly increased to 151% and upon complementation, adhesion was reduced to 53%. ΔspnT during ampicillin stressed adhesion fared almost 8.5 times better than the wild type strain. ΔyggT exhibited high adhesion of 145.5 % and upon reintroduction, adhesion decreased to 13%. Overall, we were able characterize a new phenotype and determined the role of genes contributing to clumpy adhesion phenotype.